Física II 2023

UEM
40 questões
90 minutos
40 soluções

Universidade Eduardo Mondlane

Direcção Pedagógica

Departamento de Admissão à Universidade (DAU)

Exame de admissão – 2023 | Parte – 2: Física II

Preencha as suas respostas na FOLHA DE RESPOSTAS que lhe foi fornecida no início desta prova. Não será aceite qualquer outra folha adicional, incluindo este enunciado.
Na FOLHA DE RESPOSTAS, assinale a letra que corresponde à alternativa escolhida pintando completamente o interior do círculo por cima da letra. Por exemplo, pinte assim ●.
A máquina de leitura óptica anula todas as questões com mais de uma resposta e/ou com borrões. Para evitar isto, preencha primeiro à lápis HB, e só depois, quando tiver certeza das respostas, à esferográfica (de cor azul ou preta).

A superfície de uma estrela tem uma área de $10^{18}\,m^2$ e emite $6\times10^{26}$ watts. Qual é o comprimento de onda que corresponde ao máximo da distribuição de intensidades da luz emitida por essa estrela?

A.270 nm

B.280 nm

C.287 nm

D.290 nm

E.295 nm

As radiações electromagnéticas, no vácuo, se caracterizam por possuírem:

A.mesma frequência

B.mesma velocidade

C.mesmo comprimento de onda

D.mesma amplitude

E.diferentes amplitudes

A velocidade de propagação das ondas electromagnéticas no ar é de aproximadamente $3\times10^{8}\,m/s$ . Uma emissora de rádio que transmite sinais com frequência de $9{,}7\times10^{6}\,Hz$ pode ser sintonizada em ondas curtas na faixa de aproximadamente:

A.19 m

B.25 m

C.31 m

D.49 m

E.60 m

Considere um corpo negro que está a irradiar uma quantidade de energia por unidade de tempo e por unidade de área de $200\ W$ . Qual a temperatura, em $^{0}C$ , a que o corpo se encontra?

-29{,}4\,^{0}C

33{,}4\,^{0}C

-273{,}4\,^{0}C

243{,}7\,^{0}C

-33{,}4\,^{0}C

Qual é, em nanómetros, o comprimento de onda máximo correspondente ao pico da radiação do corpo negro para a zona convectiva, cuja temperatura é $T=10^{5}\,K$ ? (use $b=3\times10^{-3}\,SI$ )

A.30

B.300

C.33

D.45

E.100

Qual é a razão entre as energias irradiadas por um corpo negro a $2500\,K$ e a $1250\,K$ ?

A.2

B.8

C.32

D.4

E.16

Um tubo de raios-x opera a uma d.d.p de $9000\,V$ . Qual é, em metros, o comprimento de onda mínimo dos raios-X emitidos pelo tubo? ( $e=1{,}6\times10^{-19}\,C$ ; $h=7\times10^{-34}\,J.s$ )

1{,}46\times10^{-11}

1{,}46\times10^{-10}

1{,}46\times10^{-8}

1{,}46\times10^{-12}

1{,}46\times10^{-6}

O efeito fotoeléctrico é um fenómeno pelo qual...

A.as correntes eléctricas podem emitir luz.

B.a fissão nuclear pode ser explicada.

C.electrões são arrancados de certas superfícies quando há incidência de luz sobre elas.

D.as lâmpadas incandescentes comuns emitem um brilho forte.

E.as correntes eléctricas podem ser fotografadas.

Os raios X são produzidos em tubo de vácuo, nos quais electrões são submetidos a uma rápida desaceleração ao colidir contra um alvo metálico. Os raios X consistem num feixe de:

A.electrões

B.fotões

C.protões

D.neutrões

E.positrões

10.

Quando a luz incide sobre uma fotocélula ocorre o evento conhecido como efeito fotoeléctrico. Nesse evento...

A.é necessária uma energia mínima dos fotões da luz incidente para arrancar os electrões do metal.

B.os electrões arrancados do metal saem todos com a mesma energia cinética.

C.a quantidade de electrões emitidos por unidade de tempo depende do quantum de energia da luz incidente.

D.a quantidade de electrões emitidos por unidade de tempo depende da frequência da luz incidente.

E.o quantum de energia de um fotão da luz incidente é directamente proporcional à sua intensidade.

11.

A função trabalho do sódio é de $2{,}3\,eV$ . Qual é, em $eV$ , a energia cinética máxima dos fotoelectrões emitidos se a luz de comprimento de onda de $300\,nm$ incidir sobre uma superfície de sódio? ( $h=6{,}625\times10^{-34}\,J\,s$ ; $1\,eV=1{,}6\times10^{-19}\,J$ )

6{,}44

1{,}84

1{,}50

-1{,}84

-6{,}44

12.

