UESB 2010.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

• 01) $72\text{ km/h}=20\text{ m/s}$, logo $t=\dfrac{400}{20}=20\text{ s}=2\cdot10^{1}\text{ s}$, cuja ordem de grandeza é $10^{1}\text{ s}$ e não $10^{-1}\text{ s}$.

• 02) A aceleração centrípeta tem a mesma unidade de qualquer aceleração, $\text{m/s}^2$; $\text{N/m}$ é unidade de constante elástica.

• 03) $\omega=2\pi f=2\pi\cdot\dfrac{900}{60}\approx94{,}2\text{ rad/s}$: a unidade correta é $\text{rad/s}$, e não $\text{N/s}$.

• 04) Por definição, o período é o tempo de uma oscilação completa.

• 05) Densidade é massa por unidade de volume, e não volume por unidade de área.

Grandezas vetoriais exigem módulo, direção e sentido. Entre as citadas, são vetoriais: força, quantidade de movimento, deslocamento, impulso, velocidade e aceleração.

São escalares: tempo, energia (cinética e potencial), temperatura e massa. Cada uma das quatro primeiras opções mistura pelo menos uma grandeza escalar (energia cinética, temperatura, massa, energia potencial) com vetoriais, e só a última reúne três grandezas vetoriais.

• 01) A atração gravitacional produz aceleração, e não velocidade constante: o movimento é uniformemente acelerado, e não uniforme.

• 02) Quando a altura $h$ é muito menor que o raio da Terra, a aceleração da gravidade pode ser tomada como constante ($g$), e a partícula abandonada cai em MUV.

• 03) Uma partícula abandonada perto da superfície cai em linha reta; só descreveria órbita se tivesse velocidade orbital.

• 04) A força de atração gravitacional da Terra sobre o corpo é o peso; a normal é a força de contato exercida por uma superfície de apoio.

• 05) A trajetória parabólica só ocorre se a partícula tiver velocidade inicial com componente horizontal; abandonada do repouso, ela cai em linha reta vertical.

• 01) No ponto mais alto, só a componente vertical da velocidade se anula; a componente horizontal $v_0\cos\theta_0$ permanece.

• 02) A aceleração é sempre a da gravidade, $\vec g$, inclusive no ponto mais alto.

• 03) A altura máxima acima do topo é $h_{máx}=\dfrac{(v_0\,\text{sen}\,\theta_0)^2}{2g}$, que não depende da altura do penhasco.

• 04) A velocidade varia em módulo e direção, porque há aceleração.

• 05) Na vertical, a aceleração é constante ($g$) em todo o percurso; logo $v_y=v_0\,\text{sen}\,\theta_0-g\,t$ varia uniformemente.

• 01) A pulsação (frequência angular) $\omega=\sqrt{k/m}$ depende da mola e da massa, e não da amplitude.

• 02) A energia mecânica do MHS é $E=\dfrac{kA^2}{2}$, que depende da amplitude.

• 03) A força restauradora é $F=-kx$: proporcional ao deslocamento, mas de sentido oposto.

• 04) De $\omega=\sqrt{k/m}$ resulta $k=m\,\omega^2$, isto é, o produto da massa pelo quadrado da velocidade angular.

• 05) Nas extremidades a velocidade é nula e a energia cinética é mínima (zero); ela é máxima na posição de equilíbrio.

• 01) É a definição operacional de referencial inercial: aquele em que um corpo livre de forças não tem aceleração.

• 02) Ação e reação têm mesmo módulo e mesma direção, mas sentidos opostos.

• 03) As leis de Newton, em sua forma usual, valem apenas em referenciais inerciais; em referenciais acelerados surgem forças de inércia.

• 04) Um corpo sem aceleração pode estar sob ação de forças cuja resultante é nula (equilíbrio).

• 05) Ação e reação são iguais em módulo sempre, estejam os corpos acelerados ou não.

• 01) Em movimento circular uniforme a energia cinética é constante; a resultante, centrípeta, é perpendicular ao deslocamento e não realiza trabalho. (O enunciado trata o conjunto pessoa e bicicleta como um sistema de resultante centrípeta, que é a leitura adotada pela banca.)

• 02) Qualquer força pode realizar trabalho; o trabalho da resultante é igual à variação da energia cinética (teorema da energia cinética), e não da potencial.

• 03) Com apenas forças conservativas, a energia mecânica se conserva, mas a energia potencial varia (convertendo-se em cinética e vice-versa).

• 04) A força gravitacional realiza trabalho (positivo na queda, negativo na subida); o fato de atuar à distância não impede isso.

• 05) O trabalho é a área sob a curva força versus posição ($F\times x$), e não força versus tempo (que fornece o impulso).

• 01) Na colisão perfeitamente inelástica as partículas seguem juntas; a perda de energia cinética é máxima, mas só é total se o momento total do sistema for nulo.

