A figura mostra um carro em movimento, um pedestre caminhando no sentido contrário e um poste entre os dois. Uma pessoa dentro do carro tenta identificar o rosto do pedestre, mas o poste não permite, por causa do movimento combinado dos dois.
Este fato ocorre no momento em que o carro e o pedestre têm, em relação ao poste, a mesma velocidade:
Para o observador no carro, o poste esconde o pedestre quando poste e pedestre estão sobre a mesma linha de visada. Isso se mantém por um instante quando a direção de observação do poste e a do pedestre variam com a mesma rapidez, isto é, quando, em relação ao poste, os dois têm a mesma velocidade angular.
Alternativa A.
As alternativas referem-se a situações da hidrostática.
Observe as alternativas e assinale a opção de acordo com as respostas.
1. Uma lata de sardinha vazia, que é de ferro, consegue boiar na água, porque o empuxo sobre ela é menor do que seu peso.
2. Quando pressionamos o êmbolo de uma seringa cheia de líquido, a pressão no orifício de saída do líquido é maior que a pressão nas laterais do cilindro.
3. Quanto mais fundo encontra-se uma pedra submersa em um lago, maior será o empuxo sobre ela.
4. A pressão no fundo de um lago não depende do volume de água, mas apenas de sua profundidade.
- 1 é falsa: um corpo que flutua em equilíbrio tem empuxo igual ao peso.
- 2 é falsa: pelo princípio de Pascal, o acréscimo de pressão se transmite integralmente a todos os pontos do líquido: a pressão é a mesma no orifício e nas laterais.
- 3 é falsa: $E = \rho_{liq}\,V_{sub}\,g$ não depende da profundidade.
- 4 é verdadeira: $p = p_0 + \rho\,g\,h$ depende só da profundidade.
Correta: apenas a 4.
Alternativa D.
Um menino de 40 kg, uma moça de 60 kg e um homem de 80 kg sobem ao 3º andar de um prédio. Os desníveis de um andar para outro são iguais. Comparando a energia potencial gravitacional deles pode-se dizer que a energia potencial __________ no ___ andar em relação ao solo é igual à energia potencial __________ no ___ andar em relação ao solo.
A frase anterior estará fisicamente correta se for completada por:
Com $E_p = m\,g\,h$ e $h$ proporcional ao número do andar $n$, basta comparar $m\,n$:
- Menino no 3º: $40 \cdot 3 = 120$.
- Moça no 2º: $60 \cdot 2 = 120$ ✔.
Os outros pares dão produtos diferentes (por exemplo, homem no 1º: $80$; moça no 1º: $60$ e menino no 2º: $80$; homem no 2º: $160$ e moça no 3º: $180$).
Alternativa B.
Um alarme de incêndio é acionado pelo aquecimento de uma lâmina bimetálica conforme ilustrado pela figura.
Para aumentar a sensibilidade do alarme de forma a acioná-lo com pequenas elevações de temperatura devemos:
A lâmina se curva porque os dois metais se dilatam de modo diferente. O deslocamento da ponta para uma mesma variação de temperatura aumenta com o comprimento da lâmina (e diminui com a espessura), então uma lâmina mais longa fecha o contato com uma elevação menor de temperatura.
- B piora a sensibilidade (lâmina mais rígida).
- C e D não alteram a deformação da lâmina, só a parte elétrica.
- E inverte o sentido da curvatura.
Alternativa A.
São três os processos de propagação do calor: condução, convecção e radiação. Analise as situações a seguir com relação a esses processos.
1. A lente convergente queima uma folha seca colocando-a sob a luz solar.
2. A resistência elétrica de um chuveiro faz a água se aquecer.
3. Sentimos o calor de um ferro de passar roupas se estiver ao lado de nosso rosto.
4. Um ferro em brasa jogado na água produz barulho e faz essa se aquecer.
A transferência de calor por radiação ocorre apenas nas situações:
- 1 é radiação: a luz solar chega à lente através do vácuo e do ar.
- 2 não é: a resistência aquece a água por condução e a água se mistura por convecção.
- 3 é radiação: a energia chega ao rosto, sem contato, pela radiação infravermelha do ferro.
- 4 não é: o ferro em brasa troca calor com a água por condução (contato) e convecção.
Radiação: 1 e 3.
Alternativa A.
Um gás se encontra dentro de um cilindro com pistão móvel. O gás é aquecido por uma chama e um homem comprime o gás através do pistão. Considere 1 cal = 4,2 J.
