Ondulatória — Ondas Sonoras — Velocidade de propagação e distância
Em uma tempestade você vê um relâmpago e $6{,}00\text{ s}$ depois ouve o som do trovão, sabendo que a velocidade do som no ar é de cerca de $340{,}0\text{ m/s}$, a distância, aproximada deste relâmpago é de:
Como o objeto permanece totalmente mergulhado sem afundar nem subir, o peso e o empuxo se equilibram.
$P=mg=dVg$, enquanto $E=d\prime Vg$ (densidades comparadas na mesma unidade).
A igualdade $P=E$ implica $d=d\prime$.
Alternativa correta: A.
Q39
Termologia — Termodinâmica — Expansão adiabática de gás ideal
Em uma câmara termicamente isolada, um gás perfeito sofre uma expansão adiabática. Neste caso a temperatura do gás:
A)Aumenta.
B)Fica constante.
C)Diminui.
D)N.D.A.
Cuidado, armadilha! O gabarito definitivo marca C, mas uma expansão adiabática livre de gás perfeito mantém a temperatura. A conclusão «diminui» pressupõe trabalho positivo realizado pelo gás.
Pela primeira lei da Termodinâmica, $\Delta U=Q-W$, tomando $W$ como trabalho realizado pelo gás.
Em uma transformação adiabática, $Q=0$. Se o gás se expande realizando trabalho positivo, $W>0$ e, portanto, $\Delta U=-W<0$.
Para gás ideal, a energia interna depende da temperatura. Assim, nesse modelo de expansão com trabalho, $\Delta T<0$ e a temperatura diminui.
Na expansão livre de gás ideal, $W=0$ e $Q=0$, de modo que $\Delta T=0$. O enunciado não diferencia essas situações.
Alternativa correta: C.
Q40
Termologia — Calorimetria — Calor latente de fusão
Uma pequena barra de cobre de massa $0{,}5\text{ g}$ faz parte de um dispositivo de segurança da rede elétrica. Ela derrete em um dado momento; neste caso qual foi o calor mínimo necessário que ela dissipou para isso ocorrer. Dado (calor latente de fusão do cobre é $L_c=50{,}6\text{ cal/g}$).
Considerando somente a energia para a mudança de estado, utiliza-se $Q=mL_c$.
$Q=0{,}5\cdot50{,}6=25{,}3\text{ cal}$.
O valor representa o calor de fusão; eventual aquecimento até o ponto de fusão não pode ser calculado sem a temperatura inicial e o calor específico.
Alternativa correta: C.
Q41
Termologia — Propagação de Calor — Irradiação térmica e superfícies espelhadas
Um Frasco de Dewar, popularmente conhecido como garrafa térmica, evita a perda de energia térmica de um líquido aquecido, em seu interior por irradiação, convecção e transmissão. No caso da irradiação, a perda de energia térmica é evitada por:
A)pelo vácuo entre as paredes do recipiente.
B)pela parede espelhada do interior do frasco.
C)pela baixa condutividade térmica do material de que é feito o frasco.
A irradiação térmica ocorre por ondas eletromagnéticas e não necessita de meio material.
A superfície interna espelhada reflete parcela significativa da radiação infravermelha, reduzindo a transferência de energia por irradiação.
O vácuo atua principalmente sobre condução e convecção, enquanto o espelhamento atua sobre a radiação.
Alternativa correta: B.
Q42
Eletromagnetismo — Campo Magnético — Experimento de Oersted
No experimento de Oersted uma bússola é colocada, próxima e acima de um fio condutor, de tal forma que sua extensão está paralela ao fio. Quando fazemos uma corrente fluir no fio, sobre o comportamento da bússola é mais correto dizer que:
A)A bússola gira sem parar.
B)A bússola gira de 45 graus e para.
C)A bússola gira de 90 graus e para.
D)Nada acontece.
Cuidado, armadilha! A resposta de 90° depende da idealização de que o campo do fio predomina. Experimentalmente o ângulo é determinado pelo campo resultante e pode ser menor.