• 02) Em uma colisão inelástica, o momento linear do sistema se conserva (forças externas desprezíveis), mas parte da energia mecânica se dissipa.

• 03) A condição de conservação é que a resultante das forças externas seja nula; as forças internas, pela terceira lei de Newton, sempre têm resultante nula.

• 04) Em uma colisão elástica conserva-se a energia cinética total; a afirmação é compatível com isso, mas o gabarito oficial indica a 02, que expressa a distinção central entre as duas grandezas.

• 05) Com a mesma velocidade, $p=mv$ é maior para a partícula de maior massa.

• 01) As trajetórias de corpos ligados ao Sol (planetas) são elípticas (incluindo a circular); hiperbólicas e parabólicas ocorrem para corpos não ligados.

• 02) Sendo a força central (na direção da reta que une o planeta ao Sol), o torque em relação ao Sol é nulo, o que conserva o momento angular e leva à lei das áreas (segunda lei de Kepler).

• 03) A gravitação produz aceleração centrípeta (em direção ao Sol).

• 04) Em órbita circular, $E=-\dfrac{GMm}{2r}$ e $E_p=-\dfrac{GMm}{r}$; portanto $E=\dfrac{E_p}{2}$ (a metade, e não um terço).

• 05) Pela terceira lei de Kepler, $T^2\propto r^3$: o planeta mais próximo tem o menor período.

• 01) O empuxo é igual ao peso do fluido deslocado; só coincide com o peso do corpo quando ele flutua em equilíbrio.

• 02) O peso aparente é o peso real menos o empuxo (peso do fluido deslocado), e não menos o volume do fluido.

• 03) Esses princípios decorrem das condições de equilíbrio e das leis da Mecânica dos fluidos, e não de uma lei de conservação da massa.

• 04) O empuxo $E=\rho_{fluido}\,V_{deslocado}\,g$ depende do volume submerso, e não da forma do corpo.

• 05) É o enunciado do Princípio de Pascal.

• 01) A lei zero da Termodinâmica diz que, se dois corpos estão em equilíbrio com um terceiro, estão em equilíbrio entre si; a afirmação inverte o sentido da implicação.

• 02) As escalas diferem também pelo tamanho do grau ($100$ divisões do gelo ao vapor na Celsius e $180$ na Fahrenheit).

• 03) Termômetros diferentes, com propriedades termométricas diferentes, podem indicar valores distintos, exceto nos pontos fixos em que foram calibrados.

• 04) Para um gás ideal, $\bar E_c=\dfrac32 kT$: a temperatura absoluta mede a energia cinética média de translação das moléculas.

• 05) Durante uma mudança de estado, o calor trocado (calor latente) não altera a temperatura da substância.

• 01) De B para C o volume é constante ($2\,\ell$) e a pressão cai de $2$ para $1\cdot10^5\text{ N/m}^2$: o gás é resfriado (e não aquecido), com trabalho nulo.

• 02) De C para D há compressão isobárica, mas o trabalho corresponde à área sob a curva CD (pressão $1\cdot10^5$), e não sob a AB.

• 03) O trabalho total é a área do retângulo: $\tau=(2-1)\cdot10^{-3}\text{ m}^3\cdot(2-1)\cdot10^5\text{ N/m}^2=100\text{ J}$, não nulo.

• 04) O calor total trocado no ciclo é obtido pela Primeira Lei da Termodinâmica ($Q=\tau$, pois $\Delta U=0$).

• 05) A energia interna é função de estado: após o ciclo completo, $\Delta U=0$.

Comparando com $y=A\,\text{sen}(kx-\omega t)$: $k=2{,}2\text{ rad/m}$ e $\omega=3{,}5\text{ rad/s}$.

• 01) Com a forma $(kx-\omega t)$, a onda se propaga no sentido positivo de $x$, com $v=\dfrac\omega k=\dfrac{3{,}5}{2{,}2}\approx1{,}59\text{ m/s}$.

• 02) $\lambda=\dfrac{2\pi}{k}=\dfrac{2\cdot3{,}14}{2{,}2}\approx2{,}85\text{ m}$.

• 03) $T=\dfrac{2\pi}{\omega}=\dfrac{6{,}28}{3{,}5}\approx1{,}8\text{ s}$.

• 04) Em $x=0$ e $t=0$: $y=0{,}03\,\text{sen}\,0=0$, e não $0{,}03\text{ m}$.

• 05) A frequência é característica da fonte e não varia durante a propagação.

• 01) Só no vácuo todas as ondas eletromagnéticas têm a mesma velocidade; em um meio material, a velocidade depende da frequência (dispersão).

• 02) A formação de sombra e penumbra é consequência direta da propagação retilínea da luz.

• 03) Na câmara escura, $\dfrac{i}{o}=\dfrac{p\prime}{p}$: aumentar o comprimento da câmara ($p\prime$) aumenta a altura da imagem.

