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EEAR

Escola de Especialistas de Aeronáutica

CFS 2/2020 · Prova de Física (Q73-96) — resolução comentada Método TEF.

Q73
Termologia — condução de calor

Em regiões mais frias, é usual utilizar o parâmetro "Sensação Térmica" para definir a temperatura percebida pelas pessoas. A exposição da pele ao vento é uma das variáveis que compõem esse parâmetro. Se durante essa exposição, a camada de ar em contato com a pele é constantemente renovada por outra com uma temperatura menor do que a pele, pode-se afirmar corretamente que

A)não há troca de calor entre a pele e a camada de ar.
B)há troca constante de calor da camada de ar para a pele.
C)há troca constante de calor da pele para a camada de ar.
D)há troca constante de calor da pele para camada de ar e vice-versa.

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

C
Resolução comentada

O calor flui espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. Como o ar junto à pele é continuamente renovado por ar mais frio, mantém-se a diferença de temperatura e, portanto, a transferência constante de calor da pele para o ar.

Alternativa correta: C

Q74
Cinemática — lançamento oblíquo e MRUV

Um jogador de basquete lança manualmente de uma altura "h" uma bola com uma velocidade de módulo igual a $v_0$ e com um ângulo em relação a horizontal igual a $\theta$, conforme o desenho. No mesmo instante, o jogador sai do repouso e inicia um movimento horizontal, retilíneo uniformemente variado até a posição final $x_F$, conforme o desenho.

Trajetória parabólica da bola lançada com velocidade v0 e ângulo θ a partir da altura h, até a posição final xF.

Considere que, durante todo o deslocamento, a bola não sofre nenhum tipo de atrito e que nesse local atua uma gravidade de módulo igual a "g". A aceleração horizontal necessária que o jogador deve ter para alcançar a bola quando a mesma retorna à altura de lançamento "h" com a qual iniciou, é corretamente expressa por

A)$\dfrac{2v_0^2}{x_F}$
B)$\dfrac{2v_0\cos\theta}{x_F}$
C)$\dfrac{v_0^2\cos^2\theta}{x_F}$
D)$\dfrac{2v_0^2\cos^2\theta}{x_F}$

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

D
Resolução comentada

Para a bola, o movimento horizontal é uniforme: $x_F = v_0\cos\theta \cdot t$.

Para o jogador, que parte do repouso: $x_F = \dfrac{1}{2}at^2$.

Substituindo $t = \dfrac{x_F}{v_0\cos\theta}$, obtemos $a = \dfrac{2v_0^2\cos^2\theta}{x_F}$.

Alternativa correta: D

Q75
Cinemática — lançamento vertical

Um professor cronometra o tempo "$t_S$" que um objeto (considerado um ponto material) lançado a partir do solo, verticalmente para cima e com uma velocidade inicial, leva para realizar um deslocamento $\Delta x_S$ até atingir a altura máxima. Em seguida, o professor mede, em relação à altura máxima, o deslocamento de descida $\Delta x_D$ ocorrido em um intervalo de tempo igual a 1/4 de "$t_S$" cronometrado inicialmente. A razão $\dfrac{\Delta x_S}{\Delta x_D}$ é igual a

Considere o módulo da aceleração da gravidade constante e que, durante todo o movimento do objeto, não há nenhum tipo de atrito.

A)2
B)4
C)8
D)16

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

D
Resolução comentada

Na subida, $v_0 = g\cdot t_S$. Assim, $\Delta x_S = v_0 t_S - \dfrac{1}{2}gt_S^2 = \dfrac{1}{2}gt_S^2$.

Na descida a partir do repouso, durante $t_S/4$: $\Delta x_D = \dfrac{1}{2}g\left(\dfrac{t_S}{4}\right)^2 = \dfrac{1}{16}\Delta x_S$.

Logo, $\dfrac{\Delta x_S}{\Delta x_D} = 16$.

Alternativa correta: D

Q76
Termologia — dilatação volumétrica

Um caminhão, utilizado no abastecimento de aviões, recebe em seu reservatório a quantidade exata de combustível, medida em quilogramas, necessária para um avião realizar um voo. Essa quantidade de combustível, logo após ser colocado no reservatório do caminhão, tem exatamente o mesmo volume do reservatório do avião. Até chegar ao avião, o combustível, dentro do reservatório do caminhão, sofre uma dilatação volumétrica sem transbordar. Não percebendo a dilatação, o responsável realiza o abastecimento apenas se preocupando em preencher todo o volume do reservatório do avião. Podemos afirmar corretamente que ____.

