PUC Minas · 2007.2 · Física I — Física com resolução comentada

Após o lançamento, o bloco interage com a Terra e com a rampa. Sem atrito, há apenas peso vertical para baixo e normal perpendicular ao plano.

$$P=mg$$

Decompondo o peso em eixos paralelo e perpendicular à rampa:

$$P_{\parallel}=mg\sin\theta$$

$$P_{\perp}=mg\cos\theta$$

A normal equilibra a componente perpendicular; a componente paralela produz aceleração rampa abaixo.

$$N=mg\cos\theta$$

O desenho escolhido pela banca pode ser lido como normal mais componentes do peso. Porém, não apresenta diretamente as duas forças pedidas: as componentes substituem o peso, não são novas interações. Nenhum desenho mostra somente peso vertical e normal. Por essa ambiguidade gráfica, a questão permanece disponível para estudo, fora do desempenho.

Gabarito oficial: C. Questão fora do desempenho.

Primeiro colocam-se as esferas em contato, formando um único condutor. Aproxima-se então o bastão negativo, que repele elétrons para a esfera mais distante.

Mantendo o bastão próximo, separam-se as esferas. A mais próxima fica positiva, e a mais distante fica negativa. Só depois se afasta o bastão.

A sequência é: contato, aproximação do indutor, separação e afastamento, isto é, II → I → III → IV.

Alternativa A.

Entre $R_1$ e $R_2$ não há ramificação. A mesma corrente atravessa os dois, caracterizando uma associação em série.

O conjunto desses dois resistores está em paralelo com $R_3$. Já $R_4$ e $R_5$ compartilham os mesmos dois nós e estão em paralelo.

$$R_{12}=R_1+R_2$$

Não se pode afirmar que $R_1$ e $R_5$ estejam em série, pois há divisões de corrente entre eles.

Alternativa B.

Usam-se os três aparelhos da tabela. A referência a quatro aparelhos é um lapso do enunciado: não há dados para um quarto equipamento.

$$E_{\rm lâmpada}=0{,}060\cdot4=0{,}24\ \mathrm{kWh/dia}$$

$$E_{\rm TV}=0{,}120\cdot5=0{,}60\ \mathrm{kWh/dia}$$

$$E_{\rm chuveiro}=2{,}300\cdot1=2{,}30\ \mathrm{kWh/dia}$$

$$E_{\rm dia}=0{,}24+0{,}60+2{,}30=3{,}14\ \mathrm{kWh}$$

$$E_{\rm mês}=30\cdot3{,}14=94{,}2\ \mathrm{kWh}$$

$$C=94{,}2\cdot0{,}30=\mathrm{R\$}\ 28{,}26$$

Alternativa C.

Reflexão e refração podem ocorrer simultaneamente em uma interface. Um espelho comum também absorve parte da energia incidente e pode se aquecer.

O astigmatismo dificulta a formação de uma imagem pontual de um ponto objeto; não transforma genericamente um objeto extenso em ponto.

A indicação oficial parece adotar um meio ideal sem absorção ou espalhamento. Contudo, a expressão “meio óptico perfeito” não foi definida, e a ausência de absorção não elimina, por si só, a reflexão na interface.

Em incidência normal entre meios não magnéticos, a refletância pode ser diferente de zero mesmo sem absorção:

$$\mathcal R=\left(\frac{n_1-n_2}{n_1+n_2}\right)^2$$

Assim, a última afirmação não é uma definição física geral. Preserva-se a indicação da banca para consulta, com exclusão editorial do desempenho.

Gabarito oficial: D. Questão fora do desempenho.

O trabalho de expansão do gás é dado por:

$$W=\int_{V_i}^{V_f}p\,dV$$

Na transformação isométrica, também chamada isocórica, o volume permanece constante.

$$dV=0$$

$$W=0$$

Uma transformação isotérmica pode envolver expansão. Na compressão isobárica, o trabalho do gás é negativo. Em um ciclo, o trabalho corresponde à área orientada no diagrama pressão-volume e pode ser diferente de zero.

