Física - Etapa

Questão 46
Questão 47
Num trecho retilíneo de estrada, a partir do
instante t0 = 0, a velocidade escalar de um
automóvel permanece constante durante 2,00
minutos. Logo em seguida, o veículo é acelerado constantemente, durante 2,50 minutos,
atingindo a velocidade escalar de 90 km/h. O
gráfico que melhor representa a velocidade
escalar do automóvel, em função do tempo,
com as medidas expressas em unidades do
SI, é:
a)
b)
Num local onde a aceleração gravitacional é
10 m/s2 , lança-se um corpo de massa 4,0 kg,
c)
d)
verticalmente para cima, com velocidade inicial de 36 km/h. No instante em que a energia cinética desse corpo é igual à sua energia
potencial gravitacional em relação ao ponto
de lançamento, sua velocidade tem módulo:
a) 8,6 m/s
b) 7,1 m/s
c) 6,7 m/s
d) 5,4 m/s
e) 3,8 m/s
alternativa B
Adotando a energia potencial gravitacional nula em
A (local onde o corpo é lançado verticalmente para
cima com velocidade inicial 36 km/h = 10 m/s) e
sendo B o local onde a energia cinética desse
corpo é igual à sua energia potencial gravitacional
em relação ao ponto de lançamento, considerando o sistema conservativo, do Princípio de Conservação de Energia Mecânica, temos:
A
B
Em
= Em
⇒ E cA = E cB + E gB ⇒
⇒ E cA = 2 E cB ⇒ m ⋅
⇒ 10 2 = 2 ⋅ v B2 ⇒
v A2
v2
= 2 ⋅m B ⇒
2
2
v B = 7,1 m/s
e)
Questão 48
alternativa A
Sendo a velocidade escalar constante durante os
primeiros 2,00 minutos = 120 s, a aceleração escalar constante nos próximos 2,50 minutos = 150 s e
como o automóvel atinge a velocidade escalar de
90 km/h = 25 m/s no instante 120 s + 150 s = 270 s,
o gráfico que melhor representa a velocidade escalar do automóvel, em função do tempo, com as medidas expressas em unidades do SI, é o da alternativa A.
O bloco B do sistema a seguir se desloca com
velocidade constante sobre uma superfície
horizontal como mostra a figura. O fio e a polia são ideais e as massas dos corpos são
mA = 4,0 kg, mB = 6,0 kg e mC = 2,0 kg.
física 2
Adote g = 10 m/s2 . Retirando o bloco C, a aceleração do bloco B passa a ser de:
a) 0,20 m/s2
b) 0,50 m/s2
2
c) 1,0 m/s
d) 1,5 m/s2
2
e) 2,0 m/s
alternativa C
Questão 49
Um corpo de 5 kg desce o plano inclinado
mostrado, com velocidade constante. O módulo da aceleração da gravidade no local é
g = 10 m/s2 . O coeficiente de atrito dinâmico
entre esse corpo e a superfície de apoio é:
Inicialmente, as forças que atuam sobre os corpos são dadas por:
a) µ = tg α
c) µ = cosec α
e) µ = cos α
Como os corpos possuem velocidade constante,
a resultante é nula para todos. Assim, temos:
corpo A: T = PA = 4,0 ⋅ 10 = 40 N
corpo B:
PC
NB = NBC
b) µ = cotg α
d) µ = sen α
alternativa A
As forças que atuam sobre o corpo são dadas por:
+ PB = 2,0 ⋅ 10 + 6,0 ⋅ 10 = 80 N
fat . = T = 40 N
Da definição de atrito dinâmico, vem:
fat . = µ ⋅ NB ⇒ 40 = µ ⋅ 80 ⇒ µ = 0,5
Ao retirarmos o bloco C, as forças sobre os corpos são dadas por:
Como o corpo possui velocidade constante, temos:
fat. = P senα
µ ⋅ N = P senα
⇒
R =0 ⇒
N = P cosα
N = P cosα
Dividindo-se as equações, vem:
µ = tgα
Do Princípio Fundamental da Dinâmica, vem:
Questão 50
corpo A: PA − T ’ = m A ⋅ γ
corpo B: T ’ − fat . ’ = mB ⋅ γ
Somando as equações, temos:
µ ⋅ NB ’
PA − fat . ’ = (m A + mB )γ ⇒
⇒ 4,0 ⋅ 10 − 0,5 ⋅ 6,0 ⋅ 10 = (4,0 + 6,0)γ ⇒
⇒ γ = 1,0 m/s 2
O pequeno bloco, que tem o formato de um
paralelepípedo, cujas arestas medem, respectivamente, a, 3a e 5a, pode repousar sobre uma superfície plana, disposta horizontalmente, em três situações distintas, conforme mostra a figura abaixo. As relações
entre as pressões (P1 , P2 e P3 ) exercidas sobre a superfície, devido exclusivamente ao
peso da caixa são:
física 3
a)
b)
a) 5 P1 = 3 P2 ; P1 = 3 P3 ; 5 P3 = P2
b) 3 P1 = P2 ; 3 P1 = 5 P3 ; 5 P3 = P2
c) P1 = 3 P2 ; 5 P1 = 3 P3 ; P3 = 5 P2
d) 3 P1 = 5 P2 ; 3 P1 = P3 ; 5 P3 = P2
e) P1 = P2 ; P1 = P3 ; P2 = P3
alternativa A
Sendo a relação entre as pressões inversamente
proporcional à área (A) de contato do paralelepípedo sobre a superfície plana, teremos:
A1 = 5a ⋅ a = 5a 2
c)
A2 = 3a ⋅ a = 3a 2
A3 = 5a ⋅ 3a
P1
A
= 2 =
P2
A1
P1
A3
=
=
P3
A1
= 15a 2
3a 2
5a 2
15a 2
5a 2
⇒ 5P1 = 3P2
⇒ 5P1 = 15P3 ⇒ P1 = 3P3
P2
A
15a 2
= 3 =
⇒ 15P3 = 3P2 ⇒ 5P3 = P2
P3
A2
3a 2
Portanto, as relações corretas estão na alternativa A.
