UTFPR 2024.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Como o móvel parte do repouso, $v_0=0$ e $s_0=0$.

$$v=a\,t=3{,}5\cdot10={35}\text{ m/s}$$

$$\Delta s=\frac{a\,t^2}{2}=\frac{3{,}5\cdot10^2}{2}={175}\text{ m}$$

Em um movimento uniformemente variado, $v=v_0+a\,t$ é uma função do primeiro grau, cujo gráfico é uma reta. Na frenagem a aceleração é negativa, então o coeficiente angular da reta é negativo e a reta é descendente.

O carro começa a frear com velocidade $v_0\neq0$, que é o valor onde a reta corta o eixo vertical, portanto o coeficiente linear é diferente de zero. Isso corresponde à alternativa C.

As semiparábolas (D e E) descreveriam o gráfico da posição, não o da velocidade, quando a aceleração é constante.

Sem atrito e com forças externas horizontais nulas, a quantidade de movimento horizontal se conserva. Como a argila adere ao tijolo, a colisão é perfeitamente inelástica e os corpos têm a mesma velocidade final $V$:

$$m_a\,v_a+0=(m_a+m_t)\,V\;\Rightarrow\;V=\frac{60\cdot5{,}0}{60+240}=\frac{300}{300}={1}\text{ m/s}$$

As leis da reflexão são duas: (1) o ângulo de incidência é igual ao de reflexão, ambos medidos em relação à normal à superfície; (2) o raio incidente, a normal e o raio refletido estão no mesmo plano. A refração é a passagem da luz de um meio para outro através da interface, com mudança de velocidade de propagação.

Somente a alternativa A diz isso corretamente. B troca os nomes (descreve a reflexão e a chama de refração); C nega a igualdade dos ângulos e diz que a velocidade não muda; D mede os ângulos em relação à direção de propagação, e não à normal; E define os dois fenômenos de modo incorreto.

A questão pede a afirmação incorreta. A, B, C e D estão corretas: A define a condutividade térmica, B define o calor específico, C lista os três mecanismos de transferência e D descreve a condução.

A alternativa E contém o erro. Corpo negro é a superfície ideal que absorve totalmente a radiação incidente, e não “totalmente ou parcialmente”. Se absorvesse apenas parte, seria um corpo cinza ou com refletividade não nula.

Força elétrica. A esfera, inicialmente em repouso com a mola relaxada, passa a sofrer uma força elétrica constante:

$$F=Q\,E=5\cdot10^{-6}\cdot0{,}1=5\cdot10^{-7}\text{ N}$$

Compressão máxima. A esfera parte do repouso e oscila em torno da posição de equilíbrio $x_{eq}=F/k$. Como parte do repouso na mola relaxada, a amplitude é igual a $x_{eq}$ e a compressão máxima é o dobro dessa posição. Pela conservação de energia (o trabalho da força elétrica vira energia elástica no ponto de parada):

$$F\,d=\frac{k\,d^2}{2}\;\Rightarrow\;d=\frac{2F}{k}=\frac{2\cdot5\cdot10^{-7}}{5\cdot10^{-3}}={2\cdot10^{-4}}\text{ m}=0{,}2\text{ mm}$$

A banca anulou esta questão. A figura sugere $R_1=R_2=R_3=10\,\