Solução MNPEF 2013

MNPEF 2013 — Questão 01

Dois carros A e B movem-se sobre uma pista retilínea conforme representado no gráfico de suas posições como função do tempo.

Em relação ao período de tempo indicado no gráfico, a afirmativa correta é:

a) O carro A tem velocidade constante de módulo de 4,0 m/s.

b) O carro A e o carro B nunca têm a mesma velocidade.

c) O carro A ultrapassa o carro B no instante 3,0 s.

d) Os carros A e B têm a mesma velocidade no instante 3,0 s.

MNPEF 2013 — Questão 02

Uma partícula tem sua posição (em cm) num instante de tempo (em s) descrita pela equação x(t) = 2t.sin(πt). O gráfico deste movimento, no intervalo de tempo entre 0 e 10s, está apresentado na figura.

Assinale a afirmação incorreta:

a) A aceleração da partícula em t = 4,0 s é nula.

b) A velocidade da partícula em t = 1,0 s vale -2π cm/s.

c) A posição da partícula em t = 0,5 s vale 1 cm.

d) A velocidade da partícula em t = 0 s vale 0 cm/s.

MNPEF 2013 — Questão 03

Um livro de massa 1,0 kg, inicialmente em repouso, é apoiado contra uma parede vertical, sendo pressionado por uma força horizontal de módulo F = 50,0 N, como indicado na figura. A aceleração da gravidade é 10 m/s², o coeficiente de atrito estático entre a superfície da parede e o livro vale 0,25 e o coeficiente de atrito cinético 0,20.

Assinale a afirmativa correta.

a) O livro desliza pela parede e o valor da força de atrito é 10 N.

b) O livro permanece em repouso e o valor da força normal de contato entre o livro e a parede é 10 N.

c) O livro permanece em repouso e o valor da força de atrito entre o bloco e a parede é 12,5 N.

d) O livro permanece em repouso e o valor da força de atrito entre o bloco e a parede é 10 N.

MNPEF 2013 — Questão 04

A figura mostra um recipiente apoiado sobre o prato de uma balança. Inicialmente, o recipiente contém em seu interior uma quantidade de água em equilíbrio hidrostático. Nessa situação, F₁ é o módulo da força de pressão exercida pela água sobre a base do recipiente é R₁ é o valor registrado na balança. Coloca-se mais 1,0 kg de água dentro do recipiente e, após restabelecido o equilíbrio hidrostático, verifica-se que a superfície livre da água subiu ∆h =2.10^-1 m, como indica a figura.

Na nova situação de equilíbrio, a força de pressão exercida pela água sobre a base do recipiente passa a valer F₂ e a balança passa a registrar o valor R₂. Sabendo que a área da base do recipiente vale 2,5.10^-3 m², que a densidade da água vale 1,0.10³kg/m³ e considerando g = 10 m/s², pode-se afirmar que:

a) F₂ – F₁ = 5,0 N e R₂ – R₁ = 5,0 N.

b) F₂ – F₁ = 5,0 N e R₂ – R₁ = 10,0 N.

c) F₂ – F₁ = 10,0 N e R₂ – R₁ = 5,0 N.

d) F₂ – F₁ = 10,0 N e R₂ – R₁ = 10,0 N.

MNPEF 2013 — Questão 05

Numa montanha russa de um parque de diversões, um carrinho de massa m = 100 kg esta a uma altura h = 4 m em relação ao solo com velocidade de modulo v₀ = 4 m/s. Ao atingir o nível do solo sua velocidade vale v₁ = 8 m/s. Considere g = 10 m/s². Em relação à energia mecânica deste sistema, podemos afirmar que:

a) sua variação e de -1600 J, pois ha forcas não conservativas exercidas no carrinho.

b) sua variação e de 4000 J, pois o peso realiza trabalho positivo.

c) sua variação e de -800 J, devido ao trabalho da forca de resistência do ar.

d) ela não varia, pois ha conservação de energia.

MNPEF 2013 — Questão 06

Um escocês toca distraidamente sua gaita parado na beira de um barranco, coberto de neve com 5,0 m de altura. Um esquiador, apesar de seus esforços para brecar, atinge o escocês com uma velocidade horizontal de 10 m/s e, agarrados, se precipitam pelo barranco. Sabendo-se que os dois homens com seus respectivos apetrechos tem a mesma massa e que a aceleração gravitacional local e igual a 10 m/s², eles cairão a uma distancia d da base do barranco.

O valor de d, em metros, e aproximadamente:

a) 2,5.

b) 5,0.

c) 7,1.

d) 10,0.

