Quando certas grandezas físicas são medidas, os valores obtidos são conhecidos somente dentro dos limites da incerteza experimental, cujo valor pode depender de vários fatores, como a qualidade dos instrumentos utilizados, a habilidade do experimentador e o número de medidas realizadas.
Considerando-se que a aresta de um cubo sólido uniforme igual a 10,0 cm, e sua massa m = 24,6 kg, a ordem de grandeza da densidade do cubo, em kg/$\mathrm{m}^{3}$, é igual a
A aresta do cubo é 10 cm = 0,10 m. Seu volume é
$$V=(0{,}10)^3=10^{-3}\ \mathrm{m^3}$$
A densidade é
$$\rho=m/V=24{,}6/10^{-3}=2{,}46\cdot10^4\ \mathrm{kg/m^3}$$
Como 2,46 é menor que $\sqrt{10}$, a ordem de grandeza é $10^4$ kg/$\mathrm{m}^{3}$
Alternativa do gabarito oficial: B
O movimento de uma partícula é completamente especificado se sua posição no espaço é conhecida em todos os momentos. Considere uma partícula movendo-se sobre o eixo X segundo a equação horária $X(t)=-10+7t+4t^2$, em que X é dado em metros e t, em segundos.
Nessas condições, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas.
( ) A partícula realiza um movimento uniforme regressivo.
( ) No instante t = 1,0 s, a partícula encontra-se na posição X = 1,0 m e com velocidade v = 15,0 m/s.
( ) Em qualquer instante, a partícula tem uma aceleração constante de módulo igual a 8 m/$\mathrm{s}^{2}$.
( ) O módulo da velocidade escalar média da partícula entre os instantes $t_{1}$ = 1,0 s e $t_{2}$ = 2,0 s é igual a 10,0 m/s.
A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a
Compare
$$x=-10+7t+4t^2$$
$$x=x_0+v_0t+at^2/2$$
$$x₀ = -10\ \mathrm{m}$$
$v_{0}$ = 7 m/s e a = 8 m/$\mathrm{s}^{2}$. O movimento não é uniforme: I é falsa
Em t = 1 s
$$x = -10 + 7 + 4 = 1\ \mathrm{m}$$
$$v=v_0+at=7+8=15\ \mathrm{m/s}$$
Portanto, II e III são verdadeiras
Em t = 2 s
$$x = -10 + 14 + 16 = 20\ \mathrm{m}$$
Entre 1 s e 2 s, a velocidade média vale (20 − 1)/(2 − 1) = 19 m/s, e não 10. IV é falsa. Sequência F V V F
Alternativa do gabarito oficial: A
O Movimento Harmônico Simples (MHS) é um modelo simples para descrever diversos tipos de movimentos periódicos e oscilatórios. No estudo dos movimentos harmônicos simples, estão fundamentados alguns dos maiores avanços para a ciência, dentre eles pode-se citar a primeira medição com precisão da aceleração da gravidade e a comprovação científica da rotação da Terra.
Considerando-se um bloco ligado a uma mola ideal de constante de força igual a 2,4 N/cm, que oscila com frequência de 2,0 Hz, a massa do bloco, em kg, é de, aproximadamente,
Converta a constante elástica: 2,4 N/cm = 240 N/m
No sistema massa-mola
$$f=(1/2\pi)\sqrt{k/m}$$
Isolando a massa
$$m=k/(4\pi^2f^2)$$
Com f = 2 Hz
$$m=240/(16\pi^2)\approx1{,}52\ \mathrm{kg}$$
aproximadamente 1,5 kg
Alternativa do gabarito oficial: B
Processos e sistemas biológicos são complexos e, assim como qualquer outro processo que ocorra na natureza, podem ser explicados pela física e devem obedecer às suas leis. A Termodinâmica é o ramo da Física que possui maior afinidade com esses sistemas e seu entendimento traz uma visão mais clara do funcionamento deles.
Com base nos conhecimentos sobre Termodinâmica, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas.
( ) Um processo irreversível é aquele que, tendo ocorrido, pode ser invertido passando pelos mesmos estados de equilíbrio.
( ) A energia interna de um sistema (gás ideal) não depende apenas da temperatura em que ele se encontra.
( ) Nas transformações adiabáticas, não há trocas de calor entre o sistema e o ambiente e vice-versa.
A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a
I — Falsa. Retornar pelos mesmos estados de equilíbrio caracteriza um processo reversível ideal; o enunciado o chama de irreversível
II — Falsa para uma quantidade fixa de gás ideal: sua energia interna depende apenas da temperatura
III — Verdadeira. Em transformação adiabática, não há troca de calor, Q = 0. Isso não implica trabalho nulo nem temperatura constante. Sequência F F V
Alternativa do gabarito oficial: E
Um esporte muito emocionante é o de viajar em balões de ar quente, no qual um balão é cheio de ar aquecido por um queimador colocado na parte inferior. O balão foi desenvolvido pouco mais de cem anos antes do avião, satisfazendo, em parte, o desejo ancestral do ser humano de conquistar os céus.
Com base nos conhecimentos sobre Hidrostática, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas.
( ) A força de empuxo aumenta quando o volume do balão aumenta.
( ) A força de empuxo atua na vertical de baixo para cima sobre qualquer corpo imerso em um fluido, como é o caso do ar. Essa força depende diretamente da densidade do fluido, da aceleração da gravidade no local e do volume de fluido deslocado pelo corpo.
( ) Como o ar aquecido no interior do balão tem menor densidade que o ar fora dele, a força de empuxo será menor que a força-peso, resultando em uma força vertical para cima, responsável por fazer o balão subir.
