Prova UTFPR 2006.1 — Física com Gabarito e Resolução

Mecânica — Hidrostática — Dinamômetro: empuxo, peso aparente e densidade do objeto

Um dinamômetro é construído com uma mola de constante elástica igual a $100\text{ N/m}$. Ao se pendurar um objeto metálico, a mola se distende $30\text{ cm}$ em relação à sua posição de equilíbrio e ao se mergulhar o objeto em água, a mola se contrai $10\text{ cm}$ em relação à posição que estava. Supondo $g=10\text{ m/s}^2$, a massa específica da água igual a $1\text{ g/cm}^3$ e desprezando massa específica do ar, assinale a alternativa correta.

A)O objeto possui massa igual a $30\text{ kg}$.

B)O volume do objeto é igual a $100\text{ cm}^3$.

C)O empuxo exercido sobre o objeto é igual a $20\text{ N}$.

D)O peso aparente do objeto é igual a $10\text{ N}$.

E)A densidade do objeto é igual a $3\text{ g/cm}^3$.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q1

Resolução

No ar, a mola distende $30\text{ cm}$: $P=k\,x=100\cdot0{,}30=30\text{ N}$, então $m=3\text{ kg}$ (A falsa). Na água, a mola contrai $10\text{ cm}$, ficando distendida $20\text{ cm}$: peso aparente $P_{ap}=100\cdot0{,}20=20\text{ N}$ (D falsa), e o empuxo é $E=P-P_{ap}=10\text{ N}$ (C falsa).

$$V=\frac{E}{\rho_a\,g}=\frac{10}{1000\cdot10}=10^{-3}\text{ m}^3=1000\text{ cm}^3\ (\text{B falsa})$$

$$\rho=\frac{m}{V}=\frac{3000\text{ g}}{1000\text{ cm}^3}={3}\text{ g/cm}^3$$

Mecânica — Movimento circular — Dois carrinhos em pista circular, ultrapassagem

Numa pista de “autorama”, dois carrinhos, A e B, com velocidades respectivamente iguais a $2\pi\text{ m/s}$ e $3\pi\text{ m/s}$, percorrem uma pista circular de raio $6\text{ metros}$. Se eles percorrem a pista no mesmo sentido, assinale a alternativa correta.

A)A velocidade angular do carrinho B é igual a $\pi/3\text{ rad/s}$.

B)A freqüência do carrinho A é igual a $0{,}25\text{ Hz}$.

C)O período do carrinho B é igual a $6\text{ s}$.

D)O carrinho A é ultrapassado a cada $12\text{ s}$.

E)A velocidade relativa entre os carrinhos é $5\pi\text{ m/s}$.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q2

Resolução

$\omega_A=\dfrac{v_A}{R}=\dfrac{2\pi}{6}=\dfrac{\pi}{3}\text{ rad/s}$ e $\omega_B=\dfrac{3\pi}{6}=\dfrac{\pi}{2}\text{ rad/s}$ (A falsa). $f_A=\dfrac{\omega_A}{2\pi}=\dfrac{1}{6}\text{ Hz}\approx0{,}17\text{ Hz}$ (B falsa). $T_B=\dfrac{2\pi}{\omega_B}=4\text{ s}$ (C falsa).

No mesmo sentido, B alcança A quando ganha uma volta: $(\omega_B-\omega_A)\,t=2\pi$:

$$t=\frac{2\pi}{\pi/2-\pi/3}=\frac{2\pi}{\pi/6}={12}\text{ s}$$

A velocidade relativa entre eles é $3\pi-2\pi=\pi\text{ m/s}$ (E falsa).

Mecânica — Cinemática — Queda de um martelo com velocidade inicial: altura do edifício

Um pedreiro está trabalhando na cobertura de um edifício. Por descuido, o martelo de massa $0{,}3\text{ kg}$ escapa de sua mão e cai verticalmente para baixo. Sabendo-se que a velocidade do martelo imediatamente antes de tocar o solo é de $30\text{ m/s}$ num tempo de queda igual a $2\text{ s}$, qual é a velocidade inicial com que o martelo abandonou a mão do pedreiro e qual a altura do edifício?

