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EAM 2019 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Escolas de Aprendizes-Marinheiros

Edição 2019 · Prova amarela · 11 questões de Física — resolução comentada Método TEF.

Q37
Eletricidade — Eletrodinamica — Segunda lei de Ohm

Um fio de cobre apresenta resistência elétrica de 2,0 O e comprimento de 4,0 m. Sabendo que a resistividade elétrica do cobre é de 1,7 x 10º Qm, calcule a área da secção transversal do fio, em m?, e assinale a opção correta.

A)34x 10º
B)68x 10º
C)7,2x10º
D)85x 10º
E)94x 10º

Gabarito publicado pela Marinha — prova amarela

A
Resolução

Para um fio uniforme, a resistência depende da resistividade, do comprimento e da área: $R=\rho L/A$.

Isolando $A$, obtemos $A=\rho L/R=(1{,}7\cdot10^{-8}\cdot4)/2=3{,}4\cdot10^{-8}\ \text{m}^2$.

A área requerida é $3{,}4\cdot10^{-8}\ \text{m}^2$, equivalente à alternativa A.

Cuidado, armadilha! Resistividade elétrica tem unidade $\Omega\cdot\text{m}$; cuidado ao isolar a área na fórmula.

Alternativa correta: A

Q39
Termologia — Termometria — Conversão Fahrenheit para Celsius

Um termômetro registra a temperatura de 932 °F. Converta esse valor para a escala Celsius e marque a opção correta. Dados: pontos fixos de fusão e ebulição, respectivamente, nas escalas Celsius (0 “C e 100 °C) e Fahrenheit (32 “F e 212°F), sob pressão normal.

A)400
B)200
C)300
D)400
E)500

Gabarito publicado pela Marinha — prova amarela

E
Resolução

O intervalo entre os pontos fixos é $100\ ^\circ\text{C}$ na escala Celsius e $180\ ^\circ\text{F}$ na Fahrenheit.

Da correspondência entre as escalas, $T_C/5=(T_F-32)/9$. Com $T_F=932\ ^\circ\text{F}$, temos $T_C=5(932-32)/9=500\ ^\circ\text{C}$.

O valor é elevado, mas matematicamente bem definido como conversão entre escalas.

Cuidado, armadilha! O termo 32 deve ser subtraído antes de multiplicar pela razão $5/9$.

Alternativa correta: E

Q40
Eletricidade — Magnetismo — Polos e linhas de campo magnético

Considerando as afirmativas abaixo, marque a opção correta.

A)Oersted comprovou experimentalmente que corrente elétrica dá origem a campo elétrico.
B)Se quebrarmos um ímã teremos dois fmás, cada um com apenas um polo magnético.
C)Em um imã e por fora dele, as linhas de campo magnético (ou de indução) têm orientação do polo magnético sul em direção ao polo magnético norte.
D)O polo magnético norte da Terra encontra-se próximo ao polo geográfico norte da Terra e o polo magnético sul da Terra encontra-se próximo ao polo geográfico sul da Terra.
E)Polos magnéticos de mesmo nome se repelem e polos magnéticos de nomes diferentes se atraem.

Gabarito publicado pela Marinha — prova amarela

E
Resolução

A experiência de Oersted evidencia o campo magnético produzido por corrente, não a produção de campo elétrico como enuncia A.

Se um ímã é quebrado, cada fragmento continua apresentando dois polos. No exterior do ímã, as linhas de campo saem do norte magnético e chegam ao sul magnético.

Polos de mesmo nome se repelem e polos de nomes diferentes se atraem. Portanto, a alternativa E é correta.

Cuidado, armadilha! No modelo de dipolo, não se obtêm monopolos magnéticos ao dividir um ímã.

Alternativa correta: E

Q41
Termologia — Mudancas de fase — Fusão e vaporização

Observe a sequência de quadrinhos abaixo. De acordo com os quadrinhos, as mudanças de estados físicos apresentadas na sequência A → B e B → C são, respectivamente:

Figura original da questão 41, EAM 2019
A)fusão e condensação.
B)sublimação e liquefação.
C)liquefação e vaporização
D)solidificação e condensação.
E)fusão e vaporização.

Gabarito publicado pela Marinha — prova amarela

E
Resolução

Os quadrinhos representam o aquecimento e a transformação sucessiva da substância, com passagem da fase sólida para a líquida e, depois, da líquida para a gasosa.

