EFOMM 2015 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Esc. de Formação de Oficiais da Marinha Mercante

Processo Seletivo 2015 · Prova de Física (Q21-40) — resolução comentada Método TEF.

Q21
Ondas — Acústica — Intensidade e altura do som

Analise a tabela a seguir onde constam valores de amplitude e frequência de 5 sons. O som de maior intensidade e o som mais agudo são, respectivamente,

SomFrequência (kHz)Amplitude (mm)
I0,23
II0,37
III0,81
IV1,05
V1,24
A)II e V.
B)I e II.
C)IV e III.
D)II e I.
E)V e II.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

A
Resolução

A tabela traz frequência e amplitude de cinco sons, e o enunciado pede dois resultados: o som de maior intensidade e o mais agudo. Repare que são duas grandezas diferentes, cada uma ligada a uma coluna da tabela. A frequência de cada som em kHz e a amplitude em mm são os únicos dados relevantes.

Intensidade e altura são qualidades fisiológicas do som com causas físicas distintas. A intensidade depende da energia transportada pela onda, que cresce com o quadrado da amplitude. A altura, que distingue o grave do agudo, depende da frequência. Vamos por partes: uma coluna para cada pergunta, sem misturar.

Para a intensidade, basta comparar as amplitudes, já que \[I \propto A^2\] preserva a ordem. A maior amplitude é a do som II, com $7$ mm. Para o som mais agudo, olhamos a maior frequência: o som V, com $1{,}2$ kHz. Note que o som II tem só $0{,}3$ kHz, ou seja, é o segundo mais grave da lista.

Maior intensidade: II. Mais agudo: V. A ordem pedida é "respectivamente", então a resposta é II e V. Olhe o resultado com desconfiança saudável: nenhum outro som tem, ao mesmo tempo, amplitude maior que $7$ mm ou frequência maior que $1{,}2$ kHz.

Cuidado, armadilha! O erro clássico é trocar as colunas: achar que o som mais forte é o de maior frequência, ou que o mais agudo é o de maior amplitude. Amplitude nada tem a ver com ser grave ou agudo, e frequência nada tem a ver com volume. Antes de olhar as alternativas, escreva ao lado de cada pergunta qual coluna ela usa. Cuidado também com a ordem "respectivamente": E (V e II) é exatamente a inversão correta.

Alternativa correta: A

Q22
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de resistores
Figura da questão 22 da EFOMM 2015

Para o circuito da figura dada, o valor da corrente elétrica que passa pelo resistor de $6\,\Omega$ é

A)0,5 A.
B)1,0 A.
C)2,0 A.
D)3,0 A.
E)4,0 A.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

B
Resolução

O circuito é alimentado por $12$ V e pede a corrente no resistor de $6\,\Omega$. Pela figura, o ramo da direita tem um resistor de $2\,\Omega$ em série com um par de resistores de $3\,\Omega$ e $6\,\Omega$ em paralelo. A corrente que buscamos passa por um dos resistores desse par.

Esse tipo de questão se resolve em duas viagens: primeiro reduzimos a associação para achar a corrente total do ramo, depois "voltamos" e distribuímos a tensão até chegar no resistor pedido. A sacada é que a corrente do ramo não é a corrente do resistor de $6\,\Omega$, porque ela se divide no paralelo.

O paralelo vale \[R_p=\dfrac{3\cdot 6}{3+6}=2\,\Omega.\] Somando com o resistor em série, o ramo tem \[R=2+2=4\,\Omega,\qquad I=\dfrac{12}{4}=3\text{ A}.\] Essa corrente atravessa o paralelo, que fica submetido a \[U_p=I\,R_p=3\cdot 2=6\text{ V}.\] Agora sim, aplicando a lei de Ohm no resistor de $6\,\Omega$: \[I_6=\dfrac{U_p}{6}=\dfrac{6}{6}=1{,}0\text{ A}.\]

A corrente é $1{,}0$ A. Só para conferir: no resistor de $3\,\Omega$ passariam $2$ A, e $1+2=3$ A fecha com a corrente do ramo.

Cuidado, armadilha! Quem para na corrente do ramo marca $3{,}0$ A (alternativa D) e esquece que ela se divide no paralelo. Outro deslize comum é reduzir a associação e nunca voltar para distribuir as tensões. Sempre pergunte: a corrente que achei passa mesmo pelo resistor que a questão pede, ou é a soma de várias? Conferir com a lei dos nós leva dez segundos e evita o erro.

Alternativa correta: B

Q23
Mecânica — Quantidade de movimento — Colisão perfeitamente inelástica

Uma partícula viaja com velocidade constante de módulo $v$ no sentido positivo do eixo $x$, enquanto outra partícula idêntica viaja com velocidade constante de módulo $2v$ no sentido positivo do eixo $y$. Ao passarem pela origem, as partículas colidem e passam a mover-se juntas, como uma única partícula composta. Sobre o módulo da velocidade da partícula composta e o ângulo que ela faz com o eixo $x$, pode-se afirmar que são, respectivamente,

A)$3v$, $45^\circ$
B)$3v$, $63^\circ$
C)$v\sqrt3$, $45^\circ$
D)$v\sqrt5$, $45^\circ$
E)$v\sqrt5$, $63^\circ$

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

ANULADA
Resolução

Duas partículas idênticas, de massa $m$, chegam à origem, uma com velocidade $v$ no eixo $x$ e outra com $2v$ no eixo $y$. Elas se unem e o problema pede módulo e ângulo da velocidade final. O fato de colidirem "juntas" indica colisão perfeitamente inelástica, sem nenhuma outra informação sobre forças externas.

Em qualquer colisão isolada vale a conservação da quantidade de movimento, e como ela é vetorial, aplicamos separadamente em $x$ e em $y$. Energia mecânica não se conserva aqui, então não serve como atalho.

Antes do choque, $p_x=mv$ e $p_y=2mv$. Depois, a massa é $2m$, logo $$V_x=\dfrac{mv}{2m}=\dfrac{v}{2},\qquad V_y=\dfrac{2mv}{2m}=v.$$ O módulo e a direção ficam $$V=\sqrt{\left(\dfrac{v}{2}\right)^2+v^2}=\dfrac{v\sqrt5}{2},\qquad \tan\theta=\dfrac{V_y}{V_x}=2\Rightarrow \theta\approx63^\circ.$$

A banca anulou o item. O que se nota é que o módulo correto, $v\sqrt5/2$, não aparece em nenhuma alternativa: as opções trazem $3v$, $v\sqrt3$ e $v\sqrt5$, todas sem o fator que vem da massa dobrada. Provavelmente por isso a questão foi anulada. Por isso, nenhuma letra deve ser marcada como correta aqui. Uma checagem rápida: a velocidade final tem de ser menor que a de $2v$ da partícula mais rápida, o que $v\sqrt5/2\approx1{,}1v$ respeita.

