TC 3 UECE 2012 FASE 2

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TC 3 UECE 2012 FASE 2
PROF.: Célio Normando
Conteúdo: Lâmpadas Incandescentes
1. A lâmpada incandescente é um dispositivo elétrico que transforma energia elétrica em
energia luminosa e energia térmica. Uma lâmpada, quando ligada à tensão nominal,
brilhará normalmente. A associação em série é uma das formas básicas de se conectarem
componentes elétricos ou eletrônicos. Assim, considere o fato de um eletricista instalar
duas lâmpadas de filamento incandescente em série e aplicar à associação uma tensão
elétrica de 220 V. Considerar: lâmpada L1 (100 W; 110V); lâmpada L2 (200 W, 110 V).
Portanto, é CORRETO afirmar:
a) L1 e L2 brilharão normalmente.
b) L1 e L2 brilharão com intensidade acima do normal.
c) L1 e L2 brilharão com intensidade inferior ao normal.
d) Somente L1 brilhará acima do normal e provavelmente “queimará”.
Como as lâmpadas têm a mesma tensão nominal, a lâmpada L1 tem resistência duas vezes
maior que a lâmpada L2.
Ligadas em série serão percorridas pela mesma corrente e assim a ddp na lâmpada L1 será duas
vezes maior que na lâmpada L2.
SOLUÇÃO:
V1 + V2 = 220 -----> 2V + V = 220
-----> V = 73,3V. Portanto:
V2 = 73,3V e V1 = 146,6V, com isso somente L1 brilhará acima do normal e provavelmente
“queimará”.
RESPOSTA (D)
Conteúdo: Movimento Circular – Lançamento Horizontal
2. Um garoto, que se encontra em repouso, faz girar, com velocidade constante, uma pedra
de massa m presa a um fio ideal. Descrevendo uma trajetória circular de raio R num plano
vertical, essa pedra dá diversas voltas, até que, em um dado instante, o fio arrebenta e ela é
lançada horizontalmente, conforme ilustra a figura a seguir.
Sujeita apenas à aceleração da gravidade g, a pedra passou, então, a descrever uma
trajetória parabólica, percorrendo uma distância horizontal x equivalente a 4R.
A tração experimentada pelo fio toda vez que a pedra passava pelo ponto onde ele se
rompeu era igual a
a) mg
b) 2 mg
c) 3 mg
d) 4 mg
SOLUÇÃO:
A figura mostra as forças que agem na pedra imediatamente antes de o fio arrebentar.
No lançamento horizontal, o tempo de queda independe da velocidade inicial, dependendo apenas da
altura (h) e da intensidade do campo gravitacional local (g), como na queda livre. Assim:
h
1
g t2
2
 t
2h
g
 t
2  2R 
g
 t
4R
.
g
No eixo x o movimento é uniforme, pois a velocidade horizontal de lançamento permanece constante.
Então:
 4R 
x  v t  4R  v 

 g 


v 2  4Rg.
 4R 
2
 4R 
 v


g 

2
 16R2 
4R 2
v 
g
Imediatamente antes de o fio arrebentar, as forças que agem na pedra são a tração e o peso, como
mostra a figura, sendo a soma vetorial das duas a resultante centrípeta.
m  4Rg
mv 2
T  P  RC  T  mg 
 T
 mg  T  4mg  mg 
R
R
T  3mg.
RESPOSTA (C)
Conteúdo: Magnetismo
3 Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas no fim do enunciado que
segue, na ordem em que aparecem.
Um elétron atravessa, com velocidade constante de módulo v, uma região do espaço onde
existem campos elétrico e magnético uniformes e perpendiculares entre si. Na figura
abaixo, estão representados o campo magnético, de módulo B, e a velocidade do elétron,
mas o campo elétrico não está representado.
Desconsiderando-se qualquer outra interação, é
correto afirmar que o campo elétrico ________
página, perpendicularmente, e que seu módulo
vale _________.
a) penetra na - vB
b) emerge da - vB
c) penetra na - eB
d) emerge da - eB
Pela regra da mão esquerda, o elétron sofrerá do campo magnético uma força perpendicular
para fora da página. Para equilibrar, a força gerada pelo campo elétrico deverá ser perpendicular e
para dentro da página. Portanto, o campo elétrico deverá ser para fora da página.
SOLUÇÃO:
qvB  qE  E  vB .
RESPOSTA (B)
Conteúdo: Cinemática – Grandezas Cinemáticas
4. Um trem se locomove de uma estação a outra, sempre durante 5 minutos e, após chegar
a ela, o maquinista abre as portas e espera 30 segundos para que todas as pessoas possam
entrar e sair. A partir daí, fecha as portas e movimenta o trem para a próxima estação.
Considerando que o trem realize um percurso total de 28 km desenvolvendo uma velocidade
média de 60 km/h, pode-se estimar que o número de paradas (estações), contando desde a
primeira até a última estação é de
Observação: Despreze o intervalo de tempo durante a abertura e o fechamento das portas.
a) 4.
b) 5.
c) 6.
d) 8.
Consideremos que o tempo entre duas estações quaisquer é sempre de 5 min (o enunciado
não deixa isso muito claro).
SOLUÇÃO:
Dados: S = 28 km; vm = 60 km/h.
Calculando o tempo de viagem:
S 28 7
7  60
t 