A)a densidade do combustível, com a dilatação, não se altera
B)a quantidade de combustível, em quilogramas, colocada no avião é maior
C)o avião conseguirá completar o voo
D)a quantidade de combustível, em quilogramas, é menor

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

D
Resolução comentada

A massa inicial $m_0$ ocupava o volume $V_0$ do reservatório do avião, à densidade original $\rho_0$. Após a dilatação, essa mesma massa $m_0$ passa a ocupar um volume maior $V_1>V_0$, ou seja, sua densidade diminui para $\rho_1<\rho_0$.

Ao encher o reservatório do avião até o volume $V_0$ com o combustível já dilatado (densidade $\rho_1$), a massa colocada é $m' = \rho_1 V_0 < \rho_0 V_0 = m_0$.

Logo, a quantidade de combustível, em quilogramas, efetivamente colocada no avião é menor do que a necessária.

Alternativa correta: D

Q77
Hidrostática — empuxo e volume deslocado

Dentro de um recipiente encontra-se uma vasilha flutuando sobre um líquido em repouso. No fundo dessa vasilha há um objeto maciço, homogêneo e com densidade maior que a do líquido. Olhando essa cena, um professor se imagina retirando o objeto da vasilha e abandonando-o sobre a superfície do líquido. O professor esboça quatro desenhos (A, B, C e D) que representam o objeto no fundo da vasilha (posição A) e três posições (B, C e D) do objeto durante seu deslocamento até o fundo do recipiente. O professor, propositadamente, não se preocupa em desenhar corretamente o nível do líquido. Em seguida, mostra esses desenhos aos seus alunos e pergunta a eles em qual das posições (A, B, C ou D) o volume do líquido deslocado pelo objeto é maior.

Vasilha com objeto no fundo (posição A) e três posições B, C e D do objeto afundando no líquido, fora da vasilha.

Entre as alternativas, assinale aquela que indica a resposta correta à pergunta do professor.

A)A
B)B
C)C
D)D

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

A
Resolução comentada

Enquanto está sobre a vasilha (posição A), o conjunto vasilha + objeto flutua, e pelo princípio de Arquimedes o volume de líquido deslocado é tal que o peso do líquido deslocado equilibra o peso total do conjunto. Como o objeto é mais denso que o líquido, esse volume de equilíbrio é maior que o próprio volume do objeto.

Assim que o objeto deixa a vasilha e afunda (posições B, C e D), ele desloca sempre um volume de líquido igual ao seu próprio volume, constante durante toda a descida — valor menor que o deslocado na posição A.

Alternativa correta: A

Q78
Calorimetria — aquecimento e mudança de estado

Em um recente trabalho, os pesquisadores de uma instituição concluíram que 500 mL do total de água pura utilizada durante o processo de fabricação de um copo plástico são "perdidos" devido a mudança do estado líquido para o estado de vapor a 100 °C. Em termos de energia, essa quantidade de água pura "perdida" equivale, em calorias, a ____.

Considere:
1 – que a água pura, antes de entrar no processo de fabricação, está a 25 °C;
2 – calor específico da água pura igual a 1 cal/g°C;
3 – calor latente de vaporização da água pura igual a 540 cal/g; e
4 – a densidade da água pura igual a 1 g/cm³.

A)270
B)307,5
C)270000
D)307500

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

D
Resolução comentada

Como a densidade da água é $1\text{ g/cm}^3$, $500\text{ mL}=500\text{ g}$.

Aquecimento de $25°C$ até $100°C$ ($\Delta T=75°C$):

$$Q_1=mc\Delta T=500(1)(75)=37500\text{ cal}.$$

Vaporização a $100°C$:

$$Q_2=mL=500(540)=270000\text{ cal}.$$

Energia total: $Q=Q_1+Q_2=37500+270000=307500\text{ cal}$.

Alternativa correta: D

Q79
Estática — equilíbrio de nó e sistema de cordas

No sistema representado na figura a seguir, tem-se dois corpos, A e B, sendo que o corpo A tem massa igual a 10 kg e o sistema está em equilíbrio estático. Esse sistema é composto por cordas ideais (massas desprezíveis e inextensíveis), além disso, na corda 2 tem-se uma tração de intensidade igual a 300 N.