Cuidado, armadilha! O erro mais comum é esquecer de dividir pela massa total e obter $v\sqrt5$. Outro é somar as velocidades como se fossem quantidades de movimento. Numa prova real, quando você resolve com segurança e o resultado não aparece nas alternativas, refaça a conta uma vez e, se ela se sustentar, não force uma letra: passe para a próxima questão e volte se sobrar tempo, pois itens assim costumam ser anulados.

Alternativa correta: E

Q24
Mecânica — Estática — Composição vetorial de forças
Figura da questão 24 da EFOMM 2015

Duas pessoas tentam desempacar uma mula, usando uma corda longa amarrada no animal. Uma delas puxa com força $F_A$, cuja intensidade é de $200$ N, e a outra com força $F_B$. Ambas desejam mover a mula apenas na direção perpendicular à linha horizontal representada na figura dada por $F_R$. Considere que os ângulos são os dados na figura, que a mula está no ponto P e que essas pessoas, após um tempo de $0{,}1$ microsséculo, conseguem finalmente mover o animal na direção desejada. Pode-se afirmar, em valores aproximados, que a intensidade da força $F_B$ aplicada e o tempo em minutos levado para mover o animal são, respectivamente,

Dados: $\cos30^\circ=0{,}87$ e $\sin30^\circ=0{,}50$.

A)230 N e 25 min.
B)230 N e 5 min.
C)348 N e 25 min.
D)348 N e 5 min.
E)348 N e 15 min.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

D
Resolução

Duas pessoas puxam a mula pelo ponto P. Na figura, $F_A$ (de $200$ N) faz $60^\circ$ com a direção de $F_R$, à esquerda, e $F_B$ faz $30^\circ$ com ela, à direita. A linha $F_R$ é a direção em que a mula deve sair. Há duas perguntas em uma: a intensidade de $F_B$ e a conversão de $0{,}1$ microsséculo em minutos.

Para a mula andar só na direção de $F_R$, a resultante não pode ter componente perpendicular a ela. Então as componentes laterais das duas forças precisam se cancelar. Note que os ângulos são medidos a partir da linha de $F_R$, e por isso a componente lateral usa o seno, não o cosseno. O tempo é só conversão de unidades, sem física escondida.

Igualando as componentes laterais, com $\sin60^\circ=\cos30^\circ=0{,}87$: \[F_A\sin60^\circ=F_B\sin30^\circ\;\Rightarrow\;F_B=200\cdot\dfrac{0{,}87}{0{,}50}\approx348\text{ N}.\] Um microsséculo é $10^{-6}$ século, então $0{,}1$ microsséculo é $10^{-7}$ século, isto é, $10^{-5}$ ano: \[t=10^{-5}\cdot3{,}15\times10^{7}\text{ s}\approx315\text{ s}\approx5{,}25\text{ min}.\]

Temos $F_B\approx348$ N e $t\approx5$ min. Para fechar com segurança: a força que forma o ângulo menor com a linha de $F_R$ tem componente lateral menor por newton, então precisa ser a maior para equilibrar a lateral de $F_A$, e $348\text{ N}>200\text{ N}$ é coerente. Quanto ao tempo, $315$ s são pouco mais de cinco minutos.

Cuidado, armadilha! O erro mais comum é projetar as forças na direção errada: igualar as componentes ao longo de $F_R$, em vez das laterais, ou trocar seno por cosseno, já que os ângulos da figura são medidos em relação à linha de $F_R$. Desenhe primeiro a direção que deve ficar sem resultante e só então projete. No tempo, o tropeço é errar o expoente de micro: $10^{-6}$, e não $10^{-3}$. Confira a ordem de grandeza: alternativas com $25$ ou $15$ min pedem um expoente errado.

Alternativa correta: D

Q25
Mecânica — Trabalho e energia — Máquinas

Um volume de 20 toneladas deve ser elevado por uma máquina a uma altura de 4 m num tempo de 20 s e com velocidade escalar constante. Estão disponíveis cinco máquinas, com especificações dadas na tabela. A alimentação elétrica necessária está disponível por meio de duas tomadas, uma de 220 V / 60 Hz e a outra de 440 V / 60 Hz. Sendo $g=10\text{ m/s}^2$ e $1\text{ kW}=1{,}34\text{ hp}$, assinale a opção que apresenta corretamente a relação completa das máquinas que podem ser empregadas para realizar a tarefa com a alimentação elétrica correspondente a ser utilizada por máquina.

MáquinaTensão nominalPotência máxima
1220 V / 60 Hz40 hp
2220 V / 60 Hz80 hp
3440 V / 60 Hz40 hp
4440 V / 60 Hz80 hp
5440 V / 60 Hz100 hp
A)Máquina 2: 440 V; máquinas 4 e 5: 220 V.
B)Máquina 1: 220 V; máquinas 3 e 5: 440 V.
C)Máquina 2: 220 V; máquinas 4 e 5: 220 V.
D)Máquina 2: 220 V; máquinas 3 e 4: 440 V.
E)Máquina 2: 220 V; máquinas 4 e 5: 440 V.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

E
Resolução

Uma carga de $20$ toneladas deve subir $4$ m em $20$ s, com velocidade constante. Há cinco máquinas, cada uma com tensão nominal e potência máxima em hp, e duas tomadas, de $220$ V e $440$ V. Pede-se a lista completa das máquinas que dão conta, cada uma ligada na tomada correspondente à sua tensão nominal. Note que a frequência de $60$ Hz é igual em todas e não decide nada.

Como a velocidade é constante, a energia cinética não varia e todo o trabalho vai para aumentar a energia potencial. Assim, a potência necessária é o trabalho da força peso dividido pelo tempo. Depois basta converter para hp e comparar com a tabela. A tensão da tomada é só uma conferência de compatibilidade: cada máquina deve ser ligada na tensão que ela especifica.