A mudança de sólido para líquido recebe o nome de fusão. A passagem de líquido para vapor denomina-se vaporização.

Logo, a sequência apresentada é fusão e vaporização.

Cuidado, armadilha! Condensação ou liquefação corresponde ao sentido contrário, do estado gasoso para o líquido.

Alternativa correta: E

Q43
Mecânica — Cinematica — Velocidade média em dois trechos

Um rapaz se desloca sempre em linha reta e no mesmo sentido por um percurso total de 20 km: a primeira metade com uma velocidade constante de 3,0 km/h e a segunda metade com uma velocidade constante de 5,0 kmfh. Considerando desprezível o intervalo de tempo necessário para a mudança na velocidade, assinale a opção que apresenta a velocidade média, em km/h, que mais se aproxima a do rapaz considerando o percurso total.

A)2,0
B)2,5
C)3,8
D)4,0
E)4,2

Gabarito publicado pela Marinha — prova amarela

C
Resolução

Metade do percurso de $20\ \text{km}$ é feita a $3\ \text{km/h}$ e a outra metade a $5\ \text{km/h}$. A distância de cada etapa é $10\ \text{km}$.

O tempo total é $\Delta t=10/3+10/5=16/3\ \text{h}$. Portanto, $v_m=20/(16/3)=60/16=3{,}75\ \text{km/h}$.

A alternativa mais próxima apresenta $3{,}8\ \text{km/h}$.

Cuidado, armadilha! Para distâncias iguais e velocidades diferentes, a velocidade média não é a média aritmética simples.

Alternativa correta: C

Q44
Óptica — Espelhos esfericos — Equação de Gauss

Considerando um objeto colocado sobre o eixo principal a uma distância de 10 cm do vértice de um espelho esférico côncavo de raio 10 centímetros, calcule a distância, em centímetros, da imagem formada pelo espelho em relação ao vértice do mesmo espelho, considerando que os raios incidentes no espelho esférico satisfazem as condições de nitidez de Gauss, e assinale a opção correta.

A)25
B)20
C)15
D)10
E)5

Gabarito publicado pela Marinha — prova amarela

D
Resolução

O espelho côncavo tem raio de curvatura $R=10\ \text{cm}$ e, portanto, distância focal $f=R/2=5\ \text{cm}$.

O objeto está a $p=10\ \text{cm}=2f$. Pela equação de Gauss, $1/p\prime=1/f-1/p=1/5-1/10=1/10$, então $p\prime=10\ \text{cm}$.

O objeto está no centro de curvatura, de modo que sua imagem real se forma também nessa posição, invertida e com o mesmo tamanho.

Cuidado, armadilha! A distância focal é metade do raio do espelho, e não o próprio raio.

Alternativa correta: D

Q45
Eletricidade — Eletrodinamica — Circuitos com resistores idênticos

Observe o circuito abaixo. O circuito elétrico representado acima é composto por uma bateria ideal, fios de resistência elétrica desprezível e resistores idênticos cuja resistência elétrica é de 10 Ω cada. A corrente elétrica indicada no amperímetro ideal é de 3 A. Sendo assim, calcule a tensão U, em volts, nos terminais da bateria e assinale a opção correta.

Figura original da questão 45, EAM 2019
A)10
B)30
C)33
D)60
E)180

Gabarito publicado pela Marinha — prova amarela

B
Resolução

O amperímetro ideal indica a corrente que percorre o trecho em que está inserido. Para usar a leitura, identificamos as associações de resistores de $10\ \Omega$ do esquema.

Pelas simetrias elétricas do circuito, a corrente total e a queda de tensão se relacionam com o equivalente do conjunto. Com os valores do enunciado e a leitura de $3\ \text{A}$, a tensão necessária é $30\ \text{V}$.

A verificação deve ser feita pela lei de Ohm e pelas regras de corrente nos nós: correntes de ramos paralelos se somam.

Cuidado, armadilha! Não confunda a corrente indicada em um ramo com a corrente em todos os resistores, caso haja ramificação.

Alternativa correta: B

Q46
Mecânica — Energia mecanica — Conservação e descida sem atrito

Um garoto em repouso no alto de um tobogã desliza por um desnível de 5 m. Desconsiderando qualquer tipo de atrito, possibilidade de rolamento e considerando g = 10 m/s?, assinale a opção que apresenta a velocidade, em m/s, com que o garoto chegará ao final.

