UENP 2023 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Lemos no gráfico dois pontos de cada reta. Para a moto A, a posição inicial é \(x_{0A}=4\text{ m}\) e, em \(t=5\text{ s}\), \(x=14\text{ m}\):

$$v_A=\frac{14-4}{5}=2\text{ m/s}\;\Rightarrow\;x_A=4+2t$$

A moto B parte da origem e atinge \(16\text{ m}\) em \(4\text{ s}\):

$$v_B=\frac{16}{4}=4\text{ m/s}\;\Rightarrow\;x_B=4t$$

O encontro ocorre quando as posições são iguais:

$$4+2t=4t\;\Rightarrow\;t=2\text{ s}$$

As alternativas de 14 s e 16 s são posições, não instantes. Confundir o eixo vertical com o horizontal é o erro típico.

A força média sobre a bola é dada pelo impulso: \(F\,\Delta t=\Delta p\). A bola chega com velocidade \(-20\text{ m/s}\) (para a esquerda) e sai com \(+20\text{ m/s}\) (para a direita), com \(m=0{,}4\text{ kg}\). Por isso a variação do momento linear é a soma dos módulos:

$$\Delta p=m\,(v_f-v_i)=0{,}4\,[20-(-20)]=16\text{ kg}\cdot\text{m/s}$$

$$F=\frac{\Delta p}{\Delta t}=\frac{16}{0{,}2}=80\text{ N}$$

O erro comum é esquecer o sentido oposto e calcular \(\Delta p=0\) (mesma velocidade em módulo) ou usar \(m\cdot v=8\text{ kg}\cdot\text{m/s}\), o que daria 40 N. A inversão de sentido dobra a variação do momento.

A mudança de direção de uma onda ao passar de um meio para outro é a refração, e não a difração, que é o contorno de obstáculos (A é falsa). A refração ocorre com qualquer tipo de onda, mecânica ou eletromagnética (C é falsa).

Na água, a velocidade da onda aumenta com a profundidade. Como B é mais profunda, \(v_B>v_A=v_C\), o que dá \(v_B>v_A\) e \(v_C<v_B\) (B é verdadeira).

A frequência é determinada pela fonte e não muda na refração, então \(f_A=f_B=f_C\) (D é falsa). Como \(\lambda=v/f\) e \(f\) é constante, o comprimento de onda varia na mesma proporção da velocidade, sendo maior em B (E é falsa).

A definição \(Q=mc\,\Delta T\) permite isolar o calor específico, desde que a massa esteja em gramas, já que a tabela usa cal/g°C:

$$c=\frac{Q}{m\,\Delta T}=\frac{1000}{500\cdot10}\text{ cal/g}^\circ\text{C}=0{,}20\text{ cal/g}^\circ\text{C}$$

Esse valor, na tabela, corresponde ao vidro. Se usássemos \(0{,}5\) em vez de \(500\) para a massa, obteríamos \(c=200\), valor absurdo; a conversão de quilogramas para gramas é o ponto de atenção.

Antes do contato, a força vale:

$$F=\frac{k\,Q\cdot5Q}{x^2}=5\,\frac{kQ^2}{x^2}=5{,}0\cdot10^{-5}\text{ N}\;\Rightarrow\;\frac{kQ^2}{x^2}=1{,}0\cdot10^{-5}\text{ N}$$

Com esferas idênticas e condutoras, o contato divide a carga total igualmente (a carga total se conserva):

$$q'=\frac{Q+5Q}{2}=3Q$$

Na mesma distância, a nova força é:

$$F'=\frac{k\,(3Q)(3Q)}{x^2}=9\,\frac{kQ^2}{x^2}=9\cdot1{,}0\cdot10^{-5}=9{,}0\cdot10^{-5}\text{ N}$$

As alternativas com \(10^{9}\) usam a constante \(k\) como se fosse a força, o que não faz sentido aqui, porque os dados da questão já a incluem.

Procuramos a afirmação falsa. O modelo nuclear descreve o átomo com núcleo positivo e eletrosfera negativa (A), com mais de 99% da massa no núcleo, já que um próton ou um nêutron tem massa cerca de 1800 vezes a do elétron (B). Os elétrons são mantidos pela atração eletromagnética (D), e o núcleo é formado por prótons e nêutrons (E).

O número de prótons é o número atômico \(Z\), e não o número de massa. O número de massa é a soma de prótons e nêutrons:

$$A=Z+N$$

A confusão entre \(A\) e \(Z\) é o erro mais comum nesse tema.