AFA 2016 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dois móveis, A e B, partindo juntos de uma mesma posição, porém com velocidades diferentes, que variam conforme o gráfico abaixo, irão se encontrar novamente em um determinado instante.

Considerando que os intervalos de tempo $t_1-t_0$, $t_2-t_1$, $t_3-t_2$, $t_4-t_3$ e $t_5-t_4$ são todos iguais, os móveis A e B novamente se encontrarão no instante

Um bloco é lançado com velocidade $v_0$ no ponto P paralelamente a uma rampa, conforme a figura. Ao escorregar sobre a rampa, esse bloco para na metade dela, devido à ação do atrito.

Tratando o bloco como partícula e considerando o coeficiente de atrito entre a superfície do bloco e da rampa constante ao longo de toda descida, a velocidade de lançamento para que este bloco pudesse chegar ao final da rampa deveria ser, no mínimo,

Dois mecanismos que giram com velocidades angulares $\omega_1$ e $\omega_2$ constantes são usados para lançar horizontalmente duas partículas de massas $m_1=1\,\mathrm{kg}$ e $m_2=2\,\mathrm{kg}$ de uma altura $h=30\,\mathrm m$, como mostra a figura 1 abaixo.

Num dado momento em que as partículas passam, simultaneamente, tangenciando o plano horizontal α , elas são desacopladas dos mecanismos de giro e, lançadas horizontalmente, seguem as trajetórias 1 e 2 (figura 1) até se encontrarem no ponto P. Os gráficos das energias cinéticas, em joule, das partículas 1 e 2 durante os movimentos de queda, até a colisão, são ) apresentados na figura 2 em função de ( h − , em m, y onde y é a altura vertical das partículas num tempo qualquer, medida a partir do solo perfeitamente horizontal.

Desprezando qualquer forma de atrito, a razão $\omega_2/\omega_1$ é

Um balão, cheio de um certo gás, que tem volume de 2,0 m3, é mantido em repouso a uma determinada altura de uma superfície horizontal, conforme a figura abaixo.

Sabendo-se que a massa total do balão (incluindo o gás) é de 1,6 kg, considerando o ar como uma camada uniforme de densidade igual a 1,3 kg/m3, pode-se afirmar que ao liberar o balão, ele

Considere a Terra um planeta esférico, homogêneo, de raio R, massa M concentrada no seu centro de massa e que gira em torno do seu eixo E com velocidade angular constante $\omega$, isolada do resto do universo. Um corpo de prova colocado sobre a superfície da Terra, em um ponto de latitude $\varphi$, descreverá uma trajetória circular de raio r e centro sobre o eixo E da Terra, conforme a figura abaixo. Nessas condições, o corpo de prova ficará sujeito a uma força de atração gravitacional $\vec F$, que admite duas componentes, uma centrípeta, $\vec F_{cp}$, e outra que traduz o peso aparente do corpo, $\vec P$.

Quando $\varphi=0^\circ$, então o corpo de prova está sobre a linha do equador e experimenta um valor aparente da aceleração da gravidade igual a $g_e$. Por outro lado, quando $\varphi=90^\circ$, o corpo de prova se encontra em um dos polos, experimentando um valor aparente da aceleração da gravidade igual a $g_p$. Sendo G a constante de gravitação universal, a razão $g_e/g_p$ vale

Consultando uma tabela da dilatação térmica dos sólidos verifica-se que o coeficiente de dilatação linear do ferro é $13\times10^{-6}\,{}^\circ\mathrm C^{-1}$. Portanto, pode-se concluir que

Deseja-se aquecer 1,0 L de água que se encontra inicialmente à temperatura de 10 °C até atingir 100 °C sob pressão normal, em 10 minutos, usando a queima de carvão. Sabendo-se que o calor de combustão do carvão é 6000 cal/g e que 80% do calor liberado na sua queima é perdido para o ambiente, a massa mínima de carvão consumida no processo, em gramas, e a potência média emitida pelo braseiro, em watts, são

Três pêndulos simples 1, 2 e 3 que oscilam em MHS possuem massas respectivamente iguais a m, 2m e 3m e são mostrados na figura abaixo.

Os fios que sustentam as massas são ideais, inextensíveis e possuem comprimento respectivamente $L_1$, $L_2$ e $L_3$. Para cada um dos pêndulos registrou-se a posição x, em metro, em função do tempo t, em segundo, e os gráficos desses registros são apresentados nas figuras 1, 2 e 3 abaixo.

