EEAR · 2018 · CFS 1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

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.

O percurso ABC mede $AB+BC=40+30=70\,\text{m}$.

O trecho AC é a hipotenusa de um triângulo retângulo de catetos $30\,\text{m}$ e $40\,\text{m}$:

\[AC=\sqrt{30^2+40^2}=50\,\text{m}.\]

A diferença é

\[70-50=20\,\text{m}.\]

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.

Convertendo a velocidade:

\[252\,\text{km/h}=70\,\text{m/s}.\]

Admitindo desaceleração constante e usando Torricelli:

\[v^2=v_0^2+2a\Delta s.\]

\[0=70^2+2a(100),\]

de onde $a=-24{,}5\,\text{m/s}^2$. O módulo é $24{,}5\,\text{m/s}^2$.

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.

As duas esferas estão submetidas à mesma aceleração gravitacional. Se foram abandonadas simultaneamente e com a mesma velocidade inicial, sua velocidade relativa permanece nula e a distância entre elas não se altera.

Logo, uma esfera permanece em repouso em relação à outra.

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.

O espaço interestelar é, em excelente aproximação, vácuo. Como o som é uma onda mecânica, precisa de matéria para transmitir a perturbação. Por isso, não se propaga no vácuo.

Defina o sistema e o sentido adotado para calor e trabalho. A primeira lei relaciona a variação da energia interna ao calor recebido e ao trabalho realizado pelo gás. Em um diagrama pressão por volume, a área orientada sob a curva corresponde ao trabalho do gás.

Pela primeira lei, na convenção usual em que $W$ é o trabalho realizado pelo sistema:

\[\Delta U=Q-W=1000-300=700\,\text{J}.\]

O rendimento seria

\[r=\frac{W}{Q}=\frac{300}{1000}=30\%.\]

Como nenhuma alternativa apresenta simultaneamente $\Delta U=700\,\text{J}$ e $r=30\%$, a banca anulou a questão.

Questão anulada.

Desenhe a normal à interface e meça os ângulos em relação a ela. A lei de Snell relaciona índices de refração e senos dos ângulos em cada meio. A frequência da luz permanece determinada pela fonte ao atravessar uma interface estacionária, enquanto velocidade e comprimento de onda podem mudar.

Miragens surgem pela refração da luz em camadas de ar com diferentes temperaturas e, portanto, diferentes índices de refração. A trajetória dos raios sofre desvios sucessivos.

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

\[\Phi=BA\cos\theta,\]

em que $\theta$ é o ângulo entre $\vec B$ e a normal ao plano. Se o plano da espira é paralelo às linhas de campo, a normal é perpendicular ao campo: $\theta=90^\circ$.

Assim, $\Phi=0$.

Identifique a distribuição das cargas e a grandeza pedida antes de somar contribuições. Campo elétrico é vetor, enquanto potencial elétrico e capacitância são escalares. Em uma associação de capacitores, a ligação por fios determina quais placas compartilham o mesmo potencial.

A atração não permite concluir que os corpos tenham cargas opostas: um bastão eletrizado também pode atrair uma esfera neutra por indução.

Assim, a esfera pode estar descarregada (3) e o bastão pode estar positivamente carregado (4). A afirmação 1 é incompatível com atração entre cargas líquidas de mesmo sinal. A afirmação 2 não é necessariamente verdadeira.

Identifique se o problema pede uma propriedade da onda no meio ou a frequência percebida por um observador. A velocidade do som depende do meio e das condições físicas; período e frequência descrevem a fonte. Quando há movimento relativo, estabeleça claramente quem se aproxima de quem.

A altura de um som está associada à frequência percebida. No efeito Doppler, o movimento relativo entre fonte e observador altera a frequência observada.

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.

Pelo princípio de Pascal:

\[\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}.\]

Como a área é proporcional ao quadrado do diâmetro:

\[\frac{A_2}{A_1}=\left(\frac{20}{2}\right)^2=100.\]

Logo, $F_2=50\cdot100=5000\,\text{N}$.

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.

Velocidade constante implica aceleração nula. Pela segunda lei de Newton:

\[\vec F_R=m\vec a=\vec 0.\]

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.

Usando qualquer linha da tabela, por exemplo $m=45\,\text{g}=0{,}045\,\text{kg}$ e $x=0{,}05\,\text{m}$:

\[kx=mg.\]

\[k=\frac{0{,}045\cdot10}{0{,}05}=9{,}0\,\text{N/m}.\]

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.

A corrente elétrica na bobina produz um campo magnético que magnetiza o núcleo de ferro, formando um eletroímã. Entre as alternativas oferecidas pela prova, a banca associa o fenômeno à indução eletromagnética.