Uma amostra radioactiva tem um período de semidesintegração de 32 dias e uma massa de $800\,g$ . Qual será, em gramas, o valor da massa desta amostra, transcorridos 256 dias?

A.4

B.2,58

C.8

D.80

E.3,125

13.

Há pouco mais de 100 anos, Ernest Rutherford descobriu que havia dois tipos de radiação, que chamou de α e β. Com relação a essas partículas, pode-se afirmar que:

A.as partículas β são constituídas por 2 protões e 2 neutrões.

B.as partículas α são constituídas por 2 protões e 2 electrões.

C.as partículas β são electrões emitidos pelo núcleo de um átomo instável.

D.as partículas α são constituídas apenas por 2 prótons.

E.as partículas β são constituídas por 2 electrões, 2 protões e 2 neutrões.

14.

Vinte gramas de um isótopo radioactivo decrescem para cinco gramas em dezasseis anos. A meia-vida desse isótopo é:

A.4 anos

B.16 anos

C.32 anos

D.10 anos

E.8 anos

15.

Partículas alfa, partículas beta e raios gama podem ser emitidos por átomos radioactivos. As partículas alfa são iões de hélio carregados positivamente. As partículas beta são electrões. Os raios gama são ondas electromagnéticas de frequência muito alta. Na desintegração de ${}_{88}^{226}Ra$ resultando na formação de um núcleo ${}_{86}^{222}Rn$ , pode-se inferir que houve a emissão:

A.apenas de raios gama

B.de uma partícula alfa

C.de uma partícula beta

D.de duas partículas beta e duas partículas alfa

E.de raios gama e de duas partículas beta

16.

O elemento radioactivo natural ${}_{90}^{232}Th$ , após uma série de emissões alfa e beta, isto é, por decaimento radioactivo, converte-se em um isótopo não-radioactivo, estável, do elemento chumbo, ${}_{82}^{208}Pb$ . O número de partículas alfa e beta, emitidas após o processo, é, respectivamente, de:

A.5 e 2

B.5 e 5

C.6 e 4

D.6 e 5

E.6 e 6

17.

O elemento urânio é um radioisótopo físsil, isto é, pode sofrer diversos decaimentos nucleares, formando, assim, novos elementos. Em um desses decaimentos, o urânio dá origem ao elemento tório segundo a reacção:

${}_{92}^{235}U \rightarrow {}_{90}^{231}Th + X$

O tipo de decaimento sofrido pelo urânio nessa reacção e a partícula X são, respectivamente:

A.decaimento alfa, núcleo do átomo de hélio

B.decaimento beta, radiação electromagnética

C.decaimento gama, radiação electromagnética

D.decaimento alfa, protão

E.decaimento alfa, hélio

18.

Dada a seguinte reacção de desintegração: ${}_{92}^{238}U \rightarrow {}_{2}^{4}He + {}_{90}^{234}Th$ . Pode-se concluir que se trata de uma reacção de:

A.desintegração beta

B.desintegração

\beta^{-}

C.desintegração alfa

D.desintegração gama

E.desintegração

\beta^{+}

19.

Ao sofrer um determinado decaimento radioactivo, o elemento carbono 14 transforma-se em nitrogénio 14 segundo a reacção mostrada abaixo:

${}_{6}^{14}C \rightarrow {}_{7}^{14}N + X$

Qual é o tipo de decaimento sofrido pelo carbono?

A.beta

B.alfa

C.gama

D.electrónico

E.magnético

20.

O avanço científico e tecnológico da física nuclear permitiu conhecer, com maiores detalhes, o decaimento radioactivo dos núcleos atómicos instáveis, desenvolvendo-se algumas aplicações para a radiação de grande penetração no corpo humano, utilizada, por exemplo, no tratamento do cancro. A aplicação citada no texto se refere a qual tipo de radiação?

A.beta

B.alfa

C.gama

D.raio X

E.ultravioleta

21.

Ar escoa em um tubo convergente. A área da maior secção do tubo é $20\,cm^2$ e a da menor secção é $10\,cm^2$ . A massa específica do ar na secção (1) é $0{,}12\,\dfrac{kg}{m^3}$ enquanto que na secção (2) é $0{,}09\,\dfrac{kg}{m^3}$ . Sendo a velocidade na secção (1) $10\,m/s$ , determine a velocidade na secção (2).

A.26,7

B.33

C.3,2

D.2,67

E.3,3

22.

Imagine um cilindro de alumínio com 9 cm de altura e com uma área de base igual a $18\,cm^2$ , totalmente submerso em álcool etílico ( $\rho=0{,}81\times10^{3}\,\dfrac{kg}{m^3}$ ). Calcule o empuxo (em unidades do SI) sofrido por este cilindro em virtude do fluido existente, considerando que no local, $g=9{,}8\,\dfrac{m}{s^2}$ .

A.12,29

B.12

C.1,29

D.13

E.0,12

23.

