Prova Professor de Física IFPI 2022 com Gabarito Concurso: IF-PI - 2022 - Professor - Edital nº 73 Órgão/Instituição: Instituto Federal de E...
Prova Professor de Física IFPI 2022 com Gabarito
Concurso: IF-PI - 2022 - Professor - Edital nº 73
Órgão/Instituição: Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Piauí
Banca/Organizadora: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Cargo: Professor - Física
Escolaridade: Superior
OBS: As questões de 01 à 20 são comuns a todas as demais provas desse concurso, com isso você as encontra NESTA PÁGINA!
CONHECIMENTO ESPECÍFICO
IFPI 2022 - QUESTÃO 21
Uma amostra de gás ideal sofre uma expansão isotérmica reversível estando a uma temperatura T = 90 ºC. Sabe-se que a amostra de gás ideal possui volume inicial Vi = 2 L, volume final Vf = 4 L e sua variação de entropia, neste processo, foi de 25 J/K. Considerando ln(2) = 0,69 e sendo a constante universal dos gases R = 8,31 J/mol.K, pode-se AFIRMAR que o número de mols que constitui esta amostra de gás ideal é:
a) 14,3
b) 4,36
c) 2,07
d) 0,03
e) 0,22
IFPI 2022 - QUESTÃO 22
A lei de Gauss, uma das quatro equações de Maxwell, em sua forma diferencial, permite a determinação do campo elétrico E gerado por uma distribuição de cargas com determinada densidade de cargas ρ. Assim, seja E0 = (C.x, 0, 0) (onde C é uma constante e x é uma coordenada cartesiana), o campo elétrico gerado por uma distribuição de cargas com densidade de cargas ρ0, localizada no vácuo. Com base nestas informações e sendo ε0 a permissividade elétrica no vácuo, pode-se AFIRMAR que a densidade de cargas ρ0 que gera o campo elétrico E0 supracitado vale:
a) ε0²C²
b) ε0C
c) ε0²C/2
d) -ε0C²
e) ε0C/2
IFPI 2022 - QUESTÃO 23
Hamilton estabeleceu, em 1831, uma relação entre a óptica geométrica e a mecânica clássica, que passou a ser chamada de analogia óptico-mecânica. Em adição, em 1923, durante a preparação de sua tese de doutorado, Louis de Broglie, baseado na analogia óptico-mecânica de Hamilton e em resultados obtidos na época para fótons na teoria de Bohr, postulou que o comprimento de onda λ (de Broglie) associado a uma partícula não relativística de massa m e velocidade v seria λ = h/(m.v), onde h é a constante de Planck.
Este postulado passou a ser conhecido como dualidade onda-partícula, uma vez que relaciona características de partículas a características de ondas. Atualmente, diversas tecnologias têm seus funcionamentos baseados fundamentalmente na dualidade onda-partícula, como por exemplo:
a) O microscópio eletrônico de varredura.
b) A fibra óptica.
c) O microscópio óptico.
d) O sistema de posicionamento global, ou GPS.
e) Os transistores de efeito de campo.
IFPI 2022 - QUESTÃO 24
A energia relacionada à massa m de um objeto é chamada de energia de repouso E0 e é obtida a partir da famosa equação E0 = m.c², onde c é a velocidade da luz no vácuo. Assim, suponha que a energia associada a um grão de feijão de massa m = 0,2 g seja usada para movimentar um carro.
Sabendo que este carro percorre 15 km a cada litro de combustível usado e que cada litro de combustível pode fornecer uma energia equivalente a 4.10⁸ J, é correto AFIRMAR que, usando a energia proveniente do grão de feijão, o carro pode trafegar por até:
(Dado: use c = 3.10⁸ m/s.)
a) 4,55 . 10⁵ km
b) 5,05 . 10⁵ km
c) 5,50 . 10⁵ km
d) 6,05 . 10⁵ km
e) 6,75 . 10⁵ km
IFPI 2022 - QUESTÃO 25
Considere um carrinho de massa 0,30kg unido por uma corda a um bloco de 0,20kg. A massa da corda e da roldana são desprezíveis. São dadas as condições iniciais: t0 = 0, x0 = 0 e V0 = 5,0m/s² ( adote o sentido positivo do eixo x apontando para a esquerda e a gravidade 10m/s²).
