Um objeto é lançado obliquamente e, após $10\,\mathrm{s}$, toca o chão a exatamente $20\,\mathrm{m}$ de seu lançador (o local de queda e o lançador estão na mesma altura).
Considerando que a altura máxima que o objeto atingiu ao longo de sua trajetória foi de $40\,\mathrm{m}$ em relação à altura do lançador e que $g=10\,\mathrm{m/s^2}$, assinale a alternativa que apresenta, correta e respectivamente, as velocidades horizontal e vertical, no início do movimento.
Na horizontal o movimento é uniforme: $v_x=\dfrac{\Delta x}{\Delta t}=\dfrac{20}{10}=2\,\mathrm{m/s}$.
Na vertical, no ponto mais alto $v_y=0$, então a equação de Torricelli dá $0=v_{0y}^2-2gH$, ou seja, $v_{0y}=\sqrt{2\cdot10\cdot40}=\sqrt{800}=20\sqrt2\,\mathrm{m/s}$.
Observação: os dados do enunciado não são totalmente coerentes entre si (com $v_{0y}=20\sqrt2\,\mathrm{m/s}$ o tempo de voo seria $\approx5{,}7\,\mathrm{s}$, e não $10\,\mathrm{s}$); porém, usando o alcance com o tempo dado e a altura máxima com a velocidade vertical, chega-se ao par de valores da alternativa oficial.
Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a ordem de grandeza da velocidade média angular descrita pelo movimento de rotação do planeta Terra.
A Terra dá uma volta em $T=24\,\mathrm{h}=86\,400\,\mathrm{s}$, logo $\omega=\dfrac{2\pi}{T}=\dfrac{6{,}28}{8{,}64\times10^{4}}\approx7{,}3\times10^{-5}\,\mathrm{rad/s}$.
Esse valor está na casa dos $10^{-5}$ (pelo critério estrito, $7{,}3>\sqrt{10}$ levaria a $10^{-4}$, que não é oferecida); entre as opções, a única de mesma ordem de grandeza é $10^{-5}\,\mathrm{rad/s}$.
Uma haste metálica de $80\,\mathrm{cm}$, com massa desprezível, apresenta um corpo de prova preso a cada uma de suas pontas.
Sabendo-se que a massa do primeiro corpo é três vezes maior que a do segundo, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a distância entre o ponto de equilíbrio do sistema, ou centro de massa, e o primeiro corpo.
Seja $m_2=m$ e $m_1=3m$. Tomando a origem no primeiro corpo, o segundo fica em $x=80\,\mathrm{cm}$:
$x_{CM}=\dfrac{m_1\cdot0+m_2\cdot80}{m_1+m_2}=\dfrac{m\cdot80}{4m}=20\,\mathrm{cm}$.
O centro de massa fica mais perto do corpo mais pesado, como esperado.
Um objeto de massa $M$ colide inelasticamente com outro objeto que possui $10\%$ de sua massa, aderindo permanentemente a ele.
Considerando que velocidade inicial do primeiro objeto era de $A\,\mathrm{m/s}$ e que o segundo estava parado antes da colisão, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a velocidade final do sistema.
Na colisão a quantidade de movimento do sistema se conserva: $M\,A+0{,}1M\cdot0=(M+0{,}1M)\,v$.
$v=\dfrac{MA}{1{,}1M}=\dfrac{A}{1{,}1}=\dfrac{10}{11}A\,\mathrm{m/s}$.
Considerando-se a Terceira Lei de Kepler, é correto afirmar que o período de translação da Terra em torno do Sol é menor que o período de translação de Júpiter em torno do astro, pois
A Terceira Lei de Kepler diz que $\dfrac{T^2}{R^3}=\text{constante}$ para os planetas de um mesmo sistema, em que $R$ é o raio (ou semieixo) da órbita.
