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EsPCEx · 1998

Escola Preparatória de Cadetes do Exército

Prova de Física — 10 questões objetivas com resolução comentada pelo Método TEF.

Q01
Mecânica - Estática - equilíbrio de corpos extensos

Uma tábua homogênea e uniforme de comprimento L com massa de 3,0Kg, em equilíbrio, tem uma das suas extremidades sobre um apoio e a outra é sustentada por uma mola ideal conforme a figura. Sobre a tábua encontra-se um corpo “M”, com massa igual a 2,0Kg, na posição indicada. Considerando a aceleração da gravidade g=10m/s², pode-se afirmar que o módulo da força F exercida na mola é:

Tábua homogênea apoiada à esquerda, sustentada por uma mola à direita, com o corpo M sobre a tábua.
A)F=3,0N
B)F=25,0N
C)F=30,0N
D)F=2,5N
E)F=5,0N

Gabarito EsPCEx 1998

C
Resolução

Tomando momentos em relação ao apoio da extremidade esquerda, a reação do apoio não produz momento. O peso da tábua é $30\text{ N}$ e atua em $L/2$. O peso do corpo M é $20\text{ N}$ e atua em $3L/4$. A força da mola atua na extremidade, a uma distância $L$ do apoio. Assim:$$F\cdot L=30\cdot\frac{L}{2}+20\cdot\frac{3L}{4}.$$Logo:$$F=15+15=30\text{ N}.$$

Alternativa correta: C

Q02
Fundamentos da Física - Vetores - soma vetorial

Com base no sistema de forças de mesma intensidade, representado abaixo, assinale a alternativa correta.

Sistema de quatro forças de mesma intensidade, com ângulos indicados entre os vetores.
A)$\vec F_1$ é resultante da soma de $\vec F_2$ e $\vec F_3$
B)$\vec F_3+\vec F_2+\vec F_4=\vec 0$
C)$\vec F_2$ é resultante da soma de $\vec F_1$, $\vec F_3$ e $\vec F_4$
D)$\vec F_4+\vec F_1+\vec F_3=\vec 0$
E)A resultante da soma de $\vec F_1$, $\vec F_2$ e $\vec F_3$ é nula.

Gabarito EsPCEx 1998

E
Resolução

Os vetores $\vec F_1$, $\vec F_2$ e $\vec F_3$ têm o mesmo módulo e estão separados, dois a dois, por ângulos de $120^\circ$. Três vetores de mesmo módulo com direções separadas de $120^\circ$ formam um polígono fechado quando somados. Portanto:$$\vec F_1+\vec F_2+\vec F_3=\vec 0.$$

Alternativa correta: E

Q03
Mecânica - Energia mecânica - conservação

Assinale a alternativa cujo gráfico representa a soma (E+P) das energias cinética e potencial gravitacional de um projétil que é lançado verticalmente até uma altura H (Considere o atrito desprezível e a aceleração da gravidade constante).

Cinco gráficos, identificados de A a E, para a soma das energias cinética e potencial gravitacional em função da altura.

Gabarito EsPCEx 1998

D
Resolução

Sem atrito, a energia mecânica do projétil é conservada. Como a soma da energia cinética com a energia potencial gravitacional é a energia mecânica:$$E+P=\text{constante}.$$Portanto, o gráfico deve ser uma reta horizontal.

Alternativa correta: D

Q04
Mecânica - Dinâmica - resistência do ar

Na superfície da Terra, uma pessoa lança uma pedra verticalmente para cima. Considerando-se que a resistência do ar não é desprezível, assinale a alternativa que representa as forças que atuam na pedra, no instante em que ela está passando pelo ponto médio de sua trajetória, durante a subida.( Despreze o empuxo do ar).

Cinco diagramas, identificados de A a E, representando possíveis forças sobre uma pedra durante a subida.

Gabarito EsPCEx 1998

A
Resolução

Durante a subida, a velocidade da pedra aponta para cima. O peso atua verticalmente para baixo e a força de resistência do ar também aponta para baixo, pois se opõe ao movimento. Assim, existem duas forças verticais dirigidas para baixo.

Alternativa correta: A

Q05
Mecânica - Dinâmica - atrito e rodas de automóvel

A figura abaixo representa um automóvel em movimento retilíneo uniforme, da esquerda para a direita. Os vetores representam os sentidos das forças de atrito das rodas sobre a superfície do chão.

Sendo assim, pode-se afirmar que o automóvel

Automóvel representado na figura original da questão.
A)tem tração apenas nas rodas traseiras.
B)tem tração nas quatro rodas.
C)tem tração apenas nas rodas dianteiras.
D)move-se em ponto morto, isto é, sem que nenhuma das rodas seja tracionada.
E)não tem tração nas rodas.

Gabarito EsPCEx 1998

A
Resolução

Na roda motriz, o torque do motor tende a fazer o ponto de contato empurrar o chão para trás; por ação e reação, o chão exerce atrito para a frente sobre a roda. Na roda não motriz, necessária à rotação por rolamento enquanto o automóvel é puxado, o sentido do atrito é oposto. A configuração correspondente identifica as rodas traseiras como motrizes. A alternativa correta é A — tem tração apenas nas rodas traseiras.