Se o gás recebe da chama 150 cal e o homem realiza um trabalho de 126 joules, a energia interna do gás deve ter variado de:
O gás recebe $Q = 150\ \text{cal}$ e recebe trabalho $126\ \text{J}$, ou seja, $W = -126\ \text{J} = -30\ \text{cal}$ ($126/4{,}2 = 30$).
$$\Delta U = Q - W = 150 - (-30) = 180\ \text{cal}$$Alternativa B.
Numa cuba de ondas, uma aluna realiza experimentos verificando o comportamento das ondas, como ilustrado na figura.
Ela testa os fenômenos de reflexão, refração, difração, interferência e polarização.
A figura mostra que a aluna está testando o fenômeno de:
A figura mostra ondas planas que encontram duas barreiras com uma pequena abertura entre elas. Depois da abertura, as ondas se espalham em arcos circulares, contornando os obstáculos: é a difração.
(Polarização só ocorre em ondas transversais com vibração em um plano e não se observa na superfície da água.)
Alternativa C.
Um médico está testando um forno elétrico para esterilização de instrumentos e deseja saber se nos vinte minutos que ele fica conectado à tomada está consumindo energia elétrica. O médico possui um multímetro que poderá ser usado na função amperímetro, voltímetro ou ohmímetro.
Para solucionar a sua dúvida o médico deve inserir o multímetro na função:
O forno consome energia elétrica se circula corrente por ele ($P = V\,i$). A corrente se mede com um amperímetro ligado em série com o forno (em um dos fios).
- O voltímetro em paralelo mostra a tensão da tomada, que existe mesmo com o forno sem consumir.
- O ohmímetro mede resistência e não deve ser usado em circuito energizado.
- Um amperímetro em paralelo causaria curto-circuito.
Alternativa A.
O físico dinamarquês Oersted observou em 1819 que, quando a agulha de uma bússola é colocada próxima de uma corrente elétrica, essa agulha é desviada de sua posição.
Com essa experiência é possível deduzir que:
A agulha da bússola só é desviada por um campo magnético. Como o desvio ocorre quando há corrente (cargas em movimento) no fio, a conclusão é que cargas elétricas em movimento criam campo magnético.
Alternativa C.
Um aluno está montando um microscópio caseiro possuindo duas lentes que funcionarão como objetiva e ocular. A objetiva possui distância focal de 1,0 cm e a ocular de 10 cm. Ele montou as duas lentes num tubo de papelão distanciadas de 12 cm. Colocando-se uma pulga a 1,5 cm da objetiva, a ampliação final do microscópio será de:
Objetiva ($f = 1{,}0\ \text{cm}$, $p = 1{,}5\ \text{cm}$):
$$\frac{1}{p'} = \frac{1}{1} - \frac{1}{1{,}5} = \frac{1}{3} \Rightarrow p' = 3\ \text{cm},\quad A_1 = -\frac{p'}{p} = -2$$Ocular ($f = 10\ \text{cm}$): a imagem da objetiva fica a $12 - 3 = 9\ \text{cm}$ dela:
$$\frac{1}{p'} = \frac{1}{10} - \frac{1}{9} = -\frac{1}{90} \Rightarrow p' = -90\ \text{cm},\quad A_2 = -\frac{p'}{p} = +10$$Ampliação total: $|A| = 2 \times 10 = 20$.
Alternativa E.
A figura mostra um quadrado com duas diagonais. Cada duas letras formarão um vetor de tal forma que a primeira letra representará a origem do vetor e a segunda a sua extremidade. O vetor $\overrightarrow{QR}$, por exemplo, será vertical para cima e terá como módulo a aresta do quadrado.
A alternativa que possui a operação vetorial cuja soma é nula é:
Com lado 1 e coordenadas $P(0,0)$, $Q(1,0)$, $R(1,1)$, $M(0,1)$, $S(0{,}5;\,0{,}5)$ e $\overrightarrow{AB} = B - A$:
- A) $2(-0{,}5;-0{,}5) - (1;0) + (1;0) = (-1;-1)$
- B) $\tfrac{1}{2}(1;1) + (-0{,}5;0{,}5) - (0;-1) = (0;2)$
- C) $(-1;0) + (0;-1) - (0{,}5;0{,}5) = (-1{,}5;-1{,}5)$
- D) $\tfrac{1}{2}(1;-1) - (1;0) + (1;1) = (0{,}5;0{,}5)$
- E) $2(-0{,}5;0{,}5) - (-1;0) + (0;-1) = (-1;1) + (1;0) + (0;-1) = (0;0)$ ✔
Alternativa E.
Um objeto move-se numa trajetória retilínea segundo o gráfico posição ($d$) versus tempo ($t$) mostrado a seguir, com suas respectivas unidades.
Foram feitas quatro afirmativas sobre o movimento deste corpo.
1. O corpo possui movimento uniforme entre o terceiro e o quarto segundo.
2. A velocidade do corpo no instante 0,5 s vale 2 m/s.
3. Entre os instantes 4 s e 8 s o objeto possui movimento uniformemente acelerado.
4. A aceleração média do corpo entre os instantes 1 s e 3 s é de 2 m/s².
Com relação às afirmativas responda segundo as alternativas a seguir:
- 1 é falsa: entre 3 s e 4 s a posição é constante ($-4\ \text{m}$): o corpo está em repouso, e não em movimento uniforme.
- 2 é falsa: de 0 a 1 s o gráfico é uma reta: $v = \dfrac{0 - 4}{1 - 0} = -4\ \text{m/s}$ (e não $+2\ \text{m/s}$).
- 3 é falsa: de 4 s a 8 s o gráfico é curvo e a aceleração varia (primeiro positiva, depois negativa): o movimento não é uniformemente acelerado.
- 4 é verdadeira: em $t = 1\ \text{s}$, $v = -4\ \text{m/s}$ (fim da reta); em $t = 3\ \text{s}$ a curva é horizontal, $v = 0$. Então $a_m = \dfrac{0 - (-4)}{3 - 1} = 2\ \text{m/s}^2$.
Correta: apenas a 4.
Alternativa D.
Um observador $O$ vê um pequeno peixe $P$ através de um espelho plano colocado no fundo de um aquário com água, como mostra a figura. Está destacado na figura um raio de luz que sai de $P$, é refletido no espelho, sofre refração ao sair da água e atinge o observador $O$.
A imagem do peixe $P$ visto por $O$ está posicionada mais próxima do ponto:
1. Espelho plano: a imagem de $P$ fica simétrica em relação ao espelho, isto é, abaixo do fundo, aproximadamente no ponto E. O raio refletido, prolongado para trás, passa por essa imagem. 2. Refração ao sair da água: o raio emergente se afasta da normal. O observador vê a imagem na prolongação desse raio emergente (e não do raio refletido), que cruza a vertical do peixe bem mais acima. 3. Prolongando, no desenho, o raio que chega a $O$ até a vertical que passa por $P$, o cruzamento fica entre B e C, mais próximo de B.
Alternativa B. (Como o gabarito oficial não foi localizado, esta resposta vem da leitura da geometria do desenho.)
O esquema mostra duas cargas elétricas $Q_1 = 4\ \text{mC}$ e $Q_2 = -2\ \text{mC}$ fixas nos pontos $P$ e $S$.
Uma carga $Q_3 = -3\ \text{mC}$ é colocada ao longo da reta $PS$. Para que ela permaneça em repouso deverá ser posicionada:
$Q_3$ é negativa: é atraída por $Q_1$ (positiva) e repelida por $Q_2$ (negativa).
- Entre as cargas: atração para $Q_1$ e repulsão que a empurra também para o lado de $Q_1$: forças no mesmo sentido, sem equilíbrio.
- À esquerda de $Q_1$: a atração de $Q_1$ (para a direita) é sempre maior que a repulsão de $Q_2$, pois $Q_1$ é maior e está mais perto: sem equilíbrio.
- À direita de $Q_2$: a atração de $Q_1$ puxa para a esquerda e a repulsão de $Q_2$ empurra para a direita, e as forças podem se igualar: $\dfrac{4}{(x+d)^2} = \dfrac{2}{x^2}$, e então $x = \dfrac{d}{\sqrt{2}-1} \approx 2{,}4\,d$.
Alternativa D. (O "ponto O" da alternativa A deve ser o ponto P.)
Mistura-se num recipiente de capacidade térmica desprezível 200 g de gelo a −10 °C com 300 g de água a 60 °C. Considera-se o calor específico do gelo igual a 0,50 cal/g·°C e o calor de fusão do gelo de 80 cal/g. A temperatura final de equilíbrio será de:
- Calor para levar o gelo a 0 °C: $200 \cdot 0{,}5 \cdot 10 = 1\,000\ \text{cal}$.
- Calor para fundir todo o gelo: $200 \cdot 80 = 16\,000\ \text{cal}$.
- Calor que a água pode ceder até 0 °C: $300 \cdot 1 \cdot 60 = 18\,000\ \text{cal}$.
Como $1\,000 + 16\,000 = 17\,000 < 18\,000$, todo o gelo derrete e sobram $1\,000\ \text{cal}$ para aquecer os $500\ \text{g}$ de água:
$$\theta = \frac{1\,000}{500 \cdot 1} = 2\ ^\circ\text{C}$$Alternativa D.