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EEAR

Escola de Especialistas de Aeronáutica

CFS B 1/2010 · Prova de Física (Q76-100) — resolução comentada Método TEF.

Q76
Vetores — composição

Na operação vetorial representada na figura, o ângulo $\alpha$, em graus, é: Dados: $|\vec b|=2|\vec a|$ e $\theta=120^\circ$.

Vetores a e b somando-se em S, com ângulo θ=120° entre eles e ângulo α indicado no triângulo vetorial
A)30
B)45
C)60
D)maior que 60

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

A
Resolução comentada

Pela lei dos cossenos para o vetor soma:

$$S^2=a^2+b^2+2ab\cos120^\circ.$$

Como $b=2a$:

$$S^2=a^2+4a^2+4a^2\left(-\frac12\right)=3a^2,$$

logo $S=a\sqrt3$.

Pela lei dos senos no triângulo vetorial:

$$\frac{\sin\alpha}{a}=\frac{\sin60^\circ}{a\sqrt3}.$$

Assim, $\sin\alpha=1/2$ e $\alpha=30^\circ$.

Alternativa correta: A

Q77
Estática — equilíbrio de forças

A figura representa uma placa de propaganda, homogênea e uniforme, pesando $108\,\text{kgf}$, suspensa por dois fios idênticos, inextensíveis e de massas desprezíveis, presos ao teto horizontal de um supermercado. Cada fio tem $2$ metros de comprimento e a vertical ($h$), entre os extremos dos fios presos na placa e o teto, mede $1{,}8$ metros. A tração ($T$), em Kgf, que cada fio suporta para o equilíbrio do sistema, vale:

Placa suspensa por dois fios presos ao teto, cada um formando ângulo θ com a vertical de altura h
A)48,6
B)54,0
C)60,0
D)80,0

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

C
Resolução comentada

Da geometria:

$$\cos\theta=\frac{1{,}8}{2}=0{,}9.$$

No equilíbrio vertical:

$$2T\cos\theta=P.$$

$$2T(0{,}9)=108.$$

Logo,

$$T=60\,\text{kgf}.$$

Alternativa correta: C

Q78
Vetores — soma vetorial

No conjunto de vetores representados na figura, sendo igual a $2$ o módulo de cada vetor, as operações $\vec A+\vec B$ e $\vec A+\vec B+\vec C+\vec D$ terão, respectivamente, módulos iguais a:

Quatro vetores A, B, C e D formando um polígono fechado
A)4 e 0
B)4 e 8
C)$2\sqrt2$ e 0
D)$2\sqrt2$ e $4\sqrt2$

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

C
Resolução comentada

Os vetores $\vec A$ e $\vec B$ são perpendiculares e ambos têm módulo 2:

$$|\vec A+\vec B|=\sqrt{2^2+2^2}=2\sqrt2.$$

Os quatro vetores formam um polígono fechado, portanto sua soma vetorial é nula.

Alternativa correta: C

Q79
Estática — torque

Uma barra rígida, uniforme e homogênea, pesando $720\,\text{N}$, tem uma de suas extremidades articulada no ponto A da parede vertical $AB=8\,\text{m}$, conforme a figura. A outra extremidade da barra está presa a um fio ideal, no ponto C, que está ligado, segundo uma reta horizontal, no ponto D da outra parede vertical. Sendo a distância $BC=6\,\text{m}$, a intensidade da tração ($T$), em N, no fio CD, vale:

Barra articulada em A na parede vertical, presa por fio horizontal ao ponto C ligado a D, com tração T
A)450
B)360
C)300
D)270

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

D
Resolução comentada

Tomando momentos em A, a reação do apoio não produz torque. O peso da barra atua em seu centro, com braço horizontal de $3\,\text{m}$, e a tração horizontal tem braço vertical de $8\,\text{m}$:

$$8T-3P=0.$$

$$T=\frac{3\cdot720}{8}=270\,\text{N}.$$

Alternativa correta: D

Q80
Cinemática — queda livre

Considere uma nuvem em repouso a uma altura $y$ do solo (adotado como referencial). Cada gota de água que abandona a nuvem com velocidade nula cai verticalmente até o solo. A alternativa que apresenta corretamente o gráfico da função horária da posição da gota, em relação ao solo, é: Considerações: despreze a resistência e as correntes de ar; considere constante a aceleração da gravidade.