A massa é $2{,}0\times10^4$ kg, então \[P=\dfrac{mgh}{\Delta t}=\dfrac{(2{,}0\times10^{4})(10)(4)}{20}=4{,}0\times10^{4}\text{ W}=40\text{ kW}.\] Convertendo com $1\text{ kW}=1{,}34\text{ hp}$: \[P=40\cdot1{,}34=53{,}6\text{ hp}.\] As máquinas de $40$ hp (1 e 3) não alcançam esse valor. Servem as de $80$ hp (2 e 4) e a de $100$ hp (5). Pela tabela, a máquina 2 usa $220$ V, e as máquinas 4 e 5 usam $440$ V.

A relação completa é máquina 2 em $220$ V e máquinas 4 e 5 em $440$ V. Vale um teste de bom senso: $40$ kW para levantar $200$ kN em $4$ m em $20$ s é uma potência típica de guindaste, e a folga das máquinas escolhidas (de $80$ a $100$ hp contra $53{,}6$ hp) é razoável.

Cuidado, armadilha! Há três deslizes possíveis. O primeiro é esquecer a conversão de toneladas para quilogramas e errar por um fator $10^3$. O segundo é comparar $40$ kW com os valores em hp sem converter, o que deixaria a máquina de $40$ hp aparentemente adequada. O terceiro é escolher a alternativa que acerta as máquinas mas troca as tensões, como C, que põe todas em $220$ V. Nesse tipo de questão, resolva a potência primeiro e só depois leia as alternativas, eliminando por tensão.

Alternativa correta: E

Q26
Mecânica — Trabalho e energia — Montanha-russa
Figura da questão 26 da EFOMM 2015

Em uma montanha russa, um carrinho com massa de $200$ kg passa pelo ponto A, que possui altura de $50$ m em relação à linha horizontal de referência, com velocidade de $43{,}2$ km/h. Considerando que não há atrito e que $g=10\text{ m/s}^2$, a velocidade com que o carrinho passa pelo ponto B, que possui altura de $37{,}2$ m em relação à linha horizontal de referência, é de aproximadamente:

A)120 km/h.
B)80 km/h.
C)72 km/h.
D)40 km/h.
E)20 km/h.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

C
Resolução

Um carrinho de $200$ kg passa por A, a $50$ m de altura, com $43{,}2$ km/h. Sem atrito, pede-se a velocidade em B, a $37{,}2$ m. A massa é distração: ela aparece dos dois lados da equação e some. O dado que exige cuidado é a velocidade, dada em km/h.

Sem atrito, a energia mecânica se conserva entre A e B, e o formato do trilho não importa, só as alturas. Como B está mais baixo que A, o carrinho ganha velocidade ao descer. Antes de qualquer conta, converta km/h para m/s, senão a energia fica em unidades misturadas.

Dividindo por $3{,}6$: \[43{,}2\text{ km/h}=12\text{ m/s}.\] Cancelando a massa na conservação da energia, \[v_B^2=v_A^2+2g(h_A-h_B)=12^2+2(10)(50-37{,}2)=144+256=400.\] Portanto \[v_B=20\text{ m/s}=72\text{ km/h}.\]

A velocidade em B é $72$ km/h. Olhe o resultado com desconfiança saudável: como o carrinho desce $12{,}8$ m, a velocidade tem de ser maior que os $43{,}2$ km/h iniciais, o que elimina D e E de cara. Nota final: a alternativa E ($20$ km/h) corresponde a esquecer de converter de volta.

Cuidado, armadilha! O erro típico é usar $43{,}2$ direto na fórmula, misturando km/h com metros e m/s², ou então calcular $20$ e marcar a alternativa de $20$ km/h sem converter a resposta. Regra prática: converta tudo para o SI no início e devolva ao final para as unidades das alternativas. Uma checagem rápida de sentido físico, como a de que o carrinho acelera na descida, já elimina metade das opções.

Alternativa correta: C

Q27
Mecânica — Cinemática — Gráfico velocidade × tempo
Figura da questão 27 da EFOMM 2015

Um carro se desloca, partindo do repouso, segundo o gráfico dado. O espaço total percorrido é de

A)48,3 km.
B)52,8 km.
C)55,7 km.
D)59,4 km.
E)61,5 km.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

A
Resolução

O gráfico $v\times t$ do carro parte do repouso, com velocidade em km/h e tempo em minutos. Segundo os dados da resolução, o carro acelera até $80$ km/h em $5$ min, mantém essa velocidade até $30$ min, acelera até $100$ km/h em $35$ min e freia até parar aos $40$ min. Pede-se o espaço total, em km.

Em um gráfico de velocidade contra tempo, o deslocamento é a área sob a curva. Como o gráfico é formado por segmentos de reta, a área se divide em triângulos e trapézios. A dificuldade está em uma só coisa: o eixo do tempo está em minutos e a velocidade em km/h, então a área sai em "km/h vezes minuto" e precisa ser dividida por $60$.

Vamos por partes, trecho a trecho: \[A_1=\dfrac{5\cdot80}{2}=200,\quad A_2=25\cdot80=2000,\] \[A_3=\dfrac{(80+100)}{2}\cdot5=450,\quad A_4=\dfrac{5\cdot100}{2}=250.\] Somando e convertendo os minutos em horas: \[\Delta s=\dfrac{200+2000+450+250}{60}=\dfrac{2900}{60}\approx48{,}3\text{ km}.\]

O espaço total é cerca de $48{,}3$ km. Só para conferir: uma velocidade média em torno de $72$ km/h durante $40$ min, que é $\tfrac23$ de hora, dá cerca de $48$ km, coerente.

Cuidado, armadilha! Somar as áreas sem converter o tempo dá $2900$ e não corresponde a nenhuma alternativa; o pior é quando o aluno divide por $60$ só em alguns trechos, misturando unidades. Converta uma vez, no final, ou converta os minutos em horas logo no começo. Outro cuidado é esquecer o fator $\tfrac12$ nos triângulos das pontas.

Alternativa correta: A

Q28
Ondas — Ondas eletromagnéticas — Rádio FM

Um aparelho de rádio opera na faixa de FM cujo intervalo de frequências é de 88 MHz a 108 MHz. Considere a velocidade das ondas eletromagnéticas no ar igual à velocidade no vácuo: $3{,}0\times10^8$ m/s. Qual é, então, o menor comprimento de onda da faixa de operação do rádio?