Um gás é aquecido a volume constante. A pressão exercida pelo gás sobre as paredes do recipiente aumenta porque...

A.a distância média entre as moléculas aumenta.

B.a massa específica das moléculas aumenta com a temperatura.

C.a perda de energia cinética das moléculas nas colisões com a parede aumenta.

D.as moléculas passam a se chocar com maior frequência com as paredes.

E.o tempo de contacto das moléculas com as paredes aumenta.

24.

Uma das leis dos gases ideais é a Lei de Boyle, segundo a qual, mantida constante a temperatura, o produto da pressão de um gás pelo seu volume é invariável. Sobre essa relação, são correctas as afirmações seguintes, excepto:

A.À temperatura constante, a pressão de um gás é inversamente proporcional ao seu volume

B.O gráfico pressão x volume de um gás ideal corresponde a uma hipérbole.

C.À temperatura constante, a pressão de um gás é directamente proporcional ao inverso do seu volume.

D.À temperatura constante, se aumentarmos uma das grandezas (pressão ou volume) de um certo valor, a outra diminuirá no mesmo valor

E.À temperatura constante, triplicando a pressão do gás, o seu volume será reduzido a um terço do valor inicial.

25.

As grandezas que definem completamente o estado de um gás são:

A.somente pressão e volume

B.apenas o volume e a temperatura

C.massa e volume

D.temperatura, pressão e volume

E.massa, pressão, volume e temperatura

26.

Do ponto de vista da primeira lei da termodinâmica, o balanço de energia de um dado sistema é dado em termos de três grandezas. Assinale quais são.

A.Trabalho, calor e densidade

B.Trabalho, calor e energia interna

C.Calor, energia interna e volume

D.Pressão, volume e temperatura

E.Pressão, calor, trabalho

27.

Num lago de água doce, a pressão hidrostática depende da profundidade h do mesmo. O esboço gráfico correcto de $P\times h$ no lago é:

28.

Assinale o que for incorrecto nas afirmações que se seguem:

A.A energia interna total permanece constante em um sistema termodinâmico isolado

B.Quando um sistema termodinâmico recebe calor, a variação na quantidade de calor que este possui é positiva

C.O trabalho é positivo, quando é realizado por um agente externo sobre o sistema termodinâmico, e negativo, quando é realizado pelo próprio sistema

D.Não ocorre troca de calor entre o sistema termodinâmico e o meio, em uma transformação adiabática

E.Não ocorre variação da energia interna de um sistema termodinâmico, em uma transformação isotérmica

29.

O estado inicial de uma certa quantidade de gás ideal é caracterizado pelo ponto A, no gráfico $P\times V$ , representado abaixo. A temperatura no ponto A é de $300K$ . Variaram as grandezas P, V e T da maneira como está representado no gráfico. Pode-se afirmar que...

A.a transformação AB é isovolumétrica e BC é isobárica.

B.a transformação AB é isovolumétrica e BC é isotérmica.

C.a transformação AB é isocórica e BC é isovolumétrica.

D.a transformação AB é isobárica e BC é isovolumétrica.

E.a transformação AB é isobárica e BC é isotérmica.

30.

Qual o volume aproximado, em litros, de 1 mol de ar à pressão de 1 atm e à temperatura de $30\,^{0}C$ ?

A.20

B.30

C.2,5

D.25

E.22

31.

Em uma transformação isovolumétrica, a temperatura final do processo é o quádruplo da temperatura inicial. Sendo assim, determine a relação entre a pressão final e inicial.

A.A pressão final será quatro vezes menor.

B.A pressão final será o quádruplo da pressão inicial

C.A pressão final e a inicial serão iguais.

D.A pressão final é o dobro da pressão inicial.

E.Não haverá variação de pressão, uma vez que a transformação é isocórica.

32.

O gráfico apresentado abaixo refere-se a um gás ideal, em que em seu estado inicial 1, encontra-se a uma pressão $P_A$ e volume $V_A$ . Ao ser submetido a uma transformação isotérmica, o gás passa para o estado 2, em que $P_B=0{,}8\,P_A$ . Qual é a relação entre os volumes $V_A$ e $V_B$ ?

V_A=V_B

4\,V_A=5\,V_B

5\,V_A=4\,V_B

8\,V_A=V_B

V_A=8\,V_B

33.

Um gás ideal sofre uma transformação isobárica. Qual dos gráficos abaixo, (onde V representa volume e T representa temperatura absoluta), melhor representa essa transformação?

34.

O $CO_2$ dissolvido em bebidas carbonatadas, como refrigerantes e cervejas, é o responsável pela formação da espuma nessas bebidas e pelo aumento da pressão interna das garrafas, tornando-a superior à pressão atmosférica. O volume de gás no "pescoço" de uma garrafa com uma bebida carbonatada a $7\,^{0}C$ é igual a 24 ml, e a pressão no interior da garrafa é de $2{,}8\times10^{5}\,Pa$ . Trate o gás do "pescoço" da garrafa como um gás perfeito. Considere que a constante universal dos gases é de aproximadamente $8\,\dfrac{J}{mol\cdot K}$ . Determine o número de moles de gás no "pescoço" da garrafa.

