UECE Transferências 2012 | Ciências · Física — Questões comentadas — Método TEF

Estratégia física: A força é a resultante, pois não há atrito. Primeiro a aceleração; depois o deslocamento a partir do repouso.

1. $a=\dfrac{F}{m}=\dfrac{{20}}{{4}}={5}\text{ m/s}^{2}$.

2. $\Delta x=\dfrac{1}{2}\,a\,t^{2}=\dfrac{1}{2}\cdot{5}\cdot{2}^{2}={10}\text{ m}$.

Checagem física: A velocidade final é $v=at={10}\text{ m/s}$ e a velocidade média, ${5}\text{ m/s}$, que em ${2}\text{ s}$ dá ${10}\text{ m}$.

Cuidado, armadilha! Usar $\Delta x=a\,t^{2}$ (sem o $\tfrac{1}{2}$), que daria ${20}\text{ m}$.

Estratégia física: Em flutuação, peso e empuxo se igualam: $\rho_{c}\,V\,g=\rho_{\text{liq}}\,V_{s}\,g$.

1. $\rho_{c}=\rho_{\text{liq}}\cdot\dfrac{V_{s}}{V}={0{,}90}\cdot\dfrac{2}{3}$.

2. $\rho_{c}={0{,}60}\text{ g/cm}^{3}$.

Checagem física: O corpo flutua, então precisa ser menos denso que o líquido (${0{,}60}<{0{,}90}$), e a fração submersa é a razão entre as densidades.

Cuidado, armadilha! Responder ${0{,}90}$ (a densidade do líquido) ou multiplicar pela fração emersa $1/3$, o que daria ${0{,}30}$.

Estratégia física: Velocidade constante implica resultante nula ao longo do plano. $F$ equilibra a componente do peso e o atrito, ambos apontando plano abaixo. Adota-se $g={10}\text{ m/s}^{2}$.

1. Normal: $N=mg\cos{30}^\circ={20}\cdot\dfrac{\sqrt{3}}{{2}}={10}\sqrt{3}\text{ N}$.

2. Atrito cinético: $f=\mu N=\sqrt{3}\cdot{10}\sqrt{3}={30}\text{ N}$.

3. Componente do peso ao longo do plano: $mg\,\mathrm{sen}\,{30}^\circ={20}\cdot{0{,}5}={10}\text{ N}$.

4. $F={10}+{30}={40}\text{ N}$.

Checagem física: Se o bloco fosse puxado plano abaixo com velocidade constante, o atrito apontaria plano acima e $F$ seria ${30}-{10}={20}\text{ N}$. Subindo, os dois efeitos se somam e $F$ é maior.

Cuidado, armadilha! Esquecer que, na subida, o atrito aponta no mesmo sentido da componente do peso, ou usar $N=mg$ em vez de $mg\cos\theta$.

Estratégia física: A quantidade de movimento é um vetor. Adotando o sentido da ida como positivo, a volta tem velocidade $-{5}\text{ m/s}$.

1. $m={0{,}1}\text{ kg}$, $p_{i}={0{,}1}\cdot{5}={0{,}5}\text{ kg}\cdot\text{m/s}$ e $p_{f}=-{0{,}5}\text{ kg}\cdot\text{m/s}$.

2. $\Delta p=p_{f}-p_{i}=-{0{,}5}-{0{,}5}=-{1{,}0}\text{ kg}\cdot\text{m/s}$. O módulo é ${1{,}0}$.

Checagem física: O módulo da velocidade não muda, mas o vetor muda de sentido, e por isso o impulso da parede é o dobro de $mv$.

Cuidado, armadilha! Responder "zero" por ver o módulo da velocidade igual, ou deixar a massa em gramas, o que daria ${1000}$.

Estratégia física: A tração não realiza trabalho, e só o peso o faz. A energia mecânica se conserva. Da posição horizontal ao ponto mais baixo, a esfera desce uma altura igual ao comprimento do fio.

1. $mgL=\dfrac{1}{2}mv^{2}$, então $v=\sqrt{{2}gL}$.

2. $v=\sqrt{{2}\cdot{10}\cdot{3{,}2}}=\sqrt{{64}}={8}\text{ m/s}$.

Checagem física: Uma queda livre de ${3{,}2}\text{ m}$ dá a mesma velocidade, ${8}\text{ m/s}$: o resultado independe do caminho curvo.

Cuidado, armadilha! Usar $\sqrt{gL}$ (esquecendo o fator ${2}$), que daria cerca de ${5{,}7}\text{ m/s}$.

