UEL 2001.1 · CE — Questões de Física comentadas — Método TEF

Em um dia há $24\cdot3600=86\,400$ s. A distância percorrida é $0{,}5\times86\,400=43\,200$ m $=43{,}2$ km. Alternativa C.

Em 10 anos há $120$ meses, ou seja, $60$ períodos de dois meses. O crescimento é $60\times3=180$ cm $=1800$ mm. Alternativa D.

Sem resistência do ar, a única força é o peso e a aceleração é $g$ para qualquer massa. O movimento vertical é queda livre, independente da massa e do movimento horizontal; o tempo de queda é $t=\sqrt{2h/g}$, igual para os dois.

Como a velocidade horizontal inicial também é igual, o alcance é o mesmo. Alternativa C.

Na emissão, as forças são internas ao sistema (núcleo residual + partícula): a quantidade de movimento total se conserva. Como o átomo estava em repouso, a quantidade de movimento inicial era nula e continua nula depois: $\vec p_{núcleo}+\vec p_{partícula}=\vec 0$.

Logo, os vetores têm módulos iguais e sentidos opostos (A é falsa), o sistema conserva a quantidade de movimento (B é falsa) e a do átomo em repouso é zero, determinável (C e D são falsas). Alternativa E.

A pessoa e o bastão estão ambos sobre a balança e formam um sistema. A força que a pessoa faz sobre o bastão e a que o bastão faz sobre a pessoa são forças internas ao sistema (ação e reação) e se cancelam.

A balança sustenta apenas o peso total (pessoa + bastão), de modo que a leitura não muda, seja qual for a força aplicada ou o ponto de apoio. Alternativa C.

Em rua plana, a tração do cabo é a resultante (desprezando atritos): $T_{máx}=ma_{máx}$, logo $a_{máx}=\dfrac{1800}{900}=2{,}0\ \mathrm{m/s^2}$. Alternativa C.

A Primeira Lei afirma que um corpo só altera seu estado de movimento por ação de uma força resultante não nula. A raquete aplicou à bola essa força, e o movimento da bola mudou. Alternativa D (gabarito oficial).

A igualdade das forças (A, C) decorre da Terceira Lei, não da Segunda. A aceleração grande da bola (B) vem da Segunda Lei. E é falsa, pois as massas são diferentes e, com forças iguais, as acelerações também diferem.

O peso tem o mesmo sentido do deslocamento, então o trabalho é positivo: $W=mgh=2{,}0\cdot9{,}8\cdot4{,}0=78{,}4$ J. Alternativa D.

Sem atrito, o trabalho do motociclista é igual ao ganho de energia potencial, $mgh$, em qualquer caminho. A rampa reduz a força necessária, mas aumenta a distância percorrida (o produto $Fd$ é o mesmo).

A potência depende também do tempo, que pode ser diferente. Alternativa B.

A força gravitacional é sempre atrativa e depende do produto das massas: $F=G\dfrac{M_TM_L}{d^2}$. Pela Terceira Lei, a força da Terra sobre a Lua e a da Lua sobre a Terra formam um par ação-reação, com módulos iguais. Alternativa D.

Pela lei de Stevin, a pressão absoluta na torneira é $p=p_{atm}+\rho gh=1{,}0\times10^5+1000\cdot10\cdot15=1{,}0\times10^5+1{,}5\times10^5=2{,}5\times10^5$ Pa $=2{,}5$ atm (com $1$ atm $\approx10^5$ Pa). Alternativa C.

A pressão manométrica seria 1,5 atm; a questão pede a pressão que a água exerce, que inclui a atmosférica, pois o reservatório está aberto.

Pelo teorema trabalho–energia cinética, $W=\Delta E_c=\dfrac{1}{2}\cdot5{,}0\,(7^2-3^2)=\dfrac{1}{2}\cdot5{,}0\cdot40=100$ J.

A potência média é $P=\dfrac{W}{\Delta t}=\dfrac{100}{4{,}0}=25{,}0$ W. Alternativa C.