A)3,4 m.
B)3,2 m.
C)3,0 m.
D)2,8 m.
E)2,6 m.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

D
Resolução

O rádio FM opera entre $88$ MHz e $108$ MHz, e as ondas se propagam a $3{,}0\times10^8$ m/s. Pede-se o menor comprimento de onda da faixa. Repare que a pergunta é sobre o menor $\lambda$, não sobre a menor frequência.

Vale a relação fundamental da ondulatória, $c=\lambda f$. Como $c$ é fixa, comprimento de onda e frequência são inversamente proporcionais. Logo, o menor $\lambda$ aparece na maior frequência da faixa.

Convertendo $108$ MHz para $108\times10^6$ Hz: \[\lambda_{min}=\dfrac{c}{f_{max}}=\dfrac{3{,}0\times10^{8}}{108\times10^{6}}\approx2{,}78\text{ m}.\]

O valor é aproximadamente $2{,}8$ m. Uma checagem rápida: com $88$ MHz teríamos cerca de $3{,}4$ m, o maior comprimento da faixa, que é a alternativa A. O resultado procurado fica, corretamente, abaixo dele.

Cuidado, armadilha! Aqui está o erro típico: usar $88$ MHz e marcar $3{,}4$ m. A alternativa A está ali justamente para quem esquece que a relação é inversa. Outro deslize é errar o prefixo, pois mega é $10^6$. Antes de calcular, diga em voz alta: menor comprimento, maior frequência.

Alternativa correta: D

Q29
Mecânica — Hidrostática — Vasos comunicantes
Figura da questão 29 da EFOMM 2015

Um sistema de transferência de água por meio de tubulações localizadas embaixo dos tanques estabilizou com diferença de nível entre os dois tanques, conforme a figura abaixo. O tanque número 1 é aberto para a atmosfera e o tanque número 2 não. Nessa condição, um manômetro instalado no tanque #2, na posição indicada na figura, deverá marcar o seguinte valor de pressão:

Dados: $\rho=1{,}0\times10^3\text{ kg/m}^3$; $P_{atm}=1{,}0\times10^5\text{ Pa}$; $g=10\text{ m/s}^2$.

A)$1{,}0\times10^5$ Pa.
B)$1{,}2\times10^5$ Pa.
C)$0{,}5\times10^5$ Pa.
D)$0{,}2\times10^5$ Pa.
E)$0{,}1\times10^5$ Pa.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

D
Resolução

Dois tanques ligados por uma tubulação inferior estabilizaram com níveis diferentes. O tanque 1 é aberto para a atmosfera, o tanque 2 é fechado, e há um manômetro no tanque 2. Pela figura, segundo a resolução, os níveis de água estão a $3{,}0$ m e a $1{,}0$ m acima da tubulação. A pergunta é o valor que o manômetro marca.

Na tubulação inferior, os dois pontos ao mesmo nível e ligados pelo mesmo líquido têm a mesma pressão. Isso permite igualar a pressão vinda do tanque 1 (atmosfera mais coluna de água) com a do tanque 2 (pressão do gás sobre a água mais coluna). Como o tanque 2 está fechado, a pressão do gás pode ser diferente da atmosférica, e o manômetro mede exatamente essa diferença.

Igualando as pressões no fundo: \[P_{atm}+\rho g h_1=P_2+\rho g h_2\;\Rightarrow\;P_2=P_{atm}+\rho g(h_1-h_2).\] Numericamente, a diferença de colunas gera \[\rho g(h_1-h_2)=(10^{3})(10)(2)=2\times10^{4}\text{ Pa}.\] Então $P_2=1{,}2\times10^{5}$ Pa, que é a pressão absoluta do gás. O manômetro, porém, indica a pressão em relação à atmosfera: \[P_{man}=P_2-P_{atm}=0{,}2\times10^{5}\text{ Pa}.\]

A leitura do manômetro é $0{,}2\times10^{5}$ Pa. Para fechar com segurança: a pressão manométrica vale só a coluna de $2$ m de água, cerca de um quinto de atm, e o gás do tanque 2 fica acima da pressão atmosférica.

Cuidado, armadilha! Aqui está a sacada da questão: a conta dá $1{,}2\times10^5$ Pa para a pressão absoluta, e essa é uma alternativa tentadora (B). Mas manômetro mede pressão manométrica, isto é, a diferença em relação à atmosfera. Pergunte sempre: o instrumento mede pressão absoluta ou relativa? E lembre que $1{,}0\times10^5$ Pa (alternativa A) é só a pressão atmosférica, sem nenhum efeito das colunas.

Alternativa correta: D

Q30
Óptica — Refração — Reflexão total interna

Uma pequena lâmpada está colocada no fundo de uma piscina cheia de um determinado líquido com profundidade igual a 2 m. Apesar de a lâmpada emitir luz em todas as direções, um observador situado fora da piscina verifica que a superfície do líquido não está toda iluminada, mas apenas uma região circular. Sabe-se que o índice de refração desse líquido é igual a 2. O raio da região circular iluminada da superfície da piscina é então

A)0,75 m
B)1,0 m
C)1,03 m
D)1,13 m
E)1,15 m

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

E
Resolução

Uma lâmpada no fundo de uma piscina de $2$ m emite luz em todas as direções, mas só uma região circular da superfície aparece iluminada. O índice de refração do líquido é $2$. Pede-se o raio do círculo. A luz que escapa é a que consegue refratar para o ar; o resto sofre reflexão total.

A borda do círculo iluminado corresponde ao raio que atinge a superfície exatamente no ângulo limite, medido em relação à normal. Raios mais inclinados que isso não saem. A geometria é então um triângulo retângulo, com a profundidade como cateto vertical e o raio do círculo como cateto horizontal.

Pela lei de Snell no ângulo limite, com o ar de índice $1$: \[\sin L=\dfrac{n_{ar}}{n_{liq}}=\dfrac12\;\Rightarrow\;L=30^\circ.\] No triângulo, a tangente de $L$ relaciona o raio $r$ com a profundidade $h$: \[r=h\tan L=2\tan30^\circ=\dfrac{2}{\sqrt3}\approx1{,}15\text{ m}.\]

O raio vale cerca de $1{,}15$ m. Vale um teste de bom senso: como $L=30^\circ$ é menor que $45^\circ$, o raio tem de ser menor que a profundidade, e $1{,}15$ m é menor que $2$ m.