(Considerar $g=10\text{ m/s}^2$)

A)$v_0=5\text{ m/s}$ e $h=30\text{ m}$

B)$v_0=10\text{ m/s}$ e $h=30\text{ m}$

C)$v_0=20\text{ m/s}$ e $h=40\text{ m}$

D)$v_0=10\text{ m/s}$ e $h=40\text{ m}$

E)$v_0=10\text{ m/s}$ e $h=20\text{ m}$

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q3

Resolução

$v=v_0+g\,t\;\Rightarrow\;30=v_0+10\cdot2\;\Rightarrow\;v_0={10}\text{ m/s}$.

$$h=v_0\,t+\frac{g\,t^2}{2}=10\cdot2+\frac{10\cdot2^2}{2}={40}\text{ m}$$

Mecânica — Lançamento oblíquo — Velocidade inicial para acertar um alvo a 45°

Um garoto deseja derrubar uma manga que se encontra presa na mangueira atirando uma pedra. A distância horizontal do ponto em que a pedra sai da mão do garoto até a manga é de $10\text{ m}$, enquanto a vertical é $5\text{ m}$. A pedra sai da mão do garoto, fazendo um ângulo de $45^\circ$ com a horizontal. Qual deve ser o módulo da velocidade inicial da pedra, em m/s, para que o garoto acerte a manga?

(Considere: $g=10\text{ m/s}^2$; $\mathrm{sen}\,45^\circ=\cos45^\circ=\sqrt{2}/2$)

A)$5\sqrt{2}$

B)$10\sqrt{2}$

C)$15$

D)$20\sqrt{2}$

E)$25$

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q4

Resolução

Componentes: $v_{0x}=v_{0y}=v_0\dfrac{\sqrt{2}}{2}$. Em $x=10\text{ m}$: $t=\dfrac{10}{v_{0x}}$. Em $y=5\text{ m}$:

$$y=v_{0y}\,t-\frac{g\,t^2}{2}\;\Rightarrow\;5=10-\frac{10}{2}\cdot\frac{100}{v_{0x}^2}\;\Rightarrow\;v_{0x}^2=100$$

Logo $v_{0x}=10\text{ m/s}$ e $v_0=\dfrac{v_{0x}}{\cos45^\circ}={10\sqrt{2}}\text{ m/s}$.

Mecânica — Dinâmica — Força resultante em uma frenagem (Torricelli e segunda lei)

Um motorista, trafegando a $72\text{ km/h}$, avista uma barreira eletrônica que permite velocidade máxima de $40\text{ km/h}$. Quando está a $100\text{ m}$ da barreira, ele aciona continuamente o freio do carro e passa por ela a $36\text{ km/h}$. Considerando que a massa do carro com os passageiros é de $1000\text{ kg}$, qual o módulo da força resultante, suposta constante, sobre o carro ao longo destes $100\text{ m}$?

A)$300\text{ N}$

B)$3000\text{ N}$

C)$1000\text{ N}$

D)$1700\text{ N}$

E)$1500\text{ N}$

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q5

Resolução

$72\text{ km/h}=20\text{ m/s}$ e $36\text{ km/h}=10\text{ m/s}$. Pela equação de Torricelli:

$$v^2=v_0^2+2\,a\,\Delta s\;\Rightarrow\;10^2=20^2+2\,a\cdot100\;\Rightarrow\;a=-1{,}5\text{ m/s}^2$$

$$F_R=m\,|a|=1000\cdot1{,}5={1500}\text{ N}$$

Mecânica — Quantidade de movimento — Colisões, tiro e forças impulsivas (afirmação incorreta)

Em relação a trabalho, energia, impulso e quantidade de movimento, é INCORRETO afirmar que:

A)numa colisão elástica, livre da ação de forças externas, tanto a energia cinética quanto a quantidade de movimento se conservam.

B)logo após o disparo de um tiro, tanto a arma quanto o projétil movem-se com a mesma quantidade de movimento, porém em sentidos opostos.

C)se após o choque entre dois veículos, eles deslocam-se colados, então, a energia cinética do sistema tem o mesmo valor antes e após o choque.

D)a quantidade de movimento é uma grandeza vetorial dada pelo produto da massa “m” pela velocidade com que se move o corpo.

E)num instante durante o impacto de uma raquete de tênis e a bola, as forças são trocadas entre elas. Estas forças são chamadas de forças impulsivas.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q6

Resolução

A, B, D e E estão corretas. Em C está o erro: se os veículos permanecem colados, a colisão é perfeitamente inelástica; a quantidade de movimento se conserva, mas há perda máxima de energia cinética (transformada em deformação, calor e som). Logo, a energia cinética não tem o mesmo valor antes e depois.