Nó X preso ao teto pela corda 2 (30°) e à parede pela corda 1 (horizontal), com a corda 3 descendo até o corpo A e a corda 4 ligando A ao corpo B.

Admitindo a aceleração da gravidade no local igual a $10\text{ m/s}^2$, determine, respectivamente, em kg, a massa do corpo B e, em N, o valor da intensidade da tração na corda 4, que prende o corpo B ao corpo A.

A)5 e 5
B)10 e 10
C)5 e 50
D)15 e 150

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

C
Resolução comentada

No nó X, a corda 1 é horizontal e a corda 2 faz $30°$ com o teto (horizontal). No equilíbrio vertical do nó:

$$T_2\sin30°=T_3.$$

$$T_3=300(0{,}5)=150\text{ N}.$$

A corda 3 sustenta o peso total de A e B: $T_3=(m_A+m_B)g$.

$$150=(10+m_B)(10)\Rightarrow m_B=5\text{ kg}.$$

A corda 4 sustenta apenas o corpo B: $T_4=m_Bg=5(10)=50\text{ N}$.

Alternativa correta: C

Q80
Termodinâmica — transformações gasosas

Uma amostra de um gás ideal sofre a transformação termodinâmica do estado A para o estado B representada no gráfico P (pressão) em função de T (temperatura) representada a seguir:

Gráfico P em função de T: reta que passa pela origem, do estado A ao estado B.

Entre as alternativas, assinale aquela que melhor representa o gráfico P em função de V (volume) correspondente à transformação termodinâmica de A para B.

A)Alternativa A: reta crescente partindo da origem no gráfico P por V.
B)Alternativa B: segmento horizontal, com P constante e V crescente.
C)Alternativa C: segmento vertical ascendente, com V constante e P crescente.
D)Alternativa D: segmento vertical descendente, com V constante e P decrescente.

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

C
Resolução comentada

Como o gráfico P×T é uma reta que passa pela origem, tem-se $P/T=\text{constante}$. Pela equação de estado do gás ideal, $PV=nRT\Rightarrow P/T=nR/V$, logo $V$ é constante — trata-se de uma transformação isocórica (isométrica).

De A para B a pressão aumenta (o ponto se afasta da origem sobre a reta). No gráfico P×V, uma transformação a volume constante é representada por um segmento vertical, com P crescendo de A para B.

Alternativa correta: C

Q81
Dinâmica — peso aparente e queda livre

Uma empresa europeia realiza voos com o objetivo de simular a ausência de gravidade para uma pessoa que está dentro do avião. Um voo típico dessa simulação está representado a seguir:

Trajetória do avião (altitude x distância horizontal), passando pelos pontos A, B, C, D e E.

O avião atinge uma determinada altitude (ponto A) e a partir dela aumenta sua velocidade sob uma aceleração de 2 vezes o módulo da aceleração da gravidade. Próximo de atingir o ponto B, o avião diminui o módulo da força produzida pelo motor até se igualar à resistência do ar e, a partir do ponto B, inicia um lançamento oblíquo até D.

Uma vez que a pessoa não está presa a nenhuma parte do avião e que também realiza um lançamento oblíquo com a mesma velocidade inicial do avião a partir de B, pode-se afirmar corretamente que o módulo da força normal do piso do avião contra a força peso da pessoa no trecho de B a D é ______.

A)igual a zero.
B)igual à força peso que atua na pessoa.
C)maior que a força peso que atua na pessoa.
D)menor que a força peso que atua na pessoa.

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

A
Resolução comentada

A partir de B, a força do motor equilibra exatamente a resistência do ar, de modo que a única força resultante sobre o avião é o próprio peso — o avião passa a descrever uma trajetória de queda livre (lançamento oblíquo sujeito só à gravidade), com aceleração $g$.

A pessoa, partindo de B com a mesma velocidade inicial do avião e também sujeita apenas à gravidade, percorre exatamente a mesma trajetória, com a mesma aceleração $g$.

Como avião e pessoa têm o mesmo movimento, não há força de contato entre o piso do avião e a pessoa: a força normal é nula, o que caracteriza a sensação de ausência de peso.