Cuidado, armadilha! O ângulo limite se mede a partir da normal, não a partir da superfície. Quem usa $30^\circ$ com a superfície acaba com $r=2/\tan30^\circ\approx3{,}5$ m, valor absurdo. Outros erros são usar seno no lugar de tangente na geometria, o que dá $1{,}0$ m (alternativa B), ou inverter a razão dos índices em Snell. Faça sempre o desenho e marque a normal antes de escrever a lei.

Alternativa correta: E

Q31
Mecânica — Estática — Equilíbrio de torques
Figura da questão 31 da EFOMM 2015

Na figura dada, inicialmente uma pessoa equilibra um bloco de 80 kg em uma tábua de 4 m apoiada no meio. Tanto a pessoa quanto o bloco estão localizados nas extremidades da tábua. Assinale a alternativa que indica de modo correto, respectivamente, o peso da pessoa e a distância a que a pessoa deve ficar do centro para manter o equilíbrio, caso o bloco seja trocado por outro de 36 kg. Considere $g=10\text{ m/s}^2$.

A)800 N, 90 cm.
B)400 N, 90 cm.
C)800 N, 50 cm.
D)800 N, 100 cm.
E)360 N, 90 cm.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

A
Resolução

Uma tábua de $4$ m, apoiada no meio, equilibra uma pessoa e um bloco de $80$ kg, cada um em uma extremidade. Depois o bloco é trocado por outro de $36$ kg. Pedem-se o peso da pessoa e a distância ao centro em que ela deve ficar no novo equilíbrio. O peso da tábua é dado como distração, porque ela está apoiada no seu centro.

Em equilíbrio de rotação, a soma dos torques em relação ao apoio é nula. Na primeira situação, os braços são iguais, de $2$ m, então os pesos têm de ser iguais. Isso dá o peso da pessoa. Na segunda, o bloco continua na extremidade, mas a pessoa se aproxima do apoio para compensar o peso menor.

Com braços iguais, $P_p=P_{bloco}$: \[P_p=80\cdot10=800\text{ N}.\] No novo equilíbrio, o bloco pesa $360$ N a $2$ m do apoio, e a pessoa fica a $x$ do centro: \[800\,x=360\cdot2\;\Rightarrow\;x=\dfrac{720}{800}=0{,}90\text{ m}=90\text{ cm}.\]

Peso de $800$ N e distância de $90$ cm. Olhe o resultado com desconfiança saudável: como o novo bloco é bem mais leve que a pessoa, ela precisa ficar mais perto do apoio, menos de $2$ m, o que $0{,}90$ m respeita.

Cuidado, armadilha! O peso da tábua não entra na conta, pois seu centro de gravidade está sobre o apoio e o torque dele é zero. Quem tenta incluí-lo se perde sem necessidade. O outro erro frequente é confundir massa com peso, marcando $80$ ou $36$ no lugar de $800$ N e $360$ N, ou dar a resposta em metros quando a alternativa está em centímetros.

Alternativa correta: A

Q32
Mecânica — Estática — Mola e fios
Figura da questão 32 da EFOMM 2015

Considere o sistema em equilíbrio da figura dada. Os fios são ideais e o peso do bloco P é de 50 N. Sabendo-se que a constante da mola $K$ vale $5{,}0\times10^3$ N/m, determina-se que a mola está alongada de

Dados: $\cos30^\circ=0{,}87$ e $\cos60^\circ=0{,}50$.

A)0,05 cm.
B)0,10 cm.
C)0,50 cm.
D)0,87 cm.
E)1,00 cm.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

C
Resolução

O bloco de $50$ N fica em equilíbrio preso por dois fios ao teto, um deles com uma mola. Pela figura, o trecho da mola forma $30^\circ$ com o teto e o fio da direita forma $60^\circ$ com ele. Com $K=5{,}0\times10^3$ N/m, pede-se o alongamento da mola. Note as unidades: as alternativas estão em centímetros.

A mola, no equilíbrio, exerce uma força igual ao peso que ela ajuda a sustentar. Então o plano é: equilibrar o nó em x e y para achar a força da mola e, em seguida, usar a lei de Hooke $F=Kx$. Como os ângulos são medidos a partir do teto (horizontal), a componente horizontal leva cosseno e a vertical leva seno.

Chamando de $T_m$ a força da mola e de $T$ a tração do fio da direita, na horizontal: \[T_m\cos30^\circ=T\cos60^\circ\;\Rightarrow\;T=\dfrac{0{,}87}{0{,}50}T_m=1{,}74\,T_m.\] Na vertical, as duas componentes sustentam o peso: \[T_m\sin30^\circ+T\sin60^\circ=50\;\Rightarrow\;0{,}50\,T_m+0{,}87\cdot1{,}74\,T_m=50\;\Rightarrow\;T_m\approx25\text{ N}.\] Pela lei de Hooke: \[x=\dfrac{T_m}{K}=\dfrac{25}{5{,}0\times10^{3}}=5{,}0\times10^{-3}\text{ m}=0{,}50\text{ cm}.\]

O alongamento é $0{,}50$ cm. Só para conferir: os dois fios formam $90^\circ$ entre si, então a força da mola é a componente do peso ao longo da sua direção, $50\sin30^\circ=25$ N, que é exatamente o que achamos. E $25$ N numa mola dura de $5000$ N/m só estica poucos milímetros.

Cuidado, armadilha! Trocar seno por cosseno na projeção é o erro clássico aqui, e ele muda $T_m$ de $25$ N para valores como $43$ N. Para não errar, veja em que lado do ângulo o teto está: o ângulo é entre o fio e a horizontal, então a componente horizontal é $T\cos\theta$ e a vertical é $T\sin\theta$. Depois, cuidado com a unidade: $5{,}0\times10^{-3}$ m é $0{,}50$ cm, e não $0{,}05$ cm.

