EEAR · 2007 · CFS 2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

A grandeza pedida resulta da composição de vetores. Desenhe o triângulo ou paralelogramo da soma, preserve o ângulo entre as direções e use a lei dos cossenos para o módulo; a lei dos senos ou as componentes cartesianas permitem obter a direção.

O módulo da resultante é dado pela Lei dos Cossenos para vetores: $R = \sqrt{A^2 + B^2 + 2AB\cos\theta}$. À medida que o ângulo $\theta$ aumenta de $0^\circ$ a $180^\circ$, o valor de $\cos\theta$ diminui continuamente de $1$ até $-1$. Consequentemente, o vetor resultante $R$ diminui.

Comece isolando o corpo ou o conjunto que está em equilíbrio. Sobre ele, marque as forças externas com direção, sentido e ponto de aplicação. O equilíbrio exige resultante de forças nula; para um corpo extenso, também exige soma dos momentos nula em relação a qualquer eixo escolhido.

A força resultante equivalente é obtida por:

\[R = \sqrt{F_1^2 + F_2^2 + 2F_1 F_2 \cos 120^\circ}\]

Como $\cos 120^\circ = -0{,}5$ e $F_1 = F_2 = 10\text{ N}$:

\[R = \sqrt{10^2 + 10^2 + 2(10)(10)(-0{,}5)} = \sqrt{100 + 100 - 100} = \sqrt{100} = 10\text{ N}\]

Identifique primeiro o intervalo de tempo e o referencial adotado no enunciado. A posição informa onde o móvel está; a velocidade descreve como a posição varia; a aceleração descreve como a velocidade varia. Em um gráfico, a inclinação fornece uma taxa de variação, enquanto a área só representa deslocamento quando os eixos são velocidade e tempo.

A função horária do MRU é $S = S_0 + vt$.

1. Da tabela, para $t = 0\text{ s}$, a posição inicial é $S_0 = -5\text{ m}$.

2. A velocidade escalar é dada pela taxa de variação da posição:

\[v = \frac{\Delta S}{\Delta t} = \frac{3 - (-5)}{2 - 0} = \frac{8}{2} = 4\text{ m/s}\]

Substituindo na equação: $S = -5 + 4t$.

Identifique primeiro o intervalo de tempo e o referencial adotado no enunciado. A posição informa onde o móvel está; a velocidade descreve como a posição varia; a aceleração descreve como a velocidade varia. Em um gráfico, a inclinação fornece uma taxa de variação, enquanto a área só representa deslocamento quando os eixos são velocidade e tempo.

Orientando a trajetória para cima com origem no solo ($y_0 = 30\text{ m}$, $v_0 = +20\text{ m/s}$, $g = -10\text{ m/s}^2$):

\[y = y_0 + v_0 t - \frac{1}{2}gt^2\]

Para $t = 5\text{ s}$:

\[y = 30 + 20(5) - \frac{1}{2}(10)(5^2) = 30 + 100 - 5(25) = 130 - 125 = 5\text{ m}\]

Identifique primeiro o intervalo de tempo e o referencial adotado no enunciado. A posição informa onde o móvel está; a velocidade descreve como a posição varia; a aceleração descreve como a velocidade varia. Em um gráfico, a inclinação fornece uma taxa de variação, enquanto a área só representa deslocamento quando os eixos são velocidade e tempo.

Como ambos os aviões mantêm a mesma velocidade vetorial durante o reabastecimento, a posição de um em relação ao outro não se altera com o tempo. Portanto, adotando um avião como referencial para o outro, eles estão em repouso relativo.

Faça um diagrama de forças para o corpo escolhido e defina os eixos mais convenientes para o movimento. A segunda lei de Newton relaciona a soma vetorial das forças à aceleração, por isso cada componente deve ser escrita com o sinal correspondente ao eixo adotado.

1. Como ambos têm mesma direção, sentido e velocidade em relação ao solo, a velocidade relativa $v_{\text{rel}} = v - v = 0$ (nula).

2. Ao frear o caminhão, o pêndulo tende a continuar em movimento retilíneo uniforme por inércia, projetando-se para a frente. O motorista do carro (referencial inercial) explica a manutenção desse movimento pela 1ª Lei de Newton (Princípio da Inércia).

Faça um diagrama de forças para o corpo escolhido e defina os eixos mais convenientes para o movimento. A segunda lei de Newton relaciona a soma vetorial das forças à aceleração, por isso cada componente deve ser escrita com o sinal correspondente ao eixo adotado.

No gráfico $x \times t$, o módulo da inclinação da reta tangente à curva em um instante $t$ é proporcional à velocidade instantânea do móvel $|v| = |\tan\alpha|$.

Analisando as inclinações no instante $t$: $|v_C| < |v_A| < |v_D| < |v_B|$.

Como a energia cinética é $E_c = \frac{1}{2}m v^2$ e todos têm massas iguais, a ordem crescente das energias cinéticas acompanha a das velocidades: C, A, D e B.

Faça um diagrama de forças para o corpo escolhido e defina os eixos mais convenientes para o movimento. A segunda lei de Newton relaciona a soma vetorial das forças à aceleração, por isso cada componente deve ser escrita com o sinal correspondente ao eixo adotado.

I. Verdadeira: A massa inercial mede a resistência do corpo a ter seu estado de movimento alterado.

II. Verdadeira: No SI, a massa (expressa em quilogramas) é uma das 7 grandezas fundamentais.

III. Falsa: Na física clássica, a massa de um corpo é invariante e constante, não variando com a força ou aceleração aplicadas.

Determine primeiro quais pontos do fluido estão à mesma profundidade e quais superfícies estão expostas à pressão externa. Em repouso, a diferença de pressão entre dois níveis depende da densidade, da gravidade e da diferença vertical de altura. Para corpos imersos, o empuxo depende do volume de fluido deslocado.

No Sistema Internacional (SI), a unidade de pressão é o pascal, cujo símbolo é Pa ($1\text{ Pa} = 1\text{ N/m}^2$). As demais unidades (bar, atm, torr) são unidades práticas externas ao SI.

Determine primeiro quais pontos do fluido estão à mesma profundidade e quais superfícies estão expostas à pressão externa. Em repouso, a diferença de pressão entre dois níveis depende da densidade, da gravidade e da diferença vertical de altura. Para corpos imersos, o empuxo depende do volume de fluido deslocado.

Se o centro de gravidade (ponto de aplicação do peso) coincide com o centro de empuxo (centro de massa do líquido deslocado), ao deslocar ou rotacionar ligeiramente o corpo, não haverá torque de restauração nem de amplificação. Portanto, o corpo permanece em qualquer nova posição fornecida, caracterizando o equilíbrio indiferente.

Identifique o que oscila e qual grandeza se propaga. A velocidade de propagação, a frequência e o comprimento de onda obedecem a $v=\lambda f$; o período é o inverso da frequência. Em diagramas, conte ciclos completos antes de medir o comprimento de onda.

Frequência $f = 1{,}7\text{ kHz} = 1700\text{ Hz}$.

Pela equação fundamental $v = \lambda f$:

\[\lambda = \frac{v}{f} = \frac{340\text{ m/s}}{1700\text{ Hz}} = 0{,}20\text{ m}\]

Identifique o fenômeno descrito e compare as condições de propagação antes e depois da interação. Reflexão, refração, difração e interferência têm causas distintas; a frequência costuma ser fixada pela fonte, enquanto velocidade e comprimento de onda podem depender do meio.

Difração é o fenômeno característico das ondas no qual elas conseguem contornar obstáculos ou se espalhar ao passar por fendas de dimensões comparáveis ao seu comprimento de onda.

Separe as etapas térmicas antes de fazer a conta: aquecimento ou resfriamento dentro de uma fase usa calor sensível, e mudança de fase usa calor latente. Em um sistema termicamente isolado, o calor cedido por uns corpos corresponde ao calor recebido por outros.

1. Volume vaporizado $\Delta V = 350 - 150 = 200\text{ ml} \Rightarrow m = 200\text{ g}$.

2. Quantidade de calor consumida no processo:

\[Q = m L = 200\text{ g} \cdot 540\text{ cal/g} = 108000\text{ cal}\]

Convertendo para Joules ($1\text{ cal} = 4\text{ J}$): $Q = 108000 \cdot 4 = 432000\text{ J}$.

3. Tempo $\Delta t = 2\text{ min} = 120\text{ s}$.

\[P = \frac{Q}{\Delta t} = \frac{432000\text{ J}}{120\text{ s}} = 3600\text{ W}\]

Identifique os pontos fixos das escalas e suponha uma relação linear apenas quando a calibração descrita permitir. A temperatura Celsius e a temperatura absoluta têm a mesma variação numérica para um mesmo aquecimento, mas origens diferentes. Relacione as leituras correspondentes antes de substituir a temperatura pedida.

