Grandezas vetoriais exigem módulo, direção e sentido; escalares ficam completas com valor e unidade.
1) Deslocamento, com direção (Norte): vetorial. 2) Área: escalar. 3) Força: vetorial. 4) A velocidade marcada no velocímetro é só o módulo, sem direção nem sentido: escalar. 5) Tempo: escalar.
Mecânica — Movimento circular — Pontos de um disco: velocidade angular, tangencial e aceleração centrípeta
O disco a seguir figurado efetua um movimento circular uniforme em torno de um eixo que passa pelo seu centro (ponto O). Os pontos P e Q, assinalados na figura, estão fixos ao disco.
Com relação a essa situação, são feitas as seguintes afirmações.
I) Os pontos P e Q possuem mesma velocidade angular.
II) O ponto Q possui maior velocidade tangencial.
III) Os pontos P e Q possuem mesma aceleração centrípeta.
Pontos de um corpo rígido em rotação completam a volta no mesmo tempo, então têm a mesma velocidade angular $\omega$ (I correta). Como $v=\omega R$, o ponto Q, de maior raio, tem maior velocidade tangencial (II correta). A aceleração centrípeta $a_c=\omega^2R$ também é maior para o ponto de maior raio, então P e Q não têm a mesma aceleração centrípeta (III falsa). Corretas: I e II (A).
Q4
Mecânica — Cinemática — Bolinha solta dentro de um ônibus: trajetória em referenciais diferentes
Um menino está parado dentro de um ônibus em movimento com velocidade constante. Em certo instante, o menino deixa cair uma bolinha. Considerando tal situação, analise as afirmações abaixo:
I) Para um observador dentro do ônibus, a trajetória da bolinha é retilínea.
II) Para um observador fora do ônibus, a trajetória da bolinha é retilínea.
III) Para um observador fora do ônibus, a trajetória da bolina é parabólica.
IV) A velocidade da bolinha, depois de solta, é a mesma para o observador fora ou dentro do ônibus.
Para quem está dentro do ônibus, a bolinha cai em queda livre, em linha reta vertical (I correta). Para quem está fora, a bolinha mantém a velocidade horizontal do ônibus e ganha velocidade vertical: a composição de um MRU horizontal com uma queda livre é um lançamento horizontal, de trajetória parabólica (II falsa, III correta). As velocidades são diferentes nos dois referenciais, pois o observador de fora vê também a componente horizontal (IV falsa). Corretas: I e III (B).
Q5
Mecânica — Lançamento oblíquo — Altura máxima, alcance e raio de curvatura no ponto mais alto
Um canhão lança projéteis com velocidade $50\text{ m/s}$ segundo um ângulo $\alpha$ com a horizontal, tal que $\mathrm{sen}\,\alpha=0{,}8$ e $\cos\alpha=0{,}6$. Desprezando a altura do canhão e a resistência do ar e supondo $10\text{ m/s}^2$ a aceleração da gravidade local, assinale a alternativa correta.
A)Os projéteis atingem a altura máxima $8\text{ s}$ após terem sido lançados.
B)A altura máxima atingida pelos projéteis é igual a $160\text{ m}$.
C)Os projéteis atingem o solo a uma distância igual a $120\text{ m}$ do ponto de lançamento.
D)O raio de curvatura da trajetória parabólica no ponto de altura máxima é $90\text{ m}$.
E)A componente horizontal da velocidade dos projéteis ao atingirem o solo é $40\text{ m/s}$.
$v_{0x}=50\cdot0{,}6=30\text{ m/s}$ e $v_{0y}=50\cdot0{,}8=40\text{ m/s}$.
Tempo de subida: $t=v_{0y}/g=4\text{ s}$ (A falsa). Altura máxima: $H=v_{0y}^2/2g=80\text{ m}$ (B falsa). Alcance: $A=v_{0x}\cdot2t=30\cdot8=240\text{ m}$ (C falsa). A componente horizontal é constante e vale $30\text{ m/s}$ (E falsa).
No ponto mais alto, a velocidade é horizontal, $v=30\text{ m/s}$, e a aceleração $g$ é perpendicular a ela, então é a aceleração centrípeta: $g=\dfrac{v^2}{R}$:
$$R=\frac{30^2}{10}={90}\text{ m}$$
Q6
Mecânica — Dinâmica — Bloco em repouso em plano inclinado com atrito
Um bloco de massa $5\text{ kg}$ repousa sobre um plano inclinado de altura $3\text{ m}$ e comprimento horizontal $4\text{ m}$. Considerando o coeficiente de atrito estático igual a $0{,}8$ e a aceleração da gravidade local igual a $10\text{ m/s}^2$, assinale a alternativa correta.
