EN 2024

Analise a figura abaixo.

A figura mostra uma caixa de comprimento L, sendo arrastada em um espaço confinado de largura D por meio de um cabo, na horizontal, cuja tensão tem módulo igual a T. A caixa possui massa m e o coeficiente de atrito cinético entre a caixa e o solo é igual a $\mu_c$. Assinale a alternativa que corresponde ao intervalo de tempo $\Delta t$ que o cabo deve atuar (contado a partir do instante em que, partindo do repouso, adquire velocidade $v>0$) para que ela percorra a distância $\Delta S = D - L$ sem colidir com os limites do espaço confinado, de modo que a caixa encerre o deslocamento $\Delta S$ com velocidade nula, evitando danos ao conteúdo do seu interior. Desconsidere a resistência do ar.

Examine a figura abaixo.

Um pedreiro de peso $P = 1,0\times 10^3$ N está fazendo reparos em um muro. Ele utiliza como andaime uma tábua de massa m e comprimento L (massa uniformemente distribuída) apoiada simetricamente sobre dois cavaletes idênticos. Para que ele tenha mais espaço para se deslocar sobre a tábua, decide colocar um balde contendo água (de massa total $m_1$) em uma das extremidades da tábua e um outro balde contendo argamassa (de massa total $m_2$) na outra extremidade, conforme indicado na figura acima. Sendo as seções retas dos baldes (vistos de cima) quadradas, de lado a, considere que as massas de água e de argamassa estão uniformemente distribuídas nos baldes e que o centro de gravidade do homem está sobre a sua mediana vertical, e assinale a opção que apresenta a distância mínima d, em metros, que o pedreiro deve manter do balde contendo argamassa para que a tábua esteja em equilíbrio.

Dados: $g = 10\,m/s^2$; $L = 4,5$ m; $a = 0,5$ m; $m_1 = 3,0$ kg; $m_2 = 49$ kg e $m_T = 6,0$ kg.

Examine a figura abaixo.

A figura acima apresenta um bloco de massa M, pendendo verticalmente de uma corda ideal, que, por sua vez, passa por um pequeno tubo fixo e está presa na outra extremidade a uma pequena esfera de massa m se movendo em uma trajetória circular horizontal com velocidade constante. Sendo g a aceleração da gravidade e L o comprimento da corda entre a esfera e a extremidade superior do tubo, que expressão permite calcular o período do movimento circular da esfera para que o bloco permaneça em repouso em relação ao tubo fixo?

Ondas de gravidade são ondas oceânicas que são formadas devido à gravidade. A velocidade de propagação dessas ondas depende da profundidade h, obedecendo a relação $v = \sqrt{gh}$, em que g é a aceleração da gravidade, igual a $10\,m/s^2$. Em particular, tais ondas são classificadas como ondas rasas se a medida de meio comprimento de onda é maior que a profundidade local. Suponha que um navio esteja atracado num porto (parado em relação ao solo) numa região em que a profundidade é de 20 m. É correto afirmar que ele é atingido por ondas rasas quando o intervalo de tempo decorrido entre a chegada de duas cristas consecutivas no casco desse navio é:

Um termistor é um dispositivo eletrônico, em estado sólido, cuja principal característica é a rápida variação da resistência elétrica com a temperatura. A resistência R pode ser descrita na forma $R = R_0 e^{B/T}$, sendo $R_0$ e B constantes características do termistor em questão, em Ohms e Kelvin, respectivamente, e T a temperatura do dispositivo. Suponha que um laboratório de física possui apenas termômetros na escala Réaumur, expressa em °R. A uma temperatura de $48^\circ R$ a resistência do termistor é $R_1\,\Omega$, e, a uma temperatura de $80^\circ R$, a resistência do termistor é $R_2\,\Omega$. Assim, assinale a opção que apresenta a variação $\Delta R = R_2 - R_1$ para essa variação de temperatura, expressa em termos de $R_0$ e B.

Dados: temperatura de fusão do gelo $= 0^\circ R$; e temperatura de ebulição da água $= 80^\circ R$.