A)
Gráfico A: curva côncava para cima, crescente
B)
Gráfico B: curva decrescente com tangente horizontal no início e tangente vertical ao atingir o eixo t
C)
Gráfico C: curva côncava para baixo, crescente e com inclinação decrescente
D)
Gráfico D: reta decrescente

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

B
Resolução comentada

Tomando o solo como origem e o sentido vertical positivo para cima:

$$y=y_0-\frac{gt^2}{2}.$$

Trata-se de uma parábola de concavidade para baixo, iniciando em $y_0$ com tangente horizontal. Isso corresponde ao gráfico B.

Alternativa correta: B

Q81
Cinemática — velocidade média

Durante uma Olimpíada, um velocista corre um quarto de um percurso retilíneo com velocidade escalar média $v$ e o restante do percurso, com velocidade escalar média $2v$. No percurso total, a velocidade escalar média do atleta é de:

A)$1{,}2v$
B)$1{,}4v$
C)$1{,}6v$
D)$1{,}8v$

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

C
Resolução comentada

Se o percurso total é $4x$, os tempos são

$$t_1=\frac{x}{v},\qquad t_2=\frac{3x}{2v}.$$

Logo,

$$v_m=\frac{4x}{x/v+3x/(2v)}=\frac{4x}{5x/(2v)}=\frac85v=1{,}6v.$$

Alternativa correta: C

Q82
Dinâmica — pressão e aceleração

Um projétil cujo calibre, ou seja, o diâmetro, é de $8\,\text{mm}$ e possui massa igual a $6\,\text{g}$ inicia seu movimento após uma explosão na câmara anterior ao mesmo. Com uma velocidade final de $600\,\text{m/s}$ ao sair do cano da pistola de $10\,\text{cm}$ de comprimento, o projétil está exposto a uma pressão, em MPa, no instante posterior à explosão de: Considere que os gases provenientes da explosão se comportem como gases perfeitos; despreze quaisquer perdas durante o movimento do projétil; use $\pi=3$.

A)225
B)425
C)625
D)825

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

A
Resolução comentada

Pela equação de Torricelli:

$$v^2=2a\Delta x.$$

$$600^2=2a(0{,}10)\Rightarrow a=1{,}8\times10^6\,\text{m/s}^2.$$

A força é

$$F=ma=6\times10^{-3}\cdot1{,}8\times10^6=10.800\,\text{N}.$$

O raio é $4\,\text{mm}=4\times10^{-3}\,\text{m}$:

$$A=\pi r^2=3(4\times10^{-3})^2=48\times10^{-6}\,\text{m}^2.$$

Logo,

$$p=\frac FA=2{,}25\times10^8\,\text{Pa}=225\,\text{MPa}.$$

Alternativa correta: A

Q83
Movimento circular — aceleração centrípeta

Pilotos de aviões-caça da Segunda Grande Guerra atingiam até a velocidade de $756\,\text{km/h}$ em mergulho. A essa velocidade, podiam realizar uma manobra em curva com um raio aproximado, em m, de: Obs.: a aceleração máxima que um ser humano suporta sem desmaiar é de $70\,\text{m/s}^2$.

A)30
B)130
C)330
D)630

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

D
Resolução comentada

$756\,\text{km/h}=210\,\text{m/s}$. Como

$$a_c=\frac{v^2}{R},$$

temos

$$R=\frac{210^2}{70}=630\,\text{m}.$$

Alternativa correta: D

Q84
Gravitação — campo gravitacional

Um astronauta afirmou que dentro da estação orbital a melhor sensação que ele teve foi a ausência de gravidade. Com relação a essa afirmação, pode-se dizer que está:

A)correta, pois não há presença de massa no espaço.
B)correta, pois a estação está tão longe que não há ação do campo gravitacional.
C)incorreta, pois o módulo da aceleração da gravidade não se altera com a altitude.
D)incorreta, pois mesmo a grandes distâncias existe ação do campo gravitacional.

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

D
Resolução comentada

A estação e o astronauta estão em queda livre orbital. A gravidade continua atuando, embora sua intensidade diminua com a distância ao centro da Terra:

$$g=\frac{GM}{(R_T+h)^2}.$$

Portanto, não há ausência real do campo gravitacional.

