UFAM PSC 2025 | 1ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

Resolução comentada

Não há atrito (nem na polia, nem no plano) e o fio é ideal. Portanto a energia mecânica do sistema A + B se conserva: a energia potencial que B perde se transforma em energia cinética dos dois blocos e em energia potencial gravitacional ganha por A.

Deslocamentos. O fio é inextensível, então, quando B desce $d = 0{,}40\text{ m}$, o bloco A percorre a mesma distância $d$ ao longo do plano, subindo. A altura ganha por A é só a componente vertical desse deslocamento:

\[h_A = d\,\operatorname{sen}30^\circ = 0{,}40\times0{,}50 = 0{,}20\text{ m}\]

Balanço de energia (partindo do repouso):

\[E_c = m_B\,g\,d - m_A\,g\,h_A\]

\[E_c = 2{,}0\times10\times0{,}40 - 1{,}0\times10\times0{,}20 = 8{,}0 - 2{,}0\]

\[E_c = 6{,}0\text{ J}\]

Conferindo o movimento: o peso de B ($20\text{ N}$) é maior que a componente do peso de A ao longo do plano ($m_A\,g\,\operatorname{sen}30^\circ = 5\text{ N}$), então o sistema de fato acelera no sentido em que B desce.

Resolução comentada

Como a trajetória é um círculo horizontal, o avião não tem aceleração vertical, mas tem aceleração centrípeta horizontal. Decompondo a força de sustentação $\vec{F}$ (perpendicular às asas, que estão inclinadas de $45^\circ$ em relação à horizontal):

• componente vertical: $F\cos45^\circ$, que equilibra o peso;
• componente horizontal: $F\,\operatorname{sen}45^\circ$, que aponta para o centro da curva.

Afirmativa I — FALSA. A velocidade escalar é constante, mas a direção da velocidade muda o tempo todo. Existe aceleração centrípeta e, portanto, a resultante das forças não é nula: ela é justamente a componente horizontal de $\vec{F}$.

Afirmativa II — VERDADEIRA. No equilíbrio vertical e no movimento circular:

\[F\cos45^\circ = mg \qquad\text{e}\qquad F_{cp} = F\,\operatorname{sen}45^\circ\]

Dividindo uma equação pela outra, $\dfrac{F_{cp}}{mg} = \operatorname{tg}45^\circ = 1$. Logo:

\[F_{cp} = mg = 2000\times10 = 2\times10^{4}\text{ N} = 20\text{ kN}\]

Afirmativa III — VERDADEIRA. A força centrípeta é $F_{cp} = \dfrac{mv^2}{R}$, então:

\[v^2 = \frac{F_{cp}\,R}{m} = \frac{2\times10^{4}\times1000}{2000} = 10^{4}\text{ m}^2/\text{s}^2 \implies v = 100\text{ m/s}\]

\[v = 100\times3{,}6 = 360\text{ km/h}\]

Somente II e III são verdadeiras.

Resolução comentada

Os dois blocos são ligados por um fio que passa pela polia fixa à parede: quando $B$ é puxado para a direita pela força $\vec{F}$, o fio obriga $A$ a se mover para a esquerda. Por isso, na iminência de movimento, todos os atritos estáticos estão no valor máximo e se opõem a esses deslocamentos.

Adotando $g = 10\text{ m/s}^2$, os pesos são $P_A = 30\text{ N}$ e $P_B = 60\text{ N}$.

Bloco A. Sobre A atuam a tração $T$ (para a esquerda) e o atrito com B (para a direita). A normal entre A e B é $N_{AB} = P_A$:

\[T = \mu N_{AB} = 0{,}25\times30 = 7{,}5\text{ N}\]

Bloco B. Sobre B atuam, para a esquerda: a tração $T$ do fio, o atrito com A (reação ao atrito sobre A) e o atrito com o solo. A normal do solo sustenta o peso dos dois blocos:

\[N_{solo} = P_A + P_B = 90\text{ N} \implies f_{solo} = 0{,}25\times90 = 22{,}5\text{ N}\]

\[f_{AB} = 0{,}25\times30 = 7{,}5\text{ N}\]

Equilíbrio de B na iminência de movimento:

\[F = T + f_{AB} + f_{solo} = 7{,}5 + 7{,}5 + 22{,}5 = 37{,}5\text{ N}\]

Esse valor não coincide com nenhuma das alternativas. O resultado mais próximo, $30\text{ N}$, aparece quando se esquece o peso de A na normal do solo ($f_{solo} = 0{,}25\times60 = 15\text{ N}$), o que não é correto. A questão deve ser conferida com o gabarito oficial.

Resolução comentada

Afirmativa I — VERDADEIRA. Mercúrio, Vênus, Terra e Marte são planetas rochosos, com crosta de silicatos e óxidos e núcleo rico em ferro e níquel.

Afirmativa II — VERDADEIRA. Os planetas jovianos têm composição dominada por hidrogênio e hélio (Júpiter e Saturno) e por gelos de água, metano e amônia, além de CO₂ (Urano e Netuno).

Afirmativa III — FALSA. Os telúricos são mesmo densos, mas os jovianos são muito massivos: Júpiter tem cerca de 318 vezes a massa da Terra. Eles têm baixa densidade, não baixa massa. O erro está em trocar densidade por massa.

Afirmativa IV — VERDADEIRA. Em tamanho, a Terra fica atrás de Júpiter, Saturno, Urano e Netuno e é o quinto maior. Com densidade média de cerca de $5{,}5\text{ g/cm}^3$, é o planeta mais denso do sistema solar.

Portanto, são verdadeiras I, II e IV.

Resolução comentada

O ponto-chave é saber qual processo domina cada situação. Dentro da geladeira, o ar frio desce e o ar quente sobe: o calor dos alimentos é levado ao congelador por correntes de convecção no ar.

Afirmativa I — FALSA. O calor dos alimentos chega ao congelador principalmente por convecção, não por radiação. A radiação existe, mas é secundária nessas temperaturas.

Afirmativa II — VERDADEIRA. O material isolante entre as paredes tem baixa condutividade térmica e dificulta a entrada de calor por condução do ambiente, que é mais quente, para o interior.

Afirmativa III — FALSA. As grades são vazadas para permitir a circulação do ar, isto é, para favorecer a convecção, e não a condução.

Somente a afirmativa II é verdadeira.

Resolução comentada

Três ideias se combinam: o período vem da fonte (a canoa), a velocidade vem do deslocamento da crista e o comprimento de onda liga os dois.

Período. Dez oscilações completas em $20\text{ s}$:

\[T = \frac{20}{10} = 2{,}0\text{ s}\]

Velocidade de propagação. A crista percorre $12\text{ m}$ em $6{,}0\text{ s}$:

\[v = \frac{12}{6{,}0} = 2{,}0\text{ m/s}\]

Comprimento de onda. Em uma onda, $v = \dfrac{\lambda}{T}$, ou seja:

\[\lambda = v\,T = 2{,}0\times2{,}0 = 4{,}0\text{ m}\]