Uma corrente elétrica no fio cria ao seu redor um campo magnético com linhas circulares.
No ponto situado acima do fio retilíneo, o campo do fio é perpendicular à direção do fio. Uma agulha magnética tende a alinhar-se ao campo resultante.
Em uma idealização na qual o campo criado pela corrente domina o campo magnético terrestre, a bússola pode orientar-se aproximadamente a $90^\circ$ da direção inicial paralela ao fio.
Sem a intensidade da corrente e o campo terrestre, não é possível fixar rigorosamente o ângulo final.
Alternativa correta: C.
Q43
Óptica — Refração da Luz — Profundidade aparente
Um aquário tem $20\text{ cm}$ de profundidade e está cheio de água, mas observando a sua superfície ele parece ser bem mais raso. Isso ocorre por conta da:
Durante a tomada de dados de aceleração em um teste de um novo sistema de marchas, foi construída a seguinte tabela para um automóvel, com pneus de aros tamanho 15 e massa de $1.273{,}00\text{ kg}$. Com os dados fornecidos podemos dizer que a aceleração escalar média deste automóvel, neste teste, entre os instantes $t=1\text{ s}$ e $t=5\text{ s}$ é:
Da tabela, em $t_1=1{,}0\text{ s}$, tem-se $v_1=4{,}0\text{ m/s}$; em $t_2=5{,}0\text{ s}$, $v_2=16{,}0\text{ m/s}$.
Pela definição, $a_m=\dfrac{\Delta v}{\Delta t}=\dfrac{16-4}{5-1}=\dfrac{12}{4}=3{,}0\text{ m/s}^2$.
Alternativa correta: B.
Q12
Mecânica — Cinemática — Lançamento vertical
Um teste é realizado com um novo sistema de lançamento cinético de satélites, com o lançamento de uma carga, na vertical, para cima com velocidade inicial de $400\text{ m/s}$. Nestas condições e não levando em conta a resistência do ar, a altura teórica que esta carga atingiria, lançada a partir da superfície da Terra, é: (Considere $g=10{,}0\text{ m/s}^2$)
No projeto de uma pista oval de corrida, qual deve ser, aproximadamente, o ângulo mínimo de inclinação em uma curva de raio $100\text{ m}$, que possa conter sem derrapar, um automóvel de passeio, que se desloca à velocidade de $144{,}0\text{ km/h}$, no ponto de maior inclinação desta curva? Sabe-se que o coeficiente de atrito entre os pneus e o asfalto da pista é $0{,}36$. (Considere $g=10{,}0\text{ m/s}^2$ e $\operatorname{tg}50^\circ=1{,}19$, $\operatorname{tg}58^\circ=1{,}6$, $\operatorname{tg}60^\circ=1{,}73$, $\operatorname{tg}68^\circ=2{,}47$)
A)$50^\circ$
B)$58^\circ$
C)$60^\circ$
D)$68^\circ$
Cuidado, armadilha! Divergência físico-matemática. O gabarito definitivo registra B ($58^\circ$), correspondente ao modelo sem atrito. Com o coeficiente fornecido, o ângulo mínimo é aproximadamente $38{,}2^\circ$, não listado. A resposta oficial foi mantida sem modificar o enunciado.
A velocidade é $144\text{ km/h}=40\text{ m/s}$. Portanto, $\dfrac{v^2}{rg}=\dfrac{40^2}{100\cdot10}=1{,}6$.
No modelo idealizado de curva inclinada sem atrito, $\tan\theta=\dfrac{v^2}{rg}=1{,}6$, o que resulta em $\theta\approx58^\circ$. Esse é o cálculo que reproduz o gabarito divulgado.
Contudo, o problema informa $\mu=0{,}36$ e pede o ângulo mínimo sem derrapagem. Com atrito estático atuando para baixo ao longo da pista no limite de deslizamento, as equações radial e vertical são $N\sin\theta+\mu N\cos\theta=mv^2/r$ e $N\cos\theta-\mu N\sin\theta=mg$.