1{,}2\times10^{5}

3{,}0\times10^{5}

3{,}0\times10^{3}

1{,}2\times10^{-3}

3{,}0\times10^{-3}

35.

Um gás ideal é comprimido por um agente externo, ao mesmo tempo em que recebe calor de 300 J de uma fonte térmica. Sabendo-se que o trabalho do agente externo é de 600 J, então qual será a variação de energia interna do gás?

A.600 J

B.900 J

C.400 J

D.300 J

E.500 J

36.

A respeito da primeira lei da Termodinâmica, marque a alternativa incorrecta:

A.Em uma transformação isotérmica, a variação da energia interna é nula.

B.A primeira lei da Termodinâmica trata da conservação da energia

C.Em uma transformação isocórica, não haverá realização de trabalho

D.Em uma transformação adiabática, o trabalho será realizado sobre gás quando a variação da energia interna é positiva

E.A primeira lei da Termodinâmica diz que o calor fornecido a um gás é igual à soma do trabalho realizado pelo gás e a sua variação da energia interna

37.

Assinale a opção correcta em relação às afirmações:

A.o período de oscilação independe do comprimento do pêndulo

B.o período de oscilação é proporcional ao comprimento do pêndulo

C.o período de oscilação independe do valor da aceleração da gravidade local

D.o período de oscilação é inversamente proporcional ao valor da aceleração da gravidade local

E.o período de oscilação independe da massa da esfera pendular

38.

Uma massa de $50{,}0\,g$ é presa à extremidade inferior de uma mola vertical e colocada em vibração. Se a velocidade máxima da massa é $15{,}0\,\dfrac{cm}{s}$ e o período $0{,}5\,s$ , ache o valor da velocidade angular do corpo, em $\dfrac{rad}{s}$ .

A.12,57

B.1,5

3\pi

D.7,5

E.10

39.

O gráfico ao lado mostra a aceleração $a(t)$ em função de tempo de um corpo de massa $m=3\,kg$ preso a uma mola ideal de constante K em movimento oscilatório. Determine o período de oscilações.

A.5,5 s

B.4,0 s

C.6,0 s

D.2,5 s

E.8,0 s

40.

O gráfico abaixo representa as posições ocupadas por um móvel em função do tempo, quando oscila. Determine a velocidade angular desse movimento.

3\pi

4\pi

\dfrac{\pi}{4}

\pi

\dfrac{\pi}{2}

Respostas

Física II 2023 · UEM · admitela.com

1E
2B
3C
4A
5A
6E
7B
8C
9B
10A
11B
12E
13C
14E
15B
16C
17A
18C
19A
20C
21A
22C
23D
24D
25D
26B
27C
28C
29D
30D
31B
32C
33A
34E
35B
36—
37E
38A
39C
40E

As soluções passo a passo de cada questão estão em admitela.com/exames/uem/fisica-ii-2023/

Solução da questão 1

Resposta

E.295 nm

Resolução

Potência por unidade de área:

I = \dfrac{P}{A} = \dfrac{6\cdot10^{26}}{10^{18}} = 6\cdot10^{8}\ \mathrm{W/m^2}

Lei de Stefan-Boltzmann:

T^4 = \dfrac{I}{\sigma} = \dfrac{6\cdot10^{8}}{5{,}67\cdot10^{-8}} \approx 1{,}06\cdot10^{16}\ \mathrm{K^4}

, logo

T \approx 1{,}01\cdot10^{4}\ \mathrm{K}

Lei de Wien, com

b = 3\cdot10^{-3}\ \mathrm{m\cdot K}

(o valor da questão 5):

\lambda_{\max} = \dfrac{b}{T} \approx \dfrac{3\cdot10^{-3}}{1{,}01\cdot10^{4}} \approx 2{,}96\cdot10^{-7}\ \mathrm{m} \approx 295\ \mathrm{nm}

Resposta: E

O enunciado não dá a constante de Wien. Com o valor que o exame usa na questão 5, $b = 3\cdot10^{-3}\ \mathrm{m\cdot K}$ , obtém-se 295 nm; com o valor tabelado, $2{,}9\cdot10^{-3}\ \mathrm{m\cdot K}$ , obter-se-ia cerca de 286 nm, mais perto de 287 nm (C).

Erro comum. Aplicar a lei de Stefan-Boltzmann à potência total, sem a dividir pela área da superfície.