Logo $T\propto R^{3/2}$: o período cresce com o raio orbital e não depende da massa do planeta nem do seu raio equatorial. Júpiter está bem mais longe do Sol que a Terra e, por isso, tem período maior.
Um estudante segura um livro cuja capa possui listras nas cores verde e branca, isso quando é iluminado com luz branca.
Considerando que o estudante entra em uma sala iluminada com luz vermelha monocromática, as listras serão observadas com as cores
Um corpo opaco só reflete as cores que ele próprio possui; o resto é absorvido. A listra verde reflete a luz verde e absorve a vermelha; a branca reflete todas as cores.
Sob luz vermelha monocromática, a listra verde não tem luz verde para refletir e absorve a vermelha: não devolve luz e é vista preta. A listra branca reflete a luz vermelha que recebe e é vista vermelha.
Um mecânico prepara-se para desatarraxar um parafuso, conforme ilustrado na figura a seguir.
É correto afirmar que o aproveitamento da força será maior se ela for aplicada
O efeito de girar o parafuso é medido pelo momento (torque) da força em relação ao eixo do parafuso: $M=F\,d\,\sin\theta$, em que $d$ é a distância do ponto de aplicação ao eixo e $\theta$ é o ângulo entre a força e a linha do cabo.
Para a mesma intensidade $F$, o momento é máximo quando $d$ é máximo (ponto A, o mais afastado do parafuso) e $\sin\theta=1$, isto é, $\theta=90^\circ$, força perpendicular ao cabo. Ângulos “abertos” ou obtusos diferentes de $90^\circ$ reduzem $\sin\theta$.
Sabendo-se que uma tartaruga marinha da espécie “de couro” pode submergir até $1{,}0\,\mathrm{km}$ no oceano em relação ao nível do mar, que a densidade da água do mar correspondente a $1{,}0\times10^{3}\,\mathrm{kg/m^3}$ e que a aceleração da gravidade é $10{,}0\,\mathrm{m/s^2}$, é correto afirmar que a diferença de pressão sobre o casco desse animal pode chegar a
Pelo teorema de Stevin, a variação de pressão com a profundidade é $\Delta P=\rho\,g\,h$.
$\Delta P=1{,}0\times10^{3}\cdot10{,}0\cdot1{,}0\times10^{3}=1{,}0\times10^{7}\,\mathrm{Pa}$.
A indução eletrostática e o poder de pontas são conceitos da Física que explicam o funcionamento de
O poder de pontas diz que, num condutor eletrizado, as cargas se acumulam onde a curvatura é maior, e o campo elétrico é muito intenso nessas regiões. A indução eletrostática faz a nuvem carregada induzir cargas de sinal oposto no solo e na haste.
O para-raios usa os dois efeitos: a ponta metálica favorece a descarga e conduz a carga para a terra. O aparelho de solda, o chuveiro, a furadeira e a televisão baseiam-se em outros princípios (efeito Joule, motores, tubos ou telas).
Comumente as pessoas confundem os conceitos de calor e temperatura. Todavia, é correto afirmar que
Calor é energia térmica em trânsito entre corpos com temperaturas diferentes: é uma forma de energia (medida em joules ou calorias). Já a temperatura é uma grandeza escalar que mede o grau de agitação térmica das partículas, e não energia nem simples “sensação” (a sensação térmica depende também de condutividade, umidade, vento etc.).
As alternativas A, B, D e E trocam os conceitos ou chamam o calor de “unidade” ou de “sensação”. A redação “unidade escalar” da opção oficial é imprecisa (o correto seria “grandeza escalar”), mas é a única coerente com o conceito.
Em uma piscina, um brinquedo produz ondas que se propagam com velocidade constante $v=4{,}0\,\mathrm{m/s}$ e cujo comprimento de onda é $\lambda=20\,\mathrm{m}$.
Sobre esse movimento, assinale a alternativa correta.
