Questões 61 a 70 de Física da Prova Preambular do concurso para Perito Criminal do Estado de São Paulo (PC-1/2013), aplicada em 16/02/2014, banca VUNESP, caderno 001 — versão 1.
Questões exclusivamente de Física, transcritas do caderno original. As ilustrações foram recortadas do próprio PDF. Gabarito conferido com o edital divulgado pela Academia de Polícia.
Q61
Mecânica — Cinemática — Força centrípeta
Ao percorrer uma curva horizontal, em forma de quarto de circunferência, com velocidade escalar constante, um veículo sofre, relativamente a um referencial inercial, uma força resultante centrípeta de
A)intensidade variável, mas de direção e sentido constantes.
B)intensidade, direção e sentido constantes.
C)intensidade constante, apenas.
D)intensidade, direção e sentido variáveis.
E)intensidade e direção constantes, mas de sentido variável.
Gabarito oficial Perito Criminal SP 2014 — VUNESP, Versão 1
C
Resolução
Estratégia física. No movimento circular uniforme, $F_c=mv^2/R$. Como $m$, $v$ e $R$ permanecem constantes, a intensidade da força centrípeta também permanece constante.
Entretanto, sua direção aponta, a cada instante, para o centro da circunferência. À medida que o veículo percorre o quarto de curva, essa direção muda continuamente. Portanto, alternativa C: só a intensidade é constante.
Cuidado, armadilha! Uma força vetorial pode ter módulo fixo e mesmo assim ser variável devido à alteração de direção.
Q62
Mecânica — Cinemática — Gráfico velocidade × tempo
Um carro, que se deslocava em linha reta, teve suas velocidades observadas. O gráfico a seguir representa, qualitativamente, essas velocidades ($v$), em função do tempo ($t$).
Analisando o gráfico conclui-se, corretamente, que
A)a aceleração do carro foi maior no intervalo de tempo $t_1-0$ do que no intervalo seguinte $t_2-t_1$.
B)o movimento do carro foi progressivo no intervalo de tempo $t_1-t_0$ e retrógrado no intervalo seguinte $t_2-t_1$.
C)o movimento do carro no intervalo de tempo $t_2-t_1$ foi retrógrado e retardado.
D)o movimento do carro foi progressivo e acelerado durante ambos os intervalos de tempo.
E)o deslocamento do carro foi maior no intervalo de tempo $t_1-0$ do que no intervalo seguinte $t_2-t_1$.
Gabarito oficial Perito Criminal SP 2014 — VUNESP, Versão 1
E
Resolução
Estratégia física. A área geométrica sob o gráfico $v\times t$ representa o deslocamento, com sinal. A velocidade é positiva em ambos os intervalos; o movimento é progressivo até parar em $t_2$.
No trecho $0\rightarrow t_1$, a velocidade cresce e a área sob a reta forma um trapézio. No trecho $t_1\rightarrow t_2$, a velocidade cai até zero e a área sob a reta forma um triângulo. Pela geometria qualitativa desenhada no gráfico fornecido, o trapézio tem área maior que o triângulo. Portanto, $\Delta s_{0,t_1}>\Delta s_{t_1,t_2}$, como afirma a alternativa E.
Cuidado, armadilha! Velocidade diminuindo não significa velocidade negativa. A aceleração muda de sinal, mas o sentido do deslocamento não muda.
Q63
Mecânica — Cinemática — Corpos solidários em rotação
A figura ilustra a roda traseira de uma motocicleta.
Considerando-a em movimento e com a coroa girando solidariamente com a roda, é correto afirmar que, em um mesmo intervalo de tempo e relativamente ao eixo comum de ambas,
A)a velocidade linear dos pontos periféricos da coroa e da roda, em relação ao eixo comum de ambas, é a mesma.
B)a coroa gira com frequência maior do que a roda.
C)a velocidade angular da coroa é maior do que a da roda.
D)o deslocamento angular da coroa é igual ao da roda.
E)o deslocamento linear dos pontos periféricos da coroa é maior do que o da roda.
Gabarito oficial Perito Criminal SP 2014 — VUNESP, Versão 1
D
Resolução
Estratégia física. Coroa e roda são solidárias: uma não gira em relação à outra. Logo, num mesmo intervalo de tempo, giram o mesmo ângulo $\Delta\theta$.
Por consequência, possuem a mesma velocidade angular $\omega=\Delta\theta/\Delta t$ e a mesma frequência, mas as velocidades lineares periféricas são diferentes porque $v=\omega r$ e os raios são distintos. A proposição correta é a da alternativa D.
Cuidado, armadilha! Na transmissão por corrente, igualam-se velocidades tangenciais da coroa e do pinhão; para peças rigidamente solidárias, igualam-se velocidades angulares.