Dividindo uma equação pela outra, $\dfrac{v^2}{rg}=\dfrac{\tan\theta+\mu}{1-\mu\tan\theta}$. Logo, $\tan\theta=\dfrac{1{,}6-0{,}36}{1+1{,}6\cdot0{,}36}\approx0{,}787$, isto é, $\theta\approx38{,}2^\circ$.
Como esse resultado não aparece nas alternativas, a redação não é fisicamente compatível com o gabarito se a informação sobre o atrito for utilizada.
Alternativa correta: B.
Q14
Mecânica — Dinâmica e Potência — Potência da resistência do ar
Um paraquedas, para pequenos aviões é acionado e faz uma aeronave descer com uma velocidade constante de $5{,}0\text{ m/s}$. O conjunto paraquedas, avião e passageiros tem uma massa total de $6.500\text{ kg}$. Sabendo que a aceleração local da gravidade é de $10{,}0\text{ m/s}^2$, a potência dissipada pela resistência do ar é de:
Termologia — Gases Ideais e Hidrostática — Compressão isotérmica em profundidade
Na pressão de uma atmosfera, um balão cheio de ar, de volume $4{,}0\text{ m}^3$, é mergulhado em um lago em que a temperatura é a mesma a qualquer profundidade, até $30{,}0\text{ m}$. Considerando que a aceleração local da gravidade é de $10{,}0\text{ m/s}^2$, que a pressão da atmosfera é de $10^5\text{ Pa}$ e que a densidade da água deste lago é de $10^3\text{ kg/m}^3$, o volume que o balão ficará nesta profundidade é de:
Termologia — Máquinas Térmicas — Rendimento de Carnot
Uma turbina a vapor funciona entre as temperaturas de $930^\circ\text{C}$ e $30^\circ\text{C}$. Se esta turbina fosse uma máquina reversível, o rendimento máximo teórico seria de aproximadamente:
Ondulatória — Ondas Mecânicas — Período e frequência
Uma fonte produz, em uma corda, um movimento vibratório do tipo senoidal. Esta fonte tem uma frequência de $200\text{ mHz}$ e amplitude $a=5\text{ mm}$; as ondas produzidas se propagam, sem perdas de energia, nesta corda. Nestas condições o período das ondas que se propagam nesta corda é:
A frequência $200\text{ mHz}$ corresponde a $200\cdot10^{-3}\text{ Hz}=0{,}200\text{ Hz}$.
O período é o inverso da frequência: $T=\dfrac1f=\dfrac1{0{,}200}=5{,}0\text{ s}$.
Alternativa correta: C.
Q18
Eletricidade — Eletrodinâmica — Segunda lei de Ohm
Na falta de uma certa liga metálica de resistividade $\rho$, uma outra liga metálica de resistividade $\rho'$ tem que ser usada para montar a resistência de um aparelho. Sabe-se que $\rho'=2\rho$. Na montagem, o comprimento é restrito ao da liga metálica original, mas a área de secção transversal pode ser modificada. Neste caso a relação entre a área da liga metálica original $A$, e a da nova liga metálica $A'$ de modo que esta caiba no espaço pretendido é de:
A resistência elétrica de um fio homogêneo é $R=\rho\dfrac LA$.
Para manter a mesma resistência com igual comprimento, $\rho\dfrac LA=\rho\prime\dfrac L{A\prime}$.
Como $\rho\prime=2\rho$, obtemos $\dfrac\rho A=\dfrac{2\rho}{A\prime}$ e, portanto, $A\prime=2A$.
Alternativa correta: B.
Q19
Eletricidade — Eletrostática — Carga armazenada em capacitor
No desenvolvimento de um sensor, um capacitor de $3{,}0\text{ nF}$ é ligado a uma fonte de $6{,}0\text{ V}$, para produzir a transferência de carga útil para ativar um aviso de segurança. Neste caso a carga $Q$ transferida entre as placas deste capacitor para que o sensor funcione corretamente é:
