Nos processos termodinâmicos de sistemas com gases ideais, considerando que $P$, $Q$, $E_{\text{int}}$ e $W$ são, respectivamente, pressão, calor trocado, energia interna e trabalho, marque a alternativa que apresenta as condições corretas.
Em uma transformação adiabática não há troca de calor, logo $\Delta Q=0$. Em uma transformação isobárica, a pressão permanece constante, portanto $\Delta P=0$.
Alternativa A.
A figura mostra as velocidades em função do tempo de um caminhão e de um automóvel. No instante $t=0$, o caminhão ultrapassa o automóvel. No instante $t=10\,\text{s}$, a distância que os separa, em metros, é
Os deslocamentos são as áreas sob os gráficos $v\times t$. As duas áreas triangulares são iguais: $\Delta s_c=\Delta s_a=V\cdot10/2$. Portanto, os veículos voltam a ocupar a mesma posição em $t=10\,\text{s}$.
Alternativa C.
Um homem de massa $M$ está sentado no meio de uma rede, conforme a figura. Se ele colocar correntes de mesmo tamanho e massas desprezíveis nos punhos da rede, verifica-se
Com as correntes, os trechos da rede ficam mais inclinados em relação à horizontal. Como $2T\sin\theta=Mg$, o aumento de $\theta$ reduz a tração $T$ e, consequentemente, a força exercida no ponto $P$.
Alternativa B.
No circuito da figura, todas as resistências valem $3\,\Omega$ e a força eletromotriz da bateria é $12\,\text{V}$. A corrente que percorre o resistor $R_2$, em ampères, é
Pelas conexões ideais, o circuito pode ser reduzido por equipotenciais. A diferença de potencial em $R_2$ é $3\,\text{V}$; assim, $i_2=U/R=3/3=1\,\text{A}$.
Alternativa C.
Um raio de luz solar atravessa um prisma e se divide nas cores do arco-íris. A explicação desse fenômeno está na variação do índice de refração do material do prisma com
A dispersão ocorre porque o índice de refração depende da frequência, fazendo cada cor sofrer um desvio diferente.
Alternativa B.
Uma pilha de força eletromotriz $1{,}5\,\text{V}$ e resistência interna inicial $0{,}1\,\Omega$ fornece corrente de $1\,\text{A}$ a um receptor. O receptor ainda funciona se a tensão de alimentação cair até 90% do valor inicial. A resistência interna máxima da pilha é aproximadamente
Inicialmente, a tensão útil é $U_0=1{,}5-1(0{,}1)=1{,}4\,\text{V}$, logo $R=1{,}4\,\Omega$. A tensão mínima é $1{,}26\,\text{V}$ e a corrente correspondente é $0{,}9\,\text{A}$. Então $r=(1{,}5-1{,}26)/0{,}9\approx0{,}27\,\Omega$.
Alternativa C.
Um cano vertical desce da superfície do solo até a água de um poço. Uma bomba de sucção pode tornar desprezível a pressão no topo do cano. Considerando $P_{atm}=10^5\,\text{Pa}$, $\rho=10^3\,\text{kg/m}^3$ e $g=10\,\text{m/s}^2$, a maior distância $H$ do espelho d’água ao solo é
No limite, $P_{atm}=\rho gH$. Logo $H=10^5/(10^3\cdot10)=10\,\text{m}$.
Alternativa A.
Um bloco de massa $2\,\text{kg}$ parte do repouso e desliza em um plano inclinado com atrito. Após descer verticalmente $5\,\text{m}$, sua velocidade é $5\,\text{m/s}$. O módulo do trabalho da força de atrito é
A energia potencial perdida é $mgh=100\,\text{J}$ e a energia cinética final é $mv^2/2=25\,\text{J}$. Assim, $W_{at}=25-100=-75\,\text{J}$ e seu módulo é $75\,\text{J}$.
Alternativa B.
A figura mostra uma caixa d’água e três encanamentos independentes, cujas extremidades inferiores estão fechadas e na mesma altura. Comparando as pressões nos pontos inferiores, conclui-se que
A pressão hidrostática depende apenas da profundidade: $P=P_0+\rho gh$. Como os três pontos estão no mesmo nível e ligados ao mesmo reservatório, as pressões são iguais.
Alternativa D.
Duas esferas condutoras isoladas, uma com o dobro do raio da outra, recebem inicialmente carga $Q$ cada. Depois são ligadas por um fio até o equilíbrio eletrostático. O módulo da diferença entre as cargas finais é
No equilíbrio, os potenciais são iguais: $Q_1/R_1=Q_2/R_2$. Com $R_1=2R_2$, resulta $Q_1=2Q_2$. Como $Q_1+Q_2=2Q$, temos $Q_1=4Q/3$ e $Q_2=2Q/3$. A diferença é $2Q/3$.
Alternativa B.