Alternativa correta: D

Q85
Hidrostática — barometria

Desejando conhecer a altitude de sua cidade, em relação ao nível do mar, um estudante de Física acoplou na extremidade de uma câmara de gás de um pneu, cuja pressão é conhecida e vale $152\,\text{cmHg}$, um barômetro de mercúrio de tubo aberto. Com a experiência, o aluno percebeu um desnível da coluna de mercúrio do barômetro de exatamente $1$ metro. Admitindo a densidade do ar, suposta constante, igual a $0{,}001\,\text{g/cm}^3$ e a densidade do mercúrio igual a $13{,}6\,\text{g/cm}^3$, a altitude, em metros, da cidade onde o estudante mora em relação ao nível do mar vale:

A)864
B)1325
C)2500
D)3264

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

D
Resolução comentada

O desnível de $100\,\text{cmHg}$ indica:

$$P_{gás}=P_{atm,local}+100\,\text{cmHg}.$$

Logo,

$$P_{atm,local}=152-100=52\,\text{cmHg}.$$

A diferença para o nível do mar é $76-52=24\,\text{cmHg}$.

Igualando a pressão dessa coluna de mercúrio à coluna de ar:

$$\rho_{Hg}g(24\,\text{cm})=\rho_{ar}gh.$$

$$h=\frac{13{,}6\cdot24}{0{,}001}\,\text{cm}=326.400\,\text{cm}=3264\,\text{m}.$$

Alternativa correta: D

Q86
Hidrostática — experiência de Torricelli

Na experiência de Torricelli, para determinar a pressão atmosférica, a coluna barométrica tem altura maior quando o líquido é a água, e menor quando o líquido for o mercúrio, por que:

A)o mercúrio é mais denso que a água.
B)a água é transparente e o mercúrio não.
C)o mercúrio se congela a uma temperatura menor que a da água.
D)a água é um solvente universal e o mercúrio só pode ser utilizado em ocasiões específicas.

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

A
Resolução comentada

Para a mesma pressão atmosférica:

$$p=\rho gh.$$

Logo, a altura é inversamente proporcional à densidade. Como o mercúrio é muito mais denso que a água, sua coluna é menor.

Alternativa correta: A

Q87
Acústica — altura

A altura é uma qualidade do som que se refere à ____ da onda sonora.

A)intensidade
B)velocidade
C)freqüência
D)amplitude

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

C
Resolução comentada

A altura permite classificar o som como grave ou agudo e depende diretamente da frequência.

Alternativa correta: C

Q88
Ondulatória — fase

Em uma onda que se propaga em uma corda, tem-se dois pontos que estão em concordância de fase, portanto, pode-se afirmar certamente que a distância entre esses pontos é:

A)igual a zero.
B)igual a um comprimento de onda.
C)múltiplo do comprimento de onda.
D)igual a meio comprimento de onda.

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

C
Resolução comentada

Pontos em concordância de fase apresentam diferença de fase igual a múltiplos inteiros de $2\pi$. Portanto, sua separação espacial é

$$\Delta x=n\lambda.$$

Alternativa correta: C

Q89
Ondas eletromagnéticas — frequência

A exposição exagerada aos raios solares pode causar câncer de pele, devido aos raios ultravioleta. Sabendo-se que a faixa UVB vai de $280$ a $320$ nm (nanômetros), calcule, em Hz, a frequência correspondente ao centro dessa faixa, no vácuo.

A)$10$
B)$10^7$
C)$10^8$
D)$10^{15}$

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

D
Resolução comentada

O centro da faixa é

$$\lambda=300\,\text{nm}=300\times10^{-9}\,\text{m}.$$

Como $c=\lambda f$:

$$f=\frac{3\times10^8}{300\times10^{-9}}=10^{15}\,\text{Hz}.$$

Alternativa correta: D

Q90
Gases ideais — equação de Clapeyron

$20$ litros de um gás perfeito estão confinados no interior de um recipiente hermeticamente fechado, cuja temperatura e a pressão valem, respectivamente, $27^\circ\text{C}$ e $60\,\text{Pa}$. Considerando $R$, constante geral dos gases, igual a $8{,}3\,\text{J/(mol}\cdot\text{K)}$, determine, aproximadamente, o número de mols do referido gás.