Estratégia física: A velocidade final depende só do desnível (conservação de energia). O tempo depende da aceleração e do comprimento do percurso.

1. Os dois blocos partem do mesmo nível e chegam ao mesmo solo, então $mgh=\dfrac{1}{2}mv^{2}$ vale para ambos: $v=\sqrt{{2}gh}$ é igual para os dois.

2. O bloco 1 cai na vertical com aceleração $g$. O bloco 2 acelera com $g\,\mathrm{sen}\,\theta

3. Logo, os tempos são diferentes e as velocidades finais, iguais.

Checagem física: A tabela de tempos: queda livre $t_{1}=\sqrt{{2}h/g}$; rampa $t_{2}=t_{1}/\mathrm{sen}\,\theta$, maior que $t_{1}$.

Cuidado, armadilha! Concluir que o bloco que chega primeiro chega com velocidade maior. Chegar antes não implica chegar mais rápido.

Estratégia física: No início, a energia da bola é puramente potencial; no fim, ela está parada no chão e a energia mecânica é nula. A diferença foi dissipada nas colisões.

1. $\Delta E=mgh={0{,}02}\cdot{10}\cdot{1}={0{,}2}\text{ J}$.

2. Em milijoules: ${0{,}2}\text{ J}={200}\text{ mJ}$.

Checagem física: Massa em kg: $20\text{ g}={0{,}02}\text{ kg}$. A resposta não depende do número de quiques, mas só do estado inicial e do final.

Cuidado, armadilha! Usar a massa em gramas (que daria ${200}\text{ J}$) ou errar a conversão para mJ.

Estratégia física: O cubo está suspenso por um fio ligado a um suporte fixo, e portanto seu peso não carrega o prato. Mas a água empurra o cubo para cima (empuxo) e, pela terceira lei, o cubo empurra a água para baixo com a mesma força.

1. Volume do cubo: $V=({10}\text{ cm})^{3}={1000}\text{ cm}^{3}={1}\text{ L}$. Empuxo: $E=\rho_{\text{água}}\,V\,g={1}\text{ kg}\cdot g$, equivalente a ${1}\text{ kg}$-força.

2. Carga no prato direito: recipiente mais água (${3}\text{ kg}$) mais a reação ao empuxo (equivalente a ${1}\text{ kg}$): ${4}\text{ kg}$.

3. A balança equilibra com $m={4}\text{ kg}$ no outro prato.

Checagem física: É o mesmo que pôr ${1}\text{ L}$ de água extra no recipiente: a balança "enxerga" o volume deslocado, e não o cubo, que está sustentado por fora.

Cuidado, armadilha! Somar a massa do cubo (${4}\text{ kg}$), o que daria ${7}\text{ kg}$, esquecendo que ele está preso ao suporte e não ao prato.

Estratégia física: Cada esfera se desloca na direção da força elétrica resultante sobre ela. Atração: sinais opostos. Repulsão: sinais iguais.

1. A esfera da esquerda se desloca em direção ao bastão, e portanto é atraída por ele: sinal oposto ao do bastão.

2. A esfera da direita se desloca para longe do bastão, e portanto é repelida: mesmo sinal que o bastão.

3. Logo, as duas esferas têm sinais contrários entre si. As alternativas C e D dizem o oposto do que se observa.

Checagem física: Os desvios são coerentes: a esfera da esquerda, atraída pelo bastão e também pela outra esfera, vai para a direita; a da direita é repelida pelo bastão, mesmo atraída pela esfera da esquerda.

Cuidado, armadilha! Ler "deslocadas da vertical" como "se repelem". O sentido do desvio em relação ao bastão é o que informa o sinal.

Estratégia física: A carga total é a soma das cargas dos três quarks: próton $+1$, nêutron $0$ (em unidades da carga elementar).

1. Seja $n_{u}$ o número de quarks up. A carga é $\dfrac{2}{3}n_{u}-\dfrac{1}{3}(3-n_{u})=n_{u}-1$.

2. Próton: $n_{u}-1={1}$, então $n_{u}={2}$ (dois up e um down, $uud$).

3. Nêutron: $n_{u}-1={0}$, então $n_{u}={1}$ (um up e dois down, $udd$).

Checagem física: Próton: $\frac{2}{3}+\frac{2}{3}-\frac{1}{3}={1}$. Nêutron: $\frac{2}{3}-\frac{1}{3}-\frac{1}{3}={0}$. Os dois resultados são os esperados.

Cuidado, armadilha! Inverter as composições. O próton é o que tem dois up e um down.