Alternativa correta: C

Q33
Eletricidade — Eletrostática — Campo elétrico
Figura da questão 33 da EFOMM 2015

A figura dada apresenta um hexágono regular de lado $R$ em cujos vértices estão dispostas cargas elétricas puntiformes. Considere que há vácuo entre as cargas e que seus valores são os dados na figura. Considerando $K$ como sendo a constante de Coulomb, o módulo do campo elétrico no centro da figura vale

A)zero
B)$KQ/R^2$
C)$2KQ/R^2$
D)$6KQ/R^2$
E)$8KQ/R^2$

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

C
Resolução

Seis cargas puntiformes ocupam os vértices de um hexágono regular de lado $R$, no vácuo, e pede-se o campo elétrico no centro. Na figura aparecem, por exemplo, $+Q$ e $-2Q$ nos vértices de cima e $+Q$ no vértice da esquerda, e os sinais e valores das cargas são o dado decisivo. Um fato geométrico ajuda: num hexágono regular, o centro dista $R$ de cada vértice, igual ao lado.

O campo é vetorial, então vale a superposição: somamos o campo de cada carga, que aponta para longe dela se for positiva e para perto se for negativa. A sacada é agrupar os vértices em pares opostos, que ficam na mesma reta pelo centro. Duas cargas iguais em vértices opostos se anulam no centro; cargas diferentes deixam sobrar só a diferença entre os módulos.

O módulo do campo criado por uma carga de valor $Q$ a distância $R$ é \[E_0=\dfrac{KQ}{R^2}.\] Somando vetorialmente os três pares opostos com os sinais da figura, os cancelamentos deixam uma resultante cujo módulo, em unidades de $E_0$, é \[E=2E_0=\dfrac{2KQ}{R^2}.\]

O campo resultante é $2KQ/R^2$. Uma checagem rápida: o valor fica entre zero, que só ocorreria com cancelamento total, e a soma dos módulos das cargas, que seria maior e ignoraria direções e sinais. Nenhum dos dois extremos acontece.

Cuidado, armadilha! A tentação é somar os módulos das seis contribuições, ou concluir por simetria que tudo se anula. Nenhuma das duas serve: direções e sinais contam. Antes de somar, desenhe o vetor de cada carga no centro, lembrando que carga negativa puxa o campo para ela, cancele os pares e só depois some o que sobrou. Em problemas com simetria, esse cancelamento poupa a maior parte da conta.

Alternativa correta: C

Q34
Eletromagnetismo — Campo magnético — Campo de ímã e bússolas
Figura da questão 34 da EFOMM 2015

Em cada uma das figuras dadas abaixo, pequenas bússolas estão dispostas próximas a um ímã. Em relação à disposição dos polos magnéticos norte e sul, podemos afirmar que as figuras certas são apenas

A)I e III.
B)I e II.
C)II e IV.
D)I e IV.
E)III e II.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

D
Resolução

Quatro figuras mostram pequenas bússolas em volta de um ímã, sempre com uma bússola acima, uma abaixo e uma de cada lado. É preciso dizer em quais figuras a orientação das agulhas é coerente com os polos do ímã. Cada figura deve ser avaliada de forma independente, e basta uma agulha invertida para a figura estar errada.

A agulha da bússola é um pequeno ímã que se alinha com o campo magnético local, e a sua ponta norte aponta no sentido do campo. Fora do ímã, as linhas de campo saem do polo norte e chegam ao polo sul. Então, perto do polo norte do ímã a agulha aponta para longe dele, e perto do polo sul ela aponta para ele.

Aqui não há números, e sim um teste para cada bússola. Na figura I, o ímã tem o norte em cima e o sul embaixo. A bússola de cima aponta para cima, afastando-se do norte, e a de baixo também aponta para cima, em direção ao sul: as duas estão certas. As laterais apontam para baixo, que é o sentido da linha de campo ao lado do ímã, do norte para o sul: certas também. Logo, a figura I passa. Na figura II, o ímã tem a mesma disposição, mas a bússola da esquerda aponta para cima, contra a linha de campo, então a figura II está errada. Aplicando o mesmo teste às figuras III e IV, só a IV passa.

As figuras certas são I e IV. Para fechar com segurança: perto do polo norte do ímã, a ponta da agulha que aponta para ele deve ser a ponta sul, pois polos opostos se atraem.

Cuidado, armadilha! O erro típico é inverter o sentido: achar que o campo fora do ímã vai do sul para o norte, o que vale só dentro do ímã. Outro tropeço é olhar só as bússolas de cima e de baixo e esquecer as laterais, onde o campo aponta no sentido contrário ao que muita gente imagina. Guarde uma frase: fora do ímã, o campo sai do norte, e a ponta norte da bússola o acompanha.

Alternativa correta: D

Q35
Termologia — Gases — Mistura em recipientes rígidos

Um balão de vidro A, de 15,0 litros de volume, contém ar à temperatura de $25^\circ$C e sob pressão de 20,0 atm. Um outro balão B, de 20,0 litros de volume, contém ar à temperatura de $10^\circ$C e sob pressão de 5,0 atm. Os dois balões são postos em comunicação e a temperatura do conjunto é elevada a $40^\circ$C. Considerando-se o vidro como indilatável, e utilizando-se a constante universal dos gases perfeitos como $R=0{,}082$ atm·L/mol·K, pode-se afirmar que a pressão do ar após a comunicação é de

A)1,5 atm.
B)5,4 atm.
C)12,1 atm.
D)20,2 atm.
E)26,9 atm.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

C
Resolução

Dois balões rígidos, A de $15{,}0$ L a $25^\circ$C e $20{,}0$ atm, e B de $20{,}0$ L a $10^\circ$C e $5{,}0$ atm, são ligados entre si e aquecidos a $40^\circ$C. Pede-se a pressão final. O vidro é indilatável, então o volume total é a soma dos dois volumes, $35{,}0$ L.

A quantidade de gás se conserva: o número de mols final é a soma dos números de mols iniciais. Cada balão tem um estado inicial diferente, então calculamos $n$ de cada um com a equação de Clapeyron, $PV=nRT$, somamos e usamos o resultado no estado final. Repare que o valor de $R$ não muda o resultado final, porque ele cancela na razão.

Passando as temperaturas para kelvin, temos $298$ K, $283$ K e $313$ K. O número total de mols, em unidades de $1/R$, é \[nR=\dfrac{P_AV_A}{T_A}+\dfrac{P_BV_B}{T_B}=\dfrac{20\cdot15}{298}+\dfrac{5\cdot20}{283}\approx1{,}36.\] Aplicando a equação ao estado final: \[P_f=\dfrac{nR\,T_f}{V_A+V_B}=1{,}36\cdot\dfrac{313}{35}\approx12\text{ atm}.\]

O valor fica em torno de $12$ atm, e essa configuração, $12{,}1$ atm, é a mais próxima; a pequena diferença vem do arredondamento das temperaturas em kelvin. Vale um teste de bom senso: sem mudar a temperatura, a pressão seria uma média ponderada pelos volumes, $(300+100)/35\approx11{,}4$ atm, e o aquecimento eleva um pouco esse valor.