A variação de comprimento é $\Delta L=L_0\alpha\Delta T=80\cdot11\times10^{-6}\cdot(120-20)=0{,}088$ cm. Alternativa A.

A largura não é pedida.

A conversão é $\dfrac{T_C}{5}=\dfrac{T_F-32}{9}$. Com $T_F=0$: $T_C=\dfrac{5\cdot(-32)}{9}\approx-17{,}8\,{}^\circ\mathrm{C}$ (o gabarito traz $-17{,}7$, valor truncado). Alternativa E.

O trabalho do gás em um diagrama $p\times V$ é a área sob a curva. As evoluções I e II são expansões, mas a I ocorre em pressões mais altas e em um intervalo de volume maior que a II; portanto a área sob I é maior e $W_I\gt W_{II}$ (C).

A evolução III é vertical, isto é, isocórica, e não isotérmica (A). Em I, a pressão e o volume crescem, logo $pV$ e a temperatura aumentam, e o gás recebe calor (B e D são falsas). Em II o volume aumenta, então o trabalho é positivo (E é falsa). Alternativa C.

Com a porta hermética, a massa e o volume do ar são constantes: transformação isocórica, $\dfrac{p_1}{T_1}=\dfrac{p_2}{T_2}$, com temperaturas absolutas. $T_1=27+273=300$ K e $T_2=-19+273=254$ K.

$p_2=1{,}0\cdot\dfrac{254}{300}\approx0{,}85$ atm. Alternativa C.

Com velocidade constante, a energia cinética não varia: toda a energia potencial perdida vira calor. A potência dissipada é $P=mgv=6{,}0\cdot10\cdot2{,}5=150$ W.

Em $2{,}0$ min $=120$ s: $Q=150\cdot120=18\,000$ J. Com $1$ cal $=4{,}186$ J: $Q=\dfrac{18\,000}{4{,}186}\approx4\,300$ cal. Alternativa D.

Quando o pulso passa de uma corda menos densa (menos espessa) para outra mais densa (mais espessa), a segunda se comporta, para o pulso refletido, como uma extremidade quase fixa: o pulso refletido volta invertido, isto é, com inversão de fase. Também há um pulso transmitido, sem inversão.

A frase correta é “menos, mais, reflexão, com”. Alternativa D.

O objeto está antes do foco objeto $F$ (a uma distância maior que $f$). Para lente convergente, a imagem é real, invertida e se forma do outro lado, além do foco imagem $F'$. Na alternativa A, a imagem está invertida e posicionada além de $F'$.

As outras alternativas têm a imagem direita (C e D), entre o foco e a lente (C e E) ou posicionada de forma incompatível com a equação de Gauss. Alternativa A.

Meio transparente deixa passar a luz de forma regular, permitindo enxergar nitidamente através dele: água pura e ar. Translúcido deixa passar a luz de forma difusa, sem nitidez: vidro fosco. Opaco não deixa a luz passar.

Portanto, I é falsa (a água pura é transparente), II é falsa (o vidro fosco é translúcido) e III é verdadeira. Alternativa C.

Pela lei de Snell, $n_{ar}\operatorname{sen}60^\circ=n\operatorname{sen}30^\circ$, então $n=\dfrac{\sqrt3/2}{1/2}=\sqrt3\approx1{,}73$. Alternativa C.

O amperímetro mede a corrente que passa por um ramo e, por isso, é ligado em série; para não alterar essa corrente, sua resistência interna deve ser muito pequena. O voltímetro mede a diferença de potencial entre dois pontos e é ligado em paralelo; para não desviar corrente, sua resistência interna deve ser muito alta.

Apenas a alternativa D descreve corretamente um desses casos (amperímetro, em série, com resistência muito pequena). Alternativa D.

Pela lei de Faraday, $\varepsilon=-\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$. Em cada trecho do gráfico:

• de 1 s a 2 s: $\Delta\Phi=+10$ Wb, $\varepsilon=-10$ V; • de 2 s a 4 s: $\Delta\Phi=+10$ Wb em 2 s, $\varepsilon=-5$ V; • de 4 s a 5 s: fluxo constante, $\varepsilon=0$; • de 5 s a 6 s: $\Delta\Phi=-20$ Wb, $\varepsilon=+20$ V.

