UTFPR 2003.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Para o observador no edifício, a velocidade do objeto é a soma da velocidade do veículo, $v$, na direção do deslocamento (para cima, na figura), com a velocidade do objeto em relação ao veículo, $2v$, perpendicular a ela (para a esquerda).

A resultante aponta para cima e para a esquerda, com a componente horizontal igual ao dobro da vertical ($\mathrm{tg}\,\alpha=1/2$ com a horizontal). Esse é o esquema C. O esquema A teria componentes iguais, e os demais apontam para baixo ou só na horizontal.

Em cada lado da rede, a componente vertical da tração equilibra metade do peso: $2\,T\,\mathrm{sen}\,\theta=P$, com $\theta$ o ângulo do fio com a horizontal. Logo:

$$T=\frac{P}{2\,\mathrm{sen}\,\theta}$$

Na rede $1$, com os suportes mais afastados e o fio mais esticado, $\theta$ é menor, então $\mathrm{sen}\,\theta$ é menor e a tração, aplicada ao suporte, é maior. O acidente é mais provável na rede $1$ (E).

A balança indica a normal: $N=m(g+a)$, com $a$ positiva para cima. O peso é $800\text{ N}$.

A) $N=800\text{ N}$ ocorre também em movimento uniforme (falsa). B) $N<800\text{ N}$ ocorre com aceleração para baixo, que pode ser a de um elevador descendo e acelerando ou subindo e freando (falsa). C) Com unidades diferentes não há comparação direta entre a massa e a leitura em newtons (falsa). D) Subindo, $N$ pode ser maior, igual ou menor que $800\text{ N}$, e $80\text{ N}$ seria um valor absurdo (falsa).

E) Se o elevador está descendo e freando, a aceleração é para cima e $N>800\text{ N}$ (correta).

O corpo T fica em equilíbrio no interior do líquido, sem subir nem afundar: peso igual ao empuxo, então $d_T=d_L$.

O corpo S flutua com parte emersa: o volume submerso é menor que o total, então seu peso é menor que o empuxo que teria se estivesse totalmente imerso, e $d_S

Assim, $d_T=d_L>d_S$ (C).

Fase 1 (aceleração constante positiva): $a>0$ constante. Fase 2 (velocidade constante): $a=0$. Fase 3 (frenagem, também com aceleração constante, pois a força de freio é constante): $a<0$ constante. O gráfico é composto por três degraus: positivo, nulo e negativo, como no gráfico A. Os demais têm aceleração variando linearmente com o tempo ou de forma constante o tempo todo.

Totalmente imersa, a bola desloca sempre o mesmo volume, e $E=\rho\,V\,g$ depende só da densidade do líquido. Enquanto está no óleo, $E=\rho_{\text{óleo}}Vg$ é constante. Depois de passar para a água, $E=\rho_{\text{água}}Vg$ é constante e maior, pois a água é mais densa que o óleo.

O gráfico é de dois patamares, com o salto na interface entre os líquidos: gráfico B.

O móvel M tem posição crescente (velocidade positiva, progressivo) e o móvel N, decrescente (velocidade negativa, retrógrado). Os dois gráficos são retas, então ambos têm movimento retilíneo uniforme: A e B são falsas. Pelos pontos do gráfico, $x_N=20-t$, e não $40+5t$ (C falsa); as retas se cruzam em $t=10\text{ s}$, e não em $8\text{ s}$ (D falsa).

N descreve movimento retilíneo uniforme e retrógrado (E).

Atuam na bola o peso $P=mg$ (vertical, para baixo), a normal $N$ da parede (horizontal) e a tração $T$ ao longo do fio, com $\theta$ medido com a vertical (a parede).

Vertical: $T\cos\theta=mg$ (a componente vertical da tração é igual ao peso: III correta). Horizontal: $N=T\,\mathrm{sen}\,\theta$. Dividindo: $N=mg\,\mathrm{tg}\,\theta$ (II correta).

O item I é falso, pois o conjunto de vetores da figura $2$ não representa um sistema em equilíbrio (a soma vetorial não é nula). Corretas: II e III (D).

A bolha tem formato de lente biconvexa, mas o índice de refração do ar é menor que o do vidro ($n_{lente}divergente. Raios paralelos que a atravessam saem divergindo, afastando-se do eixo, como no esquema C.

A onda transporta energia, não matéria: o barco oscila na vertical com o período da onda:

$$T=\frac{\lambda}{v}=\frac{120}{6}={20}\text{ s}$$

Ele sobe e desce a cada $20\text{ s}$ (frequência $0{,}05\text{ Hz}$), sem se deslocar junto com a onda.

I) O vapor de água do ar entra em contato com o vidro frio e se condensa (correta).