h
min  28 min.
v m 60 15
15
Isso significa que são gastos 25 min com o trem em movimento e 3 minutos com paradas. Como cada
parada dura 0,5 min, temos, então, 6 paradas ou 6 estações.
RESPOSTA (C)
Conteúdo: Força Elétrica
5. Um pêndulo elétrico de comprimento R e massa m = 0,2 kg, eletrizado com carga Q
positiva, é repelido por outra carga igual, fixa no ponto A. A figura mostra a posição de
equilíbrio do pêndulo.
Dado: g  10m / s2
Qual é o módulo das cargas?
a) 60.10 7 C .
b)
60  1013 C
c)
6  10 7 C
d)
40  10 7 C .
A Figura 1 mostra a forças que agem sobre a esfera colocada em B. Como há equilíbrio,
essas forças devem formar um triângulo, como mostra a Figura 2.
SOLUÇÃO:
Suponhamos que essas esferas estejam no vácuo,
onde a constante eletrostática é
k  9  109 N.m2/C2.
Dado: d = 6 cm = 6  102 m.
Na Figura 1:
6 3
tg    0,75.
8 4
Na Figura 2:
mg tg d2
F
kQ2
2
 F  P tg 

mg
tg


Q

P
k
d2
4
0,2  10  0,75  36  10
Q2 
 60  1014 
9  109
tg 

RESPOSTA (A)
Q  60  107 C.
Conteúdo: Estática – Equilíbrio de Partícula
6. Uma caixa A, de peso igual a 300 N, é suspensa por duas cordas B e C conforme a figura
abaixo.
O valor da tração na corda B é igual a
a) 150,0 N.
b) 259,8 N.
c) 346,4 N.
d) 600,0 N.
Dado: P = 300 N
A Figura 1 mostra as forças que agem no nó. Como a caixa está em repouso, a resultante das forças
que agem sobre ela é nula. Então pela regra poligonal, elas devem formar um triângulo, como
mostrado na Figura 2.
SOLUÇÃO:
Da Figura 2:
sen30 
PB
TB