Considerando a inexistência de atritos e que a aceleração da gravidade seja $g=\pi^2\,\mathrm{m/s^2}$, é correto afirmar que

Uma figura de difração é obtida em um experimento de difração por fenda simples quando luz monocromática de comprimento de onda $\lambda_1$ passa por uma fenda de largura $d_1$. O gráfico da intensidade luminosa I em função da posição x ao longo do anteparo onde essa figura de difração é projetada está apresentado na figura 1 abaixo.

Alterando-se neste experimento apenas o comprimento de onda da luz monocromática para um valor $\lambda_2$, obtém-se o gráfico apresentado na figura 2. E alterando-se apenas o valor da largura da fenda para um valor $d_2$, obtém-se o gráfico da figura 3.

Nessas condições, é correto afirmar que

Considere um objeto formado por uma combinação de um quadrado de aresta a cujos vértices são centros geométricos de círculos e quadrados menores, como mostra a figura abaixo.

Colocando-se um espelho plano, espelhado em ambos os lados, de dimensões infinitas e de espessura desprezível ao longo da reta r, os observadores colocados nas posições 1 e 2 veriam, respectivamente, objetos completos com as seguintes formas

A figura abaixo mostra uma pequena esfera vazada E, com carga elétrica $q=+2{,}0\times10^{-5}\,\mathrm C$ e massa $80\,\mathrm g$, perpassada por um eixo retilíneo situado num plano horizontal e distante $D=3\,\mathrm m$ de uma carga puntiforme fixa $Q=-3{,}0\times10^{-6}\,\mathrm C$.

Se a esfera for abandonada, em repouso, no ponto A, a uma distância x muito próxima da posição de equilíbrio O, tal que $x/D\ll1$, a esfera passará a oscilar de MHS em torno de O, cuja pulsação é, em rad/s, igual a

Uma partícula de massa m e carga elétrica $-q$ é lançada com um ângulo $\theta$ em relação ao eixo x, com velocidade igual a $v_0$, numa região onde atuam um campo elétrico $\vec E$ e um campo gravitacional $\vec g$, ambos uniformes e constantes, conforme indicado na figura abaixo.

Desprezando interações de quaisquer outras naturezas com essa partícula, o gráfico que melhor representa a variação de sua energia potencial $\Delta E_p$ em função da distância d percorrida na direção do eixo x é

Um cilindro adiabático vertical foi dividido em duas partes por um êmbolo de 6,0 kg de massa que pode deslizar sem atrito. Na parte superior, fez-se vácuo e na inferior foram colocados 2 mols de um gás ideal monoatômico. Um resistor de resistência elétrica ôhmica R igual a 1 Ω é colocado no interior do gás e ligado a um gerador elétrico que fornece uma corrente elétrica i, constante, de 400 mA, conforme ilustrado na figura abaixo.

Fechando-se a chave Ch durante 12,5 min, o êmbolo desloca-se 80 cm numa expansão isobárica de um estado de equilíbrio para outro. Nessas condições, a variação da temperatura do gás foi, em °C, de

O lado EF de uma espira condutora quadrada indeformável, de massa m, é preso a uma mola ideal e não condutora, de constante elástica K. Na posição de equilíbrio, o plano da

espira fica paralelo ao campo magnético B gerado por um ímã em forma de U, conforme ilustra a figura abaixo.

O lado CD é pivotado e pode girar livremente em torno do suporte S, que é posicionado paralelamente às linhas de indução do campo magnético. Considere que a espira é percorrida por uma corrente elétrica i, cuja intensidade varia senoidalmente, em função do tempo t, conforme indicado no gráfico abaixo.

Nessas condições, pode-se afirmar que a

Numa região onde atua um campo magnético uniforme $\vec B$ vertical, fixam-se dois trilhos retos e homogêneos, na horizontal, de tal forma que suas extremidades ficam unidas formando entre si um ângulo $\theta$. Uma barra condutora AB, de resistência elétrica desprezível, em contato com os trilhos, forma um triângulo isósceles com eles e se move para a direita com velocidade constante $\vec V$, a partir do vértice C no instante $t_0=0$, conforme ilustra a figura abaixo.

Sabendo-se que a resistividade do material dos trilhos não varia com a temperatura, o gráfico que melhor representa a intensidade da corrente elétrica i que se estabelece neste circuito, entre os instantes $t_1$ e $t_2$, é

O diagrama abaixo ilustra os níveis de energia ocupados por elétrons de um elemento químico A.

Dentro das possibilidades apresentadas nas alternativas abaixo, a energia que poderia restar a um elétron com energia de 12,0 eV, após colidir com um átomo de A, seria de, em eV,