Eletrodinâmica — Circuito com Geradores, Resistores e Capacitor
Considere o circuito a seguir, composto por duas baterias ideais, $E_1$ e $E_2$, três resistores, $R_1$, $R_2$ e $R_3$, e um capacitor $C$, que encontra-se completamente carregado com carga $Q$. Os fios de ligação são ideais.
Nessa situação, a carga $Q$ armazenada no capacitor $C$ é de
Como o capacitor está completamente carregado, no regime permanente ele se comporta como um circuito aberto. Assim, não circula corrente pelo ramo do capacitor.
Seja $V$ a diferença de potencial entre o nó superior e o nó inferior do circuito. Tomando as correntes positivas do nó superior para o inferior, temos:
O capacitor está ligado entre esses mesmos dois nós, logo $U_C=9\text{ V}$.
$Q=CU=4\text{ μF}\cdot9\text{ V}=36\text{ μC}$.
Alternativa correta: E (36 μC).
Q39
Óptica — Refração e Reflexão Total
Em um laboratório de Física, um grupo de alunos realiza um experimento sobre a refração da luz. O grupo coloca em um recipiente quatro líquidos homogêneos, transparentes e não miscíveis, e um feixe de luz monocromática é direcionado para a interface ar - líq.1 com ângulo de incidência $\theta$, conforme mostrado na figura a seguir, tal que $\operatorname{sen}\theta=0{,}8$.
O recipiente é suficientemente largo de modo a impedir que o feixe atinja sua lateral no experimento. Para a frequência do feixe incidente, os índices de refração absolutos do ar e dos líquidos 1, 2, 3 e 4 são iguais a $n_{AR}=1$, $n_1=2$, $n_2=1{,}6$, $n_3=1{,}25$ e $n_4=1{,}2$, respectivamente. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar:
a)O feixe de luz sofre sucessivas refrações e atinge o fundo do recipiente.
b)O feixe de luz sofre reflexão total na interface ar-líq.1.
c)O feixe de luz sofre reflexão total na interface líq.1-líq.2.
d)O feixe de luz sofre reflexão total na interface líq.2-líq.3.
e)O feixe de luz sofre reflexão total na interface líq.3-líq.4.
Todos esses valores são menores que 1, portanto existe raio refratado em todas as interfaces. Não ocorre reflexão total, e o feixe alcança o fundo do recipiente.
Alternativa correta: A.
Q40
Cinemática — Movimento Uniformemente Variado e Velocidade Média
Um automóvel se desloca, em trajetória retilínea, partindo do repouso de um ponto A com aceleração escalar constante de $2\text{ m/s}^2$, até atingir uma velocidade de módulo $72\text{ km/h}$. Após o trecho que apresenta aceleração, por mais $40\text{ s}$, o móvel se desloca com velocidade constante de $72\text{ km/h}$, até atingir um ponto B. O módulo da velocidade média do carro, para o percurso entre A e B, foi de
Logo, $\Delta s=900\text{ m}$ e $\Delta t=50\text{ s}$.
$v_m=\dfrac{900}{50}=18\text{ m/s}$.
Alternativa correta: D (18 m/s).
Q41
Cinemática — Rolamento sem Deslizamento e Cicloide
Quando um disco rola com velocidade angular constante e sem deslizar sobre um plano horizontal, seu centro (C) se move em trajetória retilínea e velocidade constante em relação a este plano. Já um ponto da periferia do disco descreve, em relação ao plano, uma curva chamada cicloide. O tracejado na figura a seguir representa a trajetória cicloidal de um ponto P localizado na borda de um disco de raio R, que rola sem deslizar com velocidade angular $\omega$, ao longo de um giro completo.
No ponto mais alto de sua trajetória, o ponto P possui velocidade instantânea de módulo V em relação ao plano horizontal, que pode ser representada, em função de $\omega$ e R, por
No rolamento sem deslizamento, a velocidade do centro do disco é $v_C=\omega R$.
No ponto mais alto, a velocidade de rotação do ponto P em relação ao centro também tem módulo $\omega R$ e aponta no mesmo sentido da velocidade de translação do centro.
Portanto, as velocidades se somam:
$V=v_C+v_{P/C}=\omega R+\omega R=2\omega R$.
Alternativa correta: A ($V=2\omega R$).
Q42
Hidrostática — Empuxo, Flutuação e Pressão Hidrostática
Um recipiente cilíndrico encontra-se totalmente preenchido com água (Fig.1), cuja massa específica é de $1\text{ g/cm}^3$. A seguir, um bloco cúbico de massa $2\text{ kg}$ é lentamente colocado no interior do recipiente. No processo, parte da água extravasa e o bloco fica, sob ação exclusiva das forças peso e empuxo, flutuando em equilíbrio com 50 % do seu volume submerso (Fig.2). A aceleração gravitacional local é de $10\text{ m/s}^2$.
Considere as afirmações:
1 – A densidade do bloco é igual a $0{,}5\text{ g/cm}^3$.
2 – Enquanto flutua em equilíbrio na água, o bloco fica sujeito a um empuxo menor do que $20\text{ N}$ de intensidade.
3 – A pressão hidrostática no fundo do recipiente é maior na situação da Fig.2 do que na situação da Fig.1.
Afirmação 1 — correta. Para um corpo flutuando, $\rho_bVg=\rho_aV_{sub}g$. Como $V_{sub}=0{,}5V$, resulta $\rho_b=0{,}5\rho_a=0{,}5\text{ g/cm}^3$.
Afirmação 2 — incorreta. Em equilíbrio, o empuxo tem o mesmo módulo do peso do bloco: $E=P=mg=2\cdot10=20\text{ N}$. Portanto, não é menor que $20\text{ N}$.
Afirmação 3 — incorreta. O recipiente estava inicialmente cheio. Ao colocar o bloco, a água extravasa e o nível livre permanece na mesma altura. Como $p=p_0+\rho gh$, a pressão hidrostática no fundo permanece igual.
Somente a afirmativa 1 é correta. Alternativa correta: B.
