CEFET-MG 2016.1 (Técnico Concomitância Externa e Subsequente): prova de Física com gabarito e resolução

Q31

Mecânica — Cinemática — Lançamento vertical para baixo

Um objeto é lançado para baixo, na vertical, do alto de um prédio de 15 m de altura em relação ao solo. Desprezando-se a resistência do ar e sabendo-se que ele chega ao solo com uma velocidade de 20 m/s, a velocidade de lançamento, em m/s, é dada por

A)10.

B)15.

C)20.

D)25.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2016.1 — Técnico Concomitância Externa e Subsequente — Q31

Resolução

Pela equação de Torricelli, com $g=10$ m/s²:

$$v^2=v_0^2+2g\,h\;\Rightarrow\;20^2=v_0^2+2\cdot10\cdot15$$

$$400=v_0^2+300\;\Rightarrow\;v_0^2=100\;\Rightarrow\;v_0=10\text{ m/s}$$

Q32

Mecânica — Hidrostática — Empuxo, peso e tensão em planetas diferentes

A figura abaixo mostra dois objetos idênticos completamente imersos em um recipiente que contém o mesmo líquido. Sejam $T_1$ e $T_2$ as tensões nos fios, $P_1$ e $P_2$ os pesos e $F_1$ e $F_2$ as forças de empuxo que agem sobre os respectivos objetos.

Dois recipientes com líquido, cada um com um objeto esférico preso ao teto por um fio: o conjunto 1, à esquerda, é identificado como Terra, e o conjunto 2, à direita, como Lua.

Sabendo-se que ambos os objetos estão em repouso e que o conjunto 1 está muito próximo da superfície da Terra enquanto o outro está muito próximo da superfície da Lua, as relações corretas entre as forças é

A)$T_1>T_2,\ P_1>P_2,\ F_1>F_2.$

B)$T_1>T_2,\ P_1=P_2,\ F_1<F_2.$

C)$T_1<T_2,\ P_1>P_2,\ F_1<F_2.$

D)$T_1<T_2,\ P_1=P_2,\ F_1>F_2.$

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2016.1 — Técnico Concomitância Externa e Subsequente — Q32

Resolução

Como $g_{\text{Terra}}>g_{\text{Lua}}$:

• Peso: $P=mg$ é maior na Terra: $P_1>P_2$.
• Empuxo: $F=\rho_{\text{líq}}\,V\,g$ também depende de $g$: $F_1>F_2$.
• Equilíbrio: $T=P-F=(m-\rho_{\text{líq}}V)\,g$, que é proporcional a $g$: $T_1>T_2$ (os objetos pendem, logo $m>\rho_{\text{líq}}V$).

Relação correta: $T_1>T_2,\ P_1>P_2,\ F_1>F_2$.

Q33

Mecânica — Gravitação — Massa, peso e queda em outros astros

É possível encontrar na internet vídeos que mostram astronautas caminhando lentamente na Lua em saltos longos e lentos. O astronauta usa um traje espacial que chega a uma massa de 70 kg e carrega, além disso, várias ferramentas para suas atividades em solo lunar. Desde os anos 50, existem projetos de missões tripuladas a Marte, onde a aceleração da gravidade vale, aproximadamente, um terço da encontrada na Terra.

Baseando-se nesse texto, avalie as afirmações a seguir e assinale (V) para as afirmativas verdadeiras ou (F), para as falsas. Considere a aceleração da gravidade na Lua como sendo 1,6 m/s².

( ) Como a aceleração da gravidade na Lua é, aproximadamente, metade da aceleração de Marte, as massas medidas na Lua terão seus valores reduzidos pela metade.
( ) Um objeto abandonado de uma altura de 10 m em Marte atingirá o solo com uma velocidade aproximada de um terço daquela medida na Terra, nas mesmas condições.
( ) Como a aceleração da gravidade de Marte é maior que a da lua, a caminhada em Marte será facilitada, uma vez que a massa do traje, medida naquele local será diferente.
( ) A massa da vestimenta medida na Terra, será a mesma medida na Lua e em Marte.

A sequência correta encontrada é

A)V, V, F, F.

B)F, V, F, V.

C)F, F, V, V.

D)F, F, F, V.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2016.1 — Técnico Concomitância Externa e Subsequente — Q33

Resolução

(1) Falsa: a massa é propriedade do corpo e não depende do local; o que muda é o peso.

(2) Falsa: na queda a partir do repouso, $v=\sqrt{2gh}$, proporcional a $\sqrt g$. Com $g_M=g/3$, $v_M=v_T/\sqrt3\approx0{,}58\,v_T$, e não $v_T/3$.

(3) Falsa: a massa do traje é a mesma em qualquer lugar; além disso, uma gravidade maior tornaria a caminhada mais difícil, não mais fácil.

(4) Verdadeira: a massa se conserva.

Sequência: F, F, F, V.

Q34

Mecânica — Cinemática — Lançamento horizontal

A figura abaixo exibe uma bola que é abandonada de uma rampa curva de 1,25 m de altura que está sobre uma mesa nas proximidades da Terra. Após liberada, a bola desce pela rampa, passa pelo plano horizontal da mesa e toca o solo 1,00 s após passar pela borda.

Rampa curva de altura h = 1,25 m sobre uma mesa; a bola está no alto da rampa e uma trajetória tracejada, em curva, parte da borda da mesa até o chão.

Desprezando-se qualquer tipo de atrito, avalie as afirmações a seguir e assinale (V) para as verdadeiras, ou (F) para as falsas.