Com base nas condições dadas, pode-se concluir que o valor da velocidade e a posição do carrinho, decorridos 2,5s, são:
a) 4m/s e 0
b) -5m/s e 0
c) -5,0m/s e 1,0m
d) -4,0m/s e -3,0m
e) 1,0m/s e 8,0m
IFPI 2022 - QUESTÃO 26
Um bloco mostrado na figura a seguir não desliza sobre a superfície do carro e o dinamômetro registra 36 N. Despreze qualquer tipo de atrito e considere que a aceleração gravitacional local vale 10 m/s².
O módulo da força de reação do carro sobre o bloco é:
a) 18 N
b) 27 N
c) 36 N
d) 50 N
e) 54 N
IFPI 2022 - QUESTÃO 27
Na figura, o sistema está sujeito à ação da resultante externa F, paralela ao plano horizontal sobre o qual uma prancha com degrau está apoiada. Sobre o degrau repousa uma esfera de raio R (R = 3H). Todos os atritos são desprezíveis e o módulo da aceleração da gravidade é 10 m/s².
Calcule a aceleração máxima da prancha de modo que a esfera não tombe.
a) 5 √5 m/s²
b) 2 √2 m/s²
c) 3 √2 m/s²
d) 2 m/s²
e) 6 m/s²
IFPI 2022 - QUESTÃO 28
Um bloco de massa m encontra-se no ponto A, em repouso, sobre uma superfície horizontal sem atrito, quando passa a agir sobre ele uma força resultante F, paralela ao eixo dos x. Na posição B a velocidade do bloco é de 2 m/s.
Determine a velocidade com que esse bloco passa pelo ponto C.
a) 2 m/s
b) 4 m/s
c) 6 m/s
d) 8 m/s
e) 10 m/s
IFPI 2022 - QUESTÃO 29
No sistema esquematizado a seguir, o fio e a polia são ideais, a influência do ar é desprezível. Os blocos A e B, de massas respectivamente iguais a 6,0 kg e 4,0 kg, encontram-se inicialmente em repouso, nas posições indicadas. O bloco A é liberado com a mola ainda não deformada. Calcule a deformação máxima sofrida pela mola.
Adote:
Constante elástica da mola = 1000 N/m.
Módulo da aceleração da gravidade = 10 m/s².
Despreze a massa da mola.
a) 12 cm
b) 8 cm
c) 6 cm
d) 4 cm
e) 2 cm
IFPI 2022 - QUESTÃO 30
Uma barra homogênea de massa m e comprimento d está posicionada na horizontal. Uma partícula de massa m está numa posição tal que a linha tracejada corta a barra no ponto médio (fig).
A distância entre a partícula e a barra é h. Se G é a constante de gravitação universal, a intensidade da força gravitacional que a barra exerce sobre a partícula é:
IFPI 2022 - QUESTÃO 31
Considere dois planetas perfeitamente esféricos A e B, maciços de raios iguais a R, mas massas MA = M e MB = 4M. Seus centros estão separados por uma distância igual a 6R. Um satélite de massa m é lançado da superfície do planeta de massa A diretamente em direção ao centro do planeta B.
Qual a expressão para a velocidade mínima v do satélite para que ele atinja a superfície do segundo planeta?
a) (5GM/3R)¹/²
b) (3GM/R)¹/²
c) (3GM/5R)¹/²
d) (GM/5R)¹/²
e) (GM/R)¹/²
IFPI 2022 - QUESTÃO 32
Considere que um disco de massa 3M e raio R está girando com velocidade angular ωo em torno de seu eixo geométrico. Um pequeno objeto de massa M cai suavemente na borda do disco e gruda nele. Determine a razão entre as velocidades angulares final e inicial do disco.
Adote: Momento de inércia do disco = MR²/2.
a) 1
b) 1/2
c) 3/4
d) 3/2
e) 3/5
IFPI 2022 - QUESTÃO 33
Uma corda é enrolada em torno de um cilindro sólido de massa 3 kg. Em seguida, com uma das extremidades da corda presa ao teto o cilindro é liberado do repouso. Determine a tração da corda.
Adote: Momento de inércia do cilindro maciço = MR²/2.
Módulo da aceleração gravitacional = 10 m/s².
a) 16 N
b) 20 N
c) 10 N
d) 36 N
e) 40 N
IFPI 2022 - QUESTÃO 34
Uma casca esférica fina de raio 6 cm se encontra sobre uma superfície horizontal áspera. A casca é atingida horizontalmente por um taco. A distância vertical entre o ponto da tacada e a reta horizontal que passa pelo centro da casca é:
Adote:
Momento de inércia da casca esférica = 2MR²/3
Módulo da aceleração gravitacional = 10 m/s²
a) 1 cm
b) 2 cm
c) 3 cm
d) 4 cm
e) 5 cm
IFPI 2022 - QUESTÃO 35
A estrutura óssea da coxa humana é formada pela patela e fêmur, o maior e mais resistente osso do corpo humano. Considere que os dois ossos da coxa (fêmur), cada um com área de seção transversal de 10 cm², sustentam a parte superior de um corpo humano de massa 60 kg. Estime a pressão média sustentada pelos ossos.
Adote:
Módulo da aceleração gravitacional = 10 m/s².
a) 1 x 10⁵ N/m²
b) 2 x 10⁵ N/m²
c) 3 x 10⁵ N/m²
d) 4 x 10⁵ N/m²
e) 6 x 10⁵ N/m²
IFPI 2022 - QUESTÃO 36
Uma prancha de comprimento igual a 1 m e seção transversal uniforme é articulada em uma extremidade no fundo de uma piscina. A piscina está cheia de água até uma altura de 50 cm. A densidade relativa da prancha em relação à água é 0,5.
Determine o ângulo θ que a prancha faz com a vertical na posição de equilíbrio.
a) 15°
b) 30°
c) 45°
d) 60°
e) 75°
IFPI 2022 - QUESTÃO 37
Há uma velocidade mínima de lançamento para cima a partir da qual o corpo lançado escapa completamente do campo gravitacional terrestre.
Com relação a essa velocidade mínima ou velocidade de escape, são feitas as afirmações:
I. A velocidade de escape depende da massa do corpo lançado;
II. A velocidade de escape depende da massa da Terra;
III. A velocidade de escape é dada por v = (GM/R)1/2, onde G é constante de gravitação , R e M são o raio e a massa da Terra;
IV. Desprezando a resistência do ar, a velocidade de escape é da ordem de 11,2 Km/s.
É(São) CORRETA(S) a(s) afirmação(ões):
a) Somente I e III.
b) Somente II e IV.
c) Somente IV.
d) Somente II, III e IV.
e) Todas as afirmações estão corretas.
IFPI 2022 - QUESTÃO 38
Considere um corpo de massa m o qual é empurrado de A até B ao longo de um plano inclinado mostrado na figura a seguir, por uma força horizontal cuja intensidade F é o dobro do peso do corpo.
Supondo que o corpo partiu do repouso em A, desprezando as forças de atrito, a energia cinética com ele chega em B é:
a) mg(b - a)
b) mg(b - 2a)
c) mg(2b - 3a)
d) mg(2b - a)
e) mgb²/a
IFPI 2022 - QUESTÃO 39
Em um processo isotérmico a uma temperatura T = 280 K, a pressão P de uma amostra de gás ideal é reduzida de Pi = 450 Pa a Pf = 150 Pa, onde Pi e Pf são, respectivamente, as pressões inicial e final.
Sendo n = 0,05 o número de mols do gás ideal em questão, é CORRETO afirmar que a variação de entropia neste processo é aproximadamente de:
(Dado: considere R = 8,31 J/mol.K como a constante universal dos gases. Use, se necessário, ln(2) = 0,69 e ln(3) = 1,09.)
a) 0,13 J/K
b) 0,20 J/K
c) 0,27 J/K
d) 0,45 J/K
e) 0,51 J/K
IFPI 2022 - QUESTÃO 40
Considere uma onda sonora harmônica progressiva propagando-se em um tubo cilíndrico com área da base A. Sobre a intensidade I desta onda, é CORRETO afirmar que:
a) É inversamente proporcional à densidade não perturbada.
b) É proporcional ao quadrado da sua velocidade.
c) É independente da sua amplitude de deslocamento.
d) É proporcional ao quadrado da sua frequência angular.
e) É independente da sua frequência angular.