MNPEF 2013 — Questão 07

Dois corpos rígidos, um cilindro maciço e um aro circular possuem a mesma massa e o mesmo diâmetro. Partindo do repouso, ambos descem o mesmo plano inclinado de tal forma que o tempo para percorrer toda a extensão do plano seja mínimo, rolando sem deslizar. Assinale a alternativa correta em relação ao valor da velocidade de translação do centro de massa do cilindro e do aro na extremidade inferior do plano inclinado.

a) Os dois possuem velocidades com o mesmo valor.

b) O valor da velocidade do cilindro é menor do que o valor da velocidade do aro.

c) O valor da velocidade do aro é menor do que o valor da velocidade do cilindro.

d) Nada se pode afirmar, pois a velocidade depende do coeficiente de atrito.

MNPEF 2013 — Questão 08

Uma partícula P₁ com massa igual a 2,0 kg move-se com velocidade de modulo igual a 3,0 m/s no sentido positivo do eixo x. Outra partícula P₂, também com massa de 2,0 kg, move-se com velocidade de modulo igual a 4,0 m/s no sentido positivo do eixo y. Na origem O do sistema de coordenadas elas sofrem uma colisão completamente inelástica e passam a se mover ao longo da direção mostrada na figura abaixo.

Desprezando-se quaisquer forcas externas ao sistema constituído pelas duas partículas, o modulo da velocidade das partículas apos a colisão é:

a) 5,0 m/s.

b) 2,5 m/s.

c) 2,0 m/s.

d) 1,5 m/s.

MNPEF 2013 — Questão 09

Dois blocos de massas m e 2m estão ligados por uma mola de massa desprezível e apoiam-se sobre uma superfície sem atrito. Os blocos são afastados, distendendo a mola e, em seguida, soltos.

O gráfico da componente da velocidade no eixo  de cada bloco, em função do tempo, e dado por:

MNPEF 2013 — Questão 10

Se um espelho plano for deslocado de uma distancia D ao longo da normal ao espelho, paralelamente a si mesmo, afastando-se de um objeto colocado a sua frente, a imagem do objeto em relação ao objeto:

a) se afastara por uma distancia 4D.

b) permanecera na mesma posição.

c) se aproximara por uma distancia 2D.

d) se afastara por uma distancia 2D.

MNPEF 2013 — Questão 11

A figura abaixo representa um raio luminoso incidindo de um meio de índice de refração n₁, atravessando um meio de índice n₂e emergindo em um meio de índice n₃. Sejam V₁, V₂ e V₃ os valores das velocidades da luz nos meios 1, 2 e 3, respectivamente. Assinale a alternativa correta.

a) V₁ > V₂ > V₃

b) V₃ > V₂ > V₁

c) V₃ > V₁ > V₂

d) V₂ > V₁ > V₃

MNPEF 2013 — Questão 12

Um objeto O tem sua imagem I conjugada por um espelho esférico côncavo, de centro de curvatura C e foco F. Das figuras abaixo, aquela que melhor representa uma situação possível para as posições do objeto e sua imagem é:

MNPEF 2013 — Questão 13

Duas fontes sonoras pontuais e coerentes emitem em fase ondas com frequência de 3400 Hz no ar. A velocidade de propagação do som no ar vale 340 m/s. Uma das fontes esta na origem do sistema de coordenadas e a outra se encontra sobre o eixo dos y, em y = 40,0 cm. Considere os seguintes pontos do plano xy:

P₁ (x = 35,6 cm; y = 20,0 cm), P₂ (x = 0,0 cm; y = 27,5 cm).

A alternativa que descreve corretamente o tipo de interferência que ocorre em cada um dos pontos é:

a) Em P₁ destrutiva, em P₂  destrutiva.

b) Em P₁ destrutiva, em P₂  construtiva.

c) Em P₁ construtiva, em P₂  construtiva.

d) Em P₁ construtiva, em P₂  destrutiva.

MNPEF 2013 — Questão 14

Um aparelho condicionador de ar, segundo as informações do seu fabricante, retira calor do interior de uma sala a 20 ºC na taxa de 4,5 kW, transferindo calor para o meio externo que se encontra a 35 ºC. Adicionalmente o fabricante do aparelho informa que o motor que aciona o aparelho demanda a potência elétrica de 1,5 kW. Considere as afirmações seguintes:

I) Se o aparelho de fato retira calor da sala na taxa especificada então à potência elétrica do motor deve ser maior do que 4,5 kW para que a Segunda Lei da Termodinâmica não seja violada.

II) O calor transferido para o meio externo em 1 h é cerca de 6,0 kW.h.

III) Para a diferença de temperatura especificada entre o interior da sala e o exterior, um aparelho condicionador de ar demandando uma potência elétrica de 1,5 kW poderia no máximo retirar da sala uma quantidade de calor de 1,5 kW.h em 1h.

Escolha a opção que melhor descreve as afirmações anteriores.

a) Somente a afirmativa I está correta.

b) Somente a afirmativa II está correta.

c) Somente a afirmativa III é correta.

d) Somente as afirmativas I e III estão corretas.

MNPEF 2013 — Questão 15

O motor de um automóvel é constituído por um sistema cilindro-gás-pistão, no qual ocorrem transformações com a mistura ar-combustível durante quatro etapas (admissão, compressão, explosão-expansão e exaustão). O funcionamento desse motor é um processo cíclico - Ciclo de Otto - no qual o gás contido em um cilindro com pistão é levado do estado inicial A até o estado B, e retorna ao estado inicial A passando pelos estados CDEB. O diagrama pressão (p) por volume (V) indicado na figura apresenta essa situação.

Sobre o processo cíclico do motor, pode-se afirmar que:

a) A etapa AB corresponde à admissão da mistura ar-combustível, que sofre uma expansão no interior do cilindro sem variação da pressão.

b) A etapa BC corresponde à compressão da mistura ar-combustível, que sofre uma elevação da pressão sem o aumento de sua temperatura.

c) A etapa CD corresponde à explosão da mistura ar-combustível, que resulta no aumento do volume e da pressão no interior do cilindro.

d) A etapa EB corresponde à explosão da mistura ar-combustível, que resulta na redução da pressão e do volume dos gases resultantes da explosão.

MNPEF 2013 — Questão 16

O GNV (gás natural veicular) é uma mistura de diversos gases. Um tanque de aço 100 L em um automóvel é abastecido com GNV até que a pressão atinja 200 atm, sendo a temperatura no final do enchimento 70 °C. A “capacidade nominal” desse tanque é entendida como o volume que a massa de GNV no tanque preenchido nas condições especificadas (200 atm, 70 °C) ocuparia a 1 atm e a 20 °C. Portanto a “capacidade nominal” desse tanque é, aproximadamente:

a) 0,1 m³.

b) 6 m³.

c) 17 m³.

d) 20 m³.

MNPEF 2013 — Questão 17

O chuveiro elétrico da casa do Seu Zé queimou. Ele fez uma improvisação tirando o pedaço quebrado, cerca de 1/4 do comprimento da “resistência de aquecimento”, e ligando novamente o pedaço restante ao conector. Considerando que o valor original da potência do chuveiro era 4500 W e que a resistividade da “resistência de aquecimento” não muda com a temperatura, a nova potência dissipada será:

a) 3380 W.

b) 18000 W.

c) 4500 W.

d) 6000 W.

MNPEF 2013 — Questão 18

Duas cargas de sinais opostos e mesmo módulo estão dispostas sobre o eixo y, simetricamente em relação a origem O do sistema de coordenadas. P₁ e P₂ são dois pontos sobre o eixo dos x.

MNPEF 2013 — Questão 19

No circuito da figura, alimentado por 4 pilhas com fem de 1,5 V em série, é possível conectar lâmpadas aos soquetes (S1, S2 e S3) para associá-las em série e/ou em paralelo. Há duas chaves (Ch1 e Ch2) inicialmente abertas. Dispõe-se de duas lâmpadas com as seguintes características:

L1 com características nominais de 2,0 W e 6 V.

L2 com características nominais de 0,8 W e 6 V.

Sabe-se que o brilho das lâmpadas é tanto maior quanto maior seja a potência elétrica efetivamente desenvolvida em seus filamentos.

No soquete S1 é colocada a lâmpada de L1. Assinale a afirmativa correta.

a) A lâmpada de L2 é colocada no soquete S3 e ambas as chaves são mantidas abertas. Nesta situação a lâmpada L1 brilhará menos do que a lâmpada L2.

b) A lâmpada de L2 é colocada no soquete S2, a chave Ch1 é fechada e a chave Ch2 mantida aberta. Nesta situação a lâmpada L1 brilhará mais do que a lâmpada L2.

c) A lâmpada de L2 é colocada no soquete S3, a chave Ch1 é fechada e a chave Ch2 mantida aberta. Nesta situação a lâmpada L1 brilhará mais do que a lâmpada L2.

d) A lâmpada de L2 é colocada no soquete S2, a chave Ch1 é mantida aberta e a chave Ch2 é fechada. Nesta situação a lâmpada L1 brilhará menos do que a lâmpada L2.

MNPEF 2013 — Questão 20

Um ímã cilíndrico, uniformemente magnetizado e de momento de dipolo magnético , tem o seu ponto médio situado no plano do papel e está orientado perpendicularmente a esse plano, com m apontando para fora do papel. Uma espira circular é mantida fixa nesse plano. Suponha que o ímã seja posto em movimento de translação com uma velocidade constante v no sentido do centro da espira, como indicado na figura.

Enquanto o ímã se aproxima da espira pode-se afirmar que

a) surgirá uma corrente induzida na espira no sentido horário, e a espira sofrerá uma força magnética atrativa.

b) surgirá uma corrente induzida na espira no sentido anti-horário, e a espira sofrerá uma força magnética atrativa.

c) surgirá uma corrente induzida na espira no sentido horário, e a espira sofrerá uma força magnética repulsiva.

d) surgirá uma corrente induzida na espira no sentido anti-horário, e a espira sofrerá uma força magnética repulsiva.

MNPEF 2013 — Questão 21

Os materiais ferromagnéticos como o ferro e o níquel apresentam domínios magnéticos em sua estrutura. Quando esses domínios estão orientados ao acaso, o campo magnético externo ao material é nulo. Em relação a uma barra de ferro, é correto afirmar que:

a) Quando a barra é submetida a um campo magnético externo os domínios magnéticos se orientam perfeitamente numa mesma direção e formam um imã permanente.

b) Quando aquecemos a barra acima da temperatura de Curie, fornecemos energia para alinhar os domínios magnéticos com um campo magnético externo.

c) Quando aquecemos a barra acima da temperatura de Curie, o ferro se torna paramagnético.

d) Para que a barra possa ser utilizada como um ímã, o ferro deve ser levado ao estado paramagnético.

MNPEF 2013 — Questão 22

Uma luz monocromática incide sobre uma placa metálica provocando efeito fotoelétrico. Ao ser duplicada a intensidade da luz incidente afirma-se que:

I. De acordo com a teoria ondulatória da luz, a energia cinética dos elétrons arrancados deve ser multiplicada por 4.

II. De acordo com a teoria fotônica da luz, a energia cinética dos elétrons arrancados não é modificada.

III. De acordo com as duas teorias, fotônica e ondulatória, a quantidade de elétrons arrancados é cerca de 1,4 vezes maior.

Escolha a opção que melhor descreve as afirmações anteriores.

a) Somente a afirmativa I está correta.

b) Somente a afirmativa II está correta.

c) Somente a afirmativa III é correta.

d) Somente as afirmativas I e III estão corretas.

MNPEF 2013 — Questão 23

Segundo se conta, desde a adolescência Einstein refletia sobre algumas questões para as quais as respostas dadas pela física da sua época não o satisfaziam. Uma delas, conhecida como "o espelho de Einstein", era a seguinte: se uma pessoa pudesse viajar com a velocidade da luz, segurando um espelho a sua frente, não poderia ver a sua imagem, pois a luz que emergisse da pessoa nunca atingiria o espelho. Para Einstein, essa era uma situação tão estranha que deveria haver algum princípio ou lei física ainda desconhecida que a "impedisse" de ocorrer. Mais tarde, a Teoria da Relatividade Restrita formulada pelo próprio Einstein mostrou que essa situação seria:

a) impossível, porque a velocidade da luz que emerge da pessoa e se reflete no espelho não depende da velocidade da pessoa, nem da velocidade do espelho.

b) impossível, porque a luz refletida pelo espelho jamais poderia retornar ao observador, estando no mesmo referencial.

c) possível, porque a pessoa e o espelho estariam num mesmo referencial e, nesse caso, seriam válidas as leis da física clássica que admitem essa situação.

d) possível, porque a luz é composta de partículas, os fótons, que nesse caso permanecem em repouso em relação à pessoa e, portanto, nunca poderiam atingir o espelho.

MNPEF 2013 — Questão 24

De acordo com o modelo atômico de Bohr um átomo pode absorver ou emitir fótons. Um átomo de hidrogênio sofre uma transição passando do estado estacionário fundamental, cuja energia é -13,6 eV, para um estado estacionário cuja energia é -1,5 eV. Nessa transição o átomo de hidrogênio _____________ uma quantidade de energia igual a ___________ eV.

A alternativa que contém as expressões que preenchem corretamente as lacunas do texto anterior é:

a) emite; 13,6.

b) emite; 12,1.

c) absorve; 13,6.

d) absorve; 12,1.