No contexto da mecânica newtoniana, diz-se que uma massa puntiforme está em equilíbrio quando a soma
Para uma partícula em equilíbrio translacional, a força resultante deve ser nula. Isso significa que a soma vetorial de todas as forças que atuam sobre ela é igual a zero: $\sum \vec F=\vec 0$.
A soma dos módulos das forças pode ser diferente de zero, mesmo quando elas se cancelam vetorialmente. A condição envolvendo torques aplica-se ao equilíbrio de corpos extensos, e não substitui a condição de força resultante nula. Portanto, a resposta correta é a alternativa B.
Atualmente é bem difundido um exame de tomografia conhecido por PET-CT (acrônimo para Positron Emission Tomography with Computed Tomography). Nesse exame o paciente tem injetado em sua corrente sanguínea uma substância que emite radiação, especificamente na forma de pósitrons, que são detectados por componentes do tomógrafo. Os pósitrons têm a mesma massa do
O pósitron é a antipartícula do elétron. Ele possui a mesma massa do elétron, porém carga elétrica de mesmo módulo e sinal oposto.
Como o elétron tem carga $-e$, o pósitron tem carga $+e$. Logo, a resposta correta é a alternativa D.
A mecânica newtoniana não é válida para descrever fenômenos que envolvam
A mecânica newtoniana é uma excelente aproximação quando as velocidades envolvidas são muito menores que a velocidade da luz e os efeitos quânticos podem ser desprezados.
Para velocidades próximas à da luz, é necessário empregar a relatividade restrita. Portanto, a resposta correta é a alternativa C.
Recentemente os noticiários reportaram um caso de resgate de pessoas em uma caverna alagada. Um mergulhador submerso, durante o trajeto até o ponto de resgate, sofre uma pressão hidrostática devido à coluna d’água sobre ele. Tratando-o como puntiforme, essa pressão é dada pelo produto da
A pressão hidrostática exercida por uma coluna de líquido é $p_h=\rho gh$, em que $\rho$ é a densidade do líquido, $g$ é a aceleração da gravidade e $h$ é a profundidade medida a partir da superfície.
Logo, a pressão devida exclusivamente à coluna d’água é o produto dessas três grandezas. A resposta correta é a alternativa A.
Em um relógio mecânico, os ponteiros de minuto e segundo têm velocidade angular, respectivamente,
O ponteiro dos minutos completa uma volta a cada 60 minutos. Portanto, sua frequência de rotação é $1/60\text{ rpm}$.
O ponteiro dos segundos completa uma volta a cada 60 segundos, isto é, uma volta por minuto: $1\text{ rpm}$. Assim, a resposta correta é a alternativa C.
Considere a energia potencial gravitacional de uma massa puntiforme próxima à superfície da Terra. Suponha que a unidade de medida de comprimento no Sistema Internacional de Unidades fosse mudada para o centímetro. O valor numérico da energia potencial gravitacional, no sistema que usa centímetros, seria igual à do sistema original multiplicada por um fator de
Próximo à superfície da Terra, $U=mgh$. Ao trocar o metro pelo centímetro, o valor numérico da altura é multiplicado por $100$.
Além disso, a aceleração da gravidade, expressa em $\text{cm/s}^2$, também tem valor numérico $100$ vezes maior do que em $\text{m/s}^2$. Assim, o valor numérico de $mgh$ é multiplicado por $100\times100=10.000$. Resposta: alternativa D.
Um gás ideal tem seu estado termodinâmico completamente determinado pelas variáveis
Para uma quantidade fixa de gás ideal, o estado termodinâmico é caracterizado pelas variáveis de estado pressão $P$, volume $V$ e temperatura absoluta $T$, relacionadas por $PV=nRT$.
A carga elétrica e a gravidade não são variáveis de estado do gás ideal. Logo, a resposta correta é a alternativa B.
Um gás ideal, em um recipiente, é mantido em temperatura constante e em equilíbrio térmico com a vizinhança. Nesse gás, o produto da pressão pelo volume é
Pela equação de Clapeyron, $PV=nRT$. Como a temperatura é constante, o produto $PV$ permanecerá constante somente se a quantidade de matéria $n$ também permanecer constante.
Isso exige que não haja entrada nem saída de gás do recipiente. Portanto, a resposta correta é a alternativa D.
Em um sistema oscilante, a corrente elétrica $i$ é descrita por $i=a\cdot\cos(b\cdot t)$. As unidades de medida das constantes $a$ e $b$ são, respectivamente,
A constante $a$ multiplica a função cosseno e representa a amplitude da corrente elétrica. Portanto, sua unidade é o ampère.
O argumento do cosseno deve ser adimensional. Assim, $bt$ não possui unidade e $b$ tem dimensão de inverso do tempo, isto é, frequência, medida em hertz. Resposta: alternativa B.
Considere um trecho de estrada em descida seguido por uma subida. De modo simplificado, considere que esse trecho tem um formato de arco de círculo. Tratando um carro que passa por esse trecho como uma massa puntiforme, é correto afirmar que o vetor força normal da estrada sobre o carro
A força normal exercida pela estrada é perpendicular à superfície de contato. Em uma trajetória circular, a normal geométrica à trajetória aponta ao longo do raio do arco.
No trecho côncavo descrito, essa direção aponta para o centro do arco de círculo. Logo, a resposta correta é a alternativa A.
A pressão hidrostática na base de uma coluna de líquido é
A pressão hidrostática é $p_h=\rho gh$. A densidade é definida por $\rho=m/V$.
Mantidos $g$ e $h$ constantes, a pressão é diretamente proporcional à densidade, isto é, à razão entre a massa e o volume do líquido. Resposta: alternativa C.
Um sistema de massa constante, constituído por um gás ideal, está no estado inicial de volume $V_0$, pressão $P_0$ e temperatura $T_0$. Quando o sistema evolui para um novo estado de volume $V_0/2$ e pressão $P_0/2$, sua temperatura é
Para uma massa fixa de gás ideal, vale $\dfrac{PV}{T}=\text{constante}$. Assim, $\dfrac{P_0V_0}{T_0}=\dfrac{(P_0/2)(V_0/2)}{T_f}$.
Como o produto final $PV$ é igual a $P_0V_0/4$, segue que $T_f=T_0/4$. Portanto, a resposta correta é a alternativa D.
Um fio de comprimento $L$, preso no teto, tem na sua outra extremidade uma massa $m$ que constitui um pêndulo simples que oscila com período $T$. As partículas ao longo do fio têm
O fio do pêndulo gira como um segmento rígido em torno do ponto de suspensão. Em cada instante, todos os seus pontos apresentam o mesmo deslocamento angular e a mesma velocidade angular $\omega$.
As velocidades lineares não são iguais, pois $v=\omega r$ depende da distância $r$ ao ponto de suspensão. Logo, a resposta correta é a alternativa C.
Para fazer o transporte de peixes de um açude, um caminhão transporta um depósito cúbico de aresta $A$ com água até sua metade em uma estrada plana horizontal ao longo de um comprimento de 10 km. A velocidade do caminhão é constante. O desnível $\theta$ da superfície da água no depósito em relação à superfície da estrada é tal que
Como o caminhão se move em linha reta com velocidade constante, sua aceleração é nula. O líquido fica em equilíbrio no referencial do caminhão, sem força inercial horizontal.
A superfície livre da água permanece horizontal, paralela à estrada. Portanto, $\theta=0°$ e $\cos\theta=1$. Resposta: alternativa A.
Um oscilador harmônico simples, do tipo massa-mola, tem a posição de sua massa descrita por $x=2\cdot\cos(3{,}14\cdot t)$. Nesse sistema, a amplitude e a frequência são, respectivamente,
Comparando com $x=A\cos(\omega t+\varphi)$, obtém-se amplitude $A=2$ e frequência angular $\omega=3{,}14\text{ rad/s}\approx\pi\text{ rad/s}$.
$f=\dfrac{\omega}{2\pi}=\dfrac{\pi}{2\pi}=\dfrac12\text{ Hz}$. Logo, amplitude e frequência são $2$ e $1/2$, respectivamente: alternativa C.
Uma casca esférica metálica de raio $R$, carregada eletricamente, dá origem a um campo elétrico de intensidade $E$ em uma distância $3R$ do seu centro. Logo, o campo elétrico
Em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico no interior de um condutor é nulo. Para uma casca esférica metálica, isso vale em qualquer ponto interno, isto é, para $r Como $R/2
Considere um circuito elétrico constituído por uma bateria $E$, um interruptor $S$ e um capacitor $C$, ligados em série. Após um longo tempo, depois de fechar o interruptor $S$,
Após um longo tempo, o capacitor fica completamente carregado e a corrente no circuito tende a zero. Suas placas armazenam cargas de mesmo módulo e sinais opostos: $+Q$ e $-Q$.
Assim, a soma algébrica das cargas das duas placas é $+Q-Q=0$. A diferença de potencial entre elas é igual à da bateria, e não zero. Resposta: alternativa A.
Considerando que, em um espelho plano incide um raio de luz, é correto afirmar que
Pela lei da reflexão, o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão, ambos medidos em relação à reta normal à superfície.
A normal é, por definição, perpendicular ao plano do espelho. Logo, a resposta correta é a alternativa C.
Sobre o olho humano, é correto afirmar que
O olho humano é sensível à faixa visível do espectro eletromagnético, situada entre as regiões do infravermelho e do ultravioleta.
A detecção não exige que as ondas tenham a mesma amplitude, nem é restrita a ondas polarizadas. Portanto, a resposta correta é a alternativa D.
Considere duas ondas mecânicas transversais, de mesma frequência e comprimento de onda, que se propagam no mesmo meio e produzem interferência. Considere um ponto do espaço em que haja interferência destrutiva. Nesse ponto
Na interferência destrutiva, as perturbações produzidas pelas ondas se opõem, reduzindo a amplitude resultante.
No ponto considerado, a amplitude resultante é mínima; ela pode chegar a zero quando as amplitudes individuais são iguais. Assim, de acordo com o gabarito oficial, a resposta é a alternativa C.