O custo com a refrigeração de um ambiente é aproximadamente proporcional à taxa com que o calor é absorvido pelo ambiente dividida pelo coeficiente de desempenho (CD) do ar-condicionado. Uma sala de aula possui ar-condicionado e apenas uma das quatro paredes da sala, que possui área A, espessura L e condutividade térmica k, recebe sol diretamente. Em um dia típico de calor, a temperatura do lado externo dessa parede é de $38^\circ C$. Em um instante inicial ($t_1$), a temperatura do ar dentro da sala de aula está em $18^\circ C$. Em seguida, 25 alunos entram na sala emitindo calor, cada um, a uma taxa de 100W. Após um certo tempo, no instante $t_2$, o ar do ambiente atinge novamente o equilíbrio térmico a $18^\circ C$. Desprezando as trocas de calor do ambiente interno da sala com o piso, com o teto e com as outras três paredes e considerando que entre os instantes $t_1$ e $t_2$ a temperatura externa se manteve constante e que nenhum aluno entrou ou saiu da sala, é correto afirmar que o custo com a refrigeração no instante $t_2$ será:

Dados: $CD = 3,0$; $k = 0,1$ W/m·K; $A = 50\,m^2$; e $L = 20$ cm.

Examine as figuras abaixo.

A Figura 1 apresenta um elétron, num certo instante $t_1$, se movendo no sentido positivo do eixo y, penetrando com velocidade v em uma região onde existem um vetor campo elétrico $\vec{E}$ paralelo ao eixo x, e um vetor campo magnético $\vec{B}$, perpendicular ao plano xy, não representado na Figura. A Figura 2 apresenta a componente x do vetor força resultante, $\vec{F}$, sobre o elétron em função da velocidade v do elétron no instante $t_1$. Sabendo que ambos os campos são uniformes e constantes, usando o sistema de eixos coordenados da Figura 1, calcule o módulo e o sentido do vetor $\vec{B}$, ao longo do eixo z, e assinale a opção correta.

Dado: carga do elétron $= -1,6\cdot 10^{-19}$ C.

Um gás ideal diatômico, funcionando como substância de trabalho de uma máquina térmica, passa ciclicamente por três processos termodinâmicos. São eles:
1) processo AB: compressão isobárica, sendo realizado um trabalho de 100J sobre o gás para reduzir o seu volume;
2) processo BC: absorção de calor a volume constante; e
3) processo CA: expansão isotérmica, sendo realizado um trabalho de 300J pelo gás.
Considere que o número de mols do gás permanece constante e igual a n em todos os processos termodinâmicos, que R é a constante universal dos gases ideais e que $C_v$ e $C_p$ são os calores específicos molares a volume e pressão constantes, respectivamente. Coloque V (verdadeiro) ou F (falso) nas afirmativas abaixo e assinale a opção que apresenta a sequência correta.

( ) O calor total absorvido pelo gás, ao final de um ciclo, é de 400J.

( ) A troca de calor entre o gás e o meio externo no processo CA é diferente de zero.

( ) O calor absorvido no processo AB é igual a $n C_p(T_B - T_A)$, em que $T_B$ e $T_A$ são as temperaturas nos estados B e A, respectivamente.

( ) O calor absorvido no processo BC é igual a $n R(T_C - T_B)$ em que $T_C$ e $T_B$ são as temperaturas nos estados C e B, respectivamente.

Um oscilador harmônico simples formado por sistema massa-mola, apoiado sobre uma superfície horizontal sem atrito, tem sua amplitude de oscilação limitada a A, devido à máxima compressão possível em uma mola (situação em que a mola fica com comprimento $L_{min}$, ou seja, sem espaço entre os seus enrolamentos). Dada esta limitação, a aceleração de um bloco de massa m acoplado a uma mola uma constante elástica $k_1$ possui valor máximo igual a $a_{max}$. Entretanto, deseja-se aumentar esse valor da aceleração máxima do mesmo bloco. Uma das possibilidades é acoplar, em paralelo com a primeira, uma outra mola de constante elástica igual a $k_2$ e que mantenha a mesma amplitude de oscilação A. Numa situação hipotética que se deseja, no mínimo, quintuplicar o valor de $a_{max}$ a razão $k_2/k_1$ deverá ser, no mínimo igual a:

Examine a figura abaixo.

