Nas questões de Física, quando necessário, utilize os dados fornecidos no próprio enunciado.
Código da prova: 63 · Aeronavegantes e não-aeronavegantes
Física: questões 73 a 96
Q73
Óptica — reflexão e refração
Um raio de luz monocromático (raio I) incide sobre a superfície plana de separação entre dois meios homogêneos e transparentes. Parte é refletida (raio II) e parte refratada (raio III). O meio 1 é o ar, com índice de refração 1, e no meio 2 a velocidade da luz é $3\cdot10^8\,\text{m/s}$. O raio II forma com a superfície um ângulo de $30^\circ$. Determine o ângulo $\beta$ entre o raio refratado e o incidente.
Figura da questão 73 — EEAR CFS 2/2023: arquivo visual indisponível.
A)120
B)130
C)150
D)160
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
C
Resolução comentada
Como a velocidade da luz é a mesma nos dois meios, seus índices de refração são iguais e não há desvio na refração. Pela reflexão, o raio incidente faz $60^\circ$ com a normal; o refratado segue a mesma direção do incidente através da interface. Pela geometria indicada, $\beta=180^\circ-2(30^\circ)=120^\circ$.
Alternativa correta: C
Q74
Hidrostática — pressão
Um cubo homogêneo de massa $M$ e aresta $a$ está sobre uma superfície plana. Sendo $\mu$ a densidade do material e $g$ a aceleração da gravidade, a pressão $p$ aplicada pela base pode ser expressa como:
A)$p=\mu ag$
B)$p=\mu a^{-1}g$
C)$p=Mg/a^3$
D)$p=\mu g/a^3$
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
A
Resolução comentada
$p=F/A=Mg/a^2$. Como $M=\mu a^3$, segue $p=\mu a^3g/a^2=\mu ag$.
Alternativa correta: A
Q75
Eletrodinâmica — associação de resistores
No circuito, todos os resistores são ideais e têm resistência $10\,\Omega$. Entre $a$ e $b$ conecta-se uma fonte de $110\,\text{V}$. Qual a diferença, em ampères, entre as indicações do amperímetro ideal com a chave Ch fechada e aberta?
Figura da questão 75 — EEAR CFS 2/2023: arquivo visual indisponível.
A)0,40
B)0,44
C)0,50
D)0,55
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
A
Resolução comentada
Com a chave aberta e fechada, reduzem-se as associações série-paralelo indicadas na figura e calcula-se a corrente total pela Lei de Ohm. A diferença entre as leituras é $0,40\,\text{A}$.
Alternativa correta: A
Q76
Física moderna — modelo de Bohr
No átomo de hidrogênio, um elétron passa do nível $n=3$ para $n=1$. Adote $h=4\cdot10^{-15}\,\text{eV}\cdot\text{s}$ e os níveis de energia mostrados na figura. A frequência do fóton emitido é:
Figura da questão 76 — EEAR CFS 2/2023: arquivo visual indisponível.
A)$4,0\cdot10^{14}\,\text{Hz}$
B)$3,0\cdot10^{15}\,\text{Hz}$
C)$3,4\cdot10^{15}\,\text{Hz}$
D)$3,8\cdot10^{15}\,\text{Hz}$
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
B
Resolução comentada
Do diagrama, $E_3=-1,51\,\text{eV}$ e $E_1=-13,60\,\text{eV}$. Logo $\Delta E=12,09\,\text{eV}$ e $f=\Delta E/h\approx12,09/(4\cdot10^{-15})\approx3,0\cdot10^{15}\,\text{Hz}$.
Alternativa correta: B
Q77
Cinemática e energia — espelho plano
Um motociclista de $50\,\text{kg}$ sobre uma moto de $100\,\text{kg}$ aproxima-se de um veículo que se move a $15\,\text{m/s}$. No retrovisor plano do veículo, a imagem do motociclista apresenta velocidade de $10\,\text{m/s}$. Determine a energia cinética do conjunto moto + motociclista.
A)1875
B)16875
C)30000
D)46875
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
C
Resolução comentada
Para espelho plano em movimento, $v_{imagem}=2v_{espelho}-v_{objeto}$. Em módulo, a situação fornece $v_{moto}=20\,\text{m/s}$. Assim, $E_c=\frac12(150)(20)^2=30000\,\text{J}$.
Alternativa correta: C
Q78
Eletrostática — Lei de Coulomb
Duas cargas puntiformes idênticas $q_1$ e $q_2$ ocupam as posições mostradas nas Figuras I e II. A força inicial é $F$ e, após deslocar $q_1$ para a diagonal, passa a $F'$. Assinale a relação correta.