IFPI 2022 - QUESTÃO 41
Suponha que uma pequena esfera de massa m está presa na extremidade superior de uma barra de massa desprezível e tamanho a. A barra está inicialmente em repouso na posição vertical e, a partir de certo de instante, começa a tombar, conforme mostrado na figura abaixo.
O ângulo θ para o qual a barra não exerce pressão no ponto O do plano horizontal é:
a) cos(θ) = 1/3
b) cos(θ) = 2/3
c) cos(θ) = 1/2
d) cos(θ) = 1/4
e) cos(θ) = 3/4
IFPI 2022 - QUESTÃO 42
Suponha que um trem esteja se movimentando numa curva de raio de curvatura R a uma velocidade de valor constante v.
Se a distância entre os trilhos é D e a intensidade da gravidade é g, a altura que é preciso levantar o trilho externo para minimizar a pressão que o trem exerce sobre ele, ao passar pela curva, é:
IFPI 2022 - QUESTÃO 43
Duas partículas de massas m1 = m e m2 = 2m formam um sistema isolado. Seja 
a velocidade da partícula de massa m2 em relação a m1 e 
o vetor de posição de m2 em relação a m1. O momento angular total do sistema relativo ao centro de massa é:
a velocidade da partícula de massa m2 em relação a m1 e o vetor de posição de m2 em relação a m1. O momento angular total do sistema relativo ao centro de massa é:
IFPI 2022 - QUESTÃO 44
Um sistema formado por duas massas idênticas, unidas por uma barra rígida de massa desprezível e comprimento b, repousa sobre um plano horizontal sem atrito. Uma partícula de massa m desloca-se sem influências de atritos e velocidade V0 sobre o plano horizontal, perpendicularmente ao sistema de duas massas, e colide frontalmente com a massa m inferior , ficando colada a ela (fig).
Após a colisão, a velocidade angular do sistema em torno do centro de massa é:
IFPI 2022 - QUESTÃO 45
O sistema mostrado na figura a seguir é uma máquina de Atwood que consiste numa polia de massa 2kg e raio R, que pode girar em torno do eixo fixo passando pelo centro da polia. Os dois blocos, de massa 2kg e 1kg, estão ligados por um fio inextensível de massa desprezível.
Desprezando todos os atritos e sabendo que os blocos são abandonados do repouso, pode-se concluir que o módulo da aceleração dos blocos é:
a) 7,0 m/s²
b) 5,5 m/s²
c) 4,5 m/s²
d) 3,5 m/s²
e) 2,5 m/s²
IFPI 2022 - QUESTÃO 46
O campo eletrostático E = (Ex, Ey, Ez) é um tipo especial de função vetorial que pode ser escrita em termos do gradiente de uma função escalar, a saber, o potencial eletrostático V. Campos vetoriais que apresentam esta característica são chamados de campos vetoriais conservativos.
Neste contexto, qual é a única alternativa abaixo que pode representar um campo eletrostático?
a) E = (x, y, z) N/C
b) E = (0, 0, x²) N/C
c) E = (y, 0, 0) N/C
d) E = (z, x, y) N/C
e) E = (y², z², x²) N/C
IFPI 2022 - QUESTÃO 47
O violino é um instrumento musical, classificado como instrumento de cordas. Possui quatro cordas percutidas, com afinação da mais aguda à mais grave, e o som geralmente é produzido pela ação de friccionar as cerdas de um arco de madeiras sobre as cordas.
Sabendo que as cordas são de igual tamanho, e que uma delas ressoa em sua frequência fundamental de 196 Hz, onde (ao longo da corda citada) você deve colocar seu dedo para que sua frequência fundamental se torne 440 Hz?
a) 0,446
b) 0,890
c) 0,223
d) 0,520
e) 0,260
IFPI 2022 - QUESTÃO 48
Em um laboratório de pesquisa (referencial R), uma partícula apresenta velocidade u = (0,3c)i + (0,4c) j (onde u representa o vetor velocidade e i e j são os vetores diretores). Neste mesmo laboratório, um referencial R' se move com velocidade v = (0,5c)i conforme a figura a seguir.
Diante dos fatos (e dos dados), podemos AFIRMAR que o módulo da velocidade da partícula, na direção x, e em relação ao referencial R', corresponde a aproximadamente:
(Dados: c = 300.000 km/s).
a) 123.500 km/s
b) 152.490 km/s
c) 141.200 km/s
d) 156.600 km/s
e) 70.600 km/s
IFPI 2022 - QUESTÃO 49
Considere o modelo de um fluido em equilíbrio no campo gravitacional. Admitindo que o fluido é um gás ideal contido na atmosfera isotérmica, e sabendo que a densidade e a pressão em z = 0 são ρ0 e P0, pode-se concluir que a pressão em função da altitude z é (g é intensidade da gravidade):
a) P(z) = P0 + (ρ0/P0)gz
b) P(z) = P0 – (ρ0/P0)gz
c) P(z) = P0 exp[-(ρ0/P0)gz]
d) P(z) = P0 exp[(ρ0/P0)gz]
e) P(z) = P0{1 – exp[-(ρ0/P0)gz]}
IFPI 2022 - QUESTÃO 50
O peso específico de uma substância, que constitui um corpo homogêneo, é definido como a razão entre o peso P e o volume V do corpo. Suponha que um corpo sólido e homogêneo, quando colocado em um líquido com peso específico λ1, apresenta um peso aparente P1; e colocado no líquido com peso específico λ2, tem peso aparente P2.
O peso específico λ2 do corpo é:
a) λ = (P2λ1 – P1λ2)/(P2 – P1)
b) λ = (P2λ1 + P1λ2)/(P2 + P1)
c) λ = (P2λ1 + P1λ2)/(P2 – P1)
d) λ = P2λ1/(P2 + P1)
e) λ = P1λ2/(P2 - P1)
IFPI 2022 - QUESTÃO 51
No espaço livre, a densidade de carga elétrica ρE e a densidade de corrente elétrica JE são nulas. Nesta situação, fica destacada uma simetria entre o campo elétrico E e o campo magnético B nas equações de Maxwell. Por outro lado, quando ρE e JE são diferentes de zero, esta simetria não é evidente.
No entanto, caso existissem cargas magnéticas e, por sua vez, densidades de correntes magnéticas, tal simetria seria recuperada.
Neste contexto, na presença de cargas magnéticas e densidades de correntes magnéticas, qual das seguintes equações de Maxwell estariam INCORRETAS?
(Dado: μ0 é a permeabilidade magnética no vácuo e ε0 é a permissividade elétrica no vácuo.)
a) Equações (1) e (4)
b) Equações (2) e (3)
c) Equações (1) e (3)
d) Equações (2) e (4)
e) Equações (3) e (4)
IFPI 2022 - QUESTÃO 52
Suponha uma partícula contida em um poço quadrado infinito, com largura que vai de x = − a até x = a. Sua função de onda é descrita como:
Podemos AFIRMAR que a constante de normalização C corresponde a:
IFPI 2022 - QUESTÃO 53
O Sol irradia energia igualmente em todas as direções. Na posição da Terra, a irradiância da radiação do Sol é de 1,4 kW/m². Quanta massa o Sol perde por dia por causa da radiação?
(Dado: distância entre o Sol e a Terra corresponde a, aproximadamente, 1,50 × 10¹¹ m)
a) 6,3 x 10¹² kg
b) 1,4 x 10¹³ kg
c) 3,8 x 10¹⁴ kg
d) 8,6 x 10¹⁴ kg
e) 7,2 x 10¹³ kg
IFPI 2022 - QUESTÃO 54
Se 1,00 g de matéria pudesse ser convertido inteiramente em energia, qual seria o valor da energia assim produzida a 27,5 centavos de Real por kW.h?
a) R$ 2,56 x 10³
b) R$ 3,43 x 10⁵
c) R$ 5,67 x 10⁵
d) R$ 6,88 x 10⁶
e) R$ 8,78 x 10⁶
IFPI 2022 - QUESTÃO 55
Com o surgimento da Física Quântica, diversos modelos foram sugeridos e a física experimental nunca se fez tão presente na colaboração e solução dos problemas encontrados.
