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FÍSICA
Professores: Cezar, Luciano, Maragato
Comentário Geral
O aluno preocupado com “macetes” com certeza encontrou problemas na realização da prova, uma vez que ela
apresentou elevado grau de dificuldade em algumas questões. Contudo, consideramos uma prova de bom nível e muito
abrangente. Nossos alunos com DOMÍNIO de conteúdo, não tiveram grandes surpresas, uma vez que estamos
preocupados com a maneira correta de ensinar.
Questão sobre gráfico V x t
Como a posição inicial é zero, determinamos a posição final do veículo através da área do gráfico. O problema não
fornece o instante de tempo em que o veículo inverte seu movimento o qual ocorre entre o instante 35 s e 40 s. Para
determinar esse tempo observamos o gráfico e fazemos a seguinte proporção:
x
5
=
36
46
→ x = 3, 91 s
Somando este valor a 35 s temos o ponto de inversão de movimento (V =0) t = 38,91 s. Assim, temos as seguintes áreas:
∆S = S − So = A2 + A2 + A3 + A4 − A5
S = 8. 35 +
(15 + 5). 28
2
+
10. 28
2
+
3, 91. 36
2
−
(6, 09 + 5). 10
2
= 280 + 280 + 140 + 70, 38 − 55, 45 = 714, 93 m.
Questão sobre trabalho de força não conservativa.
O trabalho de uma força não conservativa (no caso do problema o atrito) é determinado através da variação da
energia mecânica durante o movimento:
r = ∆EM → F. d = EMF − EMi
No início do movimento (ponto P) temos apenas energia cinética e no final (ponto Q) temos energia cinética e
energia potencial gravitacional.
m. V2Q m. V2P
−
F. d = m. g. M +
2
2
Como o exercício cobra a variação da energia cinética, a expressão acima fica:
F. d = m. g. M + ∆Ec (1)
Para determinar a altura da energia potencial usamos a função seno de acordo com a figura abaixo:
sen 30° =
M
2L
→ M = L (2)
A força não conservativa presente no problema é o atrito: F = Fat = µ. N (3)
Como o movimento acontece no plano inclinado a normal é igual à componente normal do peso: PN = m. g. cos 8 (4)
A distância percorrida pela esfera durante o movimento é igual à meia circunferência: d = u. R = u. L (5)
Substituindo (2), (3), (4) e (5) na equação base (1) e lembrando que a força de atrito realiza trabalho resistente (negativo),
temos:
−µ. m. g. cos 30°. u. L = m. g. L + ∆E c → ∆Ec = −
1
1
. m. g.
u. √3
3
∆Ec = − . m. g. L − m. g. L = − . m. g. L
2
2
Como exercício exige o módulo da variação da energia cinética, a resposta final é:
3
|∆Ec| = . m. g. L
2
Assunto abordado durante o super e nas listas de exercícios.
√3
2
. u. L − m. g. L
Questão sobre dinâmica
Na questão temos a informação que os corpos se movimentam com velocidade constante (FR = 0). Abaixo apresentamos
o diagrama das forças para cada corpo.
NA
NB
FatB
T
T
FatA
F
FatB
NB
PB
PA
Corpo B
Para o corpo B na temos:
NB = PB = 0, 4. 10 = 4 N
FatB = µ. NB = 0, 35. 4 = 1, 4 N.
Para o corpo A temos:
NA = NB + PA = 4 + 0, 8. 10 = 12 N
FatA = 0, 35. 12 = 4, 2 N.
Observando o diagrama de forças na direção horizontal para o corpo B temos:
T = FatB = 1, 4 N.
Observando o diagrama de forças na direção horizontal para o corpo A temos:
F = FatA + FatB + T = 4, 2 + 1, 4 + 1, 4 = 7 N
Durante o curso este tema foi amplamente explorado.
Corpo A
Questão envolvendo mudança de estado físico e a primeira Lei da Termodinâmica
A água deve evaporar para formar as nuvens. A pressão diminui com a altitude e com a rápida expansão do
ar temos uma transformação adiabática. Dessa forma, ocorre uma diminuição da temperatura uma vez que é
usada energia interna para realizar trabalho sobre o meio.