Observação documental: na cópia digital fornecida, os vetores mencionados no enunciado não ficam discerníveis na figura rasterizada; a imagem foi mantida sem reconstrução ou acréscimo de setas.

Alternativa correta: A

Q06
Óptica - Óptica geométrica - refração e profundidade aparente

Um pescador enxerga um peixe mais próximo da superfície de um lago do que realmente o peixe está. Este fato se verifica porque

A)ocorre reflexão da luz.
B)ocorre difração da luz ao passar da água para o ar.
C)a velocidade de propagação da luz aumenta ao passar da água para o ar.
D)o meio água é menos refringente que o meio ar.
E)a luz não se propaga na água.

Gabarito EsPCEx 1998

C
Resolução

Ao passar da água para o ar, a luz passa de um meio de maior índice de refração para outro de menor índice. Sua velocidade aumenta e os raios refratados afastam-se da normal. O prolongamento desses raios para trás faz o peixe parecer estar a uma profundidade menor que a real.

Alternativa correta: C

Q07
Termologia - Termodinâmica - transformação geral dos gases

Qual a pressão a que deve ser submetido um litro de gás, inicialmente a 1atm e 7°C, para ter seu volume reduzido a ¼ de litro, quando a temperatura é 63°C?

A)36 atm
B)4,8 atm
C)3,6 atm
D)15 atm
E)22 atm

Gabarito EsPCEx 1998

B
Resolução

Para uma quantidade fixa de gás ideal:$$\frac{P_1V_1}{T_1}=\frac{P_2V_2}{T_2}.$$As temperaturas absolutas são:$$T_1=7+273=280\text{ K},\qquad T_2=63+273=336\text{ K}.$$Com $P_1=1\text{ atm}$, $V_1=1\text{ L}$ e $V_2=0{,}25\text{ L}$:$$P_2=\frac{P_1V_1T_2}{T_1V_2}=\frac{1\cdot1\cdot336}{280\cdot0{,}25}=4{,}8\text{ atm}.$$

Alternativa correta: B

Q08
Mecânica - Cinemática - velocidade média

Um automóvel percorre a primeira metade de um trecho de 400 metros com velocidade de 120Km/h. Qual deve ser a maior velocidade média do carro na segunda metade do trecho, para que sua velocidade média, em todo o trecho, seja de 80Km/h?

A)20Km/h
B)48Km/h
C)56Km/h
D)60Km/h
E)80Km/h

Gabarito EsPCEx 1998

D
Resolução

As duas metades têm a mesma distância. Para dois trechos de igual comprimento:$$v_m=\frac{2v_1v_2}{v_1+v_2}.$$Substituindo $v_m=80\text{ km/h}$ e $v_1=120\text{ km/h}$:$$80=\frac{2\cdot120\cdot v_2}{120+v_2}.$$Então:$$9600+80v_2=240v_2,$$$$v_2=60\text{ km/h}.$$

Alternativa correta: D

Q09
Ondulatória - frequência, período e velocidade

De uma torneira mal fechada caem gotas idênticas à razão de 4 gotas a cada segundo, exatamente no centro da superfície livre da água contida num recipiente circular de raio r = 40cm. As frentes de onda originadas pelas primeiras dessas gotas são mostradas na figura. Com base no acima descrito, pode-se afirmar que:

Frentes de onda circulares concêntricas com marcações de distância em centímetros.
A)v = 32cm/s e f = ¼ Hz
B)v = 64cm/s e T = 4s
C)v = 32cm/s e f = 4 Hz
D)v = 64cm/s e T = 0,5s
E)v = 18cm/s e f = 2 Hz

Gabarito EsPCEx 1998

C
Resolução

Caem $4$ gotas a cada segundo, portanto a frequência da perturbação é:$$f=4\text{ Hz}.$$Pela figura, a distância entre duas frentes de onda consecutivas é $8\text{ cm}$, logo:$$\lambda=8\text{ cm}.$$A velocidade de propagação é:$$v=\lambda f=8\cdot4=32\text{ cm/s}.$$

Alternativa correta: C

Q10
Mecânica - Gravitação - terceira lei de Kepler

O período de revolução da Terra em torno do Sol é de aproximadamente 365 dias (1 ano). Supondo que o raio médio da órbita da Terra em torno do Sol fosse o dobro do valor atual, o novo período de revolução seria de:

A)$\sqrt{2}$ anos
B)2 anos
C)$3\sqrt{3}$ anos
D)8 anos
E)$2\sqrt{2}$ anos

Gabarito EsPCEx 1998

E
Resolução

Pela terceira lei de Kepler, para órbitas em torno do mesmo astro:$$\frac{T^2}{R^3}=\text{constante}.$$Se o novo raio orbital for $R'=2R$:$$\frac{T'^2}{(2R)^3}=\frac{T^2}{R^3}.$$Assim:$$T'^2=8T^2,$$$$T'=2\sqrt{2}\,T.$$Como $T=1$ ano:$$T'=2\sqrt{2}\text{ anos}.$$

Alternativa correta: E

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