AFA 2019 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Três partículas, A, B e C, movimentam-se, com velocidades constantes, ao longo de uma mesma direção. No instante inicial, $t_0=0$, a distância entre A e B vale $x$, e entre B e C vale $y$, conforme indica a figura a seguir.

Em $t=2\,\mathrm{s}$, a partícula A cruza com a partícula B. Em $t=3\,\mathrm{s}$, a partícula A cruza com a partícula C. A partícula C alcançará a partícula B no instante dado pela relação

Uma partícula, de massa $1\,\mathrm{kg}$, descreve um movimento circular uniformemente variado, de raio $2{,}25\,\mathrm{m}$, iniciando-o a partir do repouso no instante $t_0=0$. Em $t=2\,\mathrm{s}$, o módulo de sua velocidade vetorial é de $6\,\mathrm{m/s}$, conforme figura abaixo.

A intensidade da força resultante sobre a partícula, no instante $t=1\,\mathrm{s}$, em N, vale

Considere dois sistemas térmicos A e B constituídos de corpos perfeitamente esféricos, em condições normais de temperatura e pressão, conforme figura abaixo.

No sistema A, as esferas 1, 2, 3 e 4 são pequenas gotas esféricas de água pura com massa respectivamente iguais a 1 g, 2 g, 4 g e 8 g. O sistema B é constituído das esferas maciças e homogêneas 5, 6, 7 e 8 de mesmo material, de calor específico constante igual a 0,2 cal/g ºC e massa específica igual a 2,5 g/cm3. Os volumes dessas esferas são conhecidos e valem, respectivamente, 4, 5, 7 e 16 cm3. Nessas condições, o número máximo de esferas do sistema A que podem ser permutadas simultaneamente com esferas do sistema B, de maneira que os sistemas A e B continuem com a mesma capacidade térmica inicial e com o mesmo número de esferas, é

Uma esfera, de dimensões desprezíveis, sob ação de um campo gravitacional constante, está inicialmente equilibrada na vertical por uma mola. A mola é ideal e se encontra com uma deformação x, conforme ilustrado na figura 1.

O sistema esfera-mola é posto, em seguida, a deslizar sobre uma superfície horizontal, com velocidade constante, conforme indicado na figura 2. Nessa situação, quando o ângulo de inclinação da mola é θ , em relação à horizontal, sua deformação é y.

Nessas condições, o coeficiente de atrito cinético entre a esfera e a superfície horizontal vale

A montagem da figura a seguir ilustra a descida de uma partícula 1 ao longo de um trilho curvilíneo. Partindo do repouso em A, a partícula chega ao ponto B, que está a uma distância vertical H abaixo do ponto A, de onde, então, é lançada obliquamente, com um ângulo de 45º com a horizontal.

A partícula, agora, descreve uma trajetória parabólica e, ao atingir seu ponto de altura máxima, nessa trajetória, ela se acopla a uma partícula 2, sofrendo, portanto, uma colisão inelástica. Essa segunda partícula possui o dobro de massa da primeira, está em repouso antes da colisão e está presa ao teto por um fio ideal, de comprimento maior que H, constituindo, assim, um pêndulo. Considerando que apenas na colisão atuaram forças dissipativas, e que o campo gravitacional local é constante. O sistema formado pelas partículas 1 e 2 atinge uma altura máxima h igual a

Um armário, cujas dimensões estão indicadas na figura abaixo, está em repouso sobre um assoalho plano e horizontal.

Uma pessoa aplica uma força F constante e horizontal, cuja linha de ação e o centro de massa (CM) do armário estão num mesmo plano vertical. Sendo o coeficiente de atrito estático entre o assoalho e o piso do armário igual a µ e estando o armário na iminência de escorregar, a altura máxima H na qual a pessoa poderá aplicar a força para que a base do armário continue completamente em contato com o assoalho é

Um feixe de luz monocromática incide em uma interface perfeitamente plana formada por dois meios com índices de refração absolutos n1 e n2, com n2 > n1, conforme figura abaixo.

Esse feixe dá origem a dois outros feixes, o refletido $R_1$ e o refratado $R_1^\prime$, com intensidades $I_1$ e $I_1^\prime$, respectivamente. O ângulo de incidência $\theta_1$, $\theta_1<\pi/6$, medido em relação à normal N, pode ser alterado para um valor $\theta_2$ tal que $\theta_1<\theta_2<\pi/3$, originando dois novos feixes, o refletido $R_2$ e o refratado $R_2^\prime$, de intensidades, respectivamente, $I_2$ e $I_2^\prime$.

Considere que os meios sejam perfeitamente homogêneos, transparentes e isótropos, que não haja dissipação da energia incidente, nem absorção de luz na interface. Nessas condições, são feitas as seguintes afirmativas sobre as intensidades dos raios refletidos e refratados.

I. $I_1>I_1^\prime$ e $I_2<I_2^\prime$.

II. $I_1>I_2$ e $I_1^\prime>I_2^\prime$.

III. $I_1<I_1^\prime$ e $I_2>I_2^\prime$.

IV. $I_1<I_2$ e $I_1^\prime>I_2^\prime$.

V. $I_1<I_1^\prime$ e $I_2<I_2^\prime$.

Assim, são corretas as afirmativas

Duas lentes esféricas delgadas 1 e 2, com índices de refração n1 e n2, respectivamente, são usadas para observar a figura plana mostrada abaixo, quando o observador, objeto e lente estão imersos em um meio homogêneo, transparente e isótropo com índice de refração n maior do que os índices n1 e n2.

As imagens observadas são apresentadas nas figuras 1 e 2 em comparação com o objeto observado.

Se a mesma observação for realizada, porém com o observador, objeto e lente imersos em um outro meio com índice de refração n’ menor do que n1 e n2, das opções abaixo a que apresenta as imagens que poderão ser observadas, respectivamente, pelas lentes 1 e 2 serão

Num instante t0 = 0 um capacitor de 2,5 mF, totalmente descarregado, é ligado a uma fonte de 12 V por meio de uma chave Ch que é colocada na posição 1, conforme figura abaixo.

Em determinado instante $t_1$, o capacitor fica completamente carregado. Nessas condições, são feitas as seguintes afirmativas.

I. Ao colocar a chave do circuito na posição 2, o capacitor será descarregado através do resistor de $1\,\Omega$ e sua diferença de potencial decrescerá exponencialmente com o tempo, até completar o processo de descarga.

II. Com a chave do circuito na posição 1, para qualquer instante de tempo $t$, tal que $t\leq t_1$, o capacitor sofre um processo de carga, em que a corrente no circuito vai diminuindo linearmente com o tempo e tem sua intensidade nula quando $t=t_1$.

III. A energia potencial armazenada no capacitor no instante de tempo $t_1$ vale $0{,}18\,\mathrm J$.

São verdadeiras as afirmativas

Um corpo de massa m = 1 kg movimenta-se no sentido horário, ao longo de uma trajetória circular de raio A, em movimento circular uniforme com velocidade angular igual a 2 rad/s, conforme a figura abaixo.

Nessas condições, os sistemas massa-mola oscilando em movimento harmônico simples, a partir de t = 0, que podem representar o movimento dessa partícula, respectivamente, nos eixos x e y, são

A figura abaixo representa dois harmônicos A e B, de frequências, respectivamente, iguais a fA e fB, que podem ser estabelecidos em uma mesma corda, fixa em suas extremidades, e tracionada por uma força de módulo F.

Nessas condições, a mesma razão entre as frequências, $f_A/f_B$, pode ser obtida entre as frequências das ondas estacionárias representadas nos tubos sonoros abertos e idênticos A’ e B’, indicados na opção

Duas partículas eletrizadas A e B, localizadas num plano isolante e horizontal α, estão em repouso e interligadas por um fio ideal, também isolante, de comprimento l igual a 3 cm, conforme ilustrado na figura abaixo.

A partícula A está fixa e B pode mover-se, sem quaisquer resistências sobre o plano. Quando B, que tem massa igual a 20 g, está em repouso, verifica-se que a força tensora no fio vale 9 N. Imprime-se certa velocidade na partícula B, que passa a descrever um movimento circular uniforme em torno de A, de tal forma que a força tensora no fio altera-se para 15 N. Desprezando as ações gravitacionais, enquanto a tensão no fio permanecer igual a 15 N, pode-se afirmar que a energia do sistema, constituído das partículas A e B, será, em J, de

Três condutores cilíndricos 1, 2 e 3, de mesmo material e mesmo comprimento, sendo os condutores 2 e 3 ocos, têm suas seções retas apresentadas na figura a seguir.

A respeito das resistências elétricas R1, R2 e R3, dos condutores 1, 2 e 3, respectivamente, pode-se afirmar que

Duas estações E1 e E2 são interligadas por uma linha telefônica constituída por dois cabos iguais, cada um com comprimento L = 30 km, conforme ilustrado na figura 1.

Durante uma tempestade, uma árvore caiu sobre um dos cabos fazendo um contato elétrico com a terra. Para localizar onde a árvore caiu e reparar o defeito, um técnico procedeu da seguinte forma: uniu os terminais C e D na estação E2 e, na estação E1, interligou os terminais A e B por reostatos R1 e R2 associados em paralelo com um gerador. As resistências de R1 e R2 foram ajustadas de tal forma que o amperímetro A não indicou a passagem de corrente elétrica, conforme esquematizado na figura 2.

Considere que os contatos elétricos, as ligações com a terra e o amperímetro têm resistências elétricas desprezíveis e que $R_1$ e $R_2$ valem, respectivamente, $4{,}5\,\mathrm{k\Omega}$ e $1{,}5\,\mathrm{k\Omega}$. Nessas condições, o ponto onde a árvore tocou o fio se localiza a uma distância $d$, em relação à estação E1, em km, igual a

Uma espira condutora E está em repouso próxima a um fio retilíneo longo AB de um circuito elétrico constituído de uma bateria e de um reostato R, onde flui uma corrente i, conforme ilustrado na figura abaixo.

Considerando exclusivamente os efeitos eletromagnéticos, pode-se afirmar que a espira será

O eletroscópio de folhas é um aparelho utilizado para detectar cargas elétricas. Ele é constituído de uma placa metálica que é ligada, através de uma haste condutora elétrica, a duas lâminas metálicas finas e bem leves. Se as duas lâminas estiverem fechadas, indica que o eletroscópio está descarregado (Figura 1); se abertas, indica a presença de cargas elétricas (Figura 2).

Considere o eletroscópio inicialmente carregado positivamente e que a placa seja feita de zinco. Fazendo-se incidir luz monocromática vermelha sobre a placa, observa-se que a abertura das lâminas