FAG 2018.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Vamos examinar cada afirmação, lembrando que raios X, raios gama, ondas de rádio e luz são ondas eletromagnéticas, enquanto o som é uma onda mecânica.

Os raios gama não são visíveis, mas os raios X e as ondas de rádio também não são. Então não é correto dizer que os raios X são os únicos invisíveis.

Todas as ondas eletromagnéticas são transversais, não apenas os raios gama. Todas as ondas transportam energia, não apenas as de rádio. E todas as ondas eletromagnéticas, luz inclusive, se propagam no vácuo a $300.000\text{ km/s}$, de modo que a luz não é a única.

O som, por outro lado, é uma onda mecânica que se propaga no ar por compressões e rarefações paralelas à direção de propagação. É a única, entre as cinco, que é longitudinal e que não se propaga no vácuo, o que o distingue de todas as demais.

A variação em Celsius é $\Delta T_C=80-25={55}\,^\circ\text{C}$.

As escalas Celsius e Kelvin têm graus de mesmo tamanho, então a variação em kelvin é a mesma: $\Delta T_K=55\text{ K}$.

Para a escala Fahrenheit, a variação (e não a temperatura) segue a proporção entre os intervalos das escalas, $\dfrac{\Delta T_C}{5}=\dfrac{\Delta T_F}{9}$:

$$\Delta T_F=\frac{9}{5}\cdot55={99}\,^\circ\text{F}$$

Observe que, por se tratar de uma variação, a constante $32$ da conversão de temperaturas não entra na conta.

Com a pressão em pascal, $P=16{,}6\cdot10^5\text{ Pa}$, a equação de Clapeyron dá a temperatura:

$$P\,V=n\,R\,T\;\Rightarrow\;T=\frac{16{,}6\cdot10^5\cdot10^{-3}}{1\cdot8{,}3}={200}\text{ K}$$

O volume do cubo é $a^3=10^{-3}\text{ m}^3$, portanto a aresta é $a=0{,}1\text{ m}$ e a área da tampa é $A=a^2=10^{-2}\text{ m}^2$. Pela definição de pressão, $P=F/A$:

$$F=P\,A=16{,}6\cdot10^5\cdot10^{-2}=16{,}6\cdot10^3\text{ N}$$

Os resistores de $2{,}0\,\Omega$ e $6{,}0\,\Omega$ estão em paralelo, e o conjunto está em série com o de $1{,}0\,\Omega$ e com a resistência interna da fonte:

$$R_{par}=\frac{2\cdot6}{2+6}={1{,}5}\,\Omega\;\Rightarrow\;R_{eq}=0{,}5+1{,}0+1{,}5={3{,}0}\,\Omega$$

A corrente total, que passa pela fonte e pelo amperímetro $A_1$, é:

$$i=\frac{18}{3{,}0}={6{,}0}\text{ A}$$

A tensão sobre o par em paralelo é $U=R_{par}\,i=1{,}5\cdot6=9\text{ V}$. O amperímetro $A_2$ está no ramo do resistor de $6{,}0\,\Omega$, então mede:

$$i_2=\frac{9}{6{,}0}={1{,}5}\text{ A}$$

Como verificação, o ramo de $2{,}0\,\Omega$ leva $\dfrac{9}{2}=4{,}5\text{ A}$, e $4{,}5+1{,}5=6{,}0\text{ A}$, a corrente total.

Como as barras têm o mesmo comprimento inicial $L_0$, a diferença entre os comprimentos a $100\,^\circ\text{C}$ vem apenas da diferença entre as dilatações, $\Delta L=L_0\,\alpha\,\Delta\theta$:

$$\Delta L_{aço}-\Delta L_{vidro}=L_0\,(\alpha_{aço}-\alpha_{vidro})\,\Delta\theta$$

Substituindo, com $\Delta\theta=100\,^\circ\text{C}$ e a diferença de $0{,}1\text{ cm}$:

$$0{,}1=L_0\,(12-8)\cdot10^{-6}\cdot100=L_0\cdot4\cdot10^{-4}$$

$$L_0=\frac{0{,}1}{4\cdot10^{-4}}={250}\text{ cm}$$

O Sol está tão distante que seus raios chegam ao espelho praticamente paralelos ao eixo principal. Em um espelho côncavo, esses raios convergem para o foco, então a imagem se forma no foco.

A distância focal de um espelho esférico é metade do raio de curvatura:

$$f=\frac{R}{2}=\frac{0{,}30}{2}={0{,}15}\text{ m}$$

O volume evaporado é a diferença entre $1000\text{ mL}$ e $950\text{ mL}$, ou seja, $50\text{ mL}$. Com a densidade de $1{,}0\cdot10^3\text{ kg/m}^3$ (que equivale a $1\text{ g/mL}$), a massa evaporada é $m=50\text{ g}=0{,}05\text{ kg}$.

A energia gasta na vaporização é o calor latente multiplicado pela massa:

$$Q=m\,L=0{,}05\cdot2{,}3\cdot10^6={1{,}15}\cdot10^5\text{ J}=115\,000\text{ J}$$