Defina a distância entre os centros dos corpos, pois é essa distância que entra nas relações gravitacionais. Em órbita circular, a força gravitacional fornece a aceleração centrípeta. Essa combinação permite relacionar raio orbital, velocidade e período sem supor que a gravidade seja uniforme em todas as altitudes.

A força gravitacional varia com o inverso do quadrado da distância:

\[F\propto\frac1{r^2}.\]

A distância torna-se quatro vezes menor: $r_2=r_1/4$. Logo,

\[\frac{F_2}{F_1}=\left(\frac{r_1}{r_2}\right)^2=4^2=16.\]

$F_2=16F$.

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.

Em maiores altitudes, a pressão atmosférica é menor. Com menor pressão externa, a água entra em ebulição a uma temperatura inferior à observada ao nível do mar.

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 componente vertical inicial é

\[v_{0y}=5\sin60^\circ\approx4{,}33\,\text{m/s}.\]

O ganho de altura em relação ao ponto de lançamento seria

\[\Delta h=\frac{v_{0y}^2}{2g}\approx\frac{18{,}75}{19{,}6}\approx0{,}96\,\text{m}.\]

Somando a altura inicial, $H_{\max}\approx2{,}96\,\text{m}$, valor que não aparece nas alternativas. A banca anulou a questão.

Questão anulada.

Localize a faixa do espectro eletromagnético mencionada e relacione frequência, comprimento de onda e velocidade de propagação. No vácuo, todas essas ondas propagam-se com a mesma velocidade; o que distingue as faixas é a frequência e a energia dos fótons.

As micro-ondas são ondas eletromagnéticas. As paredes metálicas refletem grande parte da radiação, enquanto os alimentos absorvem energia eletromagnética, especialmente por interação com moléculas polares, convertendo-a em energia interna.

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.

A hipermetropia pode estar associada ao globo ocular curto e é corrigida com lente convergente: afirmação 3 correta.

A miopia pode estar associada ao globo ocular alongado e é corrigida com lente divergente. A afirmação 4 diz “encurtamento”, portanto está incorreta. Assim, apenas a afirmação 3 está correta.

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.

Pela lei de Ohm:

\[I=\frac{V}{R}=\frac{220}{15.000}\approx0{,}0147\,\text{A}=14{,}7\,\text{mA}.\]

Esse valor supera $10\,\text{mA}$, mas não $20\,\text{mA}$. Portanto, o efeito indicado é contração muscular.

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.

O aquecimento do ar reduz sua densidade. Se a densidade média do conjunto diminuir suficientemente, o empuxo exercido pelo ar externo pode superar o peso, produzindo resultante para cima.

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.

Pelo teorema do impulso:

\[F\Delta t=\Delta p=m\Delta v.\]

\[20\Delta t=0{,}4(10).\]

Logo,

\[\Delta t=0{,}2\,\text{s}.\]

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.

I é verdadeira. II é verdadeira: o módulo da velocidade é constante, mas o vetor muda de direção continuamente. III é falsa, pois

\[\omega=2\pi f,\]

portanto $\omega$ é diretamente proporcional a $f$. IV é verdadeira, pois existe aceleração centrípeta dirigida para o centro.

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.

Um voltímetro mede diferença de potencial entre dois pontos e, por isso, deve ser conectado em paralelo com o componente cuja tensão se deseja medir.

Na figura da o resultado obtido, o voltímetro está ligado diretamente aos dois terminais de $R_1$.

Identifique a distribuição das cargas e a grandeza pedida antes de somar contribuições. Campo elétrico é vetor, enquanto potencial elétrico e capacitância são escalares. Em uma associação de capacitores, a ligação por fios determina quais placas compartilham o mesmo potencial.

Pela topologia do circuito, $C_3=5\,\mu\text{F}$ e $C_4=5\,\mu\text{F}$ estão em paralelo:

\[C_{34}=C_3+C_4=10\,\mu\text{F}.\]

Esse conjunto está em série com $C_1=30\,\mu\text{F}$, $C_2=30\,\mu\text{F}$ e $C_5=30\,\mu\text{F}$, formando uma única malha:

\[\frac1{C_{eq}}=\frac1{C_1}+\frac1{C_2}+\frac1{C_{34}}+\frac1{C_5}=\frac1{30}+\frac1{30}+\frac1{10}+\frac1{30}=\frac1{10}+\frac1{10}=\frac15.\]

Logo, $C_{eq}=5\,\mu\text{F}$ e

\[Q=C_{eq}V=5\cdot10=50\,\mu\text{C}.\]