EsPCEx · 2013 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Determine primeiro a direção do campo magnético e da velocidade ou corrente. A força magnética é perpendicular a essas direções e seu módulo depende da componente perpendicular ao campo. Use a regra da mão direita para carga positiva ou corrente convencional e inverta o sentido quando a carga for negativa.

A força magnética sobre uma carga em movimento é $\vec F_m=q\vec v\times\vec B$. Como as duas partículas chegam ao mesmo ponto com a mesma velocidade e esta é perpendicular ao campo, o sinal da carga determina o sentido da força.

Como $Q_A\mathrel{>}0$ e $Q_B\mathrel{<}0$, as forças magnéticas têm sentidos opostos. Em ambos os casos, a força é perpendicular à velocidade.

Verifique se a quantidade de gás permanece constante e coloque as temperaturas em kelvin. A equação de estado $PV=nRT$ liga pressão, volume e temperatura. Ao comparar dois estados do mesmo gás com $n$ fixo, a razão $PV/T$ é constante.

A temperatura inicial é $T_1=27+273=300\text{K}$. Na expansão isobárica, $V\propto T$, então $T_2=5T_1=1500\text{K}$.

Na etapa isocórica, $P\propto T$. Como a pressão final vale um sexto do valor inicial e a primeira transformação foi isobárica, $P_2=P_1$. Logo, $T_3=T_2/6=250\text{K}$.

Convertendo para Celsius: $\theta_3=250-273=-23\text{°C}$.

Comece isolando o corpo ou o conjunto que está em equilíbrio. Sobre ele, marque as forças externas com direção, sentido e ponto de aplicação. O equilíbrio exige resultante de forças nula; para um corpo extenso, também exige soma dos momentos nula em relação a qualquer eixo escolhido.

Tomando momentos em torno do apoio A, a reação em B produz momento anti-horário e os pesos produzem momentos horários. O peso da barra atua em seu centro, a $1{,}0\text{m}$ de A.

$R_B\cdot2{,}0=50\cdot1{,}0+80\cdot0{,}40=82$.

Assim, $R_B=41\text{N}$.

Escolher o eixo de rotação em um apoio costuma eliminar forças desconhecidas do cálculo dos momentos. Depois de obter a grandeza pedida, verifique se as forças encontradas também satisfazem o equilíbrio translacional. O braço de uma força é sempre a distância perpendicular entre sua linha de ação e o eixo.

Escolha os estados inicial e final antes de escrever a equação de energia. O trabalho das forças resultantes altera a energia cinética; forças conservativas podem ser representadas por energia potencial. Atrito e outras forças dissipativas entram pelo trabalho que realizam ao longo do deslocamento.

O carrinho inicia em repouso e chega à altura de 10 m com energia cinética pequena, mas não nula. Cancelar a massa na conservação de energia deixa $H=10+v^2/(2g)$. Portanto, a altura inicial precisa ser ligeiramente superior a 10 m.

Sem dissipação, a energia mecânica se conserva. Se $H$ é a altura inicial, então $mgH=mg\cdot10+\frac12mv^2$.

Com $v=1\text{m/s}$ e $g=10\text{m/s}^2$, $H=10+\dfrac{1^2}{2\cdot10}=10{,}05\text{m}$.

Identifique os pontos fixos das escalas e suponha uma relação linear apenas quando a calibração descrita permitir. A temperatura Celsius e a temperatura absoluta têm a mesma variação numérica para um mesmo aquecimento, mas origens diferentes. Relacione as leituras correspondentes antes de substituir a temperatura pedida.

Os 32 °F correspondem ao zero da escala Celsius. Como 10,4 °F está abaixo desse valor, a temperatura Celsius deve ser negativa. A diferença de $-21{,}6$ °F, multiplicada por $5/9$, resulta em $-12$ °C.

A conversão entre Fahrenheit e Celsius é $\theta_C=\dfrac59(\theta_F-32)$.

Assim, $\theta_C=\dfrac59(10{,}4-32)=\dfrac59(-21{,}6)=-12\text{°C}$.

Reconheça a posição de equilíbrio e a força ou aceleração restauradora. No movimento harmônico simples, a aceleração é proporcional ao afastamento da posição de equilíbrio e aponta em sentido oposto a ele. Período, frequência e frequência angular descrevem ritmos equivalentes do mesmo movimento.

A posição de equilíbrio muda quando o corpo é preso à mola vertical, mas essa mudança não altera o período de pequenas oscilações ideais. O período depende apenas de massa e constante elástica. Converta 80 g para 0,080 kg antes de calcular a raiz.

Para um sistema massa-mola ideal, $T=2\pi\sqrt{m/k}$. Com $m=0{,}080\text{kg}$ e $k=0{,}5\text{N/m}$:

$T=2\cdot3{,}14\sqrt{0{,}080/0{,}5}=6{,}28\sqrt{0{,}16}=6{,}28\cdot0{,}4=2{,}512\text{s}$.

