Após receber uma manutenção eletrônica equivocada, um radar móvel de trânsito passa a operar aferindo as velocidades de veículos sob a unidade de mm/min (milímetros por minuto). Sabendo do problema, o fiscal que opera o aparelho converte adequadamente a velocidade regulamentar de uma avenida de $60\,\mathrm{km/h}$ para a nova unidade.
Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o valor resultante da conversão encontrado pelo fiscal.
$1\,\mathrm{km}=10^{6}\,\mathrm{mm}$ e $1\,\mathrm{h}=60\,\mathrm{min}$.
$60\,\dfrac{\mathrm{km}}{\mathrm{h}}=60\cdot\dfrac{10^{6}\,\mathrm{mm}}{60\,\mathrm{min}}=10^{6}\,\mathrm{mm/min}$.
Considere os vetores de força representados no plano cartesiano a seguir.
Lendo as componentes na malha (1 unidade por quadradinho): $(-1;\,2)$, $(1;\,1)$, $(-2;\,0)$ e $(2;\,-2)$.
$S_x=-1+1-2+2=0$ e $S_y=2+1+0-2=1$, logo $\vec S=(0;\,1)$: um vetor de módulo 1, apontando no sentido positivo de $y$.
Um veículo descreve o seu movimento conforme o gráfico a seguir.
Com base nas informações do gráfico, assinale a alternativa correta.
A velocidade média em cada trecho é a inclinação do gráfico: $v_A=\dfrac{40-0}{20}=2\,\mathrm{m/s}$; $v_B=0$; $v_C=\dfrac{0-40}{20}=-2\,\mathrm{m/s}$; $v_D=\dfrac{80-0}{20}=4\,\mathrm{m/s}$.
Comparando: B (zero) não é maior que D (4); A (2) não é maior que D (4); em B a velocidade é nula, não positiva; em D, a velocidade vale $+4$, e o dobro de $v_C=-2$ seria $-4$ (apenas em módulo D é o dobro de C). Já $|v_A|=|v_C|=2\,\mathrm{m/s}$, o que é verdadeiro sem qualquer ressalva.
Um oscilador harmônico simples, composto por mola e massa, apresenta uma amplitude de movimento de $5\,\mathrm{cm}$ e pulsação de $2\pi$.
Considerando que não há defasagem na oscilação do sistema, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a elongação do movimento no instante $t=2{,}5\,\mathrm{s}$.
Sem defasagem, usa-se $x(t)=A\cos(\omega t)$, com $A=5\,\mathrm{cm}$ e $\omega=2\pi\,\mathrm{rad/s}$ (período $T=1\,\mathrm{s}$).
$x(2{,}5)=5\cos(2\pi\cdot2{,}5)=5\cos(5\pi)=5\cdot(-1)=-5\,\mathrm{cm}$.
Em outras palavras: em $2{,}5\,\mathrm{s}$ completaram-se 2 períodos e meio, e o oscilador, que partiu da elongação máxima, está na extremidade oposta. (Com a convenção em seno, o resultado seria $0$; a convenção usual para “sem defasagem” é a do cosseno.)
Com base no teorema de Varignon para a mecânica, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o momento resultante sobre um sistema de forças concorrentes.
O teorema de Varignon afirma que o momento da força resultante de um sistema de forças concorrentes, em relação a um ponto, é igual à soma (vetorial) dos momentos de cada força em relação a esse mesmo ponto: $M_R=\sum M_i$.
Ao chutar uma bola, um jogador de futebol aplica a ela uma força de $7\times10^{2}\,\mathrm{N}$ durante um intervalo de tempo igual a $2\times10^{-1}\,\mathrm{s}$.
Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o impulso aplicado à bola.
Para força constante, $I=F\,\Delta t=7\times10^{2}\cdot2\times10^{-1}=140\,\mathrm{N\cdot s}$. As opções em $\mathrm{N/s}$ ou $\mathrm{s/N}$ nem têm a dimensão de impulso.
Um cubo maciço de aresta $R$ flutua na água com exatamente $\dfrac35$ de sua altura submersa.
Considerando que a densidade da água equivale a $\rho=1{,}0\times10^{3}\,\mathrm{kg/m^3}$, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a densidade do bloco.
Em equilíbrio, empuxo e peso se igualam: $\rho_{água}\,V_{sub}\,g=\rho_{bloco}\,V\,g$.
Como a área da base é a mesma, $\dfrac{V_{sub}}{V}=\dfrac35$, então $\rho_{bloco}=\dfrac35\cdot1{,}0\times10^{3}=0{,}6\times10^{3}\,\mathrm{kg/m^3}$.
A figura a seguir representa duas ondas que se propagam em cordas distintas, porém com a mesma densidade linear.
Considerando que as ondas são emitidas de forma constante, assinale a alternativa correta.
Lendo o eixo horizontal: a Onda 1 se repete a cada 2 unidades (vales em 1,5; 3,5 e 5,5), logo $\lambda_1=2$. A Onda 2 tem cristas em 1 e 5, logo $\lambda_2=4$, o dobro do comprimento de onda da Onda 1.
As frequências diferem: com o mesmo tipo de corda (mesma densidade linear) e a mesma velocidade, $f=v/\lambda$ é menor na Onda 2. Quanto às amplitudes, a figura não permite afirmar uma razão de 2 para 1 em nenhum sentido.