Alternativa correta: A

Q82
Vetores — composição de forças perpendiculares

Um ponto material está sujeito simultaneamente à ação de duas forças perpendiculares de intensidades $F_1$ e $F_2$, conforme mostrado na figura a seguir. O ângulo $\theta$ tem valor igual a $30°$ e a força $\vec{F_1}$ tem intensidade igual a $7\text{ N}$. Portanto, a força resultante $\vec{F_R}$ tem intensidade, em N, igual a _____.

Forças perpendiculares F1 (vertical) e F2 (horizontal) compondo a resultante FR, que forma ângulo θ com F2.
A)7
B)10
C)14
D)49

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

C
Resolução comentada

$F_1$, $F_2$ e $F_R$ formam um triângulo retângulo, com $F_1$ oposto ao ângulo $\theta$ e $F_R$ como hipotenusa. Assim:

$$\sin\theta=\frac{F_1}{F_R}\Rightarrow F_R=\frac{F_1}{\sin30°}=\frac{7}{0{,}5}=14\text{ N}.$$

Alternativa correta: C

Q83
Hidrostática — unidades de densidade

A densidade é uma grandeza física que varia com a mudança da temperatura e da pressão, sendo que nos sólidos e nos líquidos essa variação é muito pequena, enquanto que nos gases é maior. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a densidade é dada em kg/m³, porém, é muito comum o uso do g/cm³.

Dentre as alternativas a seguir, assinale aquela na qual está corretamente descrito o valor de 1 g/cm³ expresso em unidades do SI (kg/m³).

A)0,001
B)0,01
C)100
D)1000

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

D
Resolução comentada

Como $1\text{ kg}=1000\text{ g}$ e $1\text{ m}^3=10^6\text{ cm}^3$:

$$1\frac{\text{g}}{\text{cm}^3}=\frac{1/1000\text{ kg}}{1/10^6\text{ m}^3}=\frac{10^6}{1000}\frac{\text{kg}}{\text{m}^3}=1000\frac{\text{kg}}{\text{m}^3}.$$

Alternativa correta: D

Q84
Energia — trabalho e energia mecânica

Um corpo de massa igual a 80 kg, após sair do repouso, percorre uma pista retilínea e horizontal até colidir a 108 km/h com um anteparo que está parado. Qual o valor, em metros, da altura que este corpo deveria ser abandonado, em queda livre, para que ao atingir o solo tenha o mesmo valor da energia mecânica do corpo ao colidir com o anteparo?

Adote a aceleração da gravidade no local igual a $10\text{ m/s}^2$.

A)36
B)45
C)58
D)90

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

B
Resolução comentada

$108\text{ km/h}=30\text{ m/s}$. A energia mecânica do corpo ao colidir é toda cinética:

$$E_C=\frac{1}{2}mv^2=\frac{1}{2}(80)(30)^2=36000\text{ J}.$$

Igualando à energia potencial de queda livre a partir da altura $h$:

$$mgh=36000\Rightarrow(80)(10)h=36000\Rightarrow h=45\text{ m}.$$

Alternativa correta: B

Q85
Óptica — refração e reflexão em lâmina de faces paralelas

Um raio de luz monocromático incide, segundo um ângulo de 60° com a normal (N), numa lâmina de faces paralelas, que está imersa no ar e sobre uma mesa, conforme a figura. Sabe-se que o índice de refração do ar vale 1 e que o raio de luz, após refratar na primeira face da lâmina, reflete na segunda face, de tal forma que o raio refletido forma com esta face um ângulo de 60°.

Raio incidindo a 60° da normal na face superior da lâmina, refratando, e refletindo na face inferior formando 60° com essa face.

Assinale, dentre as alternativas a seguir, aquela que apresenta o valor do índice de refração do material do qual a lâmina é constituída.

A)$\sqrt{2}$
B)$\sqrt{3}$
C)$\dfrac{\sqrt{2}}{3}$
D)$\dfrac{\sqrt{3}}{2}$

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

B
Resolução comentada

Como as faces da lâmina são paralelas, o ângulo de refração $r$ na primeira face é igual ao ângulo que o mesmo raio forma com a normal da segunda face (as normais são paralelas entre si).

Na segunda face, o raio reflete formando $60°$ com a própria face, ou seja, $90°-60°=30°$ com a normal. Pela lei da reflexão, o ângulo de incidência nessa face também vale $30°$, logo $r=30°$.