É o gráfico da alternativa A.

A variação do fluxo do ímã através das espiras induz uma f.e.m. e uma corrente que varia ao longo do movimento; essa corrente, por sua vez, cria um campo magnético induzido de intensidade variável (E).

Pela lei de Lenz, ao aproximar o polo norte surge um polo norte em P, que repele o ímã (A é falsa). Com o ímã parado, o fluxo não varia e não há corrente (B é falsa). Quanto mais rápido o movimento, maior $\Delta\Phi/\Delta t$ e maior a corrente (C é falsa). Já D confunde a causa com o efeito: a variação do fluxo induz o campo elétrico, e o enunciado pergunta pelo campo gerado na espira pela corrente induzida, que é magnético. Alternativa E.

A segunda lei de Ohm, $R=\rho L/A$, vale quando a corrente atravessa todo o comprimento, entre as duas extremidades. A resistência depende do comprimento, da área e da forma do condutor (A, B, D são falsas), e com contatos laterais a corrente percorre outro caminho, de modo que a fórmula não se aplica (E é falsa). Alternativa C.

Correntes paralelas de mesmo sentido se atraem; de sentidos opostos, se repelem. Logo, aparecem forças repulsivas (C).

No ponto A (fora dos fios), os campos têm sentidos opostos e se subtraem (B é falsa). Entre os fios, os campos têm o mesmo sentido e se somam, não se anulam (D é falsa). E contraria o eletromagnetismo. Alternativa C.

I) Eletrizado significa excesso de um tipo de carga: verdadeira. II e III) Um corpo neutro tem cargas positivas e negativas em quantidades iguais, e todo corpo tem cargas: falsas.

IV) No atrito, elétrons passam de um corpo ao outro, e as cargas finais são opostas e de mesmo módulo (conservação da carga): verdadeira. V) Na indução, as cargas dos corpos podem diferir (em módulo, por exemplo, ao ligar à terra): verdadeira. Alternativa B.

Em equilíbrio, a força elétrica equilibra o peso: $|q|E=mg$, logo $|q|=\dfrac{mg}{E}$. Como o campo aponta para baixo e a força elétrica deve apontar para cima, a carga da gota é negativa (excesso de elétrons). A e C são falsas.

A carga total é $|q|=nq_e$, onde $n$ é a diferença entre o número de elétrons e de prótons: $n=\dfrac{mg}{Eq_e}$. Alternativa B. A gravidade atua no vácuo (E é falsa).

Em $B$, sobre o eixo $x$, o campo da carga $+q$ (em $y=-a$) aponta para longe dela, para cima e para a direita; o da carga $-q$ (em $y=+a$) aponta para ela, para cima e para a esquerda. As componentes horizontais se cancelam e as verticais se somam: o campo resultante em $B$ é vertical, para cima. Uma carga $+q$ em $B$ sofre força vertical para cima (C); uma carga $-q$, para baixo (D é falsa).

No ponto $O$ os campos de ambas as cargas apontam no mesmo sentido (para a carga negativa) e se somam: o campo não é nulo (A é falsa); o potencial é $kq/a-kq/a=0$ (B é falsa). A trajetória de uma carga solta em $B$ não é retilínea, pois o campo muda de direção (E é falsa). Alternativa C.

Os pontos A, B, C e D estão todos à mesma distância $R$ da carga $+q_1$, portanto no mesmo potencial: $V_A=V_B=V_C=V_D$. O trabalho da força elétrica entre dois pontos é $W=q_2(V_i-V_f)$, e é nulo em qualquer trecho entre pontos dessa circunferência.

Assim: I é falsa (os dois trabalhos são nulos, logo iguais); II é falsa (o trabalho de AB é nulo, não positivo); III é verdadeira ($0=0$); IV é verdadeira (a força elétrica é conservativa e o percurso é fechado). Alternativa E.