• 04) No espalhamento de Rayleigh, quanto maior a frequência (menor comprimento de onda), maior o espalhamento (por isso o céu é azul).

• 05) O espelho côncavo forma imagem real, invertida, quando o objeto está além do foco; só é virtual quando o objeto está entre o foco e o vértice.

• 01) As linhas de campo saem das cargas positivas e chegam às negativas.

• 02) A força sobre uma carga positiva tem a direção e o sentido do campo ($\vec F=q\vec E$), e a aceleração é paralela ao campo.

• 03) No interior de um condutor em equilíbrio eletrostático o campo elétrico é nulo.

• 04) Em equilíbrio, não há movimento de cargas ao longo da superfície; logo, não há componente do campo tangente a ela, e todos os pontos têm o mesmo potencial.

• 05) O dielétrico aumenta a capacitância, $C=\kappa\,C_0$, com $\kappa>1$.

• 01) $F=eE=1{,}6\cdot10^{-19}\cdot2{,}0\cdot10^{5}=3{,}2\cdot10^{-14}\text{ N}$.

• 02) A força é constante, o movimento é uniformemente acelerado ($a=\dfrac Fm\approx3{,}5\cdot10^{16}\text{ m/s}^2$).

• 03) $t=\sqrt{\dfrac{2d}{a}}=\sqrt{\dfrac{2\cdot10^{-2}}{3{,}5\cdot10^{16}}}\approx7{,}5\cdot10^{-10}\text{ s}$.

• 04) Em campo uniforme, $U=E\,d=2{,}0\cdot10^{5}\cdot10{,}0\cdot10^{-3}=2{,}0\cdot10^{3}\text{ V}=2{,}0\text{ kV}$.

• 05) O elétron é acelerado em uma só direção até atingir a placa positiva; não há força restauradora e, portanto, não há MHS.

• 01) Em paralelo: $R_{eq}=\dfrac{3\cdot6}{3+6}=2{,}0\,\Omega$, e não $9\,\Omega$ (valor da associação em série).

• 02) $i=\dfrac{U}{R_{eq}}=\dfrac{16}{2}=8{,}0\text{ A}$.

• 03) $P_3=\dfrac{U^2}{R}=\dfrac{16^2}{3}\approx85{,}3\text{ W}$.

• 04) $P_{tot}=U\,i=16\cdot8=128\text{ W}$.

• 05) $i_6=\dfrac{16}{6}\approx2{,}7\text{ A}$, maior que $1{,}5\text{ A}$.

• 01) Dentro de um solenoide longo, percorrido por corrente contínua, o campo é aproximadamente uniforme e paralelo ao eixo, e não variável.

• 02) Pela lei de Faraday, a fem é proporcional à taxa de variação do fluxo, $\varepsilon=-\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$, e não ao próprio fluxo.

• 03) Pela lei de Lenz, o campo da corrente induzida se opõe à variação do fluxo; ele não anula o fluxo total.

• 04) Fem de movimento: $\varepsilon=B\,\ell\,v=0{,}30\cdot0{,}40\cdot12{,}0=1{,}44\text{ V}$.

• 05) A lei de Lenz refere-se à variação do fluxo magnético (e fornece o sentido da corrente induzida); o fluxo elétrico em superfície fechada é tema da lei de Gauss.

Área: $A=(0{,}20)^2=0{,}04\text{ m}^2$. Variação do fluxo: $\Delta\Phi=\Delta B\cdot A=(1{,}5-0{,}5)\cdot0{,}04=0{,}04\text{ Wb}$.

• 01) O fluxo vale $\Phi=B\,A$: $0{,}02\text{ Wb}$ no início e $0{,}06\text{ Wb}$ no fim, e não $1{,}2\text{ T}\cdot\text{m}^2$.

• 02) $\varepsilon=\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}=\dfrac{0{,}04}{2{,}0}=0{,}02\text{ V}$ ($20\text{ mV}$).

• 03) $i=\dfrac{\varepsilon}{R}=\dfrac{0{,}02}{0{,}2}=0{,}10\text{ A}=100\text{ mA}$.

• 04) A lei de Lenz determina o sentido da corrente induzida (que se opõe ao aumento do fluxo); a afirmação sobre a direção da força não decorre dela.

• 05) $q=i\,\Delta t=0{,}10\cdot2{,}0=0{,}20\text{ C}$.

• 01) Na refração, a frequência se mantém (é a da fonte) e a velocidade muda.

• 02) A equação de Planck–Einstein é $E=h\,f$, em que $f$ é a frequência do fóton (e não a velocidade).

• 03) Ultravioleta, raios X e radiação gama são regiões do espectro eletromagnético.

• 04) As ondas eletromagnéticas são exclusivamente transversais.

• 05) A relação é $v=\lambda f$; em um dado meio, $v$ é constante para uma frequência dada, e não inversamente proporcional a $\lambda$.