Aplicando a lei de Snell na primeira face:

$$1\cdot\sin60°=n\cdot\sin30°\Rightarrow n=\frac{\sin60°}{\sin30°}=\frac{\sqrt3/2}{1/2}=\sqrt3.$$

Alternativa correta: B

Q86
Óptica — luz monocromática e cores dos objetos

Alguns turistas italianos marcaram um jantar em um restaurante de uma pequena cidade do interior. O gerente do estabelecimento querendo agradar aos visitantes, solicitou que na parede do jardim fosse colocada uma bandeira da Itália. O gerente esqueceu que no local, no qual o símbolo do País seria colocado, existe apenas uma única fonte de iluminação, uma lâmpada que fornece somente uma luz monocromática verde. A bandeira da Itália apresenta da esquerda para a direita uma sequência de três faixas, com as cores, verde, branca e vermelha. Assinale a alternativa que mostra quais as cores, das três faixas, que seriam vistas pelos turistas na mesma sequência.

A)branca, branca e vermelha
B)preta, verde e vermelha
C)branca, verde e preta
D)verde, verde e preta

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

D
Resolução comentada

Sob luz monocromática verde, um objeto só pode refletir a luz verde que recebe (se ele for verde ou branco) ou absorver toda a luz (se for de uma cor que não reflete verde, como o vermelho, que aparece preto).

Faixa verde: reflete a luz verde incidente → aparece verde.

Faixa branca: reflete toda a luz que recebe, que é só verde → aparece verde.

Faixa vermelha: absorve a luz verde (só reflete vermelho, que não existe na iluminação) → aparece preta.

Sequência observada: verde, verde e preta.

Alternativa correta: D

Q87
Eletrostática — associação de capacitores

Determine o valor em µF da capacitância equivalente entre os pontos a e b da associação de capacitores abaixo:

Três capacitores C em série entre a e b, com um fio superior ligando o nó inicial ao segundo nó, e um fio inferior ligando o nó intermediário ao terminal b.

Obs.: C = 30µF

A)0
B)10
C)30
D)90

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

D
Resolução comentada

Chamando os nós de $n_0=a$, $n_1$, $n_2$ e $n_3=b$ (com $C_1$ entre $n_0$-$n_1$, $C_2$ entre $n_1$-$n_2$ e $C_3$ entre $n_2$-$n_3$), os fios ideais da figura ligam $n_0$ a $n_2$ e ligam $n_1$ a $n_3$.

Isso faz com que $n_0=n_2=a$ e $n_1=n_3=b$, ou seja, cada um dos três capacitores passa a estar ligado diretamente entre os terminais $a$ e $b$ — ficando os três em paralelo.

$$C_{eq}=C_1+C_2+C_3=3C=3(30)=90\ \mu\text{F}.$$

Alternativa correta: D

Q88
Óptica — lentes delgadas

Um aluno deseja projetar uma imagem reduzida de um objeto num anteparo colocado a uma distância de 30 cm da lente. O objeto está colocado sobre o eixo principal e a uma distância de 60 cm da lente. Para o experimento o aluno dispõe de 4 lentes, A, B, C e D, sendo que todas respeitam a condição de nitidez de Gauss e foram dispostas em uma prateleira onde são informadas suas características, conforme apresentadas na tabela a seguir:

LenteTipoDistância focal
AConvergente20 cm
BConvergente40 cm
CDivergente20 cm
DDivergente40 cm

De acordo com as necessidades do experimento, qual das 4 lentes o aluno deve usar?

A)A
B)B
C)C
D)D

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

A
Resolução comentada

Projetar uma imagem real (num anteparo) exige lente convergente. Com $p=60\text{ cm}$ e $p'=30\text{ cm}$:

$$\frac{1}{f}=\frac{1}{p}+\frac{1}{p'}=\frac{1}{60}+\frac{1}{30}=\frac{1}{60}+\frac{2}{60}=\frac{3}{60}=\frac{1}{20}.$$

$$f=20\text{ cm}.$$

A lente adequada é a convergente de $20\text{ cm}$ — lente A.

Alternativa correta: A

Q89
Dinâmica — plano inclinado com polia

No sistema mostrado na figura a seguir, a polia e o fio são ideais (massas desprezíveis e o fio inextensível) e não deve ser considerado nenhuma forma de atrito. Sabendo-se que os corpos A e B têm massa respectivamente iguais a 4 kg e 2 kg e que o corpo A desce verticalmente a uma aceleração constante de 5 m/s², qual o valor do ângulo $\theta$, que o plano inclinado forma com a horizontal?

Adote o módulo da aceleração da gravidade igual a $10\text{ m/s}^2$.

Corpo B sobre o plano inclinado, ligado por fio e polia ao corpo A, que desce verticalmente.
A)$45°$
B)$60°$
C)$\dfrac{\pi}{4}\text{ rad}$
D)$\dfrac{\pi}{6}\text{ rad}$

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

D
Resolução comentada

Para o sistema (A descendo, B subindo pelo plano), a equação do movimento do conjunto é:

$$m_Ag-m_Bg\sin\theta=(m_A+m_B)a.$$

$$40-20\sin\theta=30\Rightarrow\sin\theta=0{,}5\Rightarrow\theta=30°=\frac{\pi}{6}\text{ rad}.$$

Alternativa correta: D

Q90
Energia — trabalho, potência e energia cinética

As bicicletas elétricas estão cada vez mais comuns nas cidades brasileiras.

Suponha que uma bicicleta elétrica de massa igual a 30 kg, sendo conduzida por um ciclista de massa igual a 70 kg consiga, partindo do repouso, atingir a velocidade de 72 km/h em 10 s.

Obs.: Considere que:
1 – o ciclista não usou sua força muscular,
2 – a variação da velocidade se deve apenas ao trabalho realizado pelo motor elétrico.

Dentre as alternativas abaixo, qual o menor valor de potência média, em watts, que o motor elétrico dessa bicicleta deve fornecer para que esses valores sejam possíveis?

A)500
B)1000
C)2000
D)4000

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

C
Resolução comentada

Massa total: $m=30+70=100\text{ kg}$. Velocidade final: $72\text{ km/h}=20\text{ m/s}$.

Pelo teorema trabalho-energia, o menor trabalho do motor (sem perdas) é igual à variação de energia cinética:

$$\Delta E_C=\frac{1}{2}(100)(20)^2=20000\text{ J}.$$

$$P_{med}=\frac{\Delta E_C}{\Delta t}=\frac{20000}{10}=2000\text{ W}.$$

Alternativa correta: C

Q91
Eletromagnetismo — campo magnético de espiras e condutor retilíneo

Sobre uma bancada de um laboratório, foram dispostos um condutor retilíneo R e três espiras condutoras circulares A, B e C, conforme a disposição mostrada na figura a seguir.

Condutor retilíneo R, vertical, passando pelo centro da espira B, tangenciado pelas espiras A e C, todas com corrente i no mesmo sentido.

Considere que:
1 – não há contato elétrico entre a espira B e o condutor R, todas as espiras estão tangentes à linha tracejada, o condutor retilíneo está perpendicular à linha tracejada e também sobre o centro da espira B;
2 – foram omitidas no desenho as fontes geradoras das correntes elétricas;
3 – adotou-se o sentido convencional da corrente elétrica;
4 – as correntes elétricas nas bobinas têm a mesma intensidade i e no condutor retilíneo tem a intensidade $i_R$;
5 – o condutor retilíneo e as espiras são considerados ideais, coplanares e de espessuras desprezíveis.

Nas condições geométricas citadas acima, sem alterar os sentidos das correntes elétricas indicadas na figura e considerando somente as regiões no centro das espiras, se for ajustada somente a intensidade da corrente $i_R$, em uma determinada relação de $i_R/i$, será possível o campo magnético gerado por $i_R$ anular o campo gerado _______.

A)somente no centro da espira A
B)somente no centro da espira B
C)somente no centro da espira C
D)nos centros das espiras A e C

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

C
Resolução comentada

Como o condutor R está no mesmo plano das espiras, o campo que ele gera nos centros de A e C é perpendicular a esse plano, com sentido que depende do lado do fio em que o ponto está (regra da mão direita): de um lado o campo aponta para fora do plano, do outro, para dentro.

Como as três espiras têm o mesmo sentido de corrente, o campo que cada uma gera em seu próprio centro tem sempre o mesmo sentido. No centro de A, o campo de R tem o mesmo sentido do campo da espira (os campos se somam, nunca se anulam); no centro de C, o campo de R tem sentido oposto ao da espira, podendo cancelá-lo para um valor adequado de $i_R$.