II) A liquefação de um gás é favorecida por aumento da pressão e redução da temperatura, o contrário do afirmado (falsa).

III) A ebulição ocorre quando a pressão de vapor iguala a pressão externa. Isso se obtém aumentando a temperatura ou reduzindo a pressão, e não necessariamente aumentando ambas (falsa).

A pressão da água na saída do chuveiro é dada pelo desnível entre o nível da água na caixa e o chuveiro: $p=\rho\,g\,h$. Ela não depende do volume de água armazenado nem do diâmetro da tubulação (que influi na vazão, mas não na pressão estática).

Portanto, a solução I (elevar a caixa) aumenta a pressão, e as soluções II e III não influem significativamente nela (B).

Depois que o atleta deixa o trampolim, a única força externa é o peso, que atua no centro de gravidade e não gera torque em relação a esse ponto. A rotação do corpo livre ocorre em torno do centro de gravidade, que fica próximo ao umbigo, e o próprio centro de gravidade descreve uma parábola (C).

A) A objetiva de uma máquina fotográfica deve ser convergente, para formar imagem real (falsa). B) O hipermétrope vê mal de perto, e a correção é feita com lentes convergentes (correta). C) A imagem da lupa é virtual, mas não se situa no centro óptico (falsa). D) Em um microscópio composto, a objetiva e a ocular são sistemas convergentes (falsa). E) A imagem final de uma luneta astronômica é virtual e invertida (falsa).

I) Por simples aproximação, o condutor R continua neutro; ocorre apenas separação de cargas por indução (falsa).

II) Ao ligar R à terra, com S ainda próximo, os elétrons de R, repelidos por S, escoam para a terra (correta).

III) Em condutores sólidos, os prótons não se movem; o que se desloca são elétrons (falsa), embora R de fato fique positivo no final.

Apenas II (B).

Inicialmente: $p_0$, $V_0$, $T_0$, com $V_{max}=2V_0$. Enquanto o pistão sobe, a pressão é constante ($p_0$), e o volume dobra, então $T=2T_0$ no final dessa etapa. Com o pistão no fim do curso, o volume fica constante e o gás continua sendo aquecido até $3T_0$.

Pela lei geral dos gases entre o estado inicial e o final:

$$\frac{p_0V_0}{T_0}=\frac{p\cdot2V_0}{3T_0}\;\Rightarrow\;p={1{,}5}\,p_0$$

$L_2$ e $L_3$ (idênticas, de resistência $R$) em paralelo equivalem a $R/2$. Em série com $L_1$ (resistência $R$), a corrente total é $i=\dfrac{220}{R+R/2}=\dfrac{440}{3R}$.

Tensão em $L_1$: $R\,i\approx147\text{ V}$; em cada uma das outras: $\dfrac R2\,i\approx73\text{ V}$. A lâmpada $L_1$ tem a maior resistência em relação ao par e a maior tensão e a maior corrente, e é a que queima (A).

O dielétrico aumenta a capacitância: $C_B=\kappa\,C_A$.

Situação 1 (carregados pela fonte de $12\text{ V}$): ambos ficam com $V=12\text{ V}$. Como $Q=C\,V$, o capacitor B, de maior $C$, fica com mais carga.

Situação 2: carregados sem dielétrico, ambos têm a mesma carga $Q$. Com a fonte desligada, a carga em B se conserva; ao introduzir o dielétrico, $C_B$ aumenta e $V=Q/C$ diminui. Assim, A e B têm a mesma carga, e B fica com menor diferença de potencial (A).

O fluxo através da espira é $\Phi=B\,A\cos\theta$, e a força eletromotriz induzida é:

$$\varepsilon=-\frac{d\Phi}{dt}=B\,A\,\omega\,\mathrm{sen}\,\theta$$

A corrente é proporcional a $\mathrm{sen}\,\theta$ (sinusoidal): nula em $0^\circ$, $180^\circ$ e $360^\circ$, de máximo módulo em $90^\circ$ e em $270^\circ$, e com sentido invertido a cada meia volta.

Os gráficos A, C e E não têm essa forma, e o gabarito oficial adota o gráfico D, com o primeiro semiciclo no sentido negativo. A escolha entre D e B depende do sentido adotado como positivo e da lei de Lenz aplicada ao sentido de rotação da figura.

P→Q: sem atrito, $a=g\,\mathrm{sen}\,\theta$, constante e positiva. Q→R: velocidade constante, $a=0$. R→S: só o peso atua, então o módulo da aceleração é $g$, constante e maior que $g\,\mathrm{sen}\,\theta$.

O gráfico tem três degraus: um valor constante, zero e um valor constante maior. É o gráfico E.