Escola de Especialistas de Aeronáutica
CFS-B 1/2009 · Prova de Física (Q76-100) — resolução comentada Método TEF.
Nas questões de Física, quando necessário, utilize os dados fornecidos no próprio enunciado.
Uma força, de módulo $F$, foi decomposta em duas componentes perpendiculares entre si. Verificou-se que a razão entre os módulos dessas componentes vale $\sqrt{3}$. O ângulo entre esta força e sua componente de maior módulo é de:
Se a componente maior vale $\sqrt3$ vezes a menor, podemos escrever $F_x=\sqrt3k$ e $F_y=k$. Assim, $\tan\theta=1/\sqrt3$, logo $\theta=30^\circ$.
Alternativa correta: A
Uma barra AB, rígida e homogênea, medindo 50 cm de comprimento e pesando 20 N, encontra-se equilibrada na horizontal, conforme a figura abaixo.
O apoio, aplicado no ponto O da barra, está a 10 cm da extremidade A, onde um fio ideal suspende a carga $Q_1 = 50\text{ N}$.
A distância, em cm, entre a extremidade B e o ponto C da barra, onde um fio ideal suspende a carga $Q_2 = 10\text{ N}$, é de:
Tomando momentos em O: a carga $Q_1$ atua a 10 cm de O; o peso da barra atua no centro, a 15 cm de O; e $Q_2$ atua a uma distância $OC$.
$50\cdot10=20\cdot15+10\cdot OC$, portanto $OC=20\,\text{cm}$. Como $OB=40\,\text{cm}$, resulta $BC=40-20=20\,\text{cm}$.
Alternativa correta: D
Considere os vetores coplanares $\vec{A}$, $\vec{B}$, $\vec{C}$ e $\vec{D}$, todos de mesmo módulo.
Sabe-se que:
– $\vec{A}$ e $\vec{B}$ possuem mesma direção e sentidos contrários.
– $\vec{B}$ e $\vec{D}$ são vetores opostos.
– $\vec{C}$ e $\vec{D}$ possuem direções perpendiculares entre si.
Assinale a alternativa em que aparece apenas vetores diferentes:
Como $\vec A$ e $\vec B$ são opostos, $\vec A=-\vec B$. Como $\vec B$ e $\vec D$ também são opostos, $\vec D=-\vec B$. Logo, $\vec A=\vec D$.
Assim, qualquer alternativa que reúna $\vec A$ e $\vec D$ contém vetores iguais. A única opção formada apenas por vetores diferentes é $\vec B,\vec C,\vec D$.
Alternativa correta: B
Dois ciclistas, A e B, deslocam-se simultaneamente numa mesma estrada, ambos em movimento retilíneo, conforme representado no gráfico (posições X tempo) abaixo.
Os movimentos dos ciclistas A e B, respectivamente, são classificados como:
Reta em $s\times t$ indica velocidade constante: B está em movimento uniforme. A parábola indica velocidade variável: A está em movimento acelerado.
Alternativa correta: C
Uma mosca pousa sobre um disco que gira num plano horizontal, em movimento circular uniforme, executando 60 rotações por minuto. Se a distância entre a mosca e o centro do disco é de 10 cm, a aceleração centrípeta, em $\pi^2\text{ cm/s}^2$, a qual a mosca está sujeita sobre o disco, é de:
$f=1\,\text{Hz}$ e $\omega=2\pi\,\text{rad/s}$. Então $a_c=\omega^2R=4\pi^2(10)=40\pi^2\,\text{cm/s}^2$.
Alternativa correta: B
Um menino solta uma pedra, em queda livre, do topo de um prédio. A pedra após cair uma altura $H$ adquire velocidade $v$. Admitindo as mesmas condições, para que ao cair, atinja uma velocidade igual a $4v$, a pedra deve ser abandonada de uma altura de:
Da relação $v^2=2gH$, a altura é proporcional a $v^2$. Quadruplicando a velocidade, a altura fica $4^2=16$ vezes maior.
Alternativa correta: C
Em uma galáxia muito distante, dois planetas de massas iguais a $3 \cdot 10^{24}\text{ kg}$ e $2 \cdot 10^{22}\text{ kg}$, estão localizados a uma distância de $2 \cdot 10^5\text{ km}$ um do outro.
Admitindo que a constante de gravitação universal $G$ vale $6,7 \cdot 10^{-11}\text{ N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2$, determine a intensidade, em N, da força gravitacional entre eles.
$r=2\times10^5\,\text{km}=2\times10^8\,\text{m}$. Logo, $F=Gm_1m_2/r^2$.
$F=\dfrac{6{,}7\times10^{-11}\cdot3\times10^{24}\cdot2\times10^{22}}{(2\times10^8)^2}=10{,}05\times10^{19}\,\text{N}$.
Alternativa correta: C
O motor de um guindaste em funcionamento, consome 1,0 kW para realizar um trabalho de $10^4\text{ J}$, na elevação de um bloco de concreto durante 20 s. O rendimento deste motor é de
A energia consumida é $E=P\Delta t=1000(20)=2\times10^4\,\text{J}$. Portanto, $\eta=W/E=10^4/(2\times10^4)=0{,}50=50\%$.
Alternativa correta: D
Em uma montanha russa, o carrinho é elevado até uma altura de 54,32 metros e solto em seguida.
Cada carrinho tem 345 kg de massa e suporta até 4 pessoas de 123 kg cada.
Suponha que o sistema seja conservativo, despreze todos os atritos envolvidos e assinale a alternativa que completa corretamente a frase abaixo, em relação à velocidade do carrinho na montanha russa.
A velocidade máxima alcançada ...
Pela conservação da energia, $mgh=mv^2/2$. A massa cancela, portanto a velocidade independe da carga do carrinho.
Alternativa correta: D
Um pescador de ostras mergulha a 40m de profundidade da superfície da água do mar. Que pressão absoluta, em $10^5\text{ Pa}$, o citado mergulhador suporta nessa profundidade?
Dados:
Pressão atmosférica = $10^5\text{ N/m}^2$
Densidade da água do mar = $1,03\text{ g/cm}^3$
Aceleração da gravidade no local = $10\text{ m/s}^2$
$p=p_{atm}+\rho gh=10^5+1030(10)(40)=5{,}12\times10^5\,\text{Pa}$.
Alternativa correta: B
Alguns balões de festa foram inflados com ar comprimido, e outros com gás hélio. Assim feito, verificou-se que somente os balões cheios com gás hélio subiram. Qual seria a explicação para este fato?
Para volumes comparáveis, o hélio tem menor densidade que o ar. Assim, o peso do conjunto pode ficar menor que o empuxo exercido pelo ar atmosférico.
Alternativa correta: A
Uma substância desconhecida apresenta densidade igual a $10\text{ g/cm}^3$. Qual o volume, em litros, ocupado por um cilindro feito dessa substância cuja massa é de 200 kg?
$\rho=10\,\text{kg/L}$. Então $V=m/\rho=200/10=20\,\text{L}$.
Alternativa correta: C
Em um determinado meio de propagação, o comprimento de onda ($\lambda$) e a freqüência (f) de uma dada onda, são grandezas
Como $v=\lambda f$ e a velocidade é constante no mesmo meio, $\lambda=v/f$. Logo, são inversamente proporcionais.
Alternativa correta: B
Considerando os tubos sonoros, observe as afirmações abaixo:
I- Em um tubo aberto, todos os harmônicos estão presentes.
II- Em um tubo fechado, somente os harmônicos pares estão presentes.
III- A freqüência dos harmônicos é diretamente proporcional ao comprimento do tubo sonoro, tanto aberto, quanto fechado.
Está (ão) correta (s):
I é verdadeira. II é falsa: no tubo fechado aparecem os harmônicos ímpares. III é falsa, pois $f\propto1/L$. Portanto, somente I.
Alternativa correta: C
Uma onda se propaga de um meio para outro, constituindo o fenômeno da refração ondulatória. Pela experiência concluímos que neste fenômeno se mantém sem alteração o (a)
A frequência é determinada pela fonte e não se altera na passagem de um meio para outro. Velocidade e comprimento de onda podem mudar.
Alternativa correta: A
O coeficiente de dilatação linear ($\alpha$) é uma constante característica do material. Na tabela a seguir mostra-se o valor de $\alpha$ de duas substâncias.
| Substância | Coeficiente de dilatação linear (ºC$^{-1}$) |
|---|---|
| Alumínio | $24 \cdot 10^{-6}$ |
| Aço | $12 \cdot 10^{-6}$ |
Considere duas barras separadas, sendo uma de aço e outra de alumínio, ambas medindo 0,5 m a 0 ºC. Aquecendo as barras ao mesmo tempo, até que temperatura, em ºC, essas devem ser submetidas para que a diferença de comprimento entre elas seja exatamente de $6 \cdot 10^{-3}\text{ cm}$?
$\Delta L_{dif}=L_0(\alpha_{Al}-\alpha_{aço})\Delta T$. Convertendo $6\times10^{-3}\,\text{cm}=6\times10^{-5}\,\text{m}$, obtemos $\Delta T=10\,°C$.
Alternativa correta: B
Um equipamento eletrônico foi entregue na Sala de Física da Escola de Especialistas de Aeronáutica, porém, na etiqueta da caixa estava escrito que o equipamento deveria funcionar sob uma temperatura de 59 ºF. Logo, os professores providenciaram um sistema de refrigeração, que deveria ser ajustado em valores na escala Celsius. Portanto, a temperatura correta que o sistema deve ser ajustado, em ºC, é de:
$C=5(F-32)/9=5(59-32)/9=15\,°C$.
Alternativa correta: A
Um raio de luz monocromático incide sobre a superfície de uma lâmina de vidro de faces paralelas, formando um ângulo y com a normal, conforme a figura. Sabendo que o ângulo de refração na primeira face vale x e que o raio de luz que incide na segunda face forma com esta um ângulo de 60º, determine o valor de y.