A)$1{,}5\times10^{-4}$
B)$4{,}8\times10^{-4}$
C)$6{,}2\times10^{-4}$
D)$8{,}1\times10^{-4}$

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

B
Resolução comentada

Convertendo:

$$V=20\times10^{-3}=2\times10^{-2}\,\text{m}^3,$$

$$T=27+273=300\,\text{K}.$$

Pela equação de Clapeyron:

$$PV=nRT.$$

$$n=\frac{60(2\times10^{-2})}{8{,}3(300)}\approx4{,}8\times10^{-4}\,\text{mol}.$$

Alternativa correta: B

Q91
Termologia — propagação de calor

As garrafas térmicas são constituídas internamente por ampolas de vidro cujas paredes duplas paralelas são separadas por uma região na qual o ar é rarefeito, pois isso contribui para minimizar a propagação de calor por:

A)contato e irradiação
B)contato e convecção
C)convecção e irradiação
D)contato, convecção e irradiação

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

B
Resolução comentada

O ar rarefeito reduz fortemente a condução térmica por contato e impede correntes convectivas significativas. Já a radiação eletromagnética pode atravessar o vácuo, portanto não é eliminada apenas pela rarefação do ar.

Alternativa correta: B

Q92
Termodinâmica — Lei Zero

Considere o seguinte enunciado: “Se um corpo 1 está em equilíbrio térmico com um corpo 2 e este está em equilíbrio térmico com um corpo 3, então, pode-se concluir corretamente que o corpo 1 está em equilíbrio térmico com o corpo 3”. Esse enunciado refere-se:

A)ao ponto triplo da água.
B)a Lei zero da Termodinâmica.
C)às transformações de um gás ideal.
D)à escala Termodinâmica da temperatura.

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

B
Resolução comentada

Essa propriedade transitiva do equilíbrio térmico é precisamente a Lei Zero da Termodinâmica.

Alternativa correta: B

Q93
Eletrodinâmica — associação de resistores

Calcule a resistência elétrica equivalente entre os pontos A e B do circuito a seguir. Obs.: todos os resistores possuem resistência igual a $R$.

Circuito com pontos A e B; quatro blocos de resistores em paralelo (1, 2, 5 e 4 resistores) associados entre si
A)$R/12$
B)$12R$
C)$39R/20$
D)$49R/12$

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

C
Resolução comentada

Reduzindo os conjuntos em paralelo e série conforme a topologia do circuito, a resistência equivalente pode ser escrita como

$$R_{eq}=R\left(1+\frac12+\frac14+\frac15\right).$$

Logo,

$$R_{eq}=R\frac{20+10+5+4}{20}=\frac{39}{20}R.$$

Alternativa correta: C

Q94
Eletrodinâmica — potência e autonomia

Uma determinada bateria recarregável de $12\,\text{V}$, totalmente carregada, consegue manter acesa uma lâmpada de $24\,\text{W}$ por $24$ horas. Se esta lâmpada for trocada por outra com a metade da potência, por quanto tempo, em horas, a mesma bateria, depois de totalmente recarregada, conseguirá mantê-la acesa?

A)12
B)24
C)36
D)48

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

D
Resolução comentada

A energia armazenada na bateria é a mesma. Para a primeira lâmpada:

$$I_1=\frac{P_1}{V}=\frac{24}{12}=2\,\text{A}.$$

Para a segunda:

$$I_2=\frac{12}{12}=1\,\text{A}.$$

Como $Q=I\Delta t$ é a mesma carga disponível:

$$2(24)=1\cdot t_2,$$

portanto $t_2=48\,\text{h}$.

Alternativa correta: D

Q95
Eletrodinâmica — circuito com lâmpadas

Assinale a alternativa que, de acordo com as Leis de Ohm, corresponde ao que irá acontecer após a chave $ch_1$, do circuito abaixo, ser fechada. Obs.: $L_1$, $L_2$ e $L_3$ são lâmpadas idênticas que acendem com $12$ volts.

Circuito com L2 no ramo externo superior, L1 e L3 em série no ramo central ligado à chave ch1 e à bateria de 12 V
A)Somente $L_2$ acende.
B)Somente $L_1$ e $L_3$ acendem.
C)Todas as lâmpadas acendem.
D)Nenhuma das lâmpadas acende.

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

B
Resolução comentada

Com a chave fechada, $L_1$ e $L_3$ ficam ligadas em paralelo diretamente aos terminais da fonte e recebem a ddp adequada.

A lâmpada $L_2$ fica com seus terminais ligados ao mesmo potencial, portanto sua ddp é nula e ela não acende.

Alternativa correta: B

Q96
Magnetismo — solenóide

Dentre as alternativas a seguir, selecione aquela na qual a execução da sua ação implica redução da intensidade do campo magnético gerado no interior de um solenóide. Dado: o solenóide é mantido sempre imerso no vácuo.