Solução da questão 2

Resposta

B.mesma velocidade

Resolução

No vácuo, todas as ondas electromagnéticas se propagam à mesma velocidade,

c \approx 3\cdot10^{8}\ \mathrm{m/s}

O que as distingue é a frequência e o comprimento de onda, ligados por

c = \lambda f

; a amplitude depende da fonte.

Resposta: B

Erro comum. Pensar que as radiações de maior frequência se propagam mais depressa no vácuo.

Solução da questão 3

Resposta

C.31 m

Resolução

\lambda = \dfrac{v}{f} = \dfrac{3\cdot10^{8}}{9{,}7\cdot10^{6}} \approx 30{,}9\ \mathrm{m}

, ou seja, a faixa dos 31 m.

Resposta: C

Erro comum. Errar a potência de dez: $10^{8}/10^{6} = 10^{2}$ .

Solução da questão 4

Resposta

-29{,}4\,^{0}C

Resolução

O corpo irradia

I = 200\ \mathrm{W/m^2}

. Lei de Stefan-Boltzmann:

T^4 = \dfrac{I}{\sigma} = \dfrac{200}{5{,}67\cdot10^{-8}} \approx 3{,}53\cdot10^{9}\ \mathrm{K^4}

, logo

T \approx 243{,}7\ \mathrm{K}

Em graus Celsius:

\theta = T - 273{,}15 \approx -29{,}4\ ^\circ\mathrm{C}

Resposta: A

Erro comum. Ficar em 243,7 K e escolher D, que tem o mesmo número com a unidade errada.

Solução da questão 5

Resposta

A.30

Resolução

Lei de Wien:

\lambda_{\max} = \dfrac{b}{T} = \dfrac{3\cdot10^{-3}}{10^{5}} = 3\cdot10^{-8}\ \mathrm{m}

Como

1\ \mathrm{nm} = 10^{-9}\ \mathrm{m}

\lambda_{\max} = 30\ \mathrm{nm}

. Resposta: A

Erro comum. Errar a conversão de metros para nanómetros e obter 300 nm.

Solução da questão 6

Resposta

E.16

Resolução

Pela lei de Stefan-Boltzmann, a energia irradiada por unidade de tempo e de área é proporcional a

T^4

\dfrac{E_1}{E_2} = \left(\dfrac{2500}{1250}\right)^4 = 2^4 = 16

. Resposta: E

Erro comum. Usar só a razão das temperaturas, 2, esquecendo a quarta potência.

Solução da questão 7

Resposta

1{,}46\times10^{-10}

Resolução

O comprimento de onda mínimo corresponde a um fotão que leva toda a energia do electrão:

eU = \dfrac{hc}{\lambda_{\min}}

\lambda_{\min} = \dfrac{hc}{eU} = \dfrac{7\cdot10^{-34}\cdot3\cdot10^{8}}{1{,}6\cdot10^{-19}\cdot9000} = \dfrac{2{,}1\cdot10^{-25}}{1{,}44\cdot10^{-15}} \approx 1{,}46\cdot10^{-10}\ \mathrm{m}

Resposta: B

Erro comum. Errar a potência de dez na divisão final.

Solução da questão 8

Resposta

C.electrões são arrancados de certas superfícies quando há incidência de luz sobre elas.

Resolução

No efeito fotoeléctrico, a luz que incide numa superfície metálica arranca-lhe electrões, os fotoelectrões.

As outras alternativas falam de fenómenos sem relação: luz emitida por correntes, fissão nuclear, incandescência. Resposta: C

Erro comum. Inverter o efeito: é a luz que liberta electrões, não a corrente que produz luz.

Solução da questão 9

Resposta

B.fotões

Resolução

Os electrões travados bruscamente no alvo perdem energia, que sai como radiação electromagnética de frequência muito alta.

Essa radiação, os raios X, é formada por fotões. Resposta: B

Erro comum. Escolher electrões: são eles que produzem os raios X, mas não os constituem.

Solução da questão 10

Resposta

A.é necessária uma energia mínima dos fotões da luz incidente para arrancar os electrões do metal.

Resolução

Um fotão só arranca um electrão se a sua energia

hf

for pelo menos igual à função trabalho do metal: há uma energia mínima.

Os electrões saem com energias cinéticas diferentes, até um máximo; o número emitido por segundo depende da intensidade da luz; a energia do fotão é proporcional à frequência, não à intensidade.

Resposta: A

Erro comum. Confundir a intensidade da luz com a sua frequência.

Solução da questão 11

Resposta

1{,}84

Resolução

Energia do fotão:

E = \dfrac{hc}{\lambda} = \dfrac{6{,}625\cdot10^{-34}\cdot3\cdot10^{8}}{300\cdot10^{-9}} = 6{,}625\cdot10^{-19}\ \mathrm{J} \approx 4{,}14\ \mathrm{eV}

Equação de Einstein:

E_c = E - \phi = 4{,}14 - 2{,}3 \approx 1{,}84\ \mathrm{eV}

Resposta: B

Erro comum. Subtrair a função trabalho sem antes converter a energia do fotão de joules para electrões-volt.