Na figura acima, estão representados um fio retilíneo muito longo, perpendicular ao plano do papel, percorrido por uma corrente $I_1$ e uma espira circular de raio R no plano do papel percorrida pela corrente $I_2$. Os sentidos das correntes estão indicados na figura acima, ou seja, $I_1$ é dirigida para dentro do papel e $I_2$ está no sentido anti-horário. As duas correntes criam um vetor campo magnético resultante $B_R$ no centro C da espira. Calcule o valor da razão $I_1/I_2$ para que o módulo de $B_R$ em C seja o dobro do módulo do vetor campo magnético criado pela corrente $I_2$ em C, e assinale a opção correta.

Examine a figura abaixo.

A figura acima apresenta um circuito com um capacitor C, duas fontes ideais $\epsilon_1$ e $\epsilon_2$, dois resistores $R_1$ e $R_2$ e uma chave S. Considere que, inicialmente, a chave S permaneceu aberta por um longo tempo de forma que o capacitor adquiriu uma carga $q_0$. Se a chave S for fechada e assim permanecer também por um longo tempo, a variação percentual da carga no capacitor em relação à carga inicial $q_0$ é de:

Dados: $C = 20\,\mu F$; $\epsilon_1 = 4,0$ V; $\epsilon_2 = 5,0$ V; $R_1 = 0,30\,\Omega$ e $R_2 = 0,20\,\Omega$.

Considere uma pequena bola sendo lançada verticalmente para cima ao longo de um eixo y. Assinale a opção que apresenta o gráfico que pode representar a velocidade v da bola em função da altura y desde o instante do lançamento até o instante da máxima altura alcançada pela bola.

Examine a figura abaixo.

A figura acima apresenta uma esquematização de uma tubulação hidráulica horizontal pela qual escoa um líquido ideal em regime permanente. Os pontos 1 e 2 indicados, pertencentes a uma mesma reta horizontal, estão situados sobre os ramos de um tubo em forma de U contendo mercúrio, de massa específica $\mu_{Hg}$, em que se observa, no mercúrio, um desnível h. As áreas das seções retas $S_1$ e $S_2$ são, respectivamente, $A_1$ e $A_2$, tal que $A_1 = 3 A_2$. Sendo g a aceleração da gravidade e sabendo que a massa específica do líquido é $\mu_{Hg}/10$, qual é o módulo da velocidade do líquido no ponto 2?

Examine a figura abaixo.

Considere um sistema formado por quatro estrelas iguais, cada qual de massa M. Os centros dessas estrelas encontram-se nos vértices de um quadrado de lado L, conforme a figura acima, de tal forma que o sistema assim formado gira em torno do centro do quadrado com velocidade angular constante. Sendo G a constante gravitacional, se um meteorito de massa m passar pelo centro de massa do sistema, perpendicularmente ao plano da órbita, qual é a menor velocidade que o meteorito deve ter no centro de massa do sistema para poder escapar da atração gravitacional das estrelas?

Examine a figura abaixo.

A figura acima apresenta o experimento de Young, montado em um laboratório didático de física. As distâncias $d_1, d_2, d_3$ e $d_4$ são ajustáveis conforme o espaço disponível no laboratório, as fendas A, B e C são estreitas e o feixe de luz é monocromático, podendo emitir luz em diferentes frequências. Para facilitar a identificação das franjas claras pelos alunos durante as aulas, o professor marcou no anteparo as linhas correspondentes ao centro dessas franjas, que são obtidas quando a fonte emite luz de comprimento de onda $\lambda$ na condição em que $d_2$ (distância entre os centros das fendas B e C) é muito menor que $d_4$. Dessa forma, $d_5$ é a distância OP, entre o centro da franja clara central e a primeira franja clara adjacente a ela. O professor decide que o experimento será remontado em outro laboratório maior e, para isso, lista algumas possibilidades de alteração na montagem experimental. São elas:
I- Duplicar $d_1$ e $d_3$, mantendo inalteradas $d_2, d_4$ e $\lambda$.
II- Duplicar $d_2$ e $d_4$, mantendo inalteradas $d_1, d_3$ e $\lambda$.
III- Duplicar $d_1$ e reduzir $d_4$ pela metade, mantendo inalteradas $d_2, d_3$ e $\lambda$.
IV- Duplicar $d_2$ e reduzir $\lambda$ pela metade, mantendo inalteradas $d_1, d_3$ e $d_4$.
Dentre as possíveis alterações listadas acima, assinale a opção que apresenta aquelas que manterão a distância $d_5$ inalterada, permitindo aproveitar as marcas anteriores no anteparo.