Um homem está sobre uma balança apoiada em dois blocos prismáticos, conforme a figura. O bloco inferior está fixo, há atrito entre os blocos, a balança indica $80\,\text{kg}$ e $M_h=M_x$. O módulo da força de atrito estático sobre o bloco inferior é
A leitura de $80\,\text{kg}$ corresponde a $N=800\,\text{N}$. Pela geometria de $30^\circ$ e pelo equilíbrio do conjunto superior, a componente horizontal transmitida ao bloco inferior tem módulo $800\,\text{N}$, equilibrada pelo atrito estático.
Alternativa C.
Uma resistência ôhmica de $0{,}1\,\Omega$ aquece, em recipiente isolado, $5\,\text{kg}$ de água de $30^\circ\text{C}$ até a ebulição, ligada a $12\,\text{V}$. Considere $c=1\,\text{cal/(g}\cdot\text{}^\circ\text{C)}$ e $1\,\text{cal}=4{,}2\,\text{J}$. O tempo é aproximadamente
A energia é $Q=mc\Delta T=5000\cdot1\cdot70=350000\,\text{cal}=1{,}47\times10^6\,\text{J}$. A potência é $P=U^2/R=1440\,\text{W}$. Logo $t=Q/P\approx1021\,\text{s}\approx17\,\text{min}$.
Alternativa C.
A figura mostra um instantâneo de uma onda senoidal estacionária em uma corda, com quatro pontos destacados. Uma diferença de fase de $180^\circ$ existe entre os pontos
Pontos situados em ventres adjacentes, separados por um nó, oscilam em oposição de fase. Na figura, isso ocorre entre I e II.
Alternativa B.
Quatro cargas iguais $+q$ estão fixas nos vértices de um quadrado. O posicionamento de uma quinta carga livre $+q$ para que fique em equilíbrio estável será
No centro, a força resultante pode ser nula, mas o equilíbrio de uma carga positiva é instável. Pelo teorema de Earnshaw, não há equilíbrio eletrostático estável apenas com cargas fixas.
Alternativa D.
Um automóvel com rodas de $80\,\text{cm}$ de diâmetro viaja a $100\,\text{km/h}$ sem derrapar. O módulo da velocidade angular das rodas é aproximadamente
O raio é $0{,}40\,\text{m}$ e $v=100/3{,}6\approx27{,}8\,\text{m/s}$. Sem deslizamento, $\omega=v/R\approx27{,}8/0{,}4=69{,}5\,\text{rad/s}$.
Alternativa D.
Um elétron move-se com velocidade $8{,}0\times10^6\,\text{m/s}$ em uma região com campo magnético uniforme de módulo $83{,}0\,\text{mT}$. A menor força magnética que pode atuar sobre ele é
Como $F=|q|vB\sin\theta$, o menor valor ocorre para $\theta=0^\circ$ ou $180^\circ$, quando $F=0$.
Alternativa B.
Uma onda sonora esférica propaga-se isotropicamente. Um microfone de área $1{,}0\,\text{cm}^2$ está a $500\,\text{m}$ da fonte. A fração $E_{cap}/E_{tot}$ é aproximadamente
A energia distribui-se pela área $4\pi r^2$. Assim, $E_{cap}/E_{tot}=10^{-4}/[4\pi(500)^2]\approx3{,}18\times10^{-11}$.
Alternativa D.
Em um tubo de descarga, atravessam uma seção por segundo $4{,}5\times10^{18}$ elétrons e $3{,}5\times10^{18}$ íons positivos, em sentidos opostos. O módulo da carga de cada partícula é $1{,}6\times10^{-19}\,\text{C}$. A corrente elétrica é aproximadamente
Elétrons e íons em sentidos opostos contribuem para a corrente convencional no mesmo sentido. Logo $i=(4{,}5+3{,}5)\times10^{18}\cdot1{,}6\times10^{-19}=1{,}28\,\text{A}$.
Alternativa B.
Dois blocos, de massas $2\,\text{kg}$ e $3\,\text{kg}$, movem-se no mesmo sentido sobre uma superfície sem atrito. Antes da colisão, suas velocidades são $5\,\text{m/s}$ e $3\,\text{m/s}$; depois, o bloco de $3\,\text{kg}$ passa a $5\,\text{m/s}$. Pode-se afirmar que
Conservando o momento linear: $2(5)+3(3)=2v+3(5)$. Assim, $19=2v+15$ e $v=2\,\text{m/s}$.
Alternativa C.
Um salva-vidas corre na areia e nada na água com velocidades constantes, sendo mais rápido na areia. Para chegar ao banhista no menor tempo, os ângulos da trajetória em relação à normal devem satisfazer
Pelo princípio do menor tempo, $\sin\theta_1/v_{areia}=\sin\theta_2/v_{água}$. Como $v_{areia}>v_{água}$, resulta $\sin\theta_1>\sin\theta_2$, portanto $\theta_1>\theta_2$.
Alternativa C.