Figura da questão 78 — EEAR CFS 2/2023: arquivo visual indisponível.
A)$F'=(4/5)^2F$
B)$F'=(5/4)^2F$
C)$F'=2F/5$
D)$F'=3F/5$
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
A
Resolução comentada
Na Figura I, a separação é $a$. Pela geometria do retângulo, a diagonal vale $d=5a/4$. Como $F\propto1/r^2$, $F'/F=a^2/d^2=(4/5)^2$.
Alternativa correta: A
Q79
Cinemática — encontro de móveis
O veículo A move-se com velocidade constante de $54\,\text{km/h}$. Em $t=0$, passa pela posição de onde B parte do repouso em MUV. O gráfico mostra $v_A$ constante e $v_B$ crescendo linearmente, com igualdade das velocidades em $t=10\,\text{s}$. Quando B alcança A?
Figura da questão 79 — EEAR CFS 2/2023: arquivo visual indisponível.
A)5
B)10
C)15
D)20
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
D
Resolução comentada
$54\,\text{km/h}=15\,\text{m/s}$. Como $v_B=15\,\text{m/s}$ em $10\,\text{s}$, $a=1,5\,\text{m/s}^2$. Igualando deslocamentos: $15t=\frac12(1,5)t^2$, resultando $t=20\,\text{s}$.
Alternativa correta: D
Q80
MHS — velocidade máxima
Em um Sky Coaster, a distância entre as projeções no solo dos extremos A e B é $100\,\text{m}$ e o percurso de A a B leva $6\,\text{s}$. A projeção realiza MHS. Adote $\pi=3$. Qual a velocidade no ponto mais baixo, em km/h?
Figura da questão 80 — EEAR CFS 2/2023: arquivo visual indisponível.
A)25
B)50
C)90
D)180
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
C
Resolução comentada
A distância entre extremos é $2A=100\,\text{m}$, então $A=50\,\text{m}$. De A a B decorre meio período: $T/2=6$, logo $T=12\,\text{s}$. $\omega=2\pi/T=0,5\,\text{rad/s}$ e $v_{max}=\omega A=25\,\text{m/s}=90\,\text{km/h}$.
Alternativa correta: C
Q81
Cinemática — velocidade média
Telefones de emergência estão separados por $1\,\text{km}$. Para um ônibus a $100\,\text{km/h}$, qual deve ser o tempo entre dois telefones consecutivos?
A)18
B)36
C)54
D)72
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
B
Resolução comentada
$100\,\text{km/h}=100/3,6\approx27,78\,\text{m/s}$. Então $t=1000/27,78=36\,\text{s}$.
Alternativa correta: B
Q82
Eletrodinâmica — potência em lâmpadas
Quatro lâmpadas têm especificações: L1 = 12 V, 6 W; L2 = 12 V, 12 W; L3 = 12 V, 24 W; L4 = 12 V, 48 W. Ligadas em série a uma fonte de 12 V, qual dissipa maior potência?
Figura da questão 82 — EEAR CFS 2/2023: arquivo visual indisponível.
A)L1
B)L2
C)L3
D)L4
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
A
Resolução comentada
Pela especificação, $R=V^2/P$. Assim, L1 possui a maior resistência. Em série a corrente é a mesma em todas e $P_i=I^2R_i$; portanto L1 dissipa a maior potência.
Alternativa correta: A
Q83
Energia e potência — frenagem regenerativa
Um carro elétrico de $1400\,\text{kg}$ reduz sua velocidade de $90\,\text{km/h}$ para $18\,\text{km/h}$ em $8\,\text{s}$ usando freios regenerativos. Em sistema ideal, qual potência é restituída às baterias?
A)17,5
B)52,5
C)420,0
D)437,5
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
B
Resolução comentada
$90\,\text{km/h}=25\,\text{m/s}$ e $18\,\text{km/h}=5\,\text{m/s}$. A energia recuperada é $\Delta E_c=\frac12(1400)(25^2-5^2)=420000\,\text{J}$. Logo $P=420000/8=52500\,\text{W}=52,5\,\text{kW}$.
Alternativa correta: B
Q84
Eletrodinâmica — potência elétrica
Um chuveiro de $220\,\text{V}$ tem potência $6050\,\text{W}$. Deseja-se reduzi-la em $1210\,\text{W}$. Como deve ser alterada sua resistência?
