Prof. Ricardo BastosMétodo TEF-MED

PROSEL 2002 Prova Discursiva — Questões de Física comentadas — Método TEF

Física · questões 1 e 2 (2ª fase)

Enunciados fiéis ao documento oficial da UEPA, com as figuras originais. As resoluções foram acrescentadas separadamente.

Dados da prova

Prova: PROSEL 2002Modalidade: DiscursivaDisciplina: FísicaQuestões: 1 e 2
ObjetivaDiscursiva
1

Mecânica — Máquinas simples — Polias, força e trabalho

Figura A: elevador preso a uma polia fixa, com a força F_A exercida pelo motor. Figura B: elevador preso a uma polia móvel, com a força F_B exercida pelo motor

Os dois esquemas indicados nas figuras A e B abaixo, podem ser utilizados para erguer um elevador. Despreze os atritos, as massas das polias e das cordas e considere que, nas duas situações, os elevadores têm pesos idênticos ($P$).

a) CALCULE a razão entre as intensidades das forças $F_A$ e $F_B$ exercidas pelo motor, nos esquemas A e B, respectivamente, para manter o elevador em equilíbrio.

b) CALCULE a razão entre os trabalhos $W_A$ e $W_B$ realizados pelas forças $F_A$ e $F_B$, respectivamente, para erguer o elevador de uma altura $H$, com velocidade constante.

c) Mesmo desprezando todas as perdas, a situação B é sempre preferida. Com base na análise mecânica do problema, CITE uma razão para essa preferência.

Resolução

a) Na figura A, a polia é fixa: a corda só muda a direção da força, então $F_A=P$. Na figura B, o elevador fica preso a uma polia móvel sustentada por dois trechos da corda, cada um com tração $F_B$. No equilíbrio, $2F_B=P$, logo $F_B=P/2$.

$\dfrac{F_A}{F_B}=\dfrac{P}{P/2}=2$.

b) Com velocidade constante, o trabalho de cada força é $W=F\cdot d$, com $d$ o deslocamento da corda no ponto de aplicação. Em A, a corda anda $H$; em B, para subir $H$ o motor recolhe $2H$ de corda:

$W_A=P\cdot H,\qquad W_B=\dfrac P2\cdot 2H=P\cdot H\ \Rightarrow\ \dfrac{W_A}{W_B}=1$.

c) Os trabalhos são iguais (conservação da energia), mas em B a força exigida do motor é a metade, ou seja, a polia móvel dá vantagem mecânica: um motor menos potente, ou com menor esforço, ergue a mesma carga. O preço é recolher o dobro de corda.

2

Eletricidade — Eletromagnetismo — Eletroímã e campainha

Campainha: campânula C, martelo M fixo em A, bobina em torno de um núcleo, bateria e interruptor I em série

A figura abaixo representa, esquematicamente, uma campainha em um circuito de corrente contínua. A barra horizontal é uma lâmina flexível fixa em A, que funciona como um martelo (M) que bate na campânula (C) fixa, produzindo o som.

Considere os elementos martelo e campânula. Para que a campainha funcione ao se fechar o circuito com o interruptor I, qual(ais) desses elementos deve(m) necessariamente ser:

a) condutor(es) de eletricidade? JUSTIFIQUE.

b) sensível(eis) ao campo magnético? JUSTIFIQUE.

Resolução

No esquema, a corrente sai da bateria, passa pelo interruptor e pela campânula C, atravessa o martelo M (que está em contato com C) e segue pela bobina até voltar à bateria. O circuito só está fechado enquanto M toca C.

a) Os dois, martelo e campânula, devem ser condutores: ambos fazem parte do caminho da corrente. Se um deles fosse isolante, o circuito ficaria aberto e a bobina não seria percorrida por corrente.

b) Só o martelo. Com o circuito fechado, a corrente na bobina cria um campo magnético (eletroímã) que atrai M. Para isso, M precisa ser sensível ao campo magnético (material ferromagnético, como o ferro). A campânula só precisa produzir o som ao ser golpeada.

Ao ser atraído, M se afasta de C e interrompe o circuito. A bobina perde o campo, a lâmina flexível volta, golpeia C e fecha o circuito de novo, repetindo o ciclo enquanto o interruptor estiver fechado.