Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

PAS UEM 2024 · 1ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Estadual de Maringá · Processo de Avaliação Seriada

Questões de Física — Q16, Q17, Q18, Q19, Q20 · gabarito definitivo e resolução comentada Método TEF.

16
Bloco lançado numa rampa

Conhecimentos gerais

Um bloco de massa de 2kg é lançado para cima de um plano inclinado com um ângulo de 30° em relação à horizontal. A velocidade inicial desse bloco é de 5m/s. Considere que, além da força gravitacional, também atua uma força de atrito (não conservativa) com módulo constante de 1N ao longo do movimento. Assinale o que for correto.

01)A energia cinética inicial do bloco é 25J.
02)A diferença da energia potencial do bloco entre o ponto mais alto de sua trajetória e o ponto de lançamento é igual ao trabalho realizado pela força de atrito ao longo do trajeto.
04)A força de atrito realiza um trabalho negativo ao longo do trajeto do bloco.
08)A soma das energias potencial e cinética do bloco é conservada.
16)A altura máxima alcançada pelo bloco pode ser encontrada combinando-se o princípio da conservação da energia com o fato de a força de atrito ser não conservativa.

Gabarito definitivo · PAS UEM 2024 · 1ª etapa

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Resolução

\[K_i=\frac{2\cdot5^2}{2}=25\ \mathrm{J}\]

\[h=s\operatorname{sen}30^\circ=s/2\]

\[25=mgh+fs\]

\[25=2gh+2h\]

Com g=10 m/s², conforme o formulário do caderno:

\[h=25/22\approx1{,}14\ \mathrm{m}\]

01) Correta. A energia cinética inicial é 25 J.

02) Incorreta. O ganho de energia potencial é positivo, enquanto o trabalho do atrito é negativo.

04) Correta. O atrito se opõe ao deslocamento e realiza trabalho negativo.

08) Incorreta. A energia mecânica diminui pelo trabalho do atrito.

16) Correta. A conservação da energia total permite contabilizar a dissipação e determinar a altura máxima.

Soma: 01 + 04 + 16 = 21.

17
Encontro de automóveis

Conhecimentos gerais

Dois automóveis, A e B, desenvolvem movimento uniforme sobre a mesma estrada retilínea. Em um tempo T em horas, o automóvel A passa pelo quilômetro 58, enquanto o automóvel B passa pelo quilômetro 70. Trinta minutos após esse tempo T, o automóvel A passa pelo quilômetro 78, e o B passa pelo quilômetro 82,5. Sobre o exposto, assinale o que for correto.

01)O automóvel A alcança o automóvel B no quilômetro 90.
02)O automóvel B chegará antes ao quilômetro 100.
04)A velocidade escalar do automóvel A é menor que a velocidade escalar do automóvel B.
08)Se em t= 0 o carro A estava no quilômetro 18, então o automóvel B estava no quilômetro 45.
16)O automóvel A tem aceleração estritamente positiva.

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09
Resolução

\[v_A=(78-58)/0{,}5=40\ \mathrm{km/h}\]

\[v_B=(82{,}5-70)/0{,}5=25\ \mathrm{km/h}\]

\[\Delta t=(70-58)/(40-25)=0{,}8\ \mathrm{h}\]

\[s_{encontro}=58+40\cdot0{,}8=90\ \mathrm{km}\]

\[T=(58-18)/40=1\ \mathrm{h}\]

\[s_B(0)=70-25\cdot1=45\ \mathrm{km}\]

01) Correta. O encontro ocorre no quilômetro 90.

02) Incorreta. A partir de T, A leva 1,05 h até o km 100, enquanto B leva 1,2 h.

04) Incorreta. A velocidade de A é maior que a de B.

08) Correta. A condição dada coloca T uma hora após o instante zero e B no km 45 nesse instante.

16) Incorreta. A aceleração do movimento uniforme é nula.

Soma: 01 + 08 = 09.

18
Colisão elástica entre blocos

Conhecimentos gerais

Dois blocos, A e B, movem-se sem atrito e restritos a uma trajetória retilínea em uma pista de colisão horizontal. O bloco A tem massa mA= 2kg, e o bloco B tem massa mB= 3kg. Eles se movem um em direção ao outro com velocidade $v_A$= 4m/s e $v_B$= −2m/s, respectivamente. Após as colisões, as velocidades dos blocos são $v_A\prime$ e $v_B\prime$ . Considerando que a colisão é elástica, assinale o que for correto.