Examine a figura abaixo.

A figura acima apresenta uma espira condutora retangular, de lados $a = 2,0$ m e $b = 3,0$ m e resistência $R = 1,0\,\Omega$, conectada a uma fonte ideal com uma força eletromotriz dada por $\epsilon_{fonte} = 2,0$ V. Metade da espira encontra-se em uma região onde existe um campo magnético uniforme $\vec{B}$, perpendicular ao plano da espira, e dirigido para dentro do papel. O módulo do campo magnético é dado por $B(t) = 0,40 + 1,2 t$, com B em teslas e t em segundos. Em $t = 10$ s, qual é o valor da intensidade, em ampères, e o sentido da corrente elétrica na espira, respectivamente?

Sabe-se que os elevadores contam com sistemas de contrapesos, para que seja possível erguer cargas elevadas com motores menos potentes. Um estudante foi desafiado a construir um protótipo de elevador, contando com um motor de potência máxima igual a P, um conjunto de massas que totalizam um valor igual a M para compor o sistema de contrapesos, uma caixa de massa m para representar o elevador, além de fios e polias ideais. Sendo g a aceleração da gravidade, despreze a resistência do ar e assinale a opção que apresenta o limite de massa $m^*$ (tal que $m + m^* > M$) que poderá ser erguida pelo elevador a uma velocidade constante igual a v.

Examine a figura abaixo.

A figura acima apresenta um cilindro sólido de raio R e altura H, flutuando em um recipiente contendo água, com metade do seu volume submerso. Considere que no interior do cilindro existe, concêntrica a ele, uma cavidade cilíndrica de raio r e altura h. Sabendo que a densidade do material de que é feito o cilindro é igual à densidade da água e que $H = 1,5 h$, calcule a razão r/R e assinale a opção correta.

Examine a figura abaixo.

A figura acima apresenta três cargas pontuais ($q_1, q_2$ e $q_3$) no vácuo, mantidas fixas nos vértices de um triângulo retângulo de lados $L_1 = 30$ cm e $L_2 = 40$ cm. Sabendo-se que $q_1 = +20\,\mu C$, $q_2 = -40\,\mu C$ e $q_3 = +60\,\mu C$, calcule o trabalho, em joules, que um agente externo deve executar para trocar as posições de $q_2$ e $q_3$ e assinale a opção correta.

Dado: Constante eletrostática $k = 9,0\cdot 10^9\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$.

Examine a figura abaixo.

A figura acima apresenta um esquema formado por um caramujo de massa m e uma cunha, de massa $M = 7m$ e ângulo de base $\theta$, sobre uma superfície horizontal sem atrito. Considere que, inicialmente, tanto a cunha quanto o caramujo estão em repouso em relação à superfície horizontal. Quando o caramujo começa a subir com velocidade u em relação ao plano inclinado da cunha, a cunha passa a se mover com velocidade v em relação à superfície horizontal. Sabendo que $u = 10 v$, qual é o ângulo $\theta$?

A pressão manométrica de um pneu de automóvel é de 205 kPa antes de iniciar uma viagem em um local onde a pressão atmosférica é de 95 kPa e a temperatura é de $25^\circ C$ (considere que o ar no interior do pneu está em equilíbrio térmico com o meio externo). Ao término da viagem, a pressão manométrica verificada no mesmo pneu foi de 225 kPa, em uma cidade onde a pressão atmosférica é de 105 kPa. Admitindo que o comportamento do ar seja igual ao comportamento de um gás ideal e sabendo que o volume do pneu aumentou em 5%, assinale a opção que apresenta a melhor aproximação para a temperatura do ar do pneu medida após o término da viagem.

Os protetores auriculares são equipamentos de proteção individual (EPI) extremamente importantes em ambientes ou situações em que haverá exposição a elevados níveis sonoros, evitando assim desconforto (dor) ou perda de audição a longo prazo. Suponha que o som emitido durante um exercício de tiro em um navio se propague como uma onda esférica, e que o oficial de segurança está a uma distância $r_1$ (em linha reta) do canhão (fonte sonora). Desse modo, desconsiderando-se as perdas de energia durante a propagação da onda sonora, o uso de um protetor auricular capaz de reduzir em 36dB o nível sonoro terá efeito similar a se afastar quantas vezes do canhão, em termos de $r_1$?