Identifique a distribuição das cargas e a grandeza pedida antes de somar contribuições. Campo elétrico é vetor, enquanto potencial elétrico e capacitância são escalares. Em uma associação de capacitores, a ligação por fios determina quais placas compartilham o mesmo potencial.

Ao interligar condutores, o equilíbrio eletrostático exige igualdade de potenciais: $V_A=V_B$.

Para uma esfera condutora isolada, $V=kQ/R$. Logo, $Q_A/R_A=Q_B/R_B$. Como $R_A\mathrel{<}R_B$, resulta $Q_A\mathrel{<}Q_B$.

Use unidades homogêneas e diferencie carga de cada componente, carga total e carga da associação equivalente. Para forças ou campos, determine os sentidos antes de somar módulos. Se houver simetria, aproveite-a para reconhecer contribuições que se cancelam.

Na configuração correspondente, o circuito é formado por dois blocos em série: $(A\parallel B)$ e $(C\parallel D)$. Inicialmente, cada bloco tem resistência equivalente $R/2$, e a corrente se divide igualmente entre as lâmpadas de cada paralelo.

Quando A queima, o primeiro bloco passa a ser apenas a lâmpada B, com resistência $R$. A resistência total aumenta de $R$ para $3R/2$, reduzindo a corrente total. Entretanto, B passa a conduzir sozinha toda essa corrente, que é maior do que a corrente que ela recebia antes, quando dividia o ramo com A. Assim, seu brilho aumenta.

No segundo bloco, C e D continuam em paralelo e dividem a corrente total reduzida; por isso, ambas diminuem de brilho e permanecem acesas.

Identifique primeiro o intervalo de tempo e o referencial adotado no enunciado. A posição informa onde o móvel está; a velocidade descreve como a posição varia; a aceleração descreve como a velocidade varia. Em um gráfico, a inclinação fornece uma taxa de variação, enquanto a área só representa deslocamento quando os eixos são velocidade e tempo.

A velocidade do carro é $72\text{km/h}=20\text{m/s}$. Nos 5 s de atraso da viatura, o carro abre uma vantagem de $100\text{m}$.

A viatura percorre $2100\text{m}$ até o encontro; nesse mesmo intervalo de perseguição, o carro percorre $2100-100=2000\text{m}$. Como sua velocidade é constante, o tempo de perseguição é $t=2000/20=100\text{s}$.

Para a viatura, que parte do repouso com aceleração constante, a velocidade média é $v_f/2$. Assim, $2100=(v_f/2)\cdot100$, resultando $v_f=42\text{m/s}$.

Antes de calcular correntes, identifique os nós ligados por fios ideais. Elementos em série conduzem a mesma corrente; elementos em paralelo têm a mesma diferença de potencial. Com essa topologia estabelecida, aplique a lei de Ohm e, quando necessário, as leis dos nós e das malhas.

Para medir a corrente que atravessa um trecho do circuito, o amperímetro deve ser percorrido pela mesma corrente desse trecho. Por isso, ele é conectado em série.

Idealmente, sua resistência interna é desprezível para não alterar a corrente do circuito.

Antes de calcular correntes, identifique os nós ligados por fios ideais. Elementos em série conduzem a mesma corrente; elementos em paralelo têm a mesma diferença de potencial. Com essa topologia estabelecida, aplique a lei de Ohm e, quando necessário, as leis dos nós e das malhas.

Ao fornecer corrente, a pilha sofre uma queda de tensão dentro dela própria, igual a $ri=0{,}05$ V. A tensão disponível ao resistor externo é a força eletromotriz menos essa queda; deve, portanto, ficar um pouco abaixo de 1,5 V.

Para um gerador real fornecendo corrente, a tensão nos terminais é $U=\varepsilon-ri$.

$U=1{,}5-0{,}05\cdot1{,}0=1{,}45\text{V}$.

Determine primeiro quais pontos do fluido estão à mesma profundidade e quais superfícies estão expostas à pressão externa. Em repouso, a diferença de pressão entre dois níveis depende da densidade, da gravidade e da diferença vertical de altura. Para corpos imersos, o empuxo depende do volume de fluido deslocado.

A transmissão de pressão faz a força crescer na mesma proporção da área. O êmbolo maior tem área 400 vezes maior que a do menor; a força aplicada pode ser 400 vezes menor que o peso do automóvel. Essa razão reproduz os 50 N calculados.

Pelo princípio de Pascal, as pressões transmitidas aos dois êmbolos são iguais: $F_1/A_1=F_2/A_2$.

$F_1=2\cdot10^4\dfrac{4\cdot10^{-4}}{0{,}16}=50\text{N}$.