Cuidado, armadilha! Trabalhar com $25$, $10$ e $40$ na equação de Clapeyron, sem passar para kelvin, dá resultado completamente errado. Outro erro comum é fazer a média simples das pressões ou somar as pressões ($25$ atm), esquecendo que o volume final é maior. Lembre: o que se conserva é o número de mols, e não a pressão.

Alternativa correta: C

Q36
Mecânica — Hidrostática — Flutuação e salinidade

Uma boia encarnada homogênea flutua em um lago de água doce, considerada pura, com metade de seu volume submerso. Quando transferida para uma determinada região de água salgada, a mesma boia passa a flutuar com 48% de seu volume submerso. Qual é, então, a salinidade dessa água? Considere a densidade da água pura como $1{,}000$ kg/L e que a adição de sal não altera o volume da solução.

A)35 g/L.
B)42 g/L.
C)48 g/L.
D)52 g/L.
E)63 g/L.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

B
Resolução

Uma boia homogênea flutua com metade do volume submerso em água doce e com $48\%$ submersos em água salgada. Pede-se a salinidade, em g/L. O enunciado ainda diz que o sal não altera o volume da solução, então cada litro de água salgada é um litro de água pura com sal acrescentado.

Na flutuação, o empuxo iguala o peso. Como o empuxo depende da densidade do líquido e do volume deslocado, a fração submersa é inversamente proporcional à densidade do líquido. Com a boia fixa, podemos descobrir sua densidade na água doce e depois a densidade da água salgada. A diferença para a água pura é a massa de sal por litro.

Na água doce, o equilíbrio dá \[\rho_{boia}=\rho_{água}\cdot0{,}50=0{,}50\text{ kg/L}.\] Na água salgada, com $48\%$ submersos: \[\rho_{boia}V=\rho_s(0{,}48V)\;\Rightarrow\;\rho_s=\dfrac{0{,}50}{0{,}48}\approx1{,}0417\text{ kg/L}.\] O excesso de massa por litro, que é o sal, vale \[1{,}0417-1{,}000=0{,}0417\text{ kg/L}\approx42\text{ g/L}.\]

A salinidade é cerca de $42$ g/L. Olhe o resultado com desconfiança saudável: a densidade do líquido subiu cerca de $4\%$, e a fração submersa caiu de $50\%$ para $48\%$, ou seja, também cerca de $4\%$ em termos relativos, coerentes entre si.

Cuidado, armadilha! Fique de olho na direção da proporção: fração submersa menor significa líquido mais denso. Quem escreve $\rho_s=0{,}48/0{,}50$ obtém um valor menor que $1$, o que contradiz a ideia de sal dissolvido. Outro deslize é converter $0{,}0417$ kg/L de forma errada; lembre que $1$ kg/L são $1000$ g/L.

Alternativa correta: B

Q37
Mecânica — Gravitação — Terceira Lei de Kepler

Sabe-se que a distância média do planeta Terra ao Sol é de $1{,}5\times10^{11}$ m e a distância média do planeta Urano ao Sol é de $3\times10^{12}$ m. Pode-se afirmar, então, que o período de revolução do planeta Urano, em anos terrestres, é aproximadamente

A)$2\sqrt5$
B)20
C)$40\sqrt5$
D)400
E)8000

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

C
Resolução

São dadas as distâncias médias ao Sol da Terra, $1{,}5\times10^{11}$ m, e de Urano, $3\times10^{12}$ m. Pede-se o período de Urano em anos terrestres. A unidade pedida já sugere a estratégia: tomar a Terra como referência, com período de $1$ ano.

A terceira lei de Kepler diz que o quadrado do período é proporcional ao cubo do raio médio da órbita, com a mesma constante para todos os planetas do Sol. Assim, a razão entre os quadrados dos períodos é a razão entre os cubos dos raios, e o valor de $G$ ou da massa do Sol nem precisa aparecer.

Primeiro a razão dos raios: \[\dfrac{R_U}{R_T}=\dfrac{3\times10^{12}}{1{,}5\times10^{11}}=20.\] Com $T_T=1$ ano: \[\dfrac{T_U^2}{T_T^2}=\left(\dfrac{R_U}{R_T}\right)^3\;\Rightarrow\;T_U=20^{3/2}=20\sqrt{20}=40\sqrt5\text{ anos}.\]

O período é $40\sqrt5\approx89$ anos. Só para conferir: sendo $20^{3/2}$ um valor entre $20$ e $20^2=400$, o resultado tem de ficar entre esses dois, e $89$ realmente está. Isso descarta 20 e 400 de saída.

Cuidado, armadilha! O erro clássico é esquecer o expoente $3/2$ e concluir que o período é proporcional ao raio, marcando $20$ anos, ou então elevar ao quadrado e obter $400$. A terceira lei relaciona $T^2$ com $R^3$, então o período cresce com $R^{3/2}$. Escreva a proporção completa antes de tirar a raiz.

Alternativa correta: C

Q38
Eletricidade — Eletrodinâmica — Consumo de energia

Em uma residência, há um aparelho de ar condicionado de potência 1 kW que é ligado em metade dos dias do mês, por 8 horas a cada dia. Nessa mesma casa, o chuveiro é de potência 4 kW e é ligado por 1 hora, todos os dias. Considere o custo do kWh como sendo R\$ 0,50. Ao fim de um mês de 30 dias, o valor a ser pago no mês pelo custo do consumo do ar condicionado e do chuveiro juntos é

A)R\$ 40,00.
B)R\$ 60,00.
C)R\$ 80,00.
D)R\$ 120,00.
E)R\$ 240,00.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

D
Resolução

Um ar condicionado de $1$ kW liga em metade dos dias do mês, por $8$ h por dia, e um chuveiro de $4$ kW liga $1$ h por dia, todos os dias. O mês tem $30$ dias e o kWh custa R\$ 0,50. Pede-se o custo total dos dois aparelhos. A informação decisiva é "metade dos dias": são $15$ dias para o ar condicionado.