01)A soma das quantidades de movimento antes da colisão é 14kg m/s.
02)A soma das energias cinéticas antes da colisão é 22J.
04)A velocidade do bloco A após a colisão é $v_A\prime=-4\,\mathrm{m/s}$.
08)A velocidade do bloco B após a colisão é $v_B\prime=2\,\mathrm{m/s}$.
16)As velocidades dos blocos após a colisão podem ser determinadas resolvendo-se um sistema de equações com duas incógnitas.

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18
Resolução

\[p_i=2\cdot4+3(-2)=2\ \mathrm{kg\,m/s}\]

\[K_i=\frac{2\cdot4^2}{2}+\frac{3\cdot(-2)^2}{2}=22\ \mathrm{J}\]

\[2v_A\prime+3v_B\prime=2\]

\[v_B\prime-v_A\prime=4-(-2)=6\]

\[v_A\prime=-3{,}2\ \mathrm{m/s}\]

\[v_B\prime=2{,}8\ \mathrm{m/s}\]

01) Incorreta. A soma algébrica dos momentos é 2 kg·m/s, não 14.

02) Correta. A energia cinética total inicial é 22 J.

04) Incorreta. A velocidade final de A é −3,2 m/s.

08) Incorreta. A velocidade final de B é 2,8 m/s.

16) Correta. As duas condições independentes determinam as duas velocidades finais.

Soma: 02 + 16 = 18.

19
Radioatividade e recuo nuclear

Conhecimentos gerais

Sobre emissões radioativas, e supondo válidas as leis de Newton, assinale o que for correto.

01)A emissão de uma partícula alfa por um átomo radioativo não altera o seu número atômico.
02)A emissão de apenas uma partícula alfa por um átomo radioativo faz que esse átomo seja acelerado na mesma direção, mas em sentido contrário à emissão.
04)A emissão de uma partícula beta por um átomo radioativo faz que haja mudança no deslocamento desse átomo.
08)Concomitantemente à emissão de partículas alfa ou beta, é comum ocorrer emissão de radiação gama.
16)Se uma partícula beta for emitida por um átomo radioativo e se ela posteriormente colidir com outro átomo de um gás, essa partícula não exercerá força sobre esse outro átomo.

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Resolução

\[{}^{A}_{Z}X\longrightarrow{}^{A-4}_{Z-2}Y+{}^4_2\alpha\]

\[\vec p_{inicial}=\vec p_{residual}+\vec p_{emitida}\]

Para a emissão beta, o balanço completo também pode envolver um neutrino; isso não elimina o recuo nem as forças de interação.

01) Incorreta. A emissão alfa reduz o número atômico em dois.

02) Correta. No caso descrito, o recuo ocorre em sentido oposto ao da alfa emitida.

04) Correta. A emissão beta transfere momento e pode alterar o movimento do átomo residual.

08) Correta. Núcleos excitados podem emitir gama após emissões alfa ou beta.

16) Incorreta. Uma partícula beta pode interagir e exercer força sobre outro átomo.

Soma: 02 + 04 + 08 = 14.

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Combustão e potência constante

Conhecimentos gerais

Um carro de 1000kg utiliza gasolina (octano) como combustível. A cada 1mol de octano (C8H18) queimado é liberada uma energia de 5000kJ. Suponha que o carro esteja inicialmente em repouso, que o combustível seja consumido a uma taxa constante e que toda a energia da combustão seja convertida em movimento desse carro. Assinale o que for correto.

01)A combustão completa do octano pode ser representada pela equação química balanceada $2\mathrm{C}_8\mathrm{H}_{18}+25\mathrm{O}_2\to16\mathrm{CO}_2+18\mathrm{H}_2\mathrm{O}$.
02)A velocidade do carro após a queima de 0,01mol de octano é de 10m/s.
04)A potência fornecida ao carro é constante.
08)A velocidade do carro cresce linearmente com o tempo de movimento.
16)A aceleração do carro é constante.

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07
Resolução

\[E=0{,}01\cdot5000\times10^3=5\times10^4\ \mathrm{J}\]

\[\frac{mv^2}{2}=E\]

\[v=\sqrt{\frac{2\cdot5\times10^4}{1000}}=10\ \mathrm{m/s}\]

\[\frac{mv^2}{2}=Pt\]

\[v=\sqrt{2Pt/m}\]

\[a=\frac{P}{mv}\quad(t>0)\]

01) Correta. A equação conserva 16 carbonos, 36 hidrogênios e 50 oxigênios em cada lado.

02) Correta. O balanço ideal fornece 10 m/s.

04) Correta. A energia por mol e a taxa de consumo constantes fornecem potência constante.

08) Incorreta. A velocidade cresce como a raiz quadrada do tempo.

16) Incorreta. A aceleração diminui à medida que a velocidade aumenta; o instante inicial é um limite do modelo de potência constante.

Soma: 01 + 02 + 04 = 07.

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