Mecânica — Hidrostática — Empuxo em balões de mesmo volume
O gás hélio é bastante utilizado em balões por ser mais leve que o ar. Isso implica, por exemplo, que um mol de hélio possui uma massa de 4 g, enquanto em um mol de ar a massa correspondente é de 29 g.
Considere dois balões, um contendo ar e outro gás hélio. Os balões possuem volumes iguais e estão submetidos à mesma pressão e temperatura.
Em relação ao empuxo sobre o balão com ar e com gás hélio, respectivamente, assinale a alternativa que estabelece a relação CORRETA.
O empuxo depende do fluido externo e do volume deslocado: $E=\rho_{\mathrm{ar}}gV$. Os dois balões deslocam o mesmo volume do mesmo ar, logo seus empuxos são iguais.
$E_{\mathrm{balão\ com\ ar}}/E_{\mathrm{balão\ com\ hélio}}=1{,}00$. A massa do gás interno modifica o peso do balão, não o empuxo. Alternativa A.
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Eletricidade — Eletrodinâmica — Consumo de energia de um chuveiro
Em uma residência, substitui-se um chuveiro elétrico de potência igual a 4500 W por outro de potência igual a 6000 W. Apesar de a Diferença de Potencial (ddp) ser a mesma, deve-se redimensionar o circuito do chuveiro e os fusíveis ou disjuntores.
Qual a porcentagem, aproximadamente, de aumento do consumo de energia do chuveiro em kWh?
Comparando o mesmo tempo de uso, $E=Pt$ e o consumo é proporcional à potência. O aumento relativo é $\dfrac{6000-4500}{4500}\cdot100\%=33{,}3\%$. Alternativa E.
A comparação pressupõe duração de banho igual antes e depois da troca. A mesma tensão também implica maior corrente: $I=P/U$. A observação sobre fusíveis não exige um cálculo adicional para responder.
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Mecânica — Cinemática — Velocidade média em gráfico posição versus tempo
O gráfico a seguir corresponde ao movimento de um móvel que se desloca sobre o eixo x, dado em metros, em função do tempo t em segundos.
Determine a velocidade média do objeto durante todo o percurso.
A velocidade média usa o deslocamento, não a distância total. Pelo gráfico, $x_i=36\text{ m}$ em $t_i=0$ e $x_f=0$ em $t_f=20\text{ s}$.
$v_m=\dfrac{x_f-x_i}{t_f-t_i}=\dfrac{0-36}{20-0}=-1{,}8\text{ m/s}$. Alternativa A.
Os trechos intermediários não alteram a razão entre o deslocamento total e o tempo total.
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Óptica — Lentes — Menisco convergente e correção da hipermetropia
Um fabricante de lentes prepara uma lente delgada a partir de um pedaço de vidro cilíndrico. Como resultado final, a lente tem uma face côncava e outra convexa, sendo que o raio de curvatura da face côncava é maior que o raio de curvatura da face convexa. Sobre a lente fabricada, considere as afirmativas:
I. A lente é para construir um óculos para correção de miopia.
II. A lente é para construir um óculos para correção de hipermetropia.
III. A lente é de distância focal negativa.
IV. A lente tem uma vergência (grau) positiva.
V. A lente trata-se de um menisco biconvexo.
Assinale a alternativa que corresponde às afirmativas CORRETAS.
A)Somente as afirmativas I, III e V estão corretas.
B)Somente as afirmativas III e IV estão corretas.
C)Somente as afirmativas II, III e V estão corretas.
D)Somente as afirmativas II e IV estão corretas.
E)Somente as afirmativas I, III e IV estão corretas.
Para a lente de vidro no ar, a face convexa tem menor raio e maior curvatura em módulo. Sua contribuição convergente supera a contribuição divergente da face côncava: $1/f=(n-1)(1/R_{\mathrm{convexa}}-1/R_{\mathrm{côncava}})>0$.
A lente tem foco e vergência positivos e pode corrigir hipermetropia. II e IV são verdadeiras. I e III são falsas.
V é falsa: a lente tem uma face côncava e uma convexa; trata-se de um menisco convergente, não de uma lente biconvexa. Alternativa D.
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Mecânica — Impulso e Quantidade de Movimento — Energia em colisão inelástica
Uma bola feita com massa de modelar, realizando movimento retilíneo uniforme, colide frontalmente com outra bola de mesmo material que estava em repouso. Após a colisão, as duas bolas permanecem unidas enquanto se movem. Considere que as bolas formam um sistema de corpos isolados e o movimento ocorre todo em uma única direção. As alternativas a seguir mostram o comportamento da energia cinética (Ec) do sistema de corpos antes e depois da colisão. Assinale a alternativa que corresponde à colisão descrita.
As bolas ficam unidas: a colisão é perfeitamente inelástica. A quantidade de movimento se conserva, mas parte da energia cinética transforma-se em energia interna e deformação.
Para massas $m_1$ e $m_2$, $v_f=m_1v_i/(m_1+m_2)$ e $E_f/E_i=m_1/(m_1+m_2)<1$. Não é necessário supor massas iguais.
Antes e depois da breve colisão, a energia cinética permanece constante, pois o sistema está isolado. Durante a colisão ela cai para um patamar menor, como no gráfico A. Os gráficos D e E indicam variação continuada fora da colisão.
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Eletricidade — Indução Eletromagnética — Gerador de corrente alternada
O dispositivo tecnológico mostrado na figura a seguir é um gerador elétrico simples e sua criação é devido à aplicação da Lei de Faraday e da Lei de Lenz. Nesse dispositivo, a espira, imersa num campo magnético $\vec B$, gira com velocidade angular $\omega$ em torno do eixo de rotação e está acoplada aos anéis coletores. Sobre esses anéis estão as escovas de carvão, que fornecem uma força eletromotriz ao circuito externo. O campo magnético entre os polos é uniforme e a área da espira é igual a A.
Com a rotação, o ângulo entre a normal à espira e o campo muda: $\Phi(t)=BA\cos(\omega t+\varphi)$. Pela lei de Faraday, $\varepsilon(t)=-d\Phi/dt=BA\omega\sin(\omega t+\varphi)$.
A força eletromotriz muda de sinal periodicamente. Os anéis coletores mantêm essa alternância no circuito externo: alternativa C.
O fluxo não é constante e o sentido da corrente muda. A frequência em hertz é $f=\omega/(2\pi)$, não $\omega$. A expressão da opção E omite a área e a dependência temporal.