Alternativa C.

Nas condições nominais de uso, a potência elétrica é o produto da tensão pela corrente.

$$P=UI$$

$$I=\frac PU$$

$$I=\frac{60}{120}=0{,}5\ \mathrm A$$

Alternativa A.

O líquido aumenta seu volume, enquanto o recipiente aumenta sua capacidade. Apenas a diferença entre esses aumentos transborda.

$$\Delta V_{\rm aparente}=\Delta V_{\rm líquido}-\Delta V_{\rm recipiente}$$

Para o mesmo volume inicial e a mesma variação de temperatura:

$$\Delta V_{\rm aparente}=V_0(\gamma_\ell-\gamma_r)\Delta T$$

Alternativa B.

As paredes reduzem a condução de calor entre o interior e o exterior. O abrigo conserva parte do calor liberado pelos ocupantes e por eventuais fontes internas.

Na descrição simplificada da questão, o gelo atua como isolante em comparação com bons condutores, como os metais. Na construção habitual com blocos de neve compactada, o ar retido reforça esse isolamento.

Isso reduz a perda de energia; não significa que as paredes gerem calor ou impeçam completamente sua transferência.

Alternativa C.

O cristalino contribui, junto com a córnea, para a convergência dos raios luminosos. Na visão normal de objetos usuais, os raios convergem sobre a retina.

A imagem formada é real, pois resulta do encontro dos raios, invertida em relação ao objeto e reduzida para objetos observados nas condições usuais.

O processamento visual posterior não modifica a orientação óptica da imagem na retina.

Alternativa A.

Ao caminhar, o cavalo empurra o solo para trás. O solo exerce sobre o cavalo uma força de atrito estático para a frente, permitindo sua propulsão.

A força que o cavalo faz na charrete atua na charrete. A reação da charrete atua no cavalo para trás. Por isso, ela não é a força propulsora pedida.

O par ação e reação entre casco e solo envolve dois corpos; suas forças não se cancelam no diagrama de um único corpo.

Alternativa A.

O atrito cinético é contrário ao deslocamento e realiza trabalho negativo: a primeira afirmação é falsa.

$$W_{\rm atrito}=-f\,d$$

O peso é perpendicular ao deslocamento horizontal e não realiza trabalho: a segunda afirmação é verdadeira.

$$W_P=Pd\cos90^\circ=0$$

Para manter a velocidade constante, a força aplicada deve compensar o atrito; ela não é nula. A terceira afirmação é falsa.

As afirmações incorretas são I e III.

Alternativa B.

A normal sobre o livro é uma força de contato exercida pela mesa, perpendicular à superfície.

O peso sobre o livro é a força gravitacional exercida pela Terra. A reação da normal é a força que o livro exerce sobre a mesa, e não o peso.

No repouso sobre uma mesa horizontal sem outras forças verticais, peso e normal equilibram-se, mas continuam sendo interações diferentes.

Alternativa B.

Ao colidir com uma parede, uma molécula tem sua componente normal de quantidade de movimento alterada. A parede recebe o impulso oposto.

A sucessão de muitas colisões produz uma força média sobre a parede. Dividindo-a pela área, obtém-se a pressão.

$$p=\frac{F_{\rm média}}A$$

As colisões entre moléculas influenciam a distribuição do movimento, mas não substituem as colisões molécula-parede como origem direta dessa força.

Alternativa C.

Como o módulo da velocidade é constante, a energia cinética também é constante.

$$E_c=\frac{mv^2}{2}$$

Durante a descida, a altura diminui e a energia potencial gravitacional diminui.

$$\Delta E_p=mg\Delta h<0$$

As forças resistivas, incluindo as associadas ao vento contrário, permitem a dissipação de energia mesmo sem alteração da energia cinética.

Alternativa B.