( ) O alcance horizontal da bola a partir da saída da mesa é de 5,00 metros.
( ) Abandonando-se a bola a partir do repouso da borda da mesa, o tempo de queda até o solo é também de 1,00 s.
( ) Para se calcular o tempo de queda da bola a partir da saída da mesa, é necessário conhecer a massa da bola.
( ) Para se calcular o alcance da bola a partir da saída da mesa, é necessário conhecer a altura da mesa.

A sequência correta encontrada é

A)F, F, V, V.

B)V, V, F, F.

C)F, V, F, V.

D)V, F, V, F.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2016.1 — Técnico Concomitância Externa e Subsequente — Q34

Resolução

Na base da rampa (sem atrito), a conservação da energia dá a velocidade de saída:

$$v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot10\cdot1{,}25}=5{,}0\text{ m/s}$$

(1) Verdadeira: na horizontal o movimento é uniforme: $A=v\,t=5{,}0\cdot1{,}00=5{,}00$ m.

(2) Verdadeira: o movimento vertical independe do horizontal; saindo da borda, com velocidade vertical inicial nula, o tempo de queda é o mesmo, 1,00 s (a mesa tem $\tfrac12\cdot10\cdot1^2=5$ m de altura).

(3) Falsa: o tempo de queda não depende da massa.

(4) Falsa: o tempo de queda (1,00 s) já foi dado, e o alcance é $v\,t$; a altura da mesa não é um dado adicional necessário.

Sequência: V, V, F, F.

Q35

Mecânica — Trabalho e energia — Altura máxima no pêndulo

A figura abaixo mostra três objetos de massas $m_1$, $m_2$ e $m_3$, suspensos por fios inextensíveis de massa desprezível que oscilam livremente. Os objetos 1 e 2 estão próximos da superfície da Terra, onde a aceleração da gravidade é $g$, enquanto o objeto 3 está próximo da superfície de um planeta onde a aceleração da gravidade é $g/2$. Sejam $h_1$, $h_2$ e $h_3$ as alturas máximas atingidas pelos objetos 1, 2 e 3, respectivamente, em cada ciclo completo de oscilação.

Três pêndulos lado a lado, cada um com sua massa (m1, m2, m3) na posição mais baixa, com velocidade horizontal (v1, v2, v3) para a direita; ao lado de cada um, uma seta vertical indica a altura máxima h1, h2, h3 que a massa atinge.

Sabendo-se que $m_1=3m_2=m_3/2$ e que $v_1=v_2=2v_3$, a relação correta entre as alturas é dada por

A)$h_1=h_2=h_3$.

B)$h_1<h_2$ e $h_1>h_3$.

C)$h_1>h_2$ e $h_2=h_3$.

D)$h_1=h_2$ e $h_1>h_3$.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2016.1 — Técnico Concomitância Externa e Subsequente — Q35

Resolução

Sem atrito, a energia cinética na posição mais baixa vira energia potencial na altura máxima:

$$\frac{m v^2}{2}=m g\,h\;\Rightarrow\;h=\frac{v^2}{2g}$$

A massa se cancela. Então:

• $h_1=\dfrac{v_1^2}{2g}$ e $h_2=\dfrac{v_2^2}{2g}$: como $v_1=v_2$, $h_1=h_2$.
• $h_3=\dfrac{v_3^2}{2\,(g/2)}=\dfrac{v_3^2}{g}$, e com $v_3=v_1/2$: $h_3=\dfrac{v_1^2}{4g}=\dfrac{h_1}{2}$, logo $h_1>h_3$.

Resultado: $h_1=h_2$ e $h_1>h_3$.

Q36

Mecânica — Quantidade de movimento — Colisões elásticas entre blocos

Os três blocos mostrados na figura abaixo podem deslizar sem atrito com a superfície de apoio e sem a resistência do ar. As possíveis colisões decorrentes da evolução da situação apresentada são perfeitamente elásticas.

Três blocos sobre uma superfície horizontal, da esquerda para a direita: o bloco A, com velocidade vA para a direita; o bloco B, com velocidade vB para a esquerda; e o bloco C, em repouso (vC = 0), mais à direita.

Analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para as verdadeiras ou (F) para as falsas.

( ) Se $v_B>v_A$, o bloco C não será atingido, independentemente dos valores de $m_A$ e $m_B$.
( ) Se $m_B<m_A$, o bloco C será atingido, independentemente dos valores de $v_A$ e $v_B$.
( ) Se $v_B=v_A$ e $m_B=m_A$, o bloco C será atingido, independentemente do valor de $m_C$.

A sequência correta é

A)F, F, F.

B)V, F, V.

C)F, F, V.

D)F, V, V.

Gabarito (resolução própria, sem gabarito oficial) — CEFET-MG 2016.1 — Técnico Concomitância Externa e Subsequente — Q36

Resolução

A e B colidem frontalmente (elástico). Tomando o sentido para a direita como positivo, $v_A$ e $v_B$ são módulos e B tem velocidade inicial $-v_B$. A velocidade de B após o choque é

$$v_B'=\frac{(m_A-m_B)\,v_B+2\,m_A\,v_A}{m_A+m_B}$$

O bloco C só é atingido se $v_B'>0$ (B segue para a direita, rumo a C).

(1) Falsa: com $m_A=m_B$ e $v_B>v_A$, $v_B'=v_A>0$; ou com $m_A\gg m_B$, $v_B'\approx v_B+2v_A>0$. C é atingido.

(2) Verdadeira: se $m_B<m_A$, os dois termos do numerador são positivos, então $v_B'>0$ sempre.

(3) Verdadeira: com massas e velocidades iguais, $v_B'=v_A>0$: B é atirado contra C, e a colisão ocorre qualquer que seja $m_C$.

Sequência: F, V, V.

CEFET-MG 2016.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova