PAES 2016 · 2ª etapa · Física · Questões 25 a 29.
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Gabarito local da COTEC disponível para conferência.
Caderno de origem (PDF) · Gabarito de origem (PDF)
Texto e alternativas adaptados para leitura digital acessível, com descrição textual das figuras. A reprodução do enunciado original pode ser consultada em cada questão.
Uma esfera de 2 kg parte do repouso e desce 5 m sem atrito. Ela colide com uma caixa de 3 kg parada e os dois passam a mover-se juntos. Use g = 10 m/s². Determine a velocidade após o choque.
Na descida:
$$v=\sqrt{2\cdot10\cdot5}=10\,\mathrm{m/s}$$
Durante a colisão:
$$2\cdot10=(2+3)v_f$$
$$v_f=4\,\mathrm{m/s}$$
Alternativa correta: B.
Um filtro tem potência líquida de resfriamento de 400 W. Quanto tempo leva para resfriar 3 L de água de 25 para 15 °C? Use c = 4200 J/(kg·K) e densidade 1 kg/L.
O calor retirado, em módulo, é:
$$Q=3\cdot4200\cdot10=126000\,\mathrm J$$
$$t=Q/P=126000/400=315\,\mathrm s$$
Alternativa correta: B.
Uma massa de 2 kg alonga uma mola vertical em 2,5 cm no equilíbrio. A massa é deslocada mais 5 cm e solta para oscilar. Use g = 10 m/s². Qual é a frequência angular?
A deformação estática fornece:
$$k=\frac{2\cdot10}{0{,}025}=800\,\mathrm{N/m}$$
$$\omega=\sqrt{k/m}=\sqrt{800/2}=20\,\mathrm{rad/s}$$
Alternativa correta: C.
Um pêndulo ideal oscila entre os extremos A e C, onde a velocidade é nula, passando pelo ponto mais baixo B com velocidade máxima. A energia potencial tem referência abaixo da trajetória. Em quais pontos a energia potencial é igual à mecânica?
A energia mecânica é a soma de potencial e cinética.
$$E_m=U+K$$
Logo, U = Eₘ quando K = 0. Isso ocorre nos extremos A e C, onde a massa para instantaneamente antes de inverter o movimento.
Alternativa correta: A.
Uma pessoa está a 2,0 m de um espelho e vê uma imagem direita e menor. A distância entre pessoa e imagem é 2,4 m, logo a imagem virtual fica 0,4 m atrás do espelho. Determine o tipo de espelho e o módulo de sua distância focal.
A imagem direita e reduzida de objeto real é característica do convexo.
$$\frac1f=\frac1{2{,}0}+\frac1{-0{,}4}$$
$$\frac1f=-2\,\mathrm{m^{-1}}$$
$$f=-0{,}5\,\mathrm m$$
Alternativa correta: D.