Mecânica — Trabalho e energia — Caixote puxado por força inclinada com atrito

Um homem puxa um caixote de massa $11\text{ kg}$, aplicando-lhe uma força $F$ de intensidade $70\text{ N}$, segundo um ângulo $\alpha$ com a horizontal, tal que $\mathrm{sen}\,\alpha=0{,}6$ e $\cos\alpha=0{,}8$. O coeficiente de atrito cinético entre o caixote e a superfície horizontal áspera é igual a $0{,}5$. Supondo $g=10\text{ m/s}^2$ e considerando o movimento entre os instantes $t=1\text{ s}$ e $t=3\text{ s}$, assinale a alternativa correta.

A)A variação da energia cinética do caixote é igual a $176\text{ J}$.

B)O trabalho realizado pela força de atrito sobre o caixote é igual a $-440\text{ J}$.

C)O trabalho realizado pela força peso sobre o caixote é igual a $880\text{ J}$.

D)O trabalho realizado pela força normal sobre o caixote é igual a $544\text{ J}$.

E)O trabalho realizado pela força $F$ sobre o caixote é igual a $560\text{ J}$.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q7

Resolução

Normal: $N=m\,g-F\,\mathrm{sen}\,\alpha=110-42=68\text{ N}$. Atrito: $f=\mu N=0{,}5\cdot68=34\text{ N}$. Componente horizontal de $F$: $F\cos\alpha=56\text{ N}$. Resultante: $56-34=22\text{ N}$, e $a=22/11=2\text{ m/s}^2$ (partindo do repouso em $t=0$).

Velocidades: $v(1)=2\text{ m/s}$ e $v(3)=6\text{ m/s}$. Deslocamento entre $1$ e $3\text{ s}$: $\Delta s=\dfrac{(2+6)}{2}\cdot2=8\text{ m}$.

$$\Delta E_c=\frac{11}{2}\,(6^2-2^2)={176}\text{ J}$$

Conferindo: $W_F=56\cdot8=448\text{ J}$, $W_{at}=-34\cdot8=-272\text{ J}$, soma $176\text{ J}$. Peso e normal são perpendiculares ao deslocamento e não realizam trabalho. Assim, só A é correta.

Termologia — Gases ideais — Transformação isotérmica do ar em uma seringa

Seringa de injeção vertical, com êmbolo na parte superior e bico vedado.

Uma seringa de injeção tem seu bico completamente vedado e inicialmente contém o volume de $5{,}0\text{ cm}^3$ de ar sob pressão de $0{,}90\cdot10^{5}\text{ Pa}$. Suponha que a massa de ar se comporta como um gás perfeito e sofra uma transformação isotérmica quando o êmbolo for puxado, aumentando o volume interno para $20{,}0\text{ cm}^3$. Sendo assim, a pressão, em Pa, será igual a:

A)$0{,}30\cdot10^{5}$.

B)$2{,}25\cdot10^{4}$.

C)$4{,}30\cdot10^{4}$.

D)$3{,}60\cdot10^{4}$.

E)$1{,}00\cdot10^{5}$.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q8

Resolução

Isotérmica: $P_1V_1=P_2V_2$.

$$P_2=\frac{0{,}90\cdot10^{5}\cdot5{,}0}{20{,}0}={2{,}25\cdot10^{4}}\text{ Pa}$$

Ondas — Ondas estacionárias — Frequência fundamental de uma corda com comprimento reduzido à metade

Uma corda vibrante de certo instrumento musical vibra com freqüência fundamental de $440\text{ Hz}$. Se o comprimento da corda, que é de $60\text{ cm}$, for reduzido à metade, a nova freqüência do som fundamental emitido, em Hz, será igual a:

A)$220$.

B)$360$.

C)$880$.

D)$1100$.

E)$1320$.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q9

Resolução

Na frequência fundamental, $f=\dfrac{v}{2L}$. Com a tensão e a densidade linear constantes, $v$ não muda, então $f$ é inversamente proporcional a $L$. Reduzindo $L$ à metade, a frequência dobra: $f={880}\text{ Hz}$.

Q10

Mecânica — Movimento harmônico simples — Período do sistema massa-mola

O período do Movimento Harmônico Simples (MHS) de um sistema massa-mola:

A)depende da massa do ponto material em movimento.

B)depende da amplitude de oscilação.

C)independe da massa do ponto material.

D)independe da constante elástica.