Relação entre as escalas Celsius e Fahrenheit:

\[\frac{C}{5} = \frac{F - 32}{9}\]

Substituindo $F = 172{,}4^\circ\text{F}$:

\[\frac{C}{5} = \frac{172{,}4 - 32}{9} \Rightarrow \frac{C}{5} = \frac{140{,}4}{9} \Rightarrow \frac{C}{5} = 15{,}6 \Rightarrow C = 78{,}0^\circ\text{C}\]

Localize o objeto, o cristalino e a retina para compreender onde a imagem deveria se formar. O sistema óptico do olho ajusta sua convergência por acomodação. Uma lente corretiva altera a direção dos raios antes de entrarem no olho, deslocando a posição da imagem para a retina.

I. Verdadeira: O olho emétrope (olho normal, sem anomalia de visão) focaliza raios paralelos provenientes do infinito exatamente sobre a retina com o cristalino totalmente relaxado (sem acomodação).

II. Falsa: Para focalizar objetos em distâncias normais de leitura (próximas), os músculos ciliares precisam se contrair para alterar o raio de curvatura do cristalino (processo de acomodação visual).

Represente a trajetória dos raios e identifique se o meio pode ser tratado como homogêneo. A propagação retilínea e a independência dos raios ajudam a construir a geometria da situação. Quando há sombra ou imagem, use triângulos semelhantes apenas depois de localizar corretamente fonte, obstáculo e anteparo.

A luz atravessa a parede do recipiente transparente sofrendo refração na mudança de meio, e também sofre reflexão parcial na superfície do líquido e nas bordas do recipiente, permitindo ao olho humano perceber seus contornos e presença.

Antes de calcular correntes, identifique os nós ligados por fios ideais. Elementos em série conduzem a mesma corrente; elementos em paralelo têm a mesma diferença de potencial. Com essa topologia estabelecida, aplique a lei de Ohm e, quando necessário, as leis dos nós e das malhas.

1. Para medir a diferença de potencial (ddp) entre dois pontos, o aparelho precisa ser conectado em paralelo com o trecho do circuito desejado.

2. Para evitar desviar corrente do circuito original (não alterar o funcionamento do sistema), o voltímetro deve possuir a maior resistência interna possível (idealmente infinita).

Antes de calcular correntes, identifique os nós ligados por fios ideais. Elementos em série conduzem a mesma corrente; elementos em paralelo têm a mesma diferença de potencial. Com essa topologia estabelecida, aplique a lei de Ohm e, quando necessário, as leis dos nós e das malhas.

1. Resistência elétrica da lâmpada (considerada constante):

\[R = \frac{U_{\text{nom}}^2}{P_{\text{nom}}} = \frac{220^2}{100} = \frac{48400}{100} = 484\,\Omega\]

2. Potência real dissipada sob tensão $U = 110\text{ V}$:

\[P = \frac{U^2}{R} = \frac{110^2}{484} = \frac{12100}{484} = 25\text{ W}\]

(Note que reduzir a tensão à metade faz a potência ser reduzida a $\frac{1}{4}$ da nominal).

Observe se o fluxo magnético através da espira muda com o tempo. O fluxo depende do campo, da área e da orientação entre o campo e a normal da superfície. A lei de Faraday relaciona a força eletromotriz induzida à taxa dessa variação.

O fluxo magnético é definido por $\Phi = B \cdot A \cdot \cos\theta$, onde $\theta$ é o ângulo entre o vetor campo magnético $\vec{B}$ e o vetor normal $\vec{n}$ à superfície da espira.

Como a espira está posicionada paralelamente às linhas de campo, o vetor normal $\vec{n}$ é perpendicular ao campo ($\theta = 90^\circ$). Como $\cos 90^\circ = 0$, nenhuma linha de campo atravessa a superfície, resultando em $\Phi = 0\text{ Wb}$.

Localize o ponto de observação e calcule a contribuição de cada corrente separadamente. O campo magnético é vetor; a soma precisa considerar direção e sentido, não apenas módulos. A geometria do fio ou da espira define qual expressão de módulo é aplicável.

O campo magnético é uma região vetorial modificada do espaço originada por ímãs ou cargas elétricas em movimento (corrente elétrica). Teoricamente, esse campo estende-se de forma ilimitada por todo o espaço, com intensidade enfraquecendo progressivamente à medida que a distância da fonte aumenta.