A)A intensidade da força de atrito existente entre o bloco e o plano inclinado é igual a $32\text{ N}$.
B)A força resultante exercida sobre o bloco pelo plano inclinado tem intensidade igual a $40\text{ N}$.
C)A força resultante exercida sobre o bloco pelo plano inclinado é vertical e dirigida para cima.
D)As forças peso e normal formam um par ação-reação.
E)A intensidade da força de atrito existente entre o bloco e o plano inclinado pode ser determinada pela expressão $F_{at}=\mu_e\cdot N$.
O plano tem altura $3\text{ m}$ e base $4\text{ m}$, logo hipotenusa $5\text{ m}$, $\mathrm{sen}\,\theta=0{,}6$ e $\cos\theta=0{,}8$.
Atrito real: $f=P\,\mathrm{sen}\,\theta=50\cdot0{,}6=30\text{ N}$ (A falsa: $32\text{ N}$ é o atrito máximo, $\mu_eN=0{,}8\cdot40$). A expressão $\mu_eN$ dá apenas o valor máximo (E falsa).
Em repouso, o plano (normal e atrito) deve equilibrar o peso: a força resultante exercida pelo plano sobre o bloco é vertical, para cima, de módulo $P=50\text{ N}$ (C correta, B falsa). Peso e normal não são par ação-reação, pois atuam no mesmo corpo (D falsa).
Q7
Mecânica — Hidrostática — Cilindro menos denso que a água, totalmente imerso
Ao mergulharmos totalmente um corpo cilíndrico metálico, cuja densidade é $0{,}8\text{ g/cm}^3$ dentro de um recipiente de vidro contendo água no seu interior, podemos afirmar, desprezadas as forças de atrito, que:
A)o empuxo que atua no cilindro é menor que seu peso.
B)o cilindro permanece em equilíbrio na posição em que foi abandonado.
C)o cilindro sobe no interior do líquido com movimento uniformemente acelerado.
D)o cilindro sobe no interior do líquido com movimento uniforme.
E)o cilindro desce no interior do líquido com movimento uniformemente acelerado.
O corpo tem densidade $0{,}8\text{ g/cm}^3<1{,}0\text{ g/cm}^3$ (água). Totalmente imerso, o empuxo $E=\rho_a V g$ é maior que o peso $P=\rho_c V g$. A resultante, $E-P$, é constante e dirigida para cima, então o cilindro sobe com movimento uniformemente acelerado (desprezando o atrito).
Q8
Mecânica — Gravitação — Satélite artificial em órbita da Terra
Sobre um satélite artificial colocado em órbita em torno da Terra, considere as seguintes afirmações:
I) A força resultante sobre o satélite é nula.
II) A força gravitacional atua sobre o satélite como força centrípeta.
III) O satélite não exerce sobre a Terra nenhuma força gravitacional.
IV) O satélite acabará caindo quando sua velocidade for diminuindo gradativamente.
I é falsa: a força gravitacional é a resultante e não é nula. II é verdadeira: ela aponta para o centro da Terra e faz o papel de resultante centrípeta. III é falsa: pela terceira lei de Newton, o satélite atrai a Terra com força de mesmo módulo. IV é verdadeira: com velocidade menor que a de órbita, a gravidade curva a trajetória mais que o necessário e o satélite se aproxima da Terra. Corretas: II e IV (E).
Q9
Mecânica — Impulso e quantidade de movimento — Força média do goleiro sobre a bola
Uma bola de futebol de massa igual a $1{,}5\text{ kg}$ vem em direção ao gol com velocidade igual a $72\text{ km/h}$. O goleiro defende rebatendo a bola com um chute na direção de onde ela veio com velocidade igual a $108\text{ km/h}$. Se a bola ficou em contato com o pé do goleiro durante um décimo de segundo, assinale a alternativa que indica a força exercida na bola pelo pé do goleiro.