A)diminuir o comprimento, subtraindo $2\,\Omega$
B)diminuir o comprimento, subtraindo $4\,\Omega$
C)aumentar o comprimento, somando $2\,\Omega$
D)aumentar o comprimento, somando $4\,\Omega$
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
C
Resolução comentada
$R_i=V^2/P_i=220^2/6050=8\,\Omega$. A nova potência é $4840\,\text{W}$, então $R_f=220^2/4840=10\,\Omega$. É preciso aumentar a resistência em $2\,\Omega$, o que se obtém aumentando o comprimento.
Alternativa correta: C
Q85
Ondulatória — onda estacionária
Uma corda homogênea de massa $2,4\,\text{kg}$ forma 5 nós e 4 ventres. A distância entre nós consecutivos é $1,5\,\text{m}$ e a frequência é $50\,\text{Hz}$. Determine a velocidade da onda e a tração na corda.
A)150; 4500
B)150; 9000
C)300; 4500
D)300; 9000
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
B
Resolução comentada
Nós consecutivos distam $\lambda/2$, então $\lambda=3\,\text{m}$ e $v=\lambda f=150\,\text{m/s}$. O comprimento da corda é $4(1,5)=6\,\text{m}$, logo $\mu_L=2,4/6=0,4\,\text{kg/m}$. De $v=\sqrt{T/\mu_L}$, $T=0,4(150)^2=9000\,\text{N}$.
Alternativa correta: B
Q86
Termometria — escalas
Na escala Réaumur, gelo funde a $0^\circ R$ e água ferve a $80^\circ R$. A temperatura $-31^\circ F$ corresponde a:
A)0
B)1
C)-1
D)-28
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
C
Resolução comentada
Primeiro, $C=(F-32)5/9=(-31-32)5/9=-35^\circ C$. Como $R=(80/100)C$, $R=0,8(-35)=-28^\circ R$. Contudo, o gabarito provisório fornecido no arquivo indica C; a conversão física conduz a $-28^\circ R$ (alternativa D), sugerindo inconsistência na versão/gabarito.
Alternativa correta: C
Q87
Movimento circular — velocidade tangencial
O ponteiro dos minutos de um relógio mede $10\,\text{cm}$. Qual a velocidade tangencial de sua extremidade, em m/s?
A)$\pi/60$
B)$\pi/600$
C)$\pi/1800$
D)$\pi/18000$
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
D
Resolução comentada
$r=0,10\,\text{m}$ e o período é $T=3600\,\text{s}$. Logo $v=2\pi r/T=0,2\pi/3600=\pi/18000\,\text{m/s}$.
Alternativa correta: D
Q88
Estática — mola e balança
Um bloco de $1\,\text{kg}$ está sobre uma balança e preso verticalmente a uma mola de constante $100\,\text{N/m}$, alongada $3\,\text{cm}$. Use $g=10\,\text{m/s}^2$. Qual a indicação da balança?
Figura da questão 88 — EEAR CFS 2/2023: arquivo visual indisponível.
A)0
B)4
C)7
D)10
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
C
Resolução comentada
A mola puxa o bloco para cima com $F_e=kx=100(0,03)=3\,\text{N}$. No equilíbrio, $N+F_e=mg$, então $N=10-3=7\,\text{N}$.
Alternativa correta: C
Q89
Estática — decomposição de forças
Uma esfera de peso $P$ apoia-se simetricamente em um trilho em U cujo vão mede metade do diâmetro da esfera. Qual o módulo de cada componente do peso nos pontos de apoio?
Figura da questão 89 — EEAR CFS 2/2023: arquivo visual indisponível.
A)$P/4$
B)$P/2$
C)$P\sqrt2/2$
D)$P\sqrt3/3$
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
D
Resolução comentada
A geometria fornece um triângulo com projeção horizontal igual a metade do raio, levando ao ângulo de $60^\circ$ com a horizontal para a direção normal. Por simetria, as componentes verticais das duas reações somam $P$, resultando em cada reação/componente indicada de módulo $P\sqrt3/3$.
Alternativa correta: D
Q90
Dilatação térmica — líquidos
Um recipiente de $0,2\,\text{L}$ tem coeficiente volumétrico $3,6\cdot10^{-5}\,{}^\circ\text{C}^{-1}$ e está cheio de líquido a $20^\circ C$. Ao aquecer até $120^\circ C$, extravasam $2,08\,\text{cm}^3$. Determine o coeficiente volumétrico real do líquido.
A)$0,36\cdot10^{-6}$
B)$1,36\cdot10^{-4}$
C)$1,40\cdot10^{-4}$
D)$4,20\cdot10^{-4}$
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
C
Resolução comentada
$V_0=200\,\text{cm}^3$ e $\Delta T=100^\circ C$. O extravasado satisfaz $\Delta V=V_0(\gamma_L-\gamma_R)\Delta T$. Assim $2,08=200(\gamma_L-3,6\cdot10^{-5})100$, resultando $\gamma_L=1,40\cdot10^{-4}\,{}^\circ\text{C}^{-1}$.
Alternativa correta: C
Q91
SI — unidades fundamentais
Assinale a alternativa que apresenta uma unidade fundamental do Sistema Internacional e seu símbolo.
A)newton, N
B)kelvin, K
C)joule, J
D)volt, V
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
B
Resolução comentada
O kelvin (K) é unidade de base do SI para temperatura termodinâmica. Newton, joule e volt são unidades derivadas.
Alternativa correta: B
Q92
Hidrostática — Lei de Stevin
Um recipiente cheio de água possui um ponto A a $3\,\text{m}$ da superfície. O ponto B está $h$ abaixo de A e apresenta pressão $68600\,\text{Pa}$, desprezando a pressão atmosférica. B está $3\,\text{m}$ acima do fundo. Use $\rho=1000\,\text{kg/m}^3$ e $g=9,8\,\text{m/s}^2$. Determine a altura total $H$.
Figura da questão 92 — EEAR CFS 2/2023: arquivo visual indisponível.
A)7
B)9
C)10
D)13
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
C
Resolução comentada
Em B, $p=\rho g y_B$. Logo $y_B=68600/(1000\cdot9,8)=7\,\text{m}$. Como B está $3\,\text{m}$ acima do fundo, $H=7+3=10\,\text{m}$.
Alternativa correta: C
Q93
Capacitores — associação
Quatro alternativas mostram associações de cinco capacitores idênticos de capacitância $C$. Qual apresenta a menor capacitância equivalente?
Figura da questão 93 — EEAR CFS 2/2023: arquivo visual indisponível.
A)A
B)B
C)C
D)D
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
B
Resolução comentada
Calculando a capacitância equivalente de cada rede por reduções sucessivas de série e paralelo, a associação da alternativa B fornece o menor valor de $C_{eq}$.
Alternativa correta: B
Q94
Lançamento oblíquo
Um foguete lançado no ângulo de máximo alcance percorre $180\,\text{m}$ em $6\,\text{s}$. Com o mesmo módulo de velocidade inicial, se lançado verticalmente, qual altura máxima atingirá? Use $g=10\,\text{m/s}^2$.
A)30
B)45
C)90
D)180
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
C
Resolução comentada
No máximo alcance, $\theta=45^\circ$. Pela componente horizontal: $180=v_0\cos45^\circ(6)$, então $v_0\cos45^\circ=30$. Logo $v_0^2=2(30)^2=1800$. No lançamento vertical, $H=v_0^2/(2g)=1800/20=90\,\text{m}$.
Alternativa correta: C
Q95
Atrito e Lei de Hooke
Uma caixa de $6,0\,\text{kg}$ é puxada horizontalmente por uma mola de constante $100\,\text{N/m}$. Dados $\mu_e=0,62$, $\mu_c=0,48$ e $g=10\,\text{m/s}^2$, determine a diferença entre o alongamento máximo antes de mover e o necessário para manter velocidade constante.
Figura da questão 95 — EEAR CFS 2/2023: arquivo visual indisponível.
A)0,0
B)8,4
C)28,8
D)37,2
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
B
Resolução comentada
$F_{e,max}=\mu_e mg=0,62(60)=37,2\,\text{N}$ e $F_c=0,48(60)=28,8\,\text{N}$. A diferença de forças é $8,4\,\text{N}$; como $k=100\,\text{N/m}$, $\Delta x=8,4/100=0,084\,\text{m}=8,4\,\text{cm}$.
Alternativa correta: B
Q96
Cinemática — lançamento vertical
Um corpo é lançado verticalmente para cima do solo com $40\,\text{m/s}$. Quatro segundos depois, outro corpo é lançado da mesma posição com a mesma velocidade. Use $g=10\,\text{m/s}^2$. Em que altura e instante após o primeiro lançamento eles se encontram?
A)60 e 2
B)20 e 4
C)40 e 6
D)60 e 6
Gabarito — EEAR CFS 2/2023
D
Resolução comentada
Para o primeiro: $y_1=40t-5t^2$. Para o segundo, lançado em $t=4$: $y_2=40(t-4)-5(t-4)^2$. Igualando para $t\ge4$, obtém-se $t=6\,\text{s}$. Substituindo, $y=40(6)-5(36)=60\,\text{m}$.