A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a
I — Verdadeira, mantendo a densidade externa
$$E=\rho_{\rm ar}gV$$
portanto aumentar V aumenta o empuxo
II — Verdadeira. O empuxo corresponde ao peso do fluido deslocado e aponta para cima no campo gravitacional terrestre
III — Falsa. Para produzir resultante para cima, o empuxo deve superar o peso total do balão e de seu conteúdo, e não ser menor. Sequência V V F
Alternativa do gabarito oficial: D
Uma onda surge quando um sistema é deslocado de sua posição de equilíbrio e a perturbação pode se propagar de uma região para outra do sistema. Considere uma onda senoidal se propagando ao longo de uma corda e descrita pela função de onda $y(x,t)=10\sin[\pi(4t+2x)]$, em que x e y são dados em metros e t, em segundos.
Com base nos conhecimentos sobre Ondas, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas.
( ) A onda é progressiva e tem velocidade de 4,0 m/s.
( ) O comprimento de onda da onda é igual a 1,0 m.
( ) O módulo da velocidade transversal máxima de qualquer partícula da corda é igual a 2,0 m/s.
( ) A onda se propaga com um período de 0,5 s.
A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a
Compare
$$y=10\sin[\pi(4t+2x)]$$
$$y=A\sin(\omega t+kx)$$
$$A = 10\ \mathrm{m}$$
$\omega$ = 4π rad/s e k = 2π rad/m
$$f=\omega/(2\pi)=2\ \mathrm{Hz}$$
$$T = 0{,}5\ \mathrm{s}$$
$$\lambda=2\pi/k=1\ \mathrm{m}$$
$$v=\omega/k=2\ \mathrm{m/s}$$
I é falsa e II é verdadeira
A velocidade transversal máxima é
$$\omega A=40\pi\ \mathrm{m/s}$$
não 2 m/s: III é falsa. IV é verdadeira, pois
$$T = 0{,}5\ \mathrm{s}$$
A sequência é F V F V. A velocidade de propagação da onda e a velocidade transversal de um ponto da corda são grandezas diferentes
Alternativa do gabarito oficial: C
Uma interessante aplicação da reflexão interna total é a transmissão de um feixe de luz através de uma longa, fina e transparente fibra de vidro, conhecida como Fibra Óptica.
Considerando-se um vidro que possui um índice de refração $n_{v}$ = 1,2, o índice de refração do ar $n_{ar}$ = 1,0, conclui-se que o seno do ângulo crítico, para reflexão interna total para a luz que se propaga do vidro para o ar, é igual a
A reflexão interna total pode ocorrer ao passar de um meio mais refringente para outro menos refringente: do vidro para o ar
No ângulo crítico, o raio refratado rasante faz 90 ° com a normal. Pela lei de Snell
$$n_v\sin\theta_c=n_{\rm ar}$$
$$\sin\theta_c=1/1{,}2=5/6$$
A pergunta solicita o seno, e não o valor angular
Alternativa do gabarito oficial: D
As imagens fornecidas por espelhos esféricos podem ser determinadas algebricamente, sem necessidade de se construírem figuras.
Considerando-se um objeto de 2,0 cm de altura situado, perpendicularmente, sobre o eixo principal, a 15,0 cm de um espelho côncavo e sabendo-se que o raio de curvatura do espelho é 10,0 cm, conclui-se que a altura da imagem formada, em cm, é igual a
O foco do espelho esférico tem distância f = R/2 = 10/2 = 5 cm
Pela equação
$$1/f=1/p+1/p'$$
$$1/p'=1/5-1/15=2/15$$
logo p′ = 7,5 cm
O aumento é
$$A=-p'/p=-7{,}5/15=-0{,}5$$
Para objeto de 2 cm, a imagem tem altura algébrica −1 cm, isto é, tamanho 1 cm e orientação invertida
Alternativa do gabarito oficial: E
A carga elétrica é considerada como uma propriedade que se manifesta em algumas das chamadas partículas elementares; por exemplo, nos prótons e elétrons.
Com base nos conhecimentos sobre Eletrostática, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas.
( ) A carga elétrica é sempre conservada em um sistema isolado.
( ) Quanto menor o raio de curvatura de uma pequena região de um condutor carregado, maior a densidade superficial de carga, ocorrendo grande acúmulo de cargas elétricas nas regiões pontiagudas.
( ) Carregar um objeto por indução requer o contato com outro que induza carga.
( ) Para uma carga negativa, as linhas de campo elétrico devem se cruzar.
A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a
I — Verdadeira. A carga total se conserva em um sistema isolado
II — Verdadeira. Em um condutor eletrizado em equilíbrio, regiões pontiagudas tendem a ter maior densidade superficial de carga e maior campo nas proximidades
III — Falsa. A indução eletrostática não exige contato com o corpo indutor
IV — Falsa. Linhas de campo elétrico não se cruzam: o campo tem uma única direção em cada ponto onde está definido. Sequência V V F F
Alternativa do gabarito oficial: D
Os capacitores possuem inúmeras aplicações, tal como em flash das máquinas fotográficas, nos sensores de “air bags” automotivos ou em receptores de rádio e de televisão. Considere que uma bateria A está conectada às placas de um capacitor de 4 µF, armazenando uma carga de 25 µC. Se o mesmo capacitor estiver conectado a uma bateria B e armazenando uma carga de 30 µC, a relação entre as tensões da bateria B e a da bateria A é igual a
Para um capacitor de capacitância constante, Q = CU, portanto U = Q/C
Como é o mesmo capacitor, C se cancela na razão
$$U_B/U_A=Q_B/Q_A=30/25$$
$$U_B/U_A=1{,}2$$
Não é necessário converter μC para C porque as duas cargas usam a mesma unidade
Alternativa do gabarito oficial: C