Uma bola é lançada do solo verticalmente para cima. Durante a subida e a descida do objeto, considere desprezíveis todos os atritos, assuma que o diâmetro da bola é muito menor que o comprimento da sua trajetória e que a única força atuando no objeto após o lançamento é a força da gravidade. Sobre o vetor aceleração da bola, é correto afirmar que tem direção vertical e sentido
Após o lançamento, a única força é o peso, sempre vertical e dirigido para baixo.
Logo, a aceleração é $\vec g$ tanto na subida quanto na descida. Alternativa B.
Considere os sistemas massa-mola ilustrados na figura a seguir. As massas, nos dois sistemas, são iguais, as molas são idênticas, de constante elástica $k$ e, quando livres, têm comprimento $L$. No sistema I, as molas estão igualmente comprimidas, e no II, estão igualmente distendidas, sendo possível movimento apenas na direção da linha que une os pontos de fixação das molas. Considere que as massas sejam deslocadas a uma distância $x$ de suas posições de equilíbrio. Considere também que $x$ é muito menor que a compressão inicial das molas em I e muito menor que a distensão inicial em II. Os módulos das forças resultantes nas massas no sistema I e II são, respectivamente,

Em ambos os sistemas, ao deslocar a massa de $x$, cada mola produz uma variação de força restauradora de módulo $kx$.
As duas contribuições têm o mesmo sentido restaurador: $F_R=2kx$ nos dois casos. Alternativa B.
Comprimidos efervescentes em um copo d’água liberam gás carbônico na forma de bolhas que sobem para a superfície do líquido. A força responsável pela subida das bolhas é denominada
O líquido exerce sobre a bolha uma força resultante vertical para cima: o empuxo.
Quando o empuxo supera o peso da bolha, ela sobe. Alternativa C.
Considere o campo elétrico gerado por duas cargas elétricas puntiformes, de valores iguais e sinais contrários, separadas por uma distância $d$. Sobre esse vetor campo elétrico nos pontos equidistantes das cargas, é correto afirmar que
Na mediatriz do dipolo, as componentes perpendiculares à linha das cargas se cancelam.
As componentes paralelas se somam e apontam sempre da carga positiva para a negativa. Alternativa D.
Dois carros se deslocam em linha reta e com velocidade constante ao longo de duas estradas perpendiculares entre si, conforme a figura a seguir. O módulo da velocidade do carro 1 em relação ao 2 nos tempos $t$ e $t+\Delta t$ é, respectivamente,

A velocidade relativa é $\vec v_{1/2}=\vec v_1-\vec v_2$.
Como as velocidades são perpendiculares, seu módulo é dado pelo teorema de Pitágoras nos dois instantes. Alternativa A.
A potência dissipada por efeito joule em um resistor de $R$ Ohms ligado a uma tensão de $x$ Volts pode ser calculada como $x^2/R$. Assim, a potência pode ser medida em
A unidade SI de potência é o watt.
$1\ \text{W}=1\ \text{J}/\text{s}$. Alternativa D.
Uma haste metálica reta de comprimento $L_0$ e coeficiente de dilatação linear $\alpha$ é acomodada entre duas paredes rígidas. Após ter sua temperatura aumentada de $\Delta T$, a haste se dilata e adquire a forma de um arco de círculo com um ângulo correspondente de $\theta$ radianos. Qual o raio desse arco de círculo?
O comprimento dilatado é $L=L_0(1+\alpha\Delta T)$.
Para um arco, $L=R\theta$. Logo, $R=L_0(1+\alpha\Delta T)/\theta$. Alternativa B.
A ponta da hélice de um cata-vento descreve um movimento circular uniforme. Os vetores velocidade de um ponto localizado nessa extremidade nos tempos $t$ e $t+\Delta t$ são representados na figura a seguir. Nesta figura, os vetores velocidade têm suas origens posicionadas sobre a ponta da hélice nos tempos $t$ e $t+\Delta t$. Assim, é correto afirmar que o ponto gira no sentido

As retas perpendiculares aos vetores velocidade nos dois pontos intersectam-se em $(4,4)$, o centro da circunferência.
A distância do centro a cada ponto é 1 m e o sentido indicado pelas velocidades é horário. Alternativa A.
Um carro trafega com velocidade constante, em módulo, em uma estrada onde um trecho pode ser aproximado por uma circunferência no plano vertical, conforme a figura a seguir. Ao longo do trecho em que essa aproximação é válida, a soma de todas as forças atuando no carro, incluindo o vetor força normal da estrada sobre o carro e o vetor força peso do carro, é um vetor que aponta na direção

Em movimento circular uniforme, a resultante é centrípeta.
Seu módulo é $F_R=mv^2/R$, constante, e sua direção aponta para o centro. Alternativa C.
Um bloco de madeira é arrastado em linha reta sobre um piso horizontal. Considere que o bloco tem peso 10 N, o coeficiente de atrito estático entre o bloco e o piso é 0,7 e o cinético é 0,6. Inicialmente a força horizontal que move o bloco é de 8 N. Em um dado instante, esta força é reduzida instantaneamente para metade de seu valor. Transcorrido um tempo muito grande após essa redução, pode-se afirmar corretamente que a aceleração do bloco é
Enquanto desliza, o atrito cinético vale 6 N, maior que a força de 4 N, e o bloco desacelera.
Ao parar, o atrito estático pode equilibrar os 4 N, pois $4\mathrel{<}7$. Assim, permanece em repouso: $a=0$. Alternativa A.
Uma onda sonora vinda de uma sirene chega a um determinado ponto próximo a um ouvinte. É correto afirmar que, em decorrência dessa onda sonora, nesse ponto há
Ondas sonoras longitudinais produzem compressões e rarefações sucessivas.
Assim, tanto a pressão quanto a densidade do ar oscilam com o tempo. Alternativa A.
Considere uma onda sonora gerada por uma fonte puntiforme e que se propaga em três dimensões em um meio isotrópico, não dispersivo e não dissipativo. Sobre a frente de onda próximo à fonte geradora, é correto afirmar que
Uma fonte puntiforme gera frentes de onda esféricas.
Em meio não dispersivo e homogêneo, a velocidade de propagação é constante. Alternativa B.
Sobre a refração de ondas, é correto afirmar que
Refração é a mudança de velocidade e, em geral, de direção ao passar de um meio para outro.
O fenômeno ocorre tanto com ondas mecânicas quanto com ondas eletromagnéticas. Alternativa D.
Considere uma esfera de raio $R$ sobre um plano inclinado próximo à superfície da Terra. A esfera está inicialmente parada e na iminência de iniciar uma descida sem deslizamento de sua superfície em relação ao plano. Isto ocorre pelo efeito da força de atrito, cujo módulo é $F$. Sobre a esfera também atuam a força peso e a normal, cujos módulos são $P$ e $N$, respectivamente. Os módulos dos torques das forças de atrito, peso e normal em relação ao eixo de rotação da esfera são respectivamente
Em relação ao centro da esfera, peso e normal têm linhas de ação que passam pelo eixo, portanto torque nulo.
O atrito é tangencial e produz torque $FR$. Alternativa C.
Um paraquedista desce verticalmente com velocidade constante em relação ao solo. No ponto exato onde ocorrerá seu pouso, há um espectador imóvel. O vetor velocidade do paraquedista em relação ao observador é $\vec V_P$, e do espectador em relação ao paraquedista é $\vec V_E$. Assim, é correto afirmar que
Velocidades relativas trocam de sinal quando se inverte a ordem dos referenciais.
Logo, $\vec v_{P/E}=-\vec v_{E/P}$. Alternativa D.
Um sistema massa-mola oscila sem atrito. A figura a seguir ilustra alguns instantâneos desse movimento durante um tempo inferior a um período de oscilação. As duas linhas tracejadas indicam os extremos do deslocamento das massas. As setas indicam a direção e o sentido do vetor velocidade da massa. Nos instantâneos 1 e 4, a mola está parcialmente comprimida; em 2 e 3, a mola está parcialmente distendida. O trabalho realizado pela força elástica em um intervalo de tempo muito pequeno e em torno de cada um dos instantâneos é $\tau_1$, $\tau_2$, $\tau_3$ e $\tau_4$. Assim, é correto afirmar que

O trabalho é positivo quando força elástica e deslocamento têm o mesmo sentido e negativo quando têm sentidos opostos.
Aplicando isso aos quatro instantâneos: $+,-,+,-$. Alternativa A.
Uma superfície plana tem suas duas faces refletoras, conforme a figura a seguir. Dois objetos muito pequenos, desenhados em linhas cheias, estão em lados opostos e a uma distância $d$ da superfície. O conjunto dos pontos formados pelos objetos e suas respectivas imagens refletidas nas superfícies define os vértices de um quadrado. As imagens foram desenhadas com linhas tracejadas. Qual a distância entre os objetos?

A separação horizontal entre cada objeto e sua imagem é $2d$, que corresponde ao lado do quadrado.
Os dois objetos ocupam vértices opostos; a distância entre eles é a diagonal: $2d\sqrt2$. Alternativa C.
Dois chuveiros elétricos têm potências $P_1=1{,}1$ kW e $P_2=2{,}2$ kW quando ligados à tomada com tensão de 220 V. Esses dispositivos são essencialmente resistores ôhmicos, conforme ilustra a figura a seguir. Em uma residência com dois banheiros, um instalador liga os chuveiros entre si segundo duas configurações: em série ou em paralelo. É correto afirmar que, se usados simultaneamente, a potência total consumida pelos chuveiros seria

Em paralelo, cada chuveiro recebe 220 V e consome sua potência nominal: $P_T=P_1+P_2$.
Em série, usando $R_i=V^2/P_i$, resulta $P_T=V^2/(R_1+R_2)=P_1P_2/(P_1+P_2)$. Alternativa B.
Uma história em quadrinhos fala de um personagem que salta de uma altura de 30 m acima do solo, preso por um fio esticado e inextensível de 20 m de comprimento, realizando uma trajetória circular conforme a figura a seguir. O ponto de fixação do fio também está a 30 m do solo. Despreze as forças de atrito. Considerando que o módulo da aceleração da gravidade é 10 m/s², qual a velocidade (em m/s) do personagem no ponto mais baixo da trajetória?

A queda vertical até o ponto mais baixo é igual ao comprimento do fio: $h=20\ \text{m}$.
Pela conservação da energia, $mgh=mv^2/2$, logo $v=\sqrt{2gh}=20\ \text{m/s}$. Alternativa C.
Uma carga puntiforme está fixa na origem de um sistema de coordenadas cartesianas. É correto afirmar que o potencial elétrico gerado por essa carga é constante em todos os pontos de coordenadas $(x,y)$ tais que
O potencial de uma carga puntiforme é $V=kQ/r$.
Equipotenciais têm $r$ constante; no plano, $r^2=x^2+y^2$. Alternativa A.