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UFAM PSC 2022 | 3ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Federal do Amazonas

Processo Seletivo Contínuo — PSC 2022 · 3ª Etapa · Prova de Conhecimentos Gerais · Prova de Física (Q43-48) — resolução comentada Método TEF.

Q43
Eletricidade — Eletrostática — Campo Elétrico e Linhas de Força

A figura a seguir mostra as linhas de força do campo eletrostático criado por um sistema de duas partículas carregadas:

Linhas de força de duas cargas, uma negativa à esquerda e uma positiva à direita, com os pontos A, próximo da carga positiva, e B, mais afastado e acima

A partir das informações contidas na figura, podemos afirmar que:

I. A partícula com carga de maior módulo é a que está carregada positivamente.
II. A intensidade do campo elétrico no ponto A é maior que a intensidade do campo elétrico no ponto B.
III. Uma partícula de massa $m$ e carga $q \gt 0$ liberada, a partir do repouso, no ponto A, irá sofrer uma aceleração menor do que se for abandonada, a partir do repouso, no ponto B.

Assinale a alternativa CORRETA:

(A)Somente a afirmativa II é verdadeira.
(B)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
(C)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
(D)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
(E)Todas as afirmativas são verdadeiras.

Gabarito oficial COMPEC/UFAM — PSC 2022 (3ª Etapa)

B
Resolução comentada

I. Da carga positiva saem mais linhas de força do que chegam à negativa (várias linhas se afastam para o infinito), logo a carga positiva tem o maior módulo. Verdadeira.

II. O ponto A está bem mais próximo da carga positiva, numa região onde as linhas são mais densas do que em B. Portanto $E_A \gt E_B$. Verdadeira.

III. Para uma carga $q \gt 0$ de massa $m$, vale $a = \dfrac{qE}{m}$. Como $E_A \gt E_B$, a aceleração em A é maior que em B. Falsa.

São verdadeiras apenas as afirmativas I e II.

Q44
Eletricidade — Eletrostática — Lei de Coulomb

Num experimento realizado no Laboratório de Eletricidade, um grupo de alunos utilizou uma mola com constante elástica de $0{,}1\text{ N/m}$ e com $5{,}0\text{ cm}$ de comprimento quando estava não tensionada. Eles prenderam duas pequenas contas idênticas de plástico nas extremidades da mola e colocaram o conjunto sobre uma mesa livre de atrito. Em seguida, eletrizaram cada uma das contas de plástico com a mesma carga e verificaram que a mola se distendeu até atingir o comprimento de $6{,}0\text{ cm}$. A partir dessas informações, calcularam o valor absoluto da carga em cada conta, obtendo o valor de:

(A)$20\text{ nC}$
(B)$10\text{ nC}$
(C)$5{,}0\text{ nC}$
(D)$20\text{ }\mu\text{C}$
(E)$10\text{ }\mu\text{C}$

Gabarito oficial COMPEC/UFAM — PSC 2022 (3ª Etapa)

A
Resolução comentada

Com a mola distendida, a repulsão elétrica entre as contas é equilibrada pela força elástica.

A deformação é a diferença entre o comprimento final e o natural:

\[x = 6{,}0 - 5{,}0 = 1{,}0\text{ cm} = 1{,}0\times10^{-2}\text{ m}\]

\[F_{el} = kx = 0{,}1\times1{,}0\times10^{-2} = 1{,}0\times10^{-3}\text{ N}\]

A distância entre as contas é o comprimento da mola, $d = 6{,}0\text{ cm} = 6{,}0\times10^{-2}\text{ m}$. Pela lei de Coulomb, com cargas iguais:

\[k_{ar}\frac{q^2}{d^2} = F_{el}\]

\[q^2 = \frac{F_{el}\,d^2}{k_{ar}} = \frac{1{,}0\times10^{-3}\times\left(6{,}0\times10^{-2}\right)^2}{9{,}0\times10^{9}} = 4{,}0\times10^{-16}\text{ C}^2\]

\[q = 2{,}0\times10^{-8}\text{ C} = 20\text{ nC}\]

Q45
Eletricidade — Eletrostática — Potencial Elétrico e Trabalho

A figura a seguir mostra três superfícies equipotenciais, com seus respectivos potenciais elétricos:

Três superfícies equipotenciais de -20 V, 0 V e +20 V, com a trajetória A, B, C, D, E indicada por setas

Podemos afirmar que:

I. As linhas de força do campo elétrico têm sempre direção perpendicular às superfícies equipotenciais e sentido que vai do menor para o maior potencial.
II. Uma força elétrica que atue sobre uma partícula carregada não realiza trabalho enquanto a partícula é deslocada nos trechos de A para B e de D para E.
III. O trabalho realizado pela força elétrica que atua em uma partícula com carga de $5{,}0\text{ }\mu\text{C}$, quando ela é deslocada do ponto A ao ponto E, ao longo da trajetória indicada na figura, é igual a $2{,}0\times10^{-4}\text{ J}$.

Assinale a alternativa CORRETA:

(A)Somente a afirmativa II é verdadeira.
(B)Somente a afirmativa III é verdadeira.
(C)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
(D)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
(E)Todas as afirmativas são verdadeiras.

Gabarito oficial COMPEC/UFAM — PSC 2022 (3ª Etapa)

D
Resolução comentada

I. As linhas de força são perpendiculares às equipotenciais, mas apontam do maior para o menor potencial. Falsa.

II. Nos trechos A→B e D→E a partícula permanece sobre a mesma equipotencial, e então $V_{final} - V_{inicial} = 0$. Logo, $W = q\,\Delta V = 0$. Verdadeira.

