APMBB 2024 | Prova Objetiva

O gráfico descrito mostra a velocidade crescendo a partir de zero, depois se mantendo constante e, por fim, decrescendo de volta a zero — o perfil clássico de "acelera, cruzeiro, freia". Esse é exatamente o comportamento de um trem que parte parado de uma estação, acelera, viaja em velocidade constante e desacelera até parar na estação seguinte, o que corresponde à alternativa A. O pêndulo (B) tem velocidade que varia de forma senoidal, nula nas extremidades e máxima no ponto mais baixo, sem trecho de velocidade constante. A pedra lançada para cima (C) e a xícara em queda livre (D) têm aceleração constante (g) durante todo o percurso, logo a velocidade varia linearmente, sem nenhum trecho plano. A bola arremessada à cesta (E) também está em queda livre horizontal/vertical, com aceleração constante, sem trecho de velocidade constante.

Pela definição de aceleração média, $a = \Delta v/\Delta t = 60/30 = 2{,}0$ m/s². Pela 2ª Lei de Newton, a força resultante média é $F = m\cdot a = 5{,}0\times10^4 \times 2{,}0 = 1{,}0\times10^5$ N.

Como o halter é abaixado (desce), seu deslocamento tem o mesmo sentido do peso — logo o trabalho do peso é positivo. O peso é uma força conservativa, então o trabalho depende só do desnível, não da trajetória: $W_P = m\,g\,\Delta h = 20\times10\times0{,}40 = 80$ J.

Sem forças dissipativas, a energia mecânica do sistema bloco+mola+Terra se conserva — ou seja, a energia mecânica não varia, o que já elimina qualquer alternativa que a inclua entre as grandezas que variam. Enquanto o bloco oscila, a energia cinética varia (é nula nos extremos e máxima no ponto de equilíbrio), a energia potencial gravitacional varia (a altura do bloco muda) e a energia potencial elástica varia (a deformação da mola muda). Assim, variam apenas a cinética, a potencial gravitacional e a potencial elástica — alternativa E.

Pela lei da dilatação linear, $\Delta L = L_0\cdot\alpha\cdot\Delta T$. Para as duas hastes, com o mesmo $\Delta T$ e o mesmo $\Delta d$: $\Delta d = d\cdot\alpha_P\cdot\Delta T$ (haste P) e $\Delta d = 2d\cdot\alpha_Q\cdot\Delta T$ (haste Q). Igualando, $\alpha_P = 2\,\alpha_Q$ — o coeficiente de P deve ser o dobro do de Q. Na tabela, o único par nessa proporção é alumínio (24) e ferro (12): $24 = 2\times12$. Logo, P é de alumínio e Q é de ferro — alternativa D.

Pela 1ª Lei de Kirchhoff (conservação da carga em um nó), a soma das correntes que entram em P é igual à soma das que saem. Entram 60 mA e 20 mA (total 80 mA); saem 30 mA e 15 mA, além de $i_x$: $80 = 30+15+i_x \Rightarrow i_x = 35$ mA.