d)
Questão 51
O conjunto de polias e fios ideais, ilustrado a
seguir, possibilita o equilíbrio estático dos
corpos de massas m1 e m2 .
Se, ao invés de utilizarmos
esse conjunto para equilibrar tais corpos, utilizássemos uma haste rígida, de
peso desprezível, suspensa
pelo ponto O, a figura que
melhor representaria a
nova situação de equilíbrio
seria:
e)
física 4
alternativa E
Questão 52
No equilíbrio (R = 0), temos:
A temperatura na “superfície externa” do Sol
é de aproximadamente 6,0 ⋅ 103 oC. Se a escala termométrica utilizada fosse a Fahrenheit,
essa temperatura seria indicada, aproximadamente, por:
a) 1,1 ⋅ 103 oF
b) 4,3 ⋅ 103 oF
c) 1,1 ⋅ 104 oF
6 o
e) 1,1 ⋅ 10
d) 4,3 ⋅ 104 oF
F
alternativa C
Da relação entre as escalas, vem:
θC
θ − 32
θ − 32
6,0 ⋅ 10 3
= F
⇒
= F
⇒
5
9
5
9
⇒
θF = 1,1 ⋅ 10 4 oF
Questão 53
m2 ⋅ g =
m1
m
1
⋅g ⇒ 2 =
16
m1
16
Uma esfera de certa liga metálica, ao ser
aquecida de 100o C, tem seu volume aumentado de 4,5%. Uma haste desta mesma liga metálica, ao ser aquecida de 100o C, terá seu
comprimento aumentado de:
a) 1,0%
b) 1,5%
c) 2,0%
d) 3,0%
e) 4,5%
(I)
Para a haste rígida, temos:
alternativa B
Da equação da dilatação volumétrica, vem:
∆V = V0 ⋅ γ ⋅ ∆θ ⇒ 4,5/100 V0 = V0 ⋅ γ ⋅ 100 ⇒
⇒ γ = 4,5 ⋅ 10 −4 oC
Como a haste é feita da mesma liga, 3 α = γ ⇒
⇒ 3 α = 4,5 ⋅ 10 −4 ⇒ α = 1,5 ⋅ 10 −4 oC −1 .
Da equação da dilatação linear, vem:
∆l = l0 ⋅ α ⋅ ∆θ ⇒ ∆l = l0 ⋅ 1,5 ⋅ 10 −4 ⋅ 100 ⇒
⇒ ∆l = 0,015 l0 = 1,5/100 l0
Assim, teremos o comprimento da haste aumentado de 1,5%.
M R (0) = 0 ⇒ m 2 ⋅ g ⋅ d 2 = m1 ⋅ g ⋅ d1 ⇒
⇒
m2
d
= 1
m1
d2
(II)
d1
1
, o que correspon=
d2
16
de à relação representada na alternativa E.
De (I) e (II) vem que
Questão 54
Um calorímetro de capacidade térmica
5,0 cal/ oC contém 200 g de água (calor específico = 1,0 cal/(g ⋅ oC)) a 20 oC. Ao colocarmos
um bloco metálico de 500 g à temperatura de
física 5
100 oC no interior desse calorímetro, observamos que o sistema atinge o equilíbrio térmico
a 60 oC. O calor específico do metal que constitui esse bloco, em cal/(g ⋅ oC), é:
a) 0,30
d) 0,46
b) 0,36
e) 0,52
c) 0,41
alternativa C
Sendo o sistema termicamente isolado, temos:
Qcalorímetro + Qágua + Qbloco = 0 ⇒
⇒ Cc ∆θc + maca ∆θa + mb cb ∆θb = 0 ⇒
⇒ 5,0 ⋅ (60 − 20) + 200 ⋅ 1,0 ⋅ (60 − 20) +
+ 500 ⋅ cb ⋅ (60 − 100) = 0 ⇒
⇒
cb = 0,41 cal/(g oC)
Questão 55
Um pequeno objeto real, de altura y, é colocado em frente a um espelho esférico côncavo de Gauss (E), no ponto médio do segmento FC, conforme ilustra a figura (sem escala)
a seguir. Os pontos V, F e C são, respectivamente, o Vértice do espelho, o Foco Principal
e o Centro de Curvatura. A respectiva imagem conjugada desse objeto se encontra:
Questão 56
As ondas harmônicas se propagam obedecendo
t
x
à função geral dada por y = A cos 2π
−  .