A)Aumentar o número de espiras do solenóide, mantendo constantes o comprimento e a intensidade da corrente elétrica no solenóide.
B)Aumentar o comprimento do solenóide, mantendo constantes o número de espiras e a intensidade da corrente elétrica no solenóide.
C)Aumentar a intensidade da corrente elétrica no solenóide, mantendo constantes o número de espiras e o comprimento do solenóide.
D)Aumentar o número de espiras por unidade de comprimento, ou seja, aumentar o valor da razão $N/L$, mantendo constante a intensidade da corrente elétrica no solenóide.

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

B
Resolução comentada

Para um solenóide ideal:

$$B=\mu_0\frac NL i.$$

Com $N$ e $i$ constantes, aumentar $L$ diminui a razão $N/L$ e, portanto, reduz o campo magnético.

Alternativa correta: B

Q97
Magnetismo — movimento de carga

Dentro de um sistema de confinamento magnético, um próton realiza movimento circular uniforme com um período de $5{,}0\pi\times10^{-7}\,\text{s}$. Determine a intensidade desse campo magnético, em tesla, sabendo que a relação carga elétrica/massa ($q/m$) de um próton é dada por $10^8\,\text{C}\cdot\text{kg}^{-1}$.

A)4,0
B)$2{,}5\times10^2$
C)$4{,}0\times10^{-2}$
D)$4{,}0\times10^{-16}$

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

C
Resolução comentada

No movimento circular magnético:

$$T=\frac{2\pi m}{qB}.$$

Como $q/m=10^8$, então $m/q=10^{-8}$:

$$5\pi\times10^{-7}=\frac{2\pi\times10^{-8}}{B}.$$

Logo,

$$B=4\times10^{-2}\,\text{T}.$$

Alternativa correta: C

Q98
Óptica — equação dos fabricantes

Uma lente plano-convexa tem o raio de curvatura da face convexa igual a $20\,\text{cm}$. Sabendo que a lente está imersa no ar ($n=1$) e que sua convergência é de $2{,}5\,\text{di}$, determine o valor do índice de refração do material que constitui essa lente.

A)1,25
B)1,50
C)1,75
D)2,00

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

B
Resolução comentada

A convergência é $C=1/f=2{,}5\,\text{m}^{-1}$, então

$$f=0{,}40\,\text{m}=40\,\text{cm}.$$

Pela equação do fabricante, com uma face plana $(R_2\to\infty)$:

$$\frac1f=(n-1)\frac1R.$$

$$\frac1{40}=(n-1)\frac1{20}.$$

Logo, $n-1=0{,}5$ e $n=1{,}5$.

Alternativa correta: B

Q99
Óptica — velocidade da luz

Uma estação orbital terrestre emitiu, ao mesmo tempo, três sinais luminosos de cores diferentes: vermelha, verde e violeta. Esses sinais foram captados por um sistema de detecção, extremamente preciso, de uma sonda próxima ao planeta Marte. Admitindo que a propagação das luzes ocorreu durante todo o tempo no vácuo, qual das alternativas a seguir está correta?

A)todos os sinais chegaram ao mesmo tempo.
B)a luz de cor verde chegou antes das demais cores.
C)a luz de cor violeta chegou antes das demais cores.
D)a luz de cor vermelha chegou antes das demais cores.

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

A
Resolução comentada

No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas propagam-se com a mesma velocidade $c$, independentemente da frequência ou da cor. Como foram emitidas simultaneamente e percorrem a mesma distância, chegam ao mesmo tempo.

Alternativa correta: A

Q100
Óptica — associação de lentes

Foram justapostas duas lentes, uma de distância focal igual a $5\,\text{cm}$ e outra de convergência igual a $-4\,\text{di}$. A distância focal da associação destas lentes, em centímetros, é dada por:

A)6,25
B)20,0
C)−1,00
D)−20,0

Gabarito — EEAR CFS B 1/2010

A
Resolução comentada

Para a segunda lente:

$$f_2=\frac1C=\frac1{-4}\,\text{m}=-0{,}25\,\text{m}=-25\,\text{cm}.$$

Para lentes justapostas:

$$\frac1f=\frac1{f_1}+\frac1{f_2}=\frac15-\frac1{25}=\frac4{25}.$$

Logo,

$$f=\frac{25}{4}=6{,}25\,\text{cm}.$$

Alternativa correta: A

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