Solução da questão 12

Resposta

E.3,125

Resolução

Número de períodos:

n = \dfrac{256}{32} = 8

m = \dfrac{m_0}{2^n} = \dfrac{800}{2^8} = \dfrac{800}{256} = 3{,}125\ \mathrm{g}

Resposta: E

Erro comum. Dividir a massa por 8 em vez de por $2^8$ , o que dá 100 g.

Solução da questão 13

Resposta

C.as partículas β são electrões emitidos pelo núcleo de um átomo instável.

Resolução

A partícula alfa é um núcleo de hélio: 2 protões e 2 neutrões. A partícula beta (menos) é um electrão emitido pelo núcleo quando um neutrão se transforma num protão.

A e B erram a composição das partículas, D esquece os neutrões e E descreve um átomo inteiro. Resposta: C

Erro comum. Atribuir à partícula beta a composição da alfa.

Solução da questão 14

Resposta

E.8 anos

Resolução

De 20 g para 5 g a massa reduz-se a um quarto:

20 \to 10 \to 5

, duas meias-vidas.

2\,T_{1/2} = 16

anos, logo

T_{1/2} = 8

anos. Resposta: E

Erro comum. Tomar os 16 anos como a meia-vida, quando a massa se reduziu a metade duas vezes.

Solução da questão 15

Resposta

B.de uma partícula alfa

Resolução

O número de massa desce

226 - 222 = 4

e o número atómico desce

88 - 86 = 2

Isso é exactamente uma partícula alfa,

{}_{2}^{4}He

: a beta não muda o número de massa e o gama não muda nenhum dos dois. Resposta: B

Erro comum. Contar uma emissão por cada unidade de massa perdida.

Solução da questão 16

Resposta

C.6 e 4

Resolução

O número de massa desce

232 - 208 = 24

; cada alfa leva 4, logo há

\dfrac{24}{4} = 6

partículas alfa.

Seis alfas baixam o número atómico em 12, para

90 - 12 = 78

. Cada beta sobe-o em 1: faltam

82 - 78 = 4

partículas beta.

Resposta: C

Erro comum. Contar as betas sem descontar a descida do número atómico causada pelas alfas.

Solução da questão 17

Resposta

A.decaimento alfa, núcleo do átomo de hélio

Resolução

Conservação da massa e da carga:

A_X = 235 - 231 = 4

Z_X = 92 - 90 = 2

, logo

X = {}_{2}^{4}He

É uma partícula alfa, o núcleo do átomo de hélio, e o decaimento é alfa. Resposta: A

Erro comum. Escolher E: a partícula emitida é o núcleo de hélio, sem os electrões do átomo.

Solução da questão 18

Resposta

C.desintegração alfa

Resolução

A partícula emitida é

{}_{2}^{4}He

, uma partícula alfa: o núcleo perde 4 unidades de massa (

238 \to 234

) e 2 de carga (

92 \to 90

Resposta: C

Erro comum. Escolher a desintegração beta, que não altera o número de massa.

Solução da questão 19

Resposta

A.beta

Resolução

O número de massa fica em 14 e o número atómico sobe de 6 para 7: X tem

A = 0

Z = -1

, é um electrão,

{}_{-1}^{0}e

A emissão de um electrão pelo núcleo é o decaimento beta. Resposta: A

Erro comum. Escolher «electrónico», que não é o nome de nenhum tipo de decaimento.

Solução da questão 20

Resposta

C.gama

Resolução

Das radiações emitidas por núcleos instáveis, a gama é a mais penetrante: atravessa o corpo e chega a tumores profundos.

As partículas alfa param numa folha de papel e as beta numa chapa fina de alumínio. Resposta: C

Erro comum. Escolher o raio X: também penetra, mas não vem do decaimento dos núcleos.

Solução da questão 21

Resposta

A.26,7

Resolução

O tubo é convergente: a secção (1) é a maior,

20\ \mathrm{cm^2}

. Como o ar é compressível, conserva-se o caudal em massa:

\rho_1 A_1 v_1 = \rho_2 A_2 v_2

v_2 = \dfrac{\rho_1 A_1 v_1}{\rho_2 A_2} = \dfrac{0{,}12\cdot20\cdot10}{0{,}09\cdot10} \approx 26{,}7\ \mathrm{m/s}

Resposta: A

Erro comum. Usar $A_1 v_1 = A_2 v_2$ , que ignora a variação da massa específica e dá 20 m/s.