A figura a seguir representa o experimento realizado por Joule em meados do século XIX.
Desconsiderando qualquer perda de energia para o meio, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a ordem em que as conversões de energia ocorrem.
Os pesos descem e perdem energia potencial gravitacional, que se transforma em energia cinética dos pesos e das pás. As pás agitam a água, e o atrito viscoso converte essa energia cinética em energia térmica, elevando a temperatura da água. A sequência é: potencial gravitacional $\to$ cinética $\to$ térmica.
A fibra óptica é um dispositivo óptico de extrema importância na atualidade, utilizado em segmentos como o de telecomunicações, o de transporte e o hospitalar. É composta, basicamente, por um cilindro interno transparente, envolto por uma casca transparente. Sobre o cilindro e o seu envoltório é aplicada uma capa protetora, geralmente de material plástico, com o objetivo de proteger o dispositivo.
Em relação à física envolvida na fibra óptica, assinale a alternativa correta.
A luz é guiada na fibra por reflexão total interna, fenômeno que só ocorre quando a luz incide do meio de maior índice de refração para o de menor, com ângulo maior que o ângulo limite. Por isso o núcleo (cilindro interno) deve ter índice maior que o da casca.
As demais afirmações trocam essa relação ou falam em “difração total”, termo que não existe para esse fenômeno.
A figura a seguir representa três esferas com carga elétrica $Q_1$, $Q_2$ e $Q_3$, alinhadas e fixadas a uma distância $d$ entre elas.
Nesse posicionamento, as três esferas encontram-se em equilíbrio devido à ação das forças elétricas. Para que o arranjo continue em equilíbrio, é necessário que as esferas possuam cargas
Para a esfera 2 (no meio) ficar em equilíbrio, as forças de 1 e de 3 devem ser opostas; como estão em lados contrários, $Q_1$ e $Q_3$ têm o mesmo sinal.
Se as três tivessem o mesmo sinal, as extremas seriam repelidas por todas as outras para fora e nunca ficariam em equilíbrio. Para a esfera 1, é preciso que a força de 2 (do lado de 3) seja contrária à de 3: então $Q_2$ tem sinal oposto ao de $Q_1$ e $Q_3$ (a de 2 atrai 1 em direção ao centro e a de 3 repele em sentido contrário). Em módulo, $|Q_2|=\dfrac{Q_3}{4}$.
O arranjo, portanto, exige extremos de um sinal e centro do sinal oposto; entre as opções, a única que satisfaz isso e é consistente com as três esferas é a que tem os extremos negativos e o centro positivo.
Uma frente de onda se propaga, da esquerda para a direita, na superfície da água e encontra uma barreira com um pequeno orifício. Ao se deparar com o obstáculo, ocorre o fenômeno conhecido como difração, ou seja, ela contorna esse anteparo colocado em seu caminho.
Assinale a alternativa que representa, corretamente, a difração sofrida pela onda.
Quando o orifício é pequeno comparado ao comprimento de onda, ele se comporta como uma nova fonte pontual: depois da barreira as frentes de onda se tornam circulares, espalhando-se também para as regiões laterais (“contornando” o anteparo).
Nas outras figuras, as frentes de onda ou seguem retas depois da fenda, como se não houvesse difração, ou aparecem como traços descontínuos sem a curvatura característica.
A figura a seguir representa um circuito composto por três resistores e uma bateria.
Considerando que os resistores têm a mesma resistência e que a bateria fornece uma diferença de potencial constante ao circuito, assinale a alternativa correta.
$R_1$ está em série com o conjunto $R_2\parallel R_3$, então toda a corrente $i$ passa por $R_1$. No trecho em paralelo, $R_2$ e $R_3$ estão submetidos à mesma tensão e têm a mesma resistência; portanto $i_2=i_3=\dfrac{i}{2}$.
Logo $i_1=2\,i_2=2\,i_3$: $R_1$ tem corrente maior que as de $R_2$ e $R_3$, que são iguais entre si.
Considerando a associação de capacitores em série e em paralelo, assinale a alternativa correta.
Em paralelo, todos os capacitores têm a mesma ddp e a carga total é a soma das cargas: $Q=\sum Q_i$, com $C_{eq}=\sum C_i$.
Em série, todos têm a mesma carga, que é a carga do equivalente, e as ddp se somam; a capacitância equivalente satisfaz $\dfrac{1}{C_{eq}}=\sum\dfrac{1}{C_i}$. Por isso as demais afirmações estão trocadas.
Um condutor retilíneo, pelo qual percorre uma corrente elétrica contínua e constante, está imerso em uma região com campo magnético uniforme $\vec B$.
Assinale a alternativa que corresponde, corretamente, à figura que representa a ação da força magnética sobre o condutor nessa configuração.
A força sobre um fio retilíneo é $\vec F=i\,\vec L\times\vec B$, perpendicular a $\vec L$ e a $\vec B$.
Na primeira figura, a corrente $i$ desce, e o campo (símbolos $\times$) entra no plano. Com a regra da mão direita, $(-\hat y)\times(-\hat z)=\hat y\times\hat z=\hat x$: a força aponta para a direita, como desenhada.
Nas figuras em que a corrente sobe (campo entrando) ou em que o campo sai do plano (símbolos •), a força teria sentido oposto ao desenhado; e uma força inclinada em relação ao fio não é possível, pois $\vec F\perp\vec L$.