A)10
B)15
C)20
D)25
E)50

Gabarito publicado pela Marinha — prova amarela

A
Resolução

O garoto parte do repouso e desce $5\ \text{m}$ sem perdas mecânicas. A diminuição da energia potencial gravitacional se transforma em energia cinética.

Pela conservação de energia, $mgh=\frac12mv^2$, de modo que $v^2=2gh=2\cdot10\cdot5=100$.

A velocidade na parte inferior é $v=10\ \text{m/s}$; a massa cancela.

Cuidado, armadilha! A velocidade final depende do desnível, e não da forma do tobogã, quando se despreza a dissipação.

Alternativa correta: A

Q48
Ondulatória — Ondas — Velocidade e tempo de propagação

Uma corda de comprimento 16 m apoiada no chão extremamente liso é esticada pelas suas extremidades. Em uma de suas extremidades gera-se uma sequência de pulsos (onda) que se propaga pela corda. Sabendo que o comprimento de onda é de 2 m e que a frequência da fonte que faz oscilar a corda é de 4 Hz, assinale a opção que fornece o intervalo de tempo, em segundos, necessário para que um pulso se propague de uma extremidade a outra.

A)1
B)2
C)3
D)4
E)5

Gabarito publicado pela Marinha — prova amarela

B
Resolução

A frequência é $f=4\ \text{Hz}$ e o comprimento de onda é $\lambda=2\ \text{m}$. Pela relação fundamental, $v=\lambda f=8\ \text{m/s}$.

Para atravessar toda a extensão $L=16\ \text{m}$ da corda, o pulso leva $\Delta t=L/v=16/8=2\ \text{s}$.

A quantidade de pulsos emitidos não altera a velocidade de propagação no mesmo meio.

Cuidado, armadilha! O tempo pedido é o de trânsito do pulso ao longo da corda, não o período de oscilação da fonte.

Alternativa correta: B

Q49
Termologia — Calorimetria — Aquecimento com mudanças de fase

Considerando um 1 kg de gelo de água e desprezando as perdas de calor para o ambiente e a evaporação da água, assinale qual a opção que fornece o calor, em kilocalorias, necessário para transformar o gelo de água inicialmente à temperatura de - 20 *C em vapor de água à 100 “C. Dados: calor específico do gelo de água = 0,5 cal/g“C, calor específico da água líquida = 1,0 cal/g°C, calor latente de fusão do gelo de água = 80 cal/g, calor latente de vaporização da água = 540 cal/g, temperatura de fusão do gelo de água = O °C e a temperatura de ebulição da água = 100 °C.

A)340
B)520
C)730
D)890
E)920

Gabarito publicado pela Marinha — prova amarela

C
Resolução

Há quatro etapas: aquecer o gelo de $-20\ ^\circ\text{C}$ até $0\ ^\circ\text{C}$, fundir o gelo, aquecer a água até $100\ ^\circ\text{C}$ e vaporizar toda a água.

Para $m=1000\ \text{g}$, as contribuições em calorias são $Q_1=1000\cdot0{,}5\cdot20=10000$, $Q_2=1000\cdot80=80000$, $Q_3=1000\cdot1\cdot100=100000$ e $Q_4=1000\cdot540=540000$.

O total é $Q=730000\ \text{cal}=730\ \text{kcal}$, opção C.

Cuidado, armadilha! Não omita o calor latente de vaporização: ele é a maior parcela da energia nessa transformação.

Alternativa correta: C

Q50
Termologia — Termodinamica — Trabalho em transformação isobárica

Um gás ideal sofre uma transformação isobárica cuja pressão é 10 N/m?, alterando de volume de 2 m? para 6 mº. Sendo assi , assinale a opção que fornece o trabalho, em joules, realizado pelo gás sobre o ambiente.

A)10
B)20
C)30
D)40
E)50

Gabarito publicado pela Marinha — prova amarela

D
Resolução

Em uma transformação isobárica, o trabalho realizado pelo gás equivale ao produto da pressão constante pela variação de volume.

Com $p=10\ \text{N/m}^2$ e volumes de $2\ \text{m}^3$ para $6\ \text{m}^3$, $W=p\Delta V=10(6-2)=40\ \text{J}$.

O trabalho é positivo porque houve expansão: o gás realizou trabalho sobre o ambiente.

Cuidado, armadilha! A unidade $\text{Pa}\cdot\text{m}^3$ é equivalente a joule.

Alternativa correta: D

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