Solução da questão 22

Resposta

C.1,29

Resolução

Volume do cilindro:

V = 18\ \mathrm{cm^2}\cdot9\ \mathrm{cm} = 162\ \mathrm{cm^3} = 1{,}62\cdot10^{-4}\ \mathrm{m^3}

Princípio de Arquimedes:

E = \rho g V = 810\cdot9{,}8\cdot1{,}62\cdot10^{-4} \approx 1{,}29\ \mathrm{N}

Resposta: C

Erro comum. Não converter $\mathrm{cm^3}$ em $\mathrm{m^3}$ .

Solução da questão 23

Resposta

D.as moléculas passam a se chocar com maior frequência com as paredes.

Resolução

A volume constante, o aquecimento aumenta a energia cinética média das moléculas e, com ela, a sua velocidade.

Mais rápidas, as moléculas chocam com as paredes mais vezes por segundo, e com mais força: a pressão sobe.

A distância entre as moléculas e a massa específica não mudam, porque o volume é fixo. Resposta: D

Erro comum. Pensar que as moléculas se afastam quando o gás aquece; aqui o volume não muda.

Solução da questão 24

Resposta

D.À temperatura constante, se aumentarmos uma das grandezas (pressão ou volume) de um certo valor, a outra diminuirá no mesmo valor

Resolução

Lei de Boyle:

PV = \text{constante}

P

é inversamente proporcional a

V

(A e C), o gráfico é uma hipérbole (B) e triplicar

P

divide

V

por 3 (E).

A D é falsa: a relação é multiplicativa, não aditiva. De

P = 2

V = 6

para

P = 4

, o volume passa a 3: desce 3, e não 2.

Resposta: D

Erro comum. Confundir proporcionalidade inversa com tirar a uma grandeza o que se juntou à outra.

Solução da questão 25

Resposta

D.temperatura, pressão e volume

Resolução

O estado de uma dada quantidade de gás fica definido pelas variáveis de estado: pressão, volume e temperatura, ligadas por

PV = nRT

As alternativas A, B e C deixam uma delas de fora. Resposta: D

Erro comum. Escolher E: a massa diz quanto gás há, mas o estado descreve-se pela pressão, pelo volume e pela temperatura.

Solução da questão 26

Resposta

B.Trabalho, calor e energia interna

Resolução

A primeira lei,

Q = W + \Delta U

, é um balanço de energia entre o calor trocado

Q

, o trabalho

W

e a variação da energia interna

\Delta U

Resposta: B

Erro comum. Escolher D, que lista as variáveis de estado e não os termos do balanço.

Solução da questão 27

Resposta

Resolução

A pressão hidrostática é a que a coluna de água exerce:

P = \rho g h

É directamente proporcional à profundidade: o gráfico é uma recta que parte da origem e sobe.

Resposta: C

Se se pedisse a pressão total no lago, somando a pressão atmosférica, o gráfico seria o E. A questão pede a pressão hidrostática, que é nula à superfície.

Erro comum. Escolher E, que representa a pressão total, $P_0 + \rho g h$ , e não só a hidrostática.

Solução da questão 28

Resposta

C.O trabalho é positivo, quando é realizado por um agente externo sobre o sistema termodinâmico, e negativo, quando é realizado pelo próprio sistema

Resolução

Na convenção da física,

Q = W + \Delta U

: o trabalho é positivo quando é realizado pelo sistema (expansão) e negativo quando é realizado sobre ele. A C diz o contrário.

As outras estão certas: um sistema isolado conserva a energia interna, receber calor é

Q > 0

, numa adiabática

Q = 0

e, num gás ideal, a isotérmica tem

\Delta U = 0

Resposta: C

Na convenção da química, $\Delta U = Q + W$ , a C seria verdadeira. O exame usa a da física, como se vê na questão 36.

Erro comum. Trocar o sinal do trabalho.

Solução da questão 29

Resposta

D.a transformação AB é isobárica e BC é isovolumétrica.

Resolução

De A para B a pressão mantém-se em

2\cdot10^{5}

Pa e o volume diminui: AB é isobárica.

De B para C o volume mantém-se em

4\ \mathrm{m^3}

e a pressão sobe: BC é isovolumétrica (isocórica).

Resposta: D

Erro comum. Confundir isobárica (pressão constante) com isovolumétrica (volume constante).

Solução da questão 30

Resposta

D.25

Resolução

T = 30 + 273 = 303\ \mathrm{K}

R = 0{,}082\ \mathrm{atm\cdot L/(mol\cdot K)}

V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{1\cdot0{,}082\cdot303}{1} \approx 24{,}8\ \mathrm{L} \approx 25\ \mathrm{L}

Resposta: D

Erro comum. Usar 22,4 L, o volume molar a 0 °C, ou esquecer de passar a temperatura para kelvin.

Solução da questão 31

Resposta

B.A pressão final será o quádruplo da pressão inicial

Resolução

A volume constante,

\dfrac{P_1}{T_1} = \dfrac{P_2}{T_2}

, com as temperaturas em kelvin.