Termologia — Calorimetria — Tempo para aquecer a água com um aquecedor de imersão
Um pequeno aquecedor elétrico de imersão é usado para aquecer $100\text{ g}$ de água para uma xícara de café instantâneo. O aquecedor está rotulado com “$200\text{ W}$”, o que significa que ele converte energia elétrica em energia térmica com essa taxa. Calcule o tempo necessário para levar essa água de $20^\circ\text{C}$ para $100^\circ\text{C}$, ignorando quaisquer perdas. (Considerar $c_{água}=1\text{ cal/g}^\circ\text{C}$ e $1\text{ cal}=4{,}19\text{ J}$)
Termologia — Gases ideais — Massa de hidrogênio pela equação de Clapeyron
Um recipiente cilíndrico contém certa massa de gás hidrogênio sob pressão de $2{,}0\times10^{7}\text{ Pa}$. O volume interno do cilindro é $3{,}0\times10^{-2}\text{ m}^3$ e a temperatura é de $27^\circ\text{C}$. Sendo a massa molar do hidrogênio $2\text{ g}$, a massa desse gás contido no cilindro é, em kg, igual a:
(A constante de Clapeyron é $R=8{,}3\text{ J/mol}\cdot\text{K}$)
Ondas — Ondulatória — Comprimento de onda de uma onda em corda
Um oscilador harmônico simples, preso a uma corda, produz uma onda que se propaga com velocidade de $360\text{ cm/s}$. Um ponto genérico da corda (meio material) se desloca para cima e para baixo, periodicamente, com uma freqüência de $30\text{ Hz}$, enquanto a perturbação se propaga horizontalmente. Nestas condições, podemos afirmar que o comprimento de onda será, em centímetros, igual a:
Ondas — Acústica — Efeito Doppler com um carro de Fórmula 1
Um piloto de Fórmula 1 trafega em uma pista reta com velocidade $340\text{ km/h}$. Enquanto dirige seu carro, o piloto ouve o som do motor do carro com uma freqüência real $f$.
Analise as assertivas abaixo.
I) Para um observador sentado na arquibancada, o som do carro apresenta freqüência $f'$ maior que a freqüência real $f$ quando o carro está se aproximando.
II) Para um segundo observador, também sentado na arquibancada, o som do carro tem freqüência $f''$, menor que a freqüência real $f$, quando o carro está se afastando.
III) É correto afirmarmos que $f'>f>f''$.
IV) O fenômeno de alteração das freqüências percebidas pelos observadores das assertivas I e II denomina-se Efeito Doppler.
V) No caso hipotético em que o carro de Fórmula 1 trafegue com velocidade extremamente alta, o semáforo da pista de corrida, que está com a luz vermelha acesa, poderá ser percebido na cor verde durante a aproximação do piloto.
Quando a fonte se aproxima do observador, ele percebe frequência maior que a real ($f'>f$, I correta); quando se afasta, menor ($f''f>f''$ (III correta). A alteração da frequência percebida devido ao movimento relativo é o efeito Doppler (IV correta).
Para a luz também há efeito Doppler: na aproximação, a frequência percebida aumenta (desvio para o azul). Em uma situação hipotética de velocidade extremamente alta, o vermelho poderia ser visto como verde (V correta). Todas estão corretas (E).
Q14
Óptica — Instrumentos ópticos — Associação de sistemas ópticos às suas aplicações
Faça a correspondência correta nas lacunas e em seguida marque a alternativa correta:
( 1 ) Espelho Plano
( 2 ) Espelho Côncavo
( 3 ) Espelho Convexo
( 4 ) Lente Convergente
( 5 ) Lente Divergente
( 6 ) Lâminas de Faces Paralelas
( 7 ) Prismas
( ) Sistema ótico empregado no uso da correção da miopia.
( ) Sistema ótico refletor que, de um objeto real, sempre conjuga imagem virtual, direita e menor em relação ao objeto.
( ) Elemento fundamental na construção de periscópios.
( ) Sistema ótico que conjuga imagem enantiomorfa.
( ) Sistema ótico conhecido como microscópio simples.
( ) Sistema ótico aplicado na construção de projetores de “slides”.
( ) Sistema ótico refletor empregado na construção de fornos solares.
Miopia é corrigida com lente divergente (5). O espelho que sempre dá imagem virtual, direita e menor é o convexo (3). Periscópios usam prismas (7) (ou espelhos planos). A imagem enantiomorfa (invertida lateralmente) é a do espelho plano (1). O microscópio simples é uma lente convergente (4), assim como a dos projetores de slides (4). Fornos solares usam espelho côncavo (2).
Sequência: 5 – 3 – 7 – 1 – 4 – 4 – 2 (E).
Q15
Óptica — Óptica física — Cor azul do céu
Entre o amanhecer e o anoitecer, num dia em que não há nuvens no céu (também chamado dia de céu aberto), notamos que a abóbada celeste se apresenta azul. Este fato é devido ao fenômeno de:
A luz do Sol é composta por várias cores. Ao atravessar a atmosfera, as componentes de menor comprimento de onda (azul) são espalhadas pelas moléculas do ar muito mais que as de maior comprimento (vermelho). O olho recebe essa luz espalhada de todas as direções, e por isso o céu parece azul. Esse fenômeno é tratado no vestibular como dispersão da luz.
