Enunciados transcritos da fonte, com figuras originais. Respostas, resoluções e níveis TEF revistos editorialmente. Eventuais divergências são descritas no próprio item; não equivalem a uma anulação oficial.
Q42
Eletricidade — Rigidez dielétrica e potencial de uma esfera
Em condições ideais, o ar consegue suportar um campo elétrico máximo de intensidade $3{,}0\cdot10^{6}\,\mathrm{V/m}$ antes de sofrer ionização e haver faíscas. Este valor é denominado rigidez dielétrica do ar. A melhor estimativa para o maior potencial que se pode carregar uma esfera metálica de raio $r=10\,\mathrm{cm}$, no ar, é:
Considerando-se um rádio portátil, que consome $5{,}0\,\mathrm{W}$ de potência, alimentado por quatro pilhas ideais (isto é, pilhas com resistência interna nula) de $1{,}5\,\mathrm{V}$, ligadas em série, quando fica ligado das 09 h às 11 h, é CORRETO afirmar que a energia consumida pelo aparelho, durante o intervalo de tempo acima, vale aproximadamente:
A tensão das pilhas seria necessária para calcular a corrente, não para obter esta energia.
Q44
Eletricidade — Redistribuição de tensões no circuito
Considere o circuito mostrado na figura abaixo, em que $R_v$ é um resistor de resistência variável e $\mathcal{E}$ a força eletromotriz de uma bateria ideal (isto é, de resistência interna desprezível). Sejam $V_1$ e $V_2$ as diferenças de potencial elétrico entre os terminais dos resistores de resistência elétrica $R_1$ e $R_2$, respectivamente. Se a resistência $R_v$ do resistor variável é aumentada, mantendo-se fixos os outros parâmetros ($\mathcal{E}$, $R_1$ e $R_2$), a respeito dos valores de $V_1$ e $V_2$, é CORRETO afirmar que:
A)$V_1$ diminui e $V_2$ diminui.
B)$V_1$ diminui e $V_2$ aumenta.
C)$V_1$ aumenta e $V_2$ diminui.
D)$V_1$ aumenta e $V_2$ aumenta.
E)$V_1$ e $V_2$ permanecem inalteradas.
Resposta da revisão
B
Resolução comentada
O resistor variável está em paralelo com o segundo resistor. Ao aumentar sua resistência, aumenta a equivalente desse paralelo:
\[R_p=R_2R_v/(R_2+R_v)\]
A corrente total cai, reduzindo a tensão no resistor em série:
\[V_1=\mathcal E R_1/(R_1+R_p)\]
Como a bateria ideal mantém a tensão total, aumenta a tensão no paralelo:
\[V_2=\mathcal E-V_1\]
Q45
Eletricidade — Carga e energia de capacitores em paralelo
Dois capacitores, com capacitâncias $C_1=4{,}0\,\mu\mathrm{F}$ e $C_2=8{,}0\,\mu\mathrm{F}$, estão conectados a uma bateria ideal de força eletromotriz igual a $\mathcal{E}=10\,\mathrm{V}$, como ilustrado na figura. Pode-se afirmar que a carga e a energia eletrostática armazenada no capacitor de capacitância $C_2$ valem, respectivamente:
O diagrama abaixo mostra um circuito com valores de resistências $R_1=R_2=2{,}00\,\Omega$ e $R_3=3{,}00\,\Omega$, duas baterias ideais (isto é, de resistência interna desprezível) de força eletromotriz $\mathcal{E}_1=10{,}0\,\mathrm{V}$ e $\mathcal{E}_2=6{,}00\,\mathrm{V}$. Pode-se afirmar que a potência dissipada no resistor $R_3$ tem valor aproximado de:
A)$12{,}0\,\mathrm{W}$
B)$16{,}5\,\mathrm{W}$
C)$22{,}3\,\mathrm{W}$
D)$30{,}8\,\mathrm{W}$
E)$42{,}1\,\mathrm{W}$
Resposta da revisão
A
Resolução comentada
Adote o fio inferior como referência de potencial. As fontes fixam os extremos superiores em 10 V e 6 V. Seja V o potencial do nó central. Pela conservação da carga:
\[(10-V)/2+(6-V)/2=V/3\]
\[V=6\,\mathrm{V}\]
A potência no resistor central é:
\[P_3=V^2/R_3\]
\[P_3=12\,\mathrm{W}\]
Q47
Eletricidade — Equilíbrio entre mola e repulsão elétrica
Considere duas partículas de material metálico conectadas por uma mola leve de constante elástica $k_{mola}=100\,\dfrac{\mathrm{N}}{\mathrm{m}}$ e comprimento natural $l_0=0{,}300\,\mathrm{m}$. O sistema repousa sobre uma superfície horizontal com atrito desprezível. Uma carga $Q$ é adicionada lentamente ao sistema, dividindo-se igualmente entre as duas partículas, fazendo a mola esticar até o comprimento final $l_f=0{,}400\,\mathrm{m}$. Pode-se afirmar que a carga $Q$ adicionada vale aproximadamente:
Eletromagnetismo — Inclinação do gráfico e indução
Um campo magnético $\vec B(t)$ espacialmente constante uniforme passa através de uma espira circular de área fixa, em repouso, de resistência elétrica constante e finita, cuja normal é paralela à direção do campo. A figura abaixo mostra a evolução temporal da intensidade do campo magnético. Entre os intervalos de tempo apresentados nas opções abaixo, marque aquele que corresponde a maior intensidade de corrente elétrica induzida independentemente do sentido na espira:
A)$0<t<2{,}0\,\mathrm{s}$
B)$2{,}0\,\mathrm{s}<t<4{,}0\,\mathrm{s}$
C)$4{,}0\,\mathrm{s}<t<6{,}0\,\mathrm{s}$
D)$6{,}0\,\mathrm{s}<t<8{,}0\,\mathrm{s}$
E)$8{,}0\,\mathrm{s}<t<11\,\mathrm{s}$
Resposta da revisão
A
Resolução comentada
Com área e resistência constantes:
\[I=(A/R)\lvert dB/dt\rvert\]
Compare os módulos das inclinações: entre zero e dois segundos, 0,5 mT/s; entre dois e quatro e entre quatro e seis, 0,25 mT/s; entre seis e oito, zero; entre oito e onze, aproximadamente 0,33 mT/s. O primeiro intervalo produz a maior corrente.
Q49
Física Moderna — Comprimento de onda de corte
Luz com comprimento de onda de $2{,}6\cdot10^{-7}\,\mathrm{m}$ incide sobre uma placa metálica e fotoelétrons são produzidos, passando a se mover com velocidade de $8{,}0\cdot10^{5}\,\mathrm{m/s}$. Pode-se afirmar que o comprimento de onda de corte (isto é, o comprimento de onda acima do qual não ocorre o efeito fotoelétrico) vale aproximadamente:
Dados: $h=6{,}6\cdot10^{-34}\,\mathrm{J\cdot s}$, $c=3{,}0\cdot10^{8}\,\mathrm{m/s}$ e $m_{elétron}=9{,}1\cdot10^{-31}\,\mathrm{kg}$.