Explicar a natureza do espectro do hidrogênio, no início do século XX, era um dos principais problemas. Em 1906, o Físico Theodore Lyman descobre, experimentalmente, a primeira linha espectral resultante da emissão do átomo de hidrogênio.
Esse feito proporcionou outros estudos, como as séries Balmer e Paschen, assim como a equação de Rydberg que explicou as linhas espectrais encontradas, e introduziu a chamada constante de Rydberg (R). Já em 1913, Niels Bohr produziu sua teoria atômica e, com isso, foi possível comparar sua teoria com a equação de Rydberg, mostrando perfeita sintonia.
Assim, considerando um átomo de hidrogênio estacionário emitindo um fóton correspondente à primeira linha da série Lyman, podemos afi rmar que a energia (E) desse fóton corresponde a:
IFPI 2022 - QUESTÃO 56
Suponha que você esteja viajando em uma nave espacial e encontra um semáforo à frente.
Devido à sua velocidade, a luz proveniente do semáforo chega até sua nave na cor amarela (575 nm), porém, em um referencial estacionário (poste, por exemplo), a luz emitida foi da cor vermelha (675 nm), o que pode provocar uma infração, inclusive um acidente.
Neste caso, podemos AFIRMAR que a velocidade da nave espacial, em relação à velocidade da luz c, corresponde a:
a) 0,16c
b) 0,27c
c) 0,38c
d) 0,45c
e) 0,58c
IFPI 2022 - QUESTÃO 57
Considere dois planos infinitos no vácuo e arranjados de forma que estejam paralelos entre si. Um dos planos mencionados possui densidade de carga elétrica +3σ e o outro, -3σ. Assim, é correto AFIRMAR que os campos elétricos, respectivamente, no interior e no exterior dos planos em questão, são:
(Dado: ε0 é a permissividade elétrica no vácuo.)
a) 3σ/ε0 e 0
b) 3σ/(2.ε0) e 0
c) 0 e 0
d) 5σ/(2.ε0) e 5σ/(2.ε0)
e) 0 e 3σ/ε0
IFPI 2022 - QUESTÃO 58
Na Terra não costumamos notar a pressão da radiação, mas em alguns lugares do universo ela desempenha um papel importante, como, por exemplo, nos satélites GPS. No interior de uma estrela a radiação pode ser tão intensa que a pressão da radiação se torna fator importante na determinação da estrutura da estrela.
Assim, podemos AFIRMAR que o campo elétrico necessário para fornecer uma pressão de 1 atm em um absorvedor perfeito corresponde a:
Adote:
a) 1,1 x 10⁸ V/m
b) 6,5 x 10⁷ V/m
c) 3,6 x 10⁸ V/m
d) 4,3 x 10⁷ V/m
e) 5,4 x 10⁶ V/m
IFPI 2022 - QUESTÃO 59
Considere um aro circular de área A, imerso em um campo magnético uniforme, formando um ângulo θ em relação ao vetor normal como mostra a figura a seguir.
Sabendo que o campo magnético varia com o tempo conforme a função B(t) = B0 sen(ωt), podemos AFIRMAR que a força eletromotriz induzida no aro (considerando o aro imóvel) corresponde a:
a) B0Aω cosθ cos(ωt)
b) - B0Aω senθ sen(ωt)
c) - B0Aω cosθ sen(ωt)
d) B0Aω senθ cos(ωt)
e) - B0Aω cosθ cos(ωt)
IFPI 2022 - QUESTÃO 60
A partir das equações de Maxwell, encontre o campo magnético, no vácuo, sabendo que nesse mesmo ambiente existe um campo elétrico (E), no vácuo, com valor correspondente a: 
onde E0 é β são constantes.
onde E0 é β são constantes.
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