1 300

2
TB
 TB  600 N.
RESPOSTA (D)
Conteúdo: Circuito Elétrico - Calorimetria
7. Um ebulidor de resistência elétrica igual a 75,0  está envolto por 0,20 kg de gelo a 0 ºC.
Os terminais do ebulidor são conectados a uma fem que gera uma corrente elétrica de
intensidade igual a 2 A através dele, durante 1,4 minutos. Considere que toda energia
dissipada pelo ebulidor foi integralmente absorvida pelo gelo.
Considere, ainda, 1 cal = 4,2 J; cágua = 1 cal/g ºC e Lf(água) = 80 cal/g. Sobre esse evento
físico, assinale o que for FALSO
a) A potência do ebulidor é igual a 300 W.
b) A energia dissipada pelo ebulidor foi 25.200 J.
c) A diferença de potencial entre os terminais do
ebulidor, durante o processo, foi de 150 V.
d) A temperatura final do sistema é 10 ºC.
a) Correta. A potência dissipada é:
Pd, = R i2 = 75 (2)2  Pd = 300 W.
SOLUÇÃO:
b) Correta. E = Pd t = 300 (1,4  60)  E = 25.200 J.
c) Correta. A ddp (U)nos terminais é dada pela 1ª lei de Ohm:
U = R i = 75 (2)  U = 150 V.
d) Falsa. Calculando a massa de gelo que funde, transformando em água:
E = Q = m Lf  25.200 = m (80  4,2)  m = 75 g.
Como a massa inicial de gelo é 0,2 kg = 200 g, restam 125 g de gelo
Como no final há uma mistura de água e gelo, a temperatura de equilíbrio é 0 °C.
RESPOSTA (D)
Conteúdo: Dinâmica – 2ª Lei de Newton
8. Observe a tirinha
Uma garota de 50 kg está em um elevador sobre uma balança calibrada em newtons. O
elevador move-se verticalmente, com aceleração para cima na subida e com aceleração para
baixo na descida. O módulo da aceleração é constante e igual a 2m / s2 em ambas situações.
2
Considerando g  10m / s , a diferença, em newtons, entre o peso aparente da garota,
indicado na balança, quando o elevador sobe e quando o elevador desce, é igual a
a) 50.
b) 100.
c) 150.
d) 200.
SOLUÇÃO:
Elevador subindo: N1  P  ma  N1  500  50x2  N1  600N
Elevador descendo: P  N2  ma  500  N2  50x2  N2  400N
N1  N2  600  400  200N .
RESPOSTA (D)
Conteúdo: Forças em Trajetórias Curvas – Energia Cinética
9. A figura representa as forças que atuam sobre um piloto que tomba sua motocicleta em
uma curva para percorrê-la com maior velocidade.
Sabendo-se que a massa do conjunto moto-piloto é igual a m, a inclinação do eixo do corpo
do piloto em relação à pista é θ , o módulo da aceleração da gravidade local é g e que o raio
da curva circular é igual a R, contida em um plano horizontal, em movimento circular
uniforme, é correto afirmar que a energia cinética do conjunto moto-piloto é dada pela
expressa
mR2
2gtgθ
mRtgθ
b)
2g
a)
mgR
2tgθ
mgRtgθ
d)
2
c)
SOLUÇÃO:
Observe a figura abaixo.
No triângulo sombreado podemos afirmar:
Fn
mg
v2
Rg


tg  g  v 2 
2
Fat
v
R
tg
m
R
1
1
Rg mRg
E C  .m.v 2  .m.

2
2
tg 2tg
tg  
RESPOSTA (C)
Conteúdo: Associação de Geradores
10. Uma lanterna necessita de 4 pilhas comuns de 1,5 V cada, e sua lâmpada, funcionando
normalmente, dissipa uma potência de 20 W. Essa lanterna consegue funcionar com seu
brilho máximo e ininterruptamente durante 2 dias e 2 horas. São feitas as seguintes
afirmações:
I. Se essas pilhas fossem ligadas em série, 8V seria a tensão sobre as lâmpadas da lanterna.
II. O consumo dessa lanterna equivaleria ao de um chuveiro elétrico de 4000 W, ligado
durante 15 minutos.
III. As pilhas, assim como as baterias, transformam a energia química em elétrica.
IV. Uma bússola, junto dessa lanterna acesa, não sofre ação de um campo magnético criado
pela lanterna.
É correto o que se afirma em:
a) III, apenas.
b) I e II, apenas.
c) II e III, apenas
d) I, II e III, apenas.
I. Incorreta. Se as pilhas estão em série, a tensão equivalente é a soma das tensões,
portanto a tensão nas lâmpadas da lanterna será: U = 4  1,5 = 6 volts.
II. Correta. A energia consumida por um aparelho é dada pelo produto da potência pelo tempo de
operação. Então:
– Para a lanterna: PL = 20 W; tL = (2  24) + 2 = 50 h.
EL = PL tL = 20  50 = 1.000 Wh.
1
– Para o chuveiro: PC = 4.000 W; tC = 15 min = h.
4
1
EC = PC tC = 4.000 
= 1.000 Wh.
4
III. Correta.
IV. Incorreta. A bússola sofre ação do campo magnético criado pela corrente elétrica que alimenta as
lâmpadas da lanterna.
RESPOSTA (C)
SOLUÇÃO:
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