No centro de B, o condutor R passa exatamente pelo centro da espira, o que torna indefinido (e não ajustável de forma finita) o campo de R nesse ponto — não há como obter cancelamento por esse caminho.

Logo, a anulação só é possível no centro da espira C.

Alternativa correta: C

Q92
Ondulatória — ondas eletromagnéticas

A ionosfera é uma das camadas da atmosfera. O nome foi dado em função de sua principal característica, que é ser composta por gases ionizados. O conhecimento do comportamento e das características da ionosfera é muito importante para as áreas de comunicações, meteorologia e navegação aérea, entre outras. Para medir a altura da ionosfera, utiliza-se a reflexão de ondas eletromagnéticas nas frequências de até 35 MHz, que, emitidas do solo, refletem nas subcamadas da ionosfera e retornam ao solo. O equipamento utilizado para isso chama-se ionossonda.

Um determinado modelo de ionossonda emite ondas na faixa de 3 MHz a 30 MHz, conhecida como faixa de ondas curtas.

Das alternativas abaixo, assinale a que indica corretamente o valor do comprimento de onda referente à frequência que esteja mais próxima da frequência central da faixa de ondas curtas, que corresponde à média aritmética simples entre os valores mínimo e máximo de frequência da faixa de ondas curtas.

Considere a velocidade de propagação das ondas de rádio igual à velocidade de propagação da luz no vácuo, c = 300.000 km/s.

A)10 m
B)20 m
C)50 m
D)100 m

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

B
Resolução comentada

Frequência central: $f=\dfrac{3+30}{2}=16{,}5\text{ MHz}$.

$$\lambda=\frac{c}{f}=\frac{3\times10^8}{16{,}5\times10^6}\approx18{,}2\text{ m}.$$

Entre as alternativas apresentadas, o valor mais próximo é $20\text{ m}$.

Alternativa correta: B

Q93
Eletrodinâmica — resistência elétrica e associação em paralelo

Em um laboratório de Física foram realizadas duas experiências com condutores elétricos:

1 – Na primeira, mediu-se a resistência elétrica de um condutor cilíndrico C1, constituído de um material metálico, ôhmico, de comprimento L e área transversal S. O valor obtido foi R1.
2 – Na segunda, mediu-se a resistência elétrica da associação em paralelo de quatro condutores cilíndricos, C2a, C2b, C2c e C2d, todos constituídos do mesmo material de C1, cada um com o mesmo comprimento L de C1 e cada um com um quarto (¼) da área transversal S, de C1. O valor obtido foi R2.

Nessas condições, quanto vale a razão R1/R2?

A)0
B)1/4
C)1
D)4

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

C
Resolução comentada

$$R_1=\rho\frac{L}{S}.$$

Cada condutor da segunda experiência tem resistência $R_{2a}=\rho\dfrac{L}{S/4}=4\rho\dfrac{L}{S}=4R_1$.

Associando os quatro em paralelo, todos iguais:

$$R_2=\frac{R_{2a}}{4}=\frac{4R_1}{4}=R_1.$$

Logo, $R_1/R_2=1$.

Alternativa correta: C

Q94
Eletrodinâmica — associação de resistores e potência elétrica

Recentemente a legislação brasileira passou a determinar que os veículos trafeguem nas estradas com os faróis baixos acesos durante o dia ou uma outra lâmpada própria para isso, chamada luz diurna. Os carros geralmente possuem duas lâmpadas dos faróis baixos e duas lâmpadas dos faróis altos. Para obedecer a essa legislação, evitar que o usuário esqueça de acender os faróis e para preservar o uso das lâmpadas de farol baixo sem a necessidade da inclusão de lâmpadas extras, um determinado fabricante de automóveis optou pela seguinte solução descrita a seguir.

Os carros dessa marca possuem as lâmpadas de farol alto com dois modos diferentes de associação elétrica. No primeiro modo, chamado "farol alto", as lâmpadas são ligadas em paralelo entre si e à bateria do carro (12 V). As lâmpadas são iguais e dissipam a potência de 60 W cada uma. Esse modo está representado na figura I a seguir. No segundo modo, um sistema automatizado foi feito de tal forma que ao ligar o carro, se os faróis estiverem desligados, esse sistema associa as duas lâmpadas de farol alto em série e essa associação é chamada de "modo luz diurna", representado pela figura II a seguir.

Figura I: lâmpadas L1 e L2 de 60 W em paralelo com bateria de 12 V (farol alto). Figura II: lâmpadas L1 e L2 em série com bateria de 12 V (luz diurna).

No modo luz diurna, as lâmpadas acendem com um brilho menos intenso, porém o suficiente para obedecer à legislação e não atingem a temperatura do modo farol alto. Sabe-se que a resistência elétrica das lâmpadas é dada pelo filamento de tungstênio e o mesmo apresenta um aumento do valor da resistência elétrica em função da temperatura atingida. Nesse caso, considere que a resistência elétrica de cada lâmpada no modo luz diurna é igual a 75% da resistência elétrica de cada lâmpada no modo farol alto.

Considere as lâmpadas como resistores ôhmicos ao atingir cada patamar de temperatura, ou seja, em cada uma das condições descritas no enunciado. E com base nisso assinale a alternativa que indica corretamente o valor de potência elétrica dissipada, em W, em cada lâmpada quando estiver no modo luz diurna.

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

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

B
Resolução comentada

No modo farol alto, cada lâmpada opera em $12\text{ V}$ com $P=60\text{ W}$:

$$R_{alto}=\frac{V^2}{P}=\frac{144}{60}=2{,}4\ \Omega.$$

No modo luz diurna, $R_{diurna}=0{,}75\times2{,}4=1{,}8\ \Omega$ cada lâmpada, associadas em série somando $3{,}6\ \Omega$, sob $12\text{ V}$:

$$I=\frac{12}{3{,}6}=3{,}\overline{3}\text{ A}.$$

$$P_{cada}=I^2R_{diurna}=(3{,}\overline{3})^2(1{,}8)\approx20\text{ W}.$$

Alternativa correta: B

Q95
Ondulatória — qualidades fisiológicas do som

Assinale a alternativa que completa incorretamente a frase abaixo.

Em uma orquestra formada por vários instrumentos musicais é possível que instrumentos diferentes emitam sons com _________________ iguais.

A)timbres
B)frequências
C)intensidades
D)comprimentos de ondas

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

A
Resolução comentada

Frequência, intensidade e comprimento de onda são grandezas que podem coincidir entre sons de instrumentos diferentes (por exemplo, ao tocarem a mesma nota com o mesmo volume). Já o timbre é justamente a qualidade que permite distinguir dois instrumentos mesmo tocando a mesma nota com a mesma intensidade — por definição, instrumentos diferentes têm timbres diferentes.

Alternativa correta: A

Q96
Eletromagnetismo — indução eletromagnética (Lei de Faraday-Lenz)

Cada uma das figuras (1, 2, 3 e 4) a seguir indica uma espira condutora ideal e o sentido da corrente elétrica (i) induzida na espira. Cada figura indica também um ímã, seus polos (N = polo norte e S = polo sul) e o vetor deslocamento de aproximação ou afastamento do ímã em relação à espira.

Quatro figuras (1 a 4) com espira e ímã: 1) polo N se aproximando, 2) polo N se afastando, 3) polo S se aproximando, 4) polo S se afastando — cada uma com o sentido da corrente induzida i indicado.

Assinale a alternativa que indica as figuras que estão corretas conforme as Leis de Faraday e Lenz.

A)Figuras 1 e 2.
B)Figuras 2 e 3.
C)Figuras 3 e 4.
D)Figuras 1 e 4.

Gabarito oficial — EEAR CFS 2/2020

B
Resolução comentada

Pela lei de Lenz, a corrente induzida se opõe à variação do fluxo magnético. Quando o polo N se aproxima (figura 1) ou o polo S se afasta (figura 4), a face da espira voltada para o ímã deve se comportar como polo N (repelindo em 1, atraindo em 4) — nesses dois casos a corrente induzida tem o mesmo sentido entre si.

Quando o polo N se afasta (figura 2) ou o polo S se aproxima (figura 3), a face da espira deve se comportar como polo S — nesses dois casos a corrente tem sentido oposto ao das situações anteriores.

Como as quatro figuras mostram o mesmo sentido de corrente $i$, apenas duas delas — as que exigem esse mesmo sentido entre si — podem estar corretas simultaneamente. Aplicando a regra da mão direita ao sentido indicado, verifica-se que ele corresponde às situações das figuras 2 (N se afastando) e 3 (S se aproximando), enquanto os sentidos das figuras 1 e 4 estão invertidos.

Alternativa correta: B

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