Q16
Termologia — Transmissão de calor — Papel alumínio e reflexão da radiação térmica
O papel alumínio é muito utilizado na indústria de alimentos em função de suas propriedades ópticas. No caso dos iogurtes e do chocolate, além de ele vedar o alimento do contato com o ar, ele também:
A)diminui as trocas de calor com o ambiente em função da reflexão.
B)funciona como um isolante térmico em função da absorção.
O alumínio polido é um bom refletor da radiação, inclusive da térmica. Ao envolver o alimento, reflete boa parte da radiação que chegaria a ele e diminui a emissão para o ambiente, reduzindo as trocas de calor por radiação. A alternativa A é a correta; B, C, D e E atribuem ao papel propriedades que ele não tem (absorver, dispersar ou refratar a energia).
Q17
Ondas — Ondulatória — Grandezas que se alteram na reflexão e na refração de uma onda
Das afirmações que seguem:
I) Na reflexão de uma onda, o comprimento de onda não se altera.
II) Na reflexão de uma onda, a freqüência não se altera.
III) Na refração de uma onda, o comprimento de onda não se altera.
IV) Na refração de uma onda, a freqüência não se altera.
A frequência é determinada pela fonte e não muda nem na reflexão nem na refração (II e IV corretas). Na reflexão, a onda continua no mesmo meio, então a velocidade e o comprimento de onda não mudam (I correta). Na refração, a velocidade muda e, com a frequência constante, $\lambda=v/f$ também muda (III falsa). Corretas: I, II e IV (E).
Q18
Eletricidade — Eletrostática — Campo, força e potencial no ponto médio entre duas cargas opostas
Duas cargas puntiformes $(+q)$ e $(-q)$, localizadas no vácuo, estão separadas por uma distância fixa $(m)$, como ilustrado na figura.
O ponto P está localizado na posição média entre as duas cargas. Assinale a alternativa correta.
A)A força elétrica resultante sobre uma carga colocada no ponto P é zero.
B)O campo elétrico resultante no ponto P é zero.
C)O potencial elétrico resultante no ponto P é zero.
D)Como temos duas cargas de mesmo módulo e sinais contrários, o valor do campo elétrico ao longo da reta que as une é constante.
E)Como temos duas cargas de mesmo módulo e sinais contrários, o valor do potencial elétrico ao longo da reta que as une é zero.
No ponto P, os campos das duas cargas têm o mesmo módulo e o mesmo sentido (do $+q$ para o $-q$), então se somam: $E_P\neq0$. Logo, a força sobre uma carga colocada em P também não é nula (A e B falsas). O potencial é grandeza escalar: $V_P=\dfrac{kq}{m/2}-\dfrac{kq}{m/2}=0$ (C correta). Ao longo da reta, o campo varia com a posição (D falsa) e o potencial só é nulo no ponto médio, não em todos os pontos (E falsa).
Q19
Eletricidade — Associação de resistores — Série e paralelo (afirmação incorreta)
Com relação ao estudo da associação de resistores é INCORRETO afirmar que:
A)na associação em série a potência dissipada é maior no resistor que apresentar maior resistência elétrica.
B)na associação em paralelo, a corrente elétrica que circula nos resistores é diretamente proporcional ao valor das resistências de cada resistor.
C)se os resistores da associação em série apresentarem resistências diferentes, cada um terá um valor diferente de tensão.
D)na associação em paralelo, a potência dissipada é maior no resistor que apresentar menor resistência elétrica.
E)o conjunto composto por resistores ligados em série e em paralelo é chamado de associação mista.
Em série, a corrente é a mesma e $P=R\,i^2$ é maior no maior $R$ (A correta); a tensão $U=R\,i$ também é diferente para resistências diferentes (C correta). Em paralelo, a tensão é a mesma e $i=U/R$, então a corrente é inversamente proporcional à resistência (B incorreta) e $P=U^2/R$ é maior no menor $R$ (D correta). Série e paralelo juntos formam a associação mista (E correta).
Q20
Eletromagnetismo — Indução eletromagnética — Núcleo laminado do transformador e correntes parasitas
Para aumentar a eficiência de um transformador de tensão, seu núcleo é construído de maneira que o mesmo seja composto por lâminas finas justapostas. Tal fato serve para:
A)diminuir as correntes parasitas.
B)sempre aumentar a tensão pretendida no secundário.
O fluxo variável no núcleo induz nele próprio correntes (correntes parasitas ou de Foucault), que aquecem o núcleo e desperdiçam energia. Construí-lo com lâminas finas e isoladas entre si dificulta a circulação dessas correntes e reduz as perdas, aumentando a eficiência do transformador.