III. O trabalho depende apenas dos pontos inicial e final:

\[W_{A\to E} = q\,(V_A - V_E) = 5{,}0\times10^{-6}\times\left[20 - (-20)\right] = 2{,}0\times10^{-4}\text{ J}\]

Verdadeira. Estão corretas II e III.

Q46
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de Resistores em Paralelo

Com relação à associação de resistores em paralelo, podemos afirmar que:

I. A diferença de potencial (tensão) é necessariamente igual em todos os resistores componentes.
II. A intensidade da corrente total da associação aumenta com o número de resistores associados em paralelo.
III. A potência elétrica dissipada é maior no resistor de menor resistência.
IV. A resistência equivalente à da associação é sempre dada pelo quociente do produto de todas as resistências componentes pela soma delas.

Assinale a alternativa CORRETA:

(A)Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras.
(B)Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras.
(C)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
(D)Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras.
(E)Todas as afirmativas são verdadeiras.

Gabarito oficial COMPEC/UFAM — PSC 2022 (3ª Etapa)

A
Resolução comentada

I. Em paralelo, todos os resistores estão ligados aos mesmos dois nós, então a tensão é a mesma. Verdadeira.

II. Cada novo ramo acrescenta uma corrente $i = U/R$ à corrente total, que portanto aumenta. Verdadeira.

III. Com a mesma tensão, $P = \dfrac{U^2}{R}$ é maior para o menor $R$. Verdadeira.

IV. A regra "produto sobre soma" vale apenas para dois resistores. Em geral, $\dfrac{1}{R_{eq}} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2} + \dots + \dfrac{1}{R_n}$. Falsa.

Portanto, estão corretas I, II e III.

Q47
Eletricidade — Eletrodinâmica — Geradores Elétricos (Associação de Pilhas)

Um aplicado aluno do ensino médio possui um pequeno motor de corrente contínua que funciona a uma $ddp$ de $6{,}0\text{ V}$, sendo percorrido por uma corrente de $1{,}0\text{ A}$. Ele dispõe de pilhas do tipo AA de $1{,}5\text{ V}$ e resistência interna de $0{,}3\text{ }\Omega$. Para que o motor funcione conforme suas especificações, podemos afirmar que o aluno associou   I   pilhas em   II   e, em seguida, ligou os terminais da associação ao pequeno motor.

Assinale a alternativa que preenche CORRETAMENTE as lacunas do texto:

(A)I: quatro e II: em paralelo
(B)I: quatro e II: em série
(C)I: cinco e II: em série
(D)I: cinco e II: em paralelo
(E)I: seis e II: em série

Gabarito oficial COMPEC/UFAM — PSC 2022 (3ª Etapa)

C
Resolução comentada

Para fornecer $6{,}0\text{ V}$ com pilhas de $1{,}5\text{ V}$, é preciso somar tensões, isto é, associar as pilhas em série. A associação em paralelo manteria $1{,}5\text{ V}$.

Com $n$ pilhas em série, $\varepsilon_{eq} = 1{,}5\,n$ e $r_{eq} = 0{,}3\,n$. A tensão nos terminais do motor é:

\[U = \varepsilon_{eq} - r_{eq}\,i\]

\[6{,}0 = 1{,}5\,n - 0{,}3\,n\times1{,}0 = 1{,}2\,n\]

\[n = 5\]

São necessárias cinco pilhas associadas em série.

Q48
Eletromagnetismo — Campo Magnético — Movimento de Carga em Campo Magnético

Considere as seguintes afirmativas:

I. Uma partícula eletrizada, imersa em um campo magnético, sempre fica submetida a uma força devida a esse campo.
II. A força magnética atuante em uma partícula eletrizada não modifica o módulo de sua velocidade, porque força magnética e velocidade são perpendiculares. Assim, essa força não realiza trabalho.
III. Quando uma partícula portadora de carga elétrica é lançada com seu vetor velocidade $\vec{v}$ formando um ângulo $\theta$ com as linhas de indução de um campo magnético uniforme e constante, com $0^\circ \lt \theta \lt 90^\circ$, a trajetória descrita pela partícula será uma hélice cilíndrica.

Assinale a alternativa CORRETA:

(A)Somente a afirmativa II é verdadeira.
(B)Somente a afirmativa III é verdadeira.
(C)Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
(D)Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
(E)Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.

Gabarito oficial COMPEC/UFAM — PSC 2022 (3ª Etapa)

E
Resolução comentada

I. A força magnética é $F = |q|\,v\,B\operatorname{sen}\theta$. Ela é nula se a partícula está em repouso ou se $\vec{v}$ é paralela a $\vec{B}$ ($\theta = 0^\circ$ ou $180^\circ$). Portanto, "sempre" é incorreto. Falsa.

II. A força magnética é perpendicular à velocidade, então só muda a direção de $\vec{v}$, e não o seu módulo. Como $\vec{F} \perp \vec{v}$, o trabalho é nulo. Verdadeira.

III. A componente de $\vec{v}$ perpendicular a $\vec{B}$ origina um movimento circular uniforme, enquanto a componente paralela mantém um movimento retilíneo uniforme. A composição dos dois é uma hélice cilíndrica. Verdadeira.

Estão corretas II e III.

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