UNESPAR 2016 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Atenção: questão com problema. O gabarito definitivo divulgado pela Unespar indica a alternativa B (40 kg), mas essa resposta não decorre dos dados do enunciado.

Se o bloco sobe com velocidade constante (o enunciado não fornece aceleração), a força aplicada equilibra a componente do peso ao longo do plano mais o atrito cinético:

$$F=m g\,\text{sen}\,30^\circ+\mu\,m g\cos30^\circ=m\,(5+0{,}40\cdot8{,}7)=8{,}48\,m$$

$$m=\frac{219{,}2}{8{,}48}\approx25{,}9\text{ kg}$$

O valor mais próximo entre as alternativas seria 25 kg (C). Com \(m=40\) kg, a força necessária para velocidade constante seria 339,2 N, e a força de 219,2 N não sustentaria nem o movimento uniforme (o bloco desaceleraria a 3 m/s²). Como o Acervo adota o gabarito oficial, ele é exibido acima; o resultado por cálculo direto está registrado aqui para referência.

O texto descreve a tendência de um corpo de manter seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme quando a força resultante é nula. Esse é o enunciado da lei da inércia, a primeira lei de Newton.

Em um espelho côncavo, quando o objeto fica entre o foco (F) e o centro de curvatura (C), a imagem se forma além de C: é real, invertida (de cabeça para baixo) e maior que o objeto. Isso corresponde às afirmativas III e IV.

(Exemplo numérico: \(f=10\) cm, \(p=15\) cm dá \(p'=30\) cm e \(A=-2\).)

Pela lei da gravitação universal:

$$F=\frac{G\,m_1m_2}{d^2}=\frac{6{,}7\cdot10^{-11}\cdot1500\cdot80}{10^2}=\frac{8{,}04\cdot10^{-6}}{100}=8{,}04\cdot10^{-8}\text{ N}$$

A alternativa C tem o mesmo valor, mas a unidade (N·m²/kg²) é a de G, não de força.

Reduzimos o circuito em blocos, de A para B. O resistor de 3 Ω fica em série com o bloco central e com o bloco final.

Bloco central: três ramos em paralelo, 18 Ω, (4 + 2) = 6 Ω e 9 Ω:

$$\frac{1}{R_c}=\frac{1}{18}+\frac{1}{6}+\frac{1}{9}=\frac{1+3+2}{18}=\frac{1}{3}\;\Rightarrow\;R_c=3\ \Omega$$

Bloco final: 2,5 Ω em paralelo com 10 Ω:

$$R_f=\frac{2{,}5\cdot10}{2{,}5+10}=2\ \Omega$$

$$R_{eq}=3+3+2=8\ \Omega,\qquad U=R_{eq}\,i=8\cdot1{,}5=12\text{ V}$$

O dinamômetro (balança de mola) mede forças pela deformação elástica de uma mola. O termômetro mede temperatura, a balança eletrônica mede massa, o barômetro mede pressão atmosférica e o voltímetro mede tensão elétrica.

Convertemos com \(\dfrac{T_C}{5}=\dfrac{T_F-32}{9}\).

\(104^\circ\text{F}\rightarrow T_C=\dfrac{5\cdot72}{9}=40^\circ\text{C}\) (elevada). \(97^\circ\text{F}\rightarrow T_C=\dfrac{5\cdot65}{9}\approx36{,}1^\circ\text{C}\) (normal). \(98{,}6^\circ\text{F}\rightarrow37^\circ\text{C}\) (normal).

Julgamento: (2) incorreta (40 °C não é normal); (4) correta; (8) correta; (16) incorreta (36,1 °C é normal); (32) correta.

Somatório das incorretas: \(2+16=18\).

Potência é a taxa de realização de trabalho:

$$P=\frac{\tau}{\Delta t}$$

A alternativa A descreve o trabalho; B, a velocidade; D, a massa (segunda lei de Newton); E, o trabalho de uma força constante paralela ao deslocamento.

A imagem é direita e menor (\(i=+6\) cm, \(o=12\) cm), então o aumento é \(A=\dfrac{i}{o}=\dfrac{1}{2}\). Pela relação do aumento:

$$A=-\frac{p'}{p}\;\Rightarrow\;\frac{1}{2}=-\frac{p'}{10}\;\Rightarrow\;p'=-5\text{ cm}$$

O sinal negativo indica imagem virtual, atrás do espelho. Para o foco:

$$\frac{1}{f}=\frac{1}{p}+\frac{1}{p'}=\frac{1}{10}-\frac{1}{5}=-\frac{1}{10}\;\Rightarrow\;f=-10\text{ cm}$$

$$R=2f=-20\text{ cm}$$

O raio negativo segue a convenção do espelho convexo (centro de curvatura atrás do espelho).

Atenção: o enunciado traz um erro de impressão. A constante eletrostática no vácuo vale \(K=9{,}0\cdot10^{9}\) N·m²/C², mas a prova imprime \(K=9{,}0\cdot10^{-6}\). O gabarito oficial (A) é coerente com o valor impresso:

$$E=\frac{K\,Q}{d^2}=\frac{9{,}0\cdot10^{-6}\cdot12{,}0\cdot10^{-6}}{0{,}3^2}=\frac{1{,}08\cdot10^{-10}}{0{,}09}=1{,}2\cdot10^{-9}\text{ N/C}$$

Com o valor correto de K (\(10^{9}\)), o resultado seria \(E=1{,}2\cdot10^{6}\) N/C (alternativa E), que é o valor fisicamente correto. Aqui prevalece o gabarito oficial, mas vale conhecer a discrepância.

A condução depende do contato entre partículas do meio; a convecção depende do movimento de um fluido. Ambas precisam de meio material. A irradiação ocorre por ondas eletromagnéticas e se propaga inclusive no vácuo. Logo, necessitam de meio material condução e convecção.

A quantidade de movimento de um sistema se conserva quando a resultante das forças externas é nula. Nesse caso, em colisões ou explosões, a quantidade de movimento total imediatamente antes é igual à de imediatamente depois, o que corresponde à alternativa E. A e B invertem a condição de conservação; C e D afirmam variações que contradizem o princípio.

Usando \(P=U\,i\):

$$i_{1}=\frac{P_1}{U}=\frac{100}{220}\approx0{,}45\text{ A},\qquad P_2=U\,i_2=220\cdot0{,}91\approx200\text{ W}$$

(1) V: é a definição de calor sensível. (2) V: é a definição de calor latente. (3) F: a passagem do estado gasoso para o líquido é a condensação; a fusão é sólido para líquido. (4) F: são conceitos distintos (um altera a temperatura, o outro altera o estado). (5) V: durante a mudança de fase de uma substância pura, a temperatura se mantém constante. (6) V: ebulição e evaporação são formas de vaporização.

Sequência: V – V – F – F – V – V.

A potência total é a soma das potências dos aparelhos ligados ao mesmo tempo:

$$P=250+3\cdot60+150+600=1180\text{ W}$$

$$i=\frac{P}{U}=\frac{1180}{110}\approx10{,}73\text{ A}$$

O fusível deve ter corrente nominal maior que 10,73 A (para não queimar em uso normal) e menor que a suportada pela fiação. Isso elimina A, B, C e E (fusíveis de 8 A ou 10 A, que queimariam, ou corrente total errada). Na D, o fusível de 12 A fica acima de 10,73 A e abaixo dos 15 A que a fiação suporta.