Pela equação fundamental da ondulatória, $v=\lambda f$, então $f=\dfrac{v}{\lambda}=\dfrac{4{,}0}{20}=0{,}2\,\mathrm{Hz}$.
O período é o inverso: $T=\dfrac1f=5\,\mathrm{s}$, valor que não aparece entre as alternativas de período.
Durante uma aula de Física, um estudante fez a seguinte experiência: colocou duas esferas metálicas iguais, A e B, inicialmente neutras, em contato. Na sequência, aproximou um pente de cabelo eletrizado negativamente da esfera A, com o devido cuidado de não tocá-la. Com o pente próximo da esfera A, separou uma esfera da outra. Por último, afastou o pente da esfera A.
Ao final dessa experiência, é correto afirmar que
Com o pente negativo perto de A, os elétrons livres do conjunto das duas esferas em contato são repelidos para a esfera B (mais distante). A fica com falta de elétrons (carga positiva) e B com excesso (carga negativa), por indução.
Ao separar as esferas com o pente ainda próximo, essas cargas ficam aprisionadas: o sistema era neutro, então as cargas finais têm o mesmo módulo e sinais opostos, $Q_A=+q$ e $Q_B=-q$. Afastar o pente não altera mais isso.
Um ímã, que tem liberdade para girar em torno do próprio eixo, é colocado em uma região em que há um campo magnético uniforme. Essa liberdade de rotação permite que o ímã atinja uma posição de equilíbrio estável em relação ao campo magnético uniforme.
Considerando essa configuração, assinale a alternativa que indica, corretamente, a figura que representa o ímã em posição de equilíbrio estável.
Um ímã (dipolo magnético) no campo uniforme sofre um torque que o gira até alinhar o seu eixo com as linhas de campo, com o polo norte do ímã apontando no mesmo sentido de $\vec B$. Essa é a posição de menor energia, de equilíbrio estável.
As linhas de campo apontam para a direita; portanto, o polo N do ímã deve estar à direita e o S à esquerda, com o ímã na horizontal. Nas figuras em que o ímã está inclinado ou vertical, o torque ainda o gira; quando o N está à esquerda, o alinhamento é oposto (equilíbrio instável).
Na figura a seguir, os meios A e B possuem, respectivamente, índices de refração igual a $1{,}0$ e $2{,}0$ para uma determinada luz monocromática. Um feixe de luz incide na superfície de separação dos meios, fazendo um ângulo de $30^\circ$ com a normal. Esse feixe se propaga do meio A para o meio B.
A partir dessa configuração, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o ângulo de refração aproximado.
Pela lei de Snell, $n_A\sin30^\circ=n_B\sin r$, então $\sin r=\dfrac{1{,}0\cdot0{,}5}{2{,}0}=0{,}25$ e $r\approx14{,}5^\circ$.
O raio se aproxima da normal ($r<30^\circ$), pois o meio B é mais refringente. O valor correto não consta entre as alternativas: $14{,}5^\circ$ fica mais próximo de $13^\circ$ do que de $26^\circ$ (que corresponderia a $\sin r\approx0{,}44$). O gabarito oficial indica $26^\circ$, que não resulta da lei de Snell com esses dados.
Na figura a seguir, estão representados dois pêndulos, A e B, em que a massa das esferas são, respectivamente, iguais a $0{,}5\,\mathrm{kg}$ e $4{,}0\,\mathrm{kg}$. Desprezando os efeitos da resistência do ar, os pêndulos são colocados para oscilar com pequenas amplitudes.
A partir dessa configuração, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a relação $\dfrac{T_A}{T_B}$ entre os períodos de oscilação.
Para pequenas amplitudes, o período de um pêndulo simples é $T=2\pi\sqrt{\dfrac{\ell}{g}}$, que não depende da massa.
$\dfrac{T_A}{T_B}=\sqrt{\dfrac{\ell_A}{\ell_B}}=\sqrt{\dfrac49}=\dfrac23$.