E)independe da freqüência de oscilação.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q10

Resolução

O período do sistema massa-mola é $T=2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}$. Ele depende da massa $m$ e da constante elástica $k$, e não depende da amplitude. Como $T=1/f$, depende também (inversamente) da frequência. A única alternativa correta é A.

Q11

Ondas — Acústica — Onda mecânica longitudinal de 30.000 Hz: ultrassom

Uma onda mecânica longitudinal que se propaga no ar com freqüência de $30.000\text{ Hz}$ pode ser definida como sendo:

A)raios X.

B)raios gama.

C)som.

D)dissonância.

E)ultra-som.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q11

Resolução

Raios X e raios gama são ondas eletromagnéticas e transversais, e não ondas mecânicas longitudinais. A faixa audível dos seres humanos vai de aproximadamente $20\text{ Hz}$ a $20\text{ kHz}$. Uma onda sonora de $30.000\text{ Hz}$ está acima dessa faixa e é denominada ultrassom.

Q12

Mecânica — Hidrostática — Elevador hidráulico e princípio de Pascal

Elevador hidráulico: dois êmbolos em um recipiente com líquido, com a força F1 aplicada no êmbolo menor, para baixo, e a força F2 no êmbolo maior, para cima.

Em um posto de gasolina, o elevador hidráulico é acionado através de um cilindro de área $6\cdot10^{-5}\text{ m}^2$, que para elevar um microônibus exerce uma força mínima de $200\text{ N}$. Considerando que o cilindro oposto tem área $12\cdot10^{-3}\text{ m}^2$, analise se as proposições a seguir são falsas ou verdadeiras.

(Considere $g=10\text{ m/s}^2$)

( ) A massa do microônibus é de $4$ toneladas.

( ) O elevador hidráulico funciona segundo o Princípio de Arquimedes.

( ) Se o microônibus for deslocado $3\text{ cm}$ para cima, o êmbolo menor deslocar-se-á $6\text{ m}$ para baixo.

( ) Quando está acrescentada pressão a um ponto do líquido em equilíbrio, essa pressão será transmitida para todos os pontos do líquido, inclusive às paredes do recipiente.

A seqüência correta será:

A)F – V – F – F

B)V – F – V – F

C)F – F – F – V

D)V – V – F – V

E)V – F – V – V

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q12

Resolução

A razão das áreas é $\dfrac{A_2}{A_1}=\dfrac{12\cdot10^{-3}}{6\cdot10^{-5}}=200$.

1ª — verdadeira: $F_2=200\cdot200=40000\text{ N}$, então $m=40000/10=4000\text{ kg}=4$ toneladas.

2ª — falsa: o funcionamento é regido pelo princípio de Pascal, e não pelo de Arquimedes.

3ª — verdadeira: o volume deslocado é igual nos dois êmbolos, $A_1\,d_1=A_2\,d_2$, então $d_1=200\cdot3\text{ cm}=600\text{ cm}=6\text{ m}$.

4ª — verdadeira: é o enunciado do princípio de Pascal.

Sequência: V – F – V – V (E).

Q13

Termologia — Calorimetria — Aquecimento e vaporização parcial da água

Uma estudante colocou em um recipiente $2{,}0$ litros de água cuja densidade é $1\text{ g/cm}^3$, inicialmente a $20^\circ\text{C}$, para ferver. Distraindo-se, esqueceu a água no fogo por um certo tempo e, quando percebeu, metade da água havia evaporado. Curiosa, desejou saber que quantidade de calor a água havia consumido no processo. Sendo o calor específico e o calor de vaporização da água, respectivamente, iguais a $1{,}0\text{ cal/g}^\circ\text{C}$ e $540\text{ cal/g}$, encontrou:

A)$700\text{ kcal}$.

B)$620\text{ kcal}$.

C)$160\text{ kcal}$.

D)$540\text{ kcal}$.

E)$80\text{ kcal}$.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q13

Resolução

Massa total: $2000\text{ g}$. Aquecimento de toda a água de $20^\circ\text{C}$ a $100^\circ\text{C}$: $Q_1=2000\cdot1{,}0\cdot80=160\text{ kcal}$. Vaporização da metade ($1000\text{ g}$): $Q_2=1000\cdot540=540\text{ kcal}$.

$$Q=Q_1+Q_2={700}\text{ kcal}$$

Q14

Termologia — Transmissão de calor — Inversão térmica, estufa, garrafa térmica, radiação e penas de pássaros

Sobre os processos de propagação do calor, é INCORRETO afirmar que:

A)a inversão térmica é um fenômeno que ocorre no inverno e caracteriza-se pela ausência de convecção entre o ar puro das camadas superiores e o ar frio poluído, resultante da contaminação por veículos e indústrias.