Com

T_2 = 4\,T_1

P_2 = 4\,P_1

. Resposta: B

Erro comum. Achar que a pressão não muda por a transformação ser isocórica; é o volume que fica constante.

Solução da questão 32

Resposta

5\,V_A=4\,V_B

Resolução

Transformação isotérmica:

P_A V_A = P_B V_B

Com

P_B = 0{,}8\,P_A

V_A = 0{,}8\,V_B = \dfrac{4}{5}V_B

, ou seja,

5\,V_A = 4\,V_B

Resposta: C

Erro comum. Inverter a relação e escolher $4\,V_A = 5\,V_B$ , que daria $V_B < V_A$ .

Solução da questão 33

Resposta

Resolução

A pressão constante, pela lei de Charles,

\dfrac{V}{T} = \text{constante}

, ou

V = kT

O volume é directamente proporcional à temperatura absoluta: o gráfico

V \times T

é uma recta crescente que, prolongada, passa pela origem.

Resposta: A

Erro comum. Escolher a recta horizontal (E), que corresponde a volume constante e não a pressão constante.

Solução da questão 34

Resposta

3{,}0\times10^{-3}

Resolução

Em unidades SI:

V = 24\ \mathrm{mL} = 24\cdot10^{-6}\ \mathrm{m^3}

T = 7 + 273 = 280\ \mathrm{K}

n = \dfrac{PV}{RT} = \dfrac{2{,}8\cdot10^{5}\cdot24\cdot10^{-6}}{8\cdot280} = \dfrac{6{,}72}{2240} = 3{,}0\cdot10^{-3}\ \mathrm{mol}

Resposta: E

Erro comum. Não converter os mililitros em metros cúbicos.

Solução da questão 35

Resposta

B.900 J

Resolução

Primeira lei:

\Delta U = Q - W

, com

W

o trabalho realizado pelo gás.

O gás recebe

Q = +300\ \mathrm{J}

e é comprimido, por isso

W = -600\ \mathrm{J}

\Delta U = 300 - (-600) = 900\ \mathrm{J}

Resposta: B

Erro comum. Fazer $300 - 600$ , tratando o trabalho do agente externo como se fosse do gás.

Solução da questão 36

Resposta

Nenhuma alternativa serve

Todas as afirmações estão correctas. A chave do exame é D, mas numa adiabática $\Delta U = -W$ , e uma variação positiva da energia interna quer dizer, de facto, que o trabalho é realizado sobre o gás.

Porquê

Primeira lei:

Q = W + \Delta U

, a conservação da energia (B e E). Numa isotérmica de gás ideal

\Delta U = 0

(A) e numa isocórica

W = 0

(C).

Numa adiabática

Q = 0

, logo

\Delta U = -W

. Se

\Delta U > 0

, então

W < 0

: o trabalho é realizado sobre o gás, como diz a D.

As cinco afirmações estão correctas: não há nenhuma incorrecta para marcar.

Solução da questão 37

Resposta

E.o período de oscilação independe da massa da esfera pendular

Resolução

Pêndulo simples:

T = 2\pi\sqrt{\dfrac{L}{g}}

O período depende de

L

(é proporcional a

\sqrt{L}

, não a

L

) e de

g

(é inversamente proporcional a

\sqrt{g}

), mas não da massa. Resposta: E

Erro comum. Esquecer a raiz quadrada e dizer que o período é proporcional a $L$ .

Solução da questão 38

Resposta

A.12,57

Resolução

\omega = \dfrac{2\pi}{T} = \dfrac{2\pi}{0{,}5} = 4\pi \approx 12{,}57\ \mathrm{rad/s}

A massa e a velocidade máxima não são precisas. Resposta: A

Erro comum. Tentar usar a velocidade máxima, que exigiria conhecer a amplitude.

Solução da questão 39

Resposta

C.6,0 s

Resolução

O período é o tempo de uma oscilação completa, por exemplo entre dois máximos seguidos.

Os máximos de

10\ \mathrm{cm/s^2}

estão em

t = 1\ \mathrm{s}

t = 7\ \mathrm{s}

T = 7 - 1 = 6{,}0\ \mathrm{s}

Resposta: C

Erro comum. Medir do máximo ao mínimo seguinte, que é só meio período (3 s).

Solução da questão 40

Resposta

\dfrac{\pi}{2}

Resolução

A posição parte de 0, desce a

-2\ \mathrm{m}

, volta a 0, sobe a

2\ \mathrm{m}

e regressa a 0 em

t = 4\ \mathrm{s}

T = 4\ \mathrm{s}

\omega = \dfrac{2\pi}{T} = \dfrac{2\pi}{4} = \dfrac{\pi}{2}\ \mathrm{rad/s}

. Resposta: E

Erro comum. Tomar $T = 2\ \mathrm{s}$ , que é só meio ciclo, e obter $\pi$ .