Admita:
- A velocidade da luz no vácuo e no ar igual a $c$;
- A velocidade da luz no vidro igual a $\frac{c}{\sqrt{2}}$;
- O índice de refração do ar igual a 1,0.
O raio dentro do vidro forma 60° com a face; portanto, forma $x=30^\circ$ com a normal. Como $v_{vidro}=c/\sqrt2$, o índice do vidro é $n_{vidro}=c/v=\sqrt2$.
Pela lei de Snell na primeira face: $1\cdot\sin y=\sqrt2\cdot\sin30^\circ=\sqrt2/2$. Logo, $y=45^\circ$.
Alternativa correta: C
Uma certa massa de um gás ideal ocupa um volume de 3 L, quando está sob uma pressão de 2 atm e à temperatura de 27 ºC. A que temperatura, em ºC, esse gás deverá ser submetido para que o mesmo passe a ocupar um volume de 3,5 L e fique sujeito a uma pressão de 3 atm?
Pela lei geral, $P_1V_1/T_1=P_2V_2/T_2$. Com $T_1=300\,K$: $T_2=3(3{,}5)(300)/(2\cdot3)=525\,K=252\,°C$.
Alternativa correta: C
Um objeto real é colocado perpendicularmente ao eixo principal de uma lente delgada e a distância do objeto à lente é de 10 cm. A imagem conjugada por esta lente é real e seu tamanho é 4 vezes maior que o do objeto. Portanto, trata-se de uma lente ________ e cuja vergência vale ______ di.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto acima.
Imagem real implica lente convergente. $A=-p^\prime/p=-4$, então $p^\prime=40\,\text{cm}$. Pela equação de Gauss, $1/f=1/10+1/40=1/8$, logo $f=8\,\text{cm}=0{,}08\,m$ e $C=12{,}5\,di$.
Alternativa correta: A
Das afirmações abaixo a respeito do olho humano e dos defeitos da visão:
I- A forma do cristalino é modificada com o auxílio dos músculos ciliares.
II- A miopia pode ser corrigida com o uso de lentes divergentes.
III- A hipermetropia é um defeito da visão que se deve ao alongamento do globo ocular em relação ao comprimento normal.
São corretas:
I e II são verdadeiras. III é falsa: o alongamento do globo ocular está associado à miopia; na hipermetropia, em geral, o globo é curto ou a convergência é insuficiente.
Alternativa correta: A
A unidade de diferença de potencial (ddp) denomina-se Volt, uma homenagem ao físico italiano Alessandro Volta (1745–1827) que construiu a primeira pilha elétrica. No Sistema Internacional de Unidades (SI), uma ddp de 110 volts significa que para uma carga elétrica de 1 coulomb é (são) necessário(s) _____ de energia para desloca-la entre dois pontos, num campo elétrico.
Assinale a alternativa que completa corretamente a lacuna acima.
$U=W/q$. Logo, $W=Uq=110(1)=110\,J$.
Alternativa correta: B
Um próton é lançado perpendicularmente a um campo magnético uniforme de intensidade $2,0 \cdot 10^9\text{ T}$ com uma velocidade de $1,0 \cdot 10^6\text{ m/s}$. Nesse caso, a intensidade da força magnética que atua sobre a partícula é de _____ N.
Dado: carga elementar: $1,6 \cdot 10^{-19}\text{ C}$
Como $v\perp B$, $F=qvB$.
$F=(1{,}6\times10^{-19})(1{,}0\times10^6)(2{,}0\times10^9)=3{,}2\times10^{-4}\,\text{N}$.
Alternativa correta: D
Em um circuito elétrico, composto de cinco lâmpadas, iguais, após a queima de uma das lâmpadas, vários fatos se sucedem:
I- uma outra lâmpada apaga,
II- uma outra lâmpada permanece acesa com o mesmo brilho,
III- uma outra lâmpada permanece acesa porém diminui o seu brilho,
IV- uma outra lâmpada permanece acesa porém aumenta o seu brilho,
Assinale a alternativa que contém o único circuito no qual essa seqüência de fatos pode ocorrer.
A análise deve considerar a abertura do ramo da lâmpada queimada e a redistribuição de corrente e tensão nos demais ramos. A configuração que satisfaz simultaneamente os quatro efeitos é a alternativa D.
Alternativa correta: D
Três condutores retilíneos e longos, são dispostos paralelamente um ao outro, com uma separação de um metro entre cada condutor. Quando estão energizados, todos são percorridos por correntes elétricas de intensidade igual a um ampère cada, nos sentidos indicados pela figura.
Nesse caso, o condutor C tende a
Correntes paralelas no mesmo sentido se atraem e em sentidos opostos se repelem. Pela orientação mostrada, as forças sobre C apontam para A, portanto C tende a aproximar-se de A.
Alternativa correta: A