B)a estufa de plantas é feita de vidro, ou outro material transparente, para que a energia radiante do Sol penetre, mas não permita a passagem das ondas puramente térmicas, emitidas pelos objetos no seu interior.

C)na construção de garrafas térmicas, utiliza-se uma dupla parede de vidro por ser este um material bom condutor de calor.

D)a absorção da radiação térmica está intrinsecamente relacionada com a cor e o grau de polimento do corpo que a recebe.

E)no inverno os pássaros eriçam suas penas para que haja acúmulo de ar em seu interior, que atua como um isolante térmico.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q14

Resolução

A garrafa térmica tem dupla parede de vidro com vácuo entre elas e paredes espelhadas, para dificultar a troca de calor. O vidro é mau condutor de calor, e não bom condutor. Por isso C é a incorreta. As demais estão corretas: a inversão térmica impede a convecção; a estufa aprisiona a radiação térmica; a absorção depende da cor e do polimento; o ar entre as penas isola termicamente.

Q15

Termologia — Mudanças de fase — Sal sobre pistas com neve

Em alguns países, durante o inverno, a temperatura cai tanto que chega a nevar. As pessoas costumam espalhar sal sobre as pistas com neve. A melhor explicação para o motivo pelo qual isto é feito é:

A)para não escorregar.

B)para diminuir a temperatura de fusão do gelo.

C)para aumentar a temperatura de fusão do gelo.

D)para aumentar o atrito com o solo.

E)para cessar a neve. É uma crença popular.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q15

Resolução

A adição de sal à água (ou ao gelo) diminui a temperatura de fusão, o chamado efeito crioscópico. Assim, o gelo derrete mesmo a temperaturas abaixo de $0^\circ\text{C}$, e a pista fica livre de gelo, o que evita acidentes. Logo, o sal é espalhado para diminuir a temperatura de fusão do gelo.

Q16

Óptica — Lentes esféricas — Lupa: distância da imagem para um aumento dado

A lupa é um instrumento utilizado para que se obtenha um aumento na imagem de um objeto colocado entre o centro óptico da lente e a sua distância focal. Suponha, então, que se pretenda obter um aumento de duas vezes e meia na imagem de um objeto colocado a $5\text{ cm}$ do centro óptico de uma lupa. A distância em que se formará a imagem deste objeto em relação ao centro da lente será de:

A)$2\text{ cm}$.

B)$12{,}5\text{ cm}$.

C)$7{,}5\text{ cm}$.

D)$5\text{ cm}$.

E)$2{,}5\text{ cm}$.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q16

Resolução

O aumento linear transversal é $A=-\dfrac{p'}{p}$. Como a imagem de uma lupa é virtual e direita, $A=+2{,}5$:

$$p'=-A\,p=-2{,}5\cdot5=-12{,}5\text{ cm}$$

O sinal negativo indica imagem virtual. A distância da imagem à lente é ${12{,}5}\text{ cm}$.

Q17

Óptica — Espelhos esféricos — Espelho com imagem invertida e aumento −5

Considere os seguintes dados referentes a um objeto e sua imagem fornecida por um certo espelho:

• distância do objeto ao espelho $=8\text{ cm}$;

• aumento: $-5$;

• imagem: invertida.

Baseando-se nestas informações, assinale a afirmativa correta.

A)A imagem do objeto é virtual.

B)A imagem está situada a $30\text{ cm}$ do espelho.

C)A distância focal do espelho vale $2{,}5\text{ cm}$.

D)O espelho é côncavo.

E)O raio de curvatura do espelho vale $5\text{ cm}$.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q17

Resolução

Imagem invertida de um objeto real é sempre real (A falsa) e só um espelho côncavo a forma. Com $A=-\dfrac{p'}{p}=-5$ e $p=8\text{ cm}$: $p'=5\cdot8=40\text{ cm}$ (B falsa).

$$\frac{1}{f}=\frac{1}{p}+\frac{1}{p'}=\frac{1}{8}+\frac{1}{40}=\frac{6}{40}\;\Rightarrow\;f=\frac{20}{3}\approx6{,}7\text{ cm}$$

A distância focal não vale $2{,}5\text{ cm}$ (C falsa) e o raio é $R=2f\approx13{,}3\text{ cm}$ (E falsa). O espelho é côncavo (D correta).

