Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED
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UFLA 2008.1

Segunda fase · Grupo 2 · Física discursiva

Duas questões discursivas de Física da segunda fase, com resolução comentada Método TEF.

Q01
Mecânica — Energia — Forças conservativas

UFLA 2008.1 — questão discursiva 1

Uma partícula está inicialmente em repouso em um estado A, com energia mecânica $E$. Em seguida, sofre a ação de uma força conservativa que a leva para um estado B, no qual sua energia cinética $E_{C_B}$ é metade da energia potencial $E_{P_B}$.

a) Escreva a equação da energia cinética dessa partícula no estado B ($E_{C_B}$), em função da energia mecânica $E$.

b) Escreva a equação da energia potencial dessa partícula no estado B ($E_{P_B}$), em função da energia mecânica $E$.

c) Escreva a equação do trabalho $W$ da força conservativa, ao levar essa partícula do estado A para o estado B, em função da energia mecânica $E$.

GABARITO COMENTADO MÉTODO TEF — RESOLUÇÃO AUTORAL

Ideia central: Sob ação exclusiva de força conservativa, a energia mecânica permanece constante, e o trabalho é a variação da energia cinética.

Passo 1 — Relacionar as energias no estado B.

$E=E_{C_B}+E_{P_B}$

$E_{C_B}=\dfrac{E_{P_B}}2$

Passo 2 — Resolver o item a. A energia cinética é um terço da energia mecânica.

$E=E_{C_B}+2E_{C_B}=3E_{C_B}$

$E_{C_B}=\dfrac E3$

Passo 3 — Resolver o item b.

$E_{P_B}=2E_{C_B}=\dfrac{2E}{3}$

Passo 4 — Resolver o item c. Inicialmente a partícula está em repouso, logo $E_{C_A}=0$.

$W=E_{C_B}-E_{C_A}=\dfrac E3$

Resultado: a) $E/3$; b) $2E/3$; c) $E/3$.

Q02
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação mista de resistores

UFLA 2008.1 — questão discursiva 2

O circuito elétrico ao lado apresenta uma associação mista de lâmpadas incandescentes, com os valores de suas resistências elétricas considerados constantes. O circuito é alimentado por uma fonte ideal (resistência interna nula) de $148\ ext{V}$.

Calcule:

a) A corrente total cedida pela fonte ao circuito.

b) A corrente elétrica que alimenta a lâmpada de $30\ \Omega$ ($L_2$).

c) A lâmpada que apresenta maior luminosidade é aquela que dissipa maior potência. Mostre qual delas apresenta maior luminosidade.

Figura original da questão 2 da UFLA 2008.1.discursiva
GABARITO COMENTADO MÉTODO TEF — RESOLUÇÃO AUTORAL

Ideia central: Dois pares de resistores estão associados em paralelo; os equivalentes desses pares estão em série com a lâmpada $L_3$.

Passo 1 — Equivalente do primeiro paralelo, $L_1$ e $L_2$.

$R_{12}=\dfrac{20\cdot30}{20+30}=12\ \Omega$

Passo 2 — Equivalente do segundo paralelo, $L_4$ e $L_5$.

$R_{45}=\dfrac{10\cdot10}{10+10}=5\ \Omega$

Passo 3 — Item a: corrente total.

$R_{ m eq}=12+20+5=37\ \Omega$

$I=\dfrac{148}{37}=4\ ext{A}$

Passo 4 — Item b: corrente em $L_2$. A tensão no primeiro paralelo vale $I R_{12}=48\ ext{V}$.

$I_{L_2}=\dfrac{48}{30}=1{,}6\ ext{A}$

Passo 5 — Item c: comparar potências.

$P_{L_1}=\dfrac{48^2}{20}=115{,}2\ ext{W}$

$P_{L_2}=\dfrac{48^2}{30}=76{,}8\ ext{W}$

$P_{L_3}=4^2\cdot20=320\ ext{W}$

$P_{L_4}=P_{L_5}=2^2\cdot10=40\ ext{W}$

Resultado: a) $4\ ext{A}$; b) $1{,}6\ ext{A}$; c) $L_3$, pois dissipa $320\ ext{W}$.

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