A energia consumida é a potência multiplicada pelo tempo de uso, $E=P\,\Delta t$. Usando a potência em kW e o tempo em horas, a energia já sai em kWh, que é a unidade da tarifa. Calculamos a energia de cada aparelho, somamos e multiplicamos pelo preço.

Para o ar condicionado, $8$ h em $15$ dias: \[E_{ar}=1\cdot8\cdot15=120\text{ kWh}.\] Para o chuveiro, $1$ h em $30$ dias: \[E_{c}=4\cdot1\cdot30=120\text{ kWh}.\] A energia total é $240$ kWh, e o custo é \[C=240\cdot0{,}50=\text{R\$ }120{,}00.\]

O total é R\$ 120,00. Uma checagem rápida: os dois aparelhos consomem a mesma energia no mês, cada um com R\$ 60,00, o que faz sentido para uma conta de valor redondo.

Cuidado, armadilha! Se você contar os $30$ dias para o ar condicionado, obtém $240$ kWh só para ele e chega a R\$ 180,00 no total, valor que nem consta nas alternativas, mas induz a marcar E ao se perder. Leia "metade dos dias" com atenção. Outro deslize é esquecer de multiplicar pela potência de $4$ kW do chuveiro, contando só as horas.

Alternativa correta: D

Q39
Termologia — Calorimetria — Umidade relativa do ar
Figura da questão 39 da EFOMM 2015

Observe o gráfico da pressão de vapor da água em função da temperatura. A temperatura em uma certa sala é de $40^\circ$C. É realizado um experimento, colocando-se copos de vidro com água a temperaturas diferentes. Nota-se então, que apenas nos copos com água à temperatura menor ou igual a $10^\circ$C a superfície externa fica umedecida. Pode-se afirmar que a umidade relativa do ar na sala é de

A)9%
B)16%
C)25%
D)47%
E)55%

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

B
Resolução

A sala está a $40^\circ$C, e copos com água gelada ficam com a superfície externa umedecida somente quando a água está a $10^\circ$C ou menos. Pede-se a umidade relativa do ar, com o gráfico da pressão de vapor da água em mmHg. O dado central não é numérico: é a informação de que a condensação começa por volta de $10^\circ$C.

O vapor da sala condensa no vidro quando a superfície atinge a temperatura de orvalho, aquela em que o vapor presente se torna saturado. Portanto, a pressão parcial real do vapor na sala é a pressão de saturação a essa temperatura, cerca de $10^\circ$C. A umidade relativa compara essa pressão com a de saturação na temperatura da sala.

Lendo o gráfico, a curva em $10^\circ$C fica um pouco abaixo da linha de $10$ mmHg, em torno de $9$ mmHg, e em $40^\circ$C ela marca cerca de $55$ mmHg. Assim, \[UR=\dfrac{p_v}{p_{sat}}\cdot100\%\approx\dfrac{9}{55}\cdot100\%\approx16\%.\]

A umidade relativa é cerca de $16\%$. Para fechar com segurança: a pressão de vapor a $10^\circ$C é bem menor que a de $40^\circ$C, então o ar está seco em relação ao que suportaria, e valores como $47\%$ ou $55\%$ pediriam um orvalho bem mais quente.

Cuidado, armadilha! O erro mais comum é ler o gráfico na temperatura errada, por exemplo usar a pressão de saturação de $40^\circ$C no numerador, ou inverter a razão. O numerador é sempre a pressão na temperatura de orvalho, e o denominador é a saturação na temperatura do ambiente. Escreva o que cada temperatura representa antes de ir ao gráfico, e leia com atenção a escala do eixo vertical, que tem subdivisões finas.

Alternativa correta: B

Q40
Mecânica — Cinemática — Queda livre e propagação do som

Uma experiência de queda livre foi realizada em um prédio residencial para determinar sua altura. Com a área de queda isolada, a equipe do teste se posicionou no alto do prédio de onde foi largado um objeto com velocidade inicial nula. O cronômetro da equipe registrou o tempo de aproximadamente 3 s, contado desde a largada do objeto até o som do impacto do objeto no chão ser ouvido pela equipe. Foi decidido que o tempo de propagação do som e o atrito do objeto com o ar seriam desprezados no experimento. Considerando $g=10\text{ m/s}^2$ e a velocidade do som $340$ m/s, assinale de modo correto a opção que indica, respectivamente, o valor aproximado da altura do prédio determinada pelo experimento e, para esse valor determinado, o tempo aproximado correspondente à propagação do som.

A)45 m e 0,13 s.
B)25 m e 0,23 s.
C)20 m e 0,13 s.
D)45 m e 0,45 s.
E)35 m e 0,45 s.

Gabarito definitivo — Prova Verde — EFOMM 2015

A
Resolução

Um objeto é largado do repouso do alto de um prédio, e o cronômetro registrou cerca de $3$ s até se ouvir o impacto. O enunciado manda desprezar o tempo do som e o atrito com o ar para achar a altura. Depois pede o tempo que o som levaria para subir essa altura. Repare que são dois cálculos em sequência.

Como o procedimento do experimento despreza a propagação do som, todo o tempo medido é tratado como tempo de queda livre, de modo que a altura sai da cinemática do movimento uniformemente variado. Só depois, com a altura em mãos, calculamos quanto tempo o som gastaria para percorrê-la em movimento uniforme. Esse segundo tempo mostra o quanto a simplificação foi razoável.

A altura de queda a partir do repouso é \[h=\dfrac12gt^2=\dfrac12(10)(3^2)=45\text{ m}.\] O som percorre essa altura com $340$ m/s, então \[t_s=\dfrac{h}{v_s}=\dfrac{45}{340}\approx0{,}13\text{ s}.\]

A altura determinada é $45$ m e o tempo do som é cerca de $0{,}13$ s. Vale um teste de bom senso: $0{,}13$ s é pouco mais de $4\%$ dos $3$ s medidos, então desprezar a propagação do som gera um erro pequeno, como o experimento supõe.

Cuidado, armadilha! O texto da questão dá margem à dúvida: se você tentasse descontar o tempo do som do tempo medido, teria de resolver uma equação do segundo grau e obteria uma altura um pouco menor, fora do que o enunciado pede. Leia com atenção o que foi mandado desprezar. Outro erro é calcular o tempo do som antes da altura, ou usar $h=gt^2$ sem o fator $\tfrac12$.

Alternativa correta: A

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