Q18

Eletricidade — Eletrostática — Lei de Coulomb: dependência da distância e dos sinais das cargas

Uma partícula com carga $Q$ é fixada num certo ponto, e uma carga de prova $q$ é colocada próxima a essa partícula. Considerando tal situação é correto afirmar que:

A)dobrando a distância entre as cargas, o módulo da força reduz-se a quatro.

B)o sentido da força elétrica que se estabelece não depende dos sinais das cargas.

C)diminuindo a distância entre as cargas pela metade, o módulo da força elétrica não se altera.

D)o campo elétrico devido à carga $Q$ não varia com a distância a essa carga.

E)o módulo (intensidade) da força que se estabelece depende dos sinais das cargas.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q18

Resolução

Pela lei de Coulomb, $F=k\dfrac{|Q\,q|}{d^2}$. Dobrando $d$, o módulo da força fica dividido por $2^2=4$: A é correta. O sentido (atração ou repulsão) depende dos sinais das cargas, mas o módulo não (B e E falsas). Diminuindo $d$ pela metade, a força quadruplica (C falsa). O campo $E=kQ/d^2$ varia com a distância (D falsa).

Q19

Eletromagnetismo — Indução e campo magnético — Ímã e condutor, transformador e campo de uma corrente

Sobre eletromagnetismo, considere as seguintes afirmações:

I) Um ímã sempre induz num condutor uma corrente elétrica, mesmo que ambos permaneçam em repouso.

II) Um transformador funciona melhor com corrente elétrica contínua do que com corrente alternada.

III) Um condutor percorrido por uma corrente elétrica sempre gera, ao seu redor, um campo magnético.

Podemos concluir que está(ão) correta(s) somente a(s) afirmação(ões):

A)I.

B)II.

C)III.

D)I e III.

E)II e III.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q19

Resolução

I é falsa: só há corrente induzida quando há variação do fluxo magnético, e ímã e condutor em repouso não variam o fluxo. II é falsa: o transformador depende da variação do fluxo e só funciona com corrente alternada. III é verdadeira: toda corrente elétrica gera campo magnético (experimento de Ørsted). Está correta apenas a III.

Q20

Eletricidade — Potência elétrica — Veículo elétrico: tensão, corrente e efeito Joule com potência constante

Há muito vem-se buscando alternativas economicamente viáveis para os combustíveis fósseis. Assim tem-se desenvolvido veículos com motores movidos a eletricidade. Considerando-se duas gerações de veículos elétricos, a primeira utiliza-se de baterias de $12\text{ V}$ para alimentação e uma segunda geração, posterior, utilizará baterias de $24\text{ V}$. Nos dois casos citados, a potência desenvolvida pelo motor que transforma energia elétrica em energia mecânica de rotação equivale a $600\text{ W}$. Assinale a alternativa correta.

A)Aumentando-se a tensão, aumentará a potência do motor e, conseqüentemente, haverá maior rendimento na tração das rodas.

B)Ao dobrarmos a tensão de alimentação, teremos a potência do motor quadruplicada, proporcionando maior torque ao veículo.

C)O aumento de tensão provoca também o aumento de corrente elétrica que, por sua vez, intensifica o Efeito Joule. Em contrapartida, ganha-se em desempenho do veículo caracterizado pelo acréscimo de torque fornecido pelo motor.

D)Ao fornecermos tensão mais elevada, a corrente elétrica que circulará nos condutores será menor, contribuindo para a redução do Efeito Joule.

E)Dobrando-se a tensão teremos redução de $1/4$ na resistência elétrica. A corrente elétrica fluirá com maior intensidade promovendo melhor desempenho ao funcionamento do motor.

Gabarito definitivo — Vestibular UTFPR 2006.1 — Q20

Resolução

Com potência fixa de $600\text{ W}$, $P=U\,i$ dá $i=P/U$:

$$12\text{ V}\Rightarrow i=50\text{ A},\qquad 24\text{ V}\Rightarrow i=25\text{ A}$$

Dobrando a tensão, a corrente cai à metade. A potência dissipada nos fios por efeito Joule, $P_J=R\,i^2$, cai a um quarto. Logo, tensão mais elevada reduz a corrente e as perdas (D correta). As demais estão incorretas: a potência do motor não muda (A e B), e a corrente diminui, e não aumenta (C e E).

UTFPR 2006.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dados da prova