T
λ
A onda que tem como função
y = 0,15 cos 2π(4t − 10x), no Sistema Internacional de unidades, tem velocidade de módulo
igual a:
a) 0,2 m/s
b) 0,4 m/s
c) 0,6 m/s
d) 0,8 m/s
e) 1,0 m/s
alternativa B
Comparando as equações
x
t
y = A cos 2π −  e y = 0,15 cos 2π(4t − 10x)
T
λ
temos:
1
1
= 10 ⇒ λ = 0,1 m
= f = 4 Hz e
λ
T
Da Equação Fundamental da Ondulatória, temos:
v = λf ⇒ v = 0,1 ⋅ 4 ⇒
Questão 57
Duas esferas metálicas idênticas, separadas
pela distância d, estão eletrizadas com cargas
elétricas Q e −5Q. Essas esferas são colocadas
em contato e em seguida são separadas de
uma distância 2d. A força de interação eletrostática entre as esferas, antes do contato
tem módulo F1 e após o contato tem módulo
F
F2 . A relação 1 é:
F2
a) 1
a) entre os pontos A e V.
b) entre os pontos C e B.
c) entre os pontos B e D.
d) no ponto B.
e) no ponto D.
alternativa D
Sendo f = VF = 2x, temos p = 3x. Assim, da Equação da Conjugação de Gauss, vem:
1
1
1
1
1
1
=
+
⇒
=
+
⇒ p’ = 6x
f
p
p’
2x
3x
p’
Como p’ = 6x = VB, a respectiva imagem conjugada desse objeto se encontra no ponto B.
v = 0,4 m/s
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
alternativa E
O valor F1 é dado pela Lei de Coulomb, como segue:
| Q | ⋅ |−5Q |
5kQ 2
.
F1 = k ⋅
⇒ F1 =
2
d
d2
Após o contato, as esferas terão cargas iguais (q)
dadas por:
Q + ( −5Q)
q =
⇒ q = −2Q .
2
Pela Lei de Coulomb, temos:
k |−2Q | ⋅ |−2Q |
kQ 2
.
F2 =
=
2
(2d)
d2
física 6
Assim, a relação pedida é dada por:
5 kQ 2
F1
=
F2
d2
kQ 2
⇒
a) ε 2 = 2 V
d) ε 2 = 18 V
F1
= 5
F2
d2
Questão 58
A bateria de um automóvel é um gerador reversível de força eletromotriz 12 V e resistência interna 0,8 Ω. Quando essa bateria é
ligada a um circuito e é percorrida por corrente elétrica de intensidade 5 A, a potência
transferida ao circuito é:
a) 20 W
b) 30 W
c) 36 W
d) 40 W
e) 60 W
alternativa D
A potência útil (Pu ), fornecida pela bateria de
f.e.m. ε = 12 V e resistência interna r = 0,8 Ω, é
dada por:
Pu = εi − ri 2 = 12i − 0,8i 2
Para uma corrente i = 5 A, temos:
Pu = 12 ⋅ 5 − 0,8 ⋅ 5 2 ⇒ Pu = 40 W
b) ε 2 = 3 V
e) ε 2 = 36 V
c) ε 2 = 6 V
alternativa D
Vamos admitir o brilho máximo, sem risco de
queima, para tensão nominal (6 V). Assim, na associação em paralelo, cada lâmpada deve estar
sujeita à mesma tensão de 6 V, ou seja,
ε1 = 6 V . Na associação em série, para que cada
lâmpada esteja sob tensão de 6 V, a tensão total
deve ser ε 2 = 3 ⋅ 6 = 18 V .
Questão 60
Um condutor retilíneo de comprimento l é
percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i e sentido de M para N. Esse condutor, quando se encontra numa região onde
existe um campo magnético uniforme de vetor indução B, perpendicular a ele, fica sob a
ação da força F, de intensidade F = B ⋅ i ⋅ l.
Considerando as situações abaixo, assinale a
alternativa que indica corretamente a direção
orientada da força F.
I)
III)
Questão 59
Três lâmpadas idênticas apresentam cada
uma a inscrição nominal (1 W – 6 V). Quando
são ligadas em paralelo a um gerador ideal,
de força eletromotriz ε1 , apresentam brilho
máximo. Se essas mesmas lâmpadas forem ligadas em série a um gerador ideal de força
eletromotriz ε2 , para que apresentem novamente brilho máximo, deveremos ter:
II)
Situação
I
II
III
a)
↑
⊗
↑
b)
→
¤
↓
c)
¤
↑
⊗
d)
↓
→
¤
e)
↑
¤
→
alternativa E
Pela regra da mão esquerda, a alternativa que indica corretamente a direção orientada da força F é E.