Questão muito discutida durante as aulas do super e na revisão de véspera.
Questão sobre efeito Doppler
Na questão o receptor (Vo) move-se junto com a fonte (VF), a favor do percurso sonoro na ida e em sentido
contrário na volta. Observe o esquema abaixo para determinar os sinais adequados para cada velocidade:
Como os módulos das velocidades da fonte e do observador são iguais (Vo = VF) temos VF positivo na ida
(aproximação) e Vo negativo na volta do pulso (também aproximação). Aplicando a equação do Efeito
Doppler temos:
340 + Vo
m
†´ = †o. (V ± Vo ) → 22, 5. 103 = 20. 103. (
) → Vo = 20 .
V ± VF
340 − Vo
s
Para determinar o tempo usamos a expressão da velocidade média:
∆S
50
V = → 20 =
→ t = 2, 5 s.
∆t
t
Questão sobre eletromagnetismo
De acordo com Faraday uma variação do fluxo magnético produzirá na espira uma força eletromotriz:
s= −
∆∅
∆t
O sinal de menos que aparece na fórmula acima é devido à Lei de Lenz. A UFPR não colocou o sinal, o qual
consideramos importante na resolução da questão, uma vez que se cobra o sentido da corrente.
1. Falso: não há variação do fluxo magnético quando o ímã permanece na mesma posição. Dessa forma não
há fem na espira.
2. Falso: Segundo a lei de Lenz, qualquer corrente induzida tem um sentido tal que o campo magnético que
ela gera se opõe à variação do fluxo magnético que a produziu. Dessa forma, temos um polo norte na espira
e a corrente terá sentido anti-horário.
3. Verdadeiro: resposta baseada na justificativa do item anterior.
4. Verdadeiro: girando a espira em torno do eixo Z o fluxo pode ir de máximo à zero. Basta analisar a
equação do fluxo magnético ∅ = B. A. cos a.
A equipe de física Domínio trabalhou intensamente o assunto durante as aulas. Na revisão de véspera
dedicamos um bom tempo à Lei de Faraday.
Questão sobre gerador.
Vamos analisar o gráfico fornecido e apresentar uma solução bastante completa do exercício, da mesma
forma trabalhada no super:
Neste gráfico obtemos a fem s = 10. 10–3 V e a corrente de curto-circuito icc = 8. 10–3 A. Para determinar a
resistência interna utilizamos a equação do gerador para V = 0.
V = s — r. i → 0 = 10. 10–3 — r. 8. 10–3 → r = 1, 25 fi
Aplicando Pd = r. i2 poderíamos obter a resposta. Vamos seguir
com o problema. A equação característica desse gerador fica: V =
10. 10–3 — 1, 25. i
Para i = 2 mA temos: V = 10. 10–3 — 1, 25. 2. 10–3 = 7, 5. 10–3 V.
A potência dissipada é dada pela diferença entre a potência total e a potência útil:
Pd = Pt — Pu → Pd = s. i — V. i →
Pd = (s — V). i Pd = (10. 10–3 — 7, 5.
10–3). 2. 10–3 = 5. 10–6 = 5 µW
-3
No gabarito oficial o prefixo que aparece é o mili (10 ) diferente do resultado encontrado.
Questão sobre óptica geométrica
1. Falsa: Na refração a frequência nunca é alterada.
2. Verdadeira.
3. Falsa: A velocidade das cores depende de sua frequência e cada frequência corresponde a um índice
de refração diferente.
4. Verdadeira.
Assunto clássico sempre cobrado em vestibulares.
Questão sobre física moderna
1. Falsa: Einstein explicou o efeito fotoelétrico em 1905 e ganhou o prêmio Nobel em 1921.
2. Verdadeira.
3. Falsa: A energia cinética do fotoelétron emitido é dada pela diferença entre a energia do fóton
incidente e a função trabalho do material. Ec = ℎ. ƒ − Φ.