Provas Anteriores | FCM-MG 2004 | Física

Q41

Mecânica — Trabalho e energia — Dissipação por atrito

Um pequeno bloco de 400g desliza, a partir do repouso, numa superfície curva, até atingir um plano horizontal, onde existe uma mola fixa, como mostra a figura abaixo.

Toda a superfície em que o bloco passa é lisa, exceto no trecho PQ, de comprimento 50cm, onde o coeficiente de atrito cinético vale 0,20. Considerando $g=10\mathrm{m/s^2}$ e a altura inicial do bloco 80cm, a nova altura atingida por ele, quando retorna à superfície curva, é de:

A)40cm

B)50cm

C)60cm

D)70cm

Gabarito deduzido pelo Método TEF

Resolução — Método TEF

Gabarito deduzido pelo Método TEF.

Ideia central: O bloco passa duas vezes pelo trecho rugoso.

Passo 1. A perda total de energia é $2\mu mgL$. Logo, $mgh_f=mgh_i-2\mu mgL$.

Passo 2. Assim, $h_f=0{,}80-2\cdot0{,}20\cdot0{,}50=0{,}60\ \mathrm m=60\ \mathrm{cm}$.

Q42

Mecânica — Dinâmica circular — Forças na centrífuga

As centrífugas são aparelhos usados em laboratórios de patologia para separar substâncias. Um líquido é colocado num tubo de ensaio que gira em alta velocidade, como mostra a figura abaixo.

As forças que atuam sobre o líquido, indicado na figura, são representadas por:

Gabarito deduzido pelo Método TEF

Resolução — Método TEF

Gabarito deduzido pelo Método TEF.

Ideia central: No referencial do laboratório, a resultante horizontal precisa apontar para o centro.

Passo 1. Atuam o peso, vertical para baixo, e a força de contato exercida pelo tubo, inclinada para cima e para o centro.

Passo 2. A componente vertical do contato equilibra o peso; a horizontal fornece a resultante centrípeta. A representa essas duas forças, sem acrescentar uma terceira força centrípeta.

Q43

Mecânica — Cinemática — Cruzamento de trens

Dois trens movimentam-se no sentido contrário, em linhas paralelas retas e horizontais. Um deles é de passageiro, tem 100m de comprimento e move-se a 15m/s em relação ao solo. O outro, de carga, tem 400m de comprimento e velocidade de 10m/s em relação ao solo.

A figura mostra o início do cruzamento dos trens, em que t=0s

O tempo gasto para que os dois trens se cruzem totalmente é de

A)12s

B)20s

C)60s

D)100s

Gabarito deduzido pelo Método TEF

Resolução — Método TEF

Gabarito deduzido pelo Método TEF.

Ideia central: No movimento relativo, as velocidades opostas se somam.

Passo 1. $v_{rel}=15+10=25\ \mathrm{m/s}$; o deslocamento relativo necessário é $100+400=500\ \mathrm m$.

Passo 2. Logo, $t=500/25=20\ \mathrm s$.

Q44

Termologia — Calorimetria — Aquecimento elétrico

Uma pessoa usou uma resistência de um chuveiro elétrico de 4.000W para ferver 500g de água, inicialmente a 20°C. Colocou-a dentro da água, ligando-a à rede elétrica. Considere que: o recipiente da água tem capacidade térmica desprezível; 1cal = 4,2J e o calor específico da água é 1,0cal/g°C.

Sabendo-se que a pessoa estava ao nível do mar, o tempo mínimo gasto para que a água fervesse foi de

A)52,5s

B)42,0s

C)12,5s

D)10,0s

Gabarito deduzido pelo Método TEF

Resolução — Método TEF

Gabarito deduzido pelo Método TEF.

Ideia central: Ao nível do mar, a água começa a ferver a 100 °C.

Passo 1. $Q=mc\Delta T=500\cdot1\cdot80=40000\ \mathrm{cal}=168000\ \mathrm J$.

Passo 2. Com potência de 4000 W e sem perdas, $t=168000/4000=42\ \mathrm s$.

Q45

Óptica — Geometria — Altura pela sombra

Quando necessário, use os dados da tabela trigonométrica abaixo:

ângulo	10º	20º	30º	40º	50º	60º	70º	80º
sen	0,17	0,34	0,50	0,64	0,77	0,87	0,94	0,96
cos	0,96	0,94	0,87	0,77	0,64	0,50	0,34	0,17

Filomena está curiosa para saber a altura de um rapaz que está em pé, esperando o ônibus. Observa que o Sol das 10h da manhã forma uma sombra do rapaz, a qual ocupa 5 lajotas quadradas de 20cm de lado. Ela sabe que, neste dia, o Sol nasceu às 6h e ao meio-dia estará a pino. Filomena determinou que a altura do rapaz é de

A)1,5m

B)1,6m

C)1,7m

D)1,8m

Gabarito deduzido pelo Método TEF

Resolução — Método TEF

Gabarito deduzido pelo Método TEF.

Ideia central: Adota-se o movimento angular uniforme do Sol no modelo da questão.

Passo 1. Entre 6h e 12h, a altura angular aumenta de 0° a 90°. Às 10h, vale 60°. A sombra mede $5\cdot0{,}20=1\ \mathrm m$.

Passo 2. Da tabela fornecida, $h=1\cdot\tan60^\circ=0{,}87/0{,}50=1{,}74\ \mathrm m\approx1{,}7\ \mathrm m$.

Q46

Ondulatória — Óptica física — Interferência no CD

Um dos lados de um disco de CD, quando exposto à luz branca, provoca a decomposição da luz, como num arco-íris. A melhor explicação para esse efeito é:

A)A luz, ao atravessar o disco, sofre dupla refração.