Q64
Mecânica — Dinâmica — MRUV e segunda lei de Newton
No campo de provas de uma montadora de automóveis há uma pista horizontal e retilínea. Durante a realização de um teste, um de seus veículos, de massa total $1200\ \text{kg}$, incluindo a do motorista, parte do repouso e atinge a velocidade de $144\ \text{km/h}$ ao fim de um percurso de $400\ \text{m}$. Se o movimento do veículo é realizado com aceleração constante, a força resultante sobre ele tem intensidade, em newtons, de
A)3 600.
B)4 800.
C)2 400.
D)1 800.
E)1 200.
Gabarito oficial Perito Criminal SP 2014 — VUNESP, Versão 1
C
Resolução
Estratégia física. Como o deslocamento é conhecido, mas o tempo não, use Torricelli: $v^2=v_0^2+2a\Delta s$.
Primeiro, $144\ \text{km/h}=40\ \text{m/s}$. Partindo do repouso, $40^2=2a\cdot400\Rightarrow a=1600/800=2{,}0\ \text{m/s}^2$.
Pela segunda lei de Newton, $F_R=ma=1200\cdot2{,}0=2400\ \text{N}$, alternativa C.
Cuidado, armadilha! Não utilizar $144$ como se estivesse em $\text{m/s}$.
Q65
Mecânica — Hidrostática — Pressão hidrostática e empuxo
Um cilindro de ferro, de altura considerável, é mantido suspenso por um fio na posição vertical, totalmente submerso em um tanque cheio de água, como mostra a figura:
Nessas condições, é correto afirmar que
A)o empuxo atuante sobre o cilindro como um todo depende de sua massa específica.
B)a pressão da água sobre o cilindro como um todo é a mesma em qualquer ponto dele.
C)o empuxo atuante sobre a base inferior do cilindro é maior do que sobre sua base superior.
D)a pressão da água sobre o cilindro como um todo depende da massa específica dele.
E)a pressão da água sobre a base inferior do cilindro é maior do que sobre sua base superior.
Gabarito oficial Perito Criminal SP 2014 — VUNESP, Versão 1
E
Resolução
Estratégia física. Em fluido em repouso, a pressão aumenta com a profundidade, segundo $p=p_0+\rho_{\text{água}}gh$.
A base inferior do cilindro encontra-se mais profunda do que a base superior. Assim, $p_{\text{inferior}}>p_{\text{superior}}$, sendo correta a alternativa E.
O empuxo total é a resultante das forças de pressão exercidas pelo líquido sobre todo o corpo e vale $E=\rho_{\text{água}}gV_{\text{sub}}$; não depende diretamente da densidade do ferro.
Cuidado, armadilha! O texto da alternativa C fala impropriamente em “empuxo sobre a base”; sobre cada base age uma força de pressão, e o empuxo é a resultante sobre o corpo inteiro.
Q66
Termologia — Calorimetria — Energia mecânica e capacidade térmica
No interior de São Paulo ocorre uma tragédia familiar. Um garoto de $26\ \text{kg}$ de massa cai em queda livre do 14.º andar de um prédio, projetando-se no solo de uma altura de $42\ \text{m}$. No impacto com o solo, toda a energia cinética é convertida em energia térmica para aquecimento do corpo do garoto em $2\ {}^\circ\text{C}$. A aceleração da gravidade local tem o valor $10\ \text{m/s}^2$ e o equivalente mecânico do calor é de $4{,}2\ \text{J/cal}$. A capacidade térmica do corpo do garoto, em $\text{cal}/{}^\circ\text{C}$, deve ser de
A)$1{,}3\times10^3$.
B)$6{,}5\times10^2$.
C)$1{,}3\times10^2$.
D)$1{,}3\times10^4$.
E)$6{,}5\times10$.
Gabarito oficial Perito Criminal SP 2014 — VUNESP, Versão 1
A
Resolução
Estratégia física. No modelo idealizado do enunciado, toda a energia potencial gravitacional inicial transforma-se em energia interna do corpo.
$Q=mgh=26\cdot10\cdot42=10920\ \text{J}$. Em calorias, $Q=10920/4{,}2=2600\ \text{cal}$.
Da definição de capacidade térmica, $C=Q/\Delta T=2600/2=1300\ \text{cal}/{}^\circ\text{C}=1{,}3\times10^3\ \text{cal}/{}^\circ\text{C}$. Alternativa A.
Cuidado, armadilha! A situação é uma idealização térmica da questão; o cálculo adota integralmente a hipótese de conversão energética estipulada, sem modelar impactos reais.
Q67
Ondas — Acústica — Mudança de meio de propagação
Ao investigar determinado crime, um perito precisava determinar o comportamento do som proveniente do estampido de uma arma usada nesse crime. Para tanto, o perito raciocinou corretamente que, ao atravessar uma janela de vidro, em relação ao seu comportamento no ar, as ondas sonoras
A)mantiveram seu comprimento de onda constante.
B)tiveram sua velocidade de propagação alterada.
C)tiveram sua frequência de vibração alterada.
D)mantiveram sua energia mecânica constante.
E)mantiveram sua quantidade de movimento constante.
Gabarito oficial Perito Criminal SP 2014 — VUNESP, Versão 1
B
Resolução
Estratégia física. A velocidade de propagação do som depende das propriedades elásticas e inerciais do meio material.
Ao passar do ar para o vidro, as ondas sonoras passam a se propagar em outro meio, com velocidade característica diferente. A frequência, fixada pela fonte, permanece a mesma na interface idealizada; o comprimento de onda varia segundo $v=\lambda f$. Portanto, alternativa B.
Cuidado, armadilha! Não supor que a velocidade do som é universal; tampouco a transmissão garante que toda a energia da onda atravesse a janela, pois também há reflexão.
Q68
Termologia — Gases — Transformação isotérmica em diagrama p × V
No intuito de observar o comportamento de certa massa de gás ideal, confinada em um frasco cilíndrico dotado de uma base móvel, um investigador diminui isotermicamente seu volume. O gráfico qualitativo da pressão ($p$) que esse gás exerce sobre as paredes do recipiente, em função do volume ($V$) por ele ocupado está melhor representado em
A)
B)
C)
D)
E)
Gabarito oficial Perito Criminal SP 2014 — VUNESP, Versão 1
C
Resolução
Estratégia física. Para massa fixa de gás ideal em temperatura constante, vale a lei de Boyle: $pV=\text{constante}$. Assim, $p=K/V$, uma hipérbole decrescente.
Na compressão isotérmica o volume diminui ($\Delta V<0$), enquanto a pressão aumenta. Portanto, o ponto representativo caminha para a esquerda e para cima ao longo de uma hipérbole, como indica a alternativa C.
Cuidado, armadilha! A relação inversa não gera uma reta; um gráfico $p\times V$ de transformação isotérmica apresenta curvatura.
Q69
Óptica — Refração — Velocidade da luz em lente
A lupa é um útil instrumento de investigação criminal. Considere um raio luminoso monocromático que atravessa uma lupa de espessura máxima $e$ e, imersa no ar, seguindo o eixo principal da lupa, como mostra a figura:
O gráfico que melhor representa a velocidade ($v$) de propagação desse raio, em função de seu deslocamento ($d$), é
A)
B)
C)
D)
E)
Gabarito oficial Perito Criminal SP 2014 — VUNESP, Versão 1
E
Resolução
Estratégia física. A luz caminha pelo ar, penetra no material da lente e depois retorna ao ar. Sua velocidade em cada meio homogêneo é $v=c/n$.
Como o vidro da lupa tem índice de refração maior que o do ar, $v_{\text{lente}}<v_{\text{ar}}$. Ao entrar no material, a velocidade cai instantaneamente no modelo idealizado, permanece constante enquanto o raio percorre a espessura $e$ e volta ao valor anterior quando retorna ao ar. Esse perfil em degrau é a alternativa E.
Cuidado, armadilha! O trajeto ser em uma lente curva não implica velocidade gradualmente variável dentro de um material uniforme; a curvatura da face modifica a direção dos raios oblíquos.
Q70
Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência elétrica e associação em paralelo
Duas lâmpadas idênticas, de especificações $15\ \text{W}$ – $220\ \text{V}$ cada, são ligadas em paralelo a uma rede elétrica alimentada por uma fonte de tensão de $220\ \text{V}$. A intensidade da corrente elétrica através de cada lâmpada será, em ampères, mais próxima de
A)0,05.
B)0,07.
C)0,03.
D)0,10.
E)0,14.
Gabarito oficial Perito Criminal SP 2014 — VUNESP, Versão 1
B
Resolução
Estratégia física. Em paralelo, cada lâmpada recebe a tensão total da fonte, isto é, $U=220\ \text{V}$. Logo, cada uma opera nominalmente em $P=15\ \text{W}$.
A corrente em cada lâmpada vem de $P=Ui$: $i=P/U=15/220\approx0{,}0682\ \text{A}\approx0{,}07\ \text{A}$. Portanto, alternativa B.
Cuidado, armadilha! A pergunta é sobre a corrente de cada lâmpada. A corrente fornecida pela fonte às duas em paralelo é o dobro.