B)A freqüência das ondas luminosas é alterada pela sua incidência ocorrida em ângulos diferentes.

C)Em cada uma das minúsculas faixas, a luz polariza-se num ângulo diferente.

D)As ondas luminosas refletidas nas minúsculas faixas provocam interferência entre elas.

Gabarito deduzido pelo Método TEF

Resolução — Método TEF

Gabarito deduzido pelo Método TEF.

Ideia central: As trilhas próximas do CD funcionam como uma rede refletora.

Passo 1. Ondas refletidas por trilhas diferentes interferem, e cada comprimento de onda tem máximos em direções diferentes.

Passo 2. Isso separa as cores da luz branca. O mecanismo descrito em D é a interferência.

Q47

Mecânica — Estática — Torque no antebraço

A figura 1 mostra o músculo do braço (bíceps), exercendo força para manter o ante-braço na posição horizontal, enquanto sustenta uma esfera.

A figura 2 mostra uma montagem que simula o braço da figura 1. A mola representa o bíceps. A massa da haste horizontal é de 700g e pode girar em torno de um eixo O. A massa da esfera é de 100g.

Observando os dados da figura 2 e considerando $g=10\mathrm{m/s^2}$, o valor da força exercida pela mola é de:

A)8,0N

B)36N

C)64N

D)80N

Gabarito deduzido pelo Método TEF

Resolução — Método TEF

Gabarito deduzido pelo Método TEF.

Ideia central: Os torques em torno do eixo O devem se equilibrar.

Passo 1. O peso da haste é 7 N e atua a 0,20 m de O; o da esfera é 1 N e atua a 0,40 m.

Passo 2. Assim, $F\cdot0{,}05=7\cdot0{,}20+1\cdot0{,}40$, dando $F=36\ \mathrm N$.

Q48

Eletricidade — Força de Lorentz — Desvio de elétrons

Um feixe de elétrons é lançado horizontalmente e passa no interior de um par de placas, carregadas eletricamente, e nas proximidades dos polos Norte (N) e Sul (S) de dois ímãs permanentes, até colidir com um anteparo, como mostra a figura.

Ao passar pelas regiões das placas e ímãs, o feixe de elétrons será desviado para a região do anteparo designado pelo número

A)1

B)2

C)3

D)4

Gabarito deduzido pelo Método TEF

Resolução — Método TEF

Gabarito deduzido pelo Método TEF.

Ideia central: As forças elétrica e magnética atuam em direções diferentes.

Passo 1. O elétron é atraído pela placa positiva inferior. Entre os ímãs, o campo vai de N para S, para baixo; como a carga é negativa, $\vec F_B=q\vec v\times\vec B$ aponta para o fundo do desenho.

Passo 2. Combinando o desvio para baixo e para o fundo, o feixe alcança a região 4.

Q49

Eletricidade — Circuitos — Potência em lâmpadas

A figura mostra um circuito onde são conectadas três lâmpadas na rede elétrica de 120V.

As lâmpadas têm as seguintes especificações:

Lâmpada	Especificação
1	60W / 120V
2	60W / 120V
3	40 W / 120V

Na situação do circuito mostrado acima, todas as afirmações abaixo são corretas, EXCETO:

A)A lâmpada 1 terá brilho maior que a lâmpada de 40W ligada a 120V.

B)A lâmpada 3 terá brilho menor que a metade do brilho da 1.

C)A lâmpada 2 continuará tendo brilho maior que a 3.

D)A lâmpada 2 terá brilho menor que a 1.

Gabarito deduzido pelo Método TEF

Resolução — Método TEF

Gabarito deduzido pelo Método TEF.

Ideia central: A lâmpada 1 está em série com o paralelo de 2 e 3.

Passo 1. Pelas especificações, $R_1=R_2=240\ \Omega$ e $R_3=360\ \Omega$. O paralelo equivale a 144 Ω, e $I=120/(240+144)=0{,}3125\ \mathrm A$.

Passo 2. As potências são $P_1\approx23{,}44\ \mathrm W$, $P_2\approx8{,}44\ \mathrm W$ e $P_3\approx5{,}63\ \mathrm W$. Assim, 1 não supera o brilho da lâmpada de 40 W funcionando a 120 V: A é a incorreta.

Q50

Eletricidade — Indução eletromagnética — Variação do fluxo

A figura mostra um circuito elétrico posicionado num plano vertical, alimentado por uma bateria, contendo um resistor variável R. Ao lado do circuito, existe uma espira retangular de fio condutor, suspensa por um cordão isolante, que passa por uma roldana fixa.

A seguir são listadas ações que provocam o aparecimento de uma corrente induzida na espira, EXCETO:

A)Girar a espira em torno do cordão que a sustenta.

B)Variar a resistência R, mantendo a espira em repouso no ponto P.

C)Subir a espira do ponto P ao Q, puxando o cordão.

D)Afastar o circuito da espira, mantendo a espira em repouso no ponto P.

Gabarito deduzido pelo Método TEF

Resolução — Método TEF

Gabarito deduzido pelo Método TEF.

Ideia central: A corrente induzida exige variação do fluxo magnético pela espira.

Passo 1. Girar a espira muda a orientação; variar R muda a corrente e o campo; afastar o circuito muda a distância.

Passo 2. Na aproximação usual de um trecho vertical longo, subir a espira paralelamente ao fio conserva o fluxo. Assim, C é a exceção pretendida.

A resposta C pressupõe desprezar os efeitos das extremidades do circuito. Para o circuito finito desenhado, o campo não é exatamente uniforme ao longo da altura; o gabarito oficial não foi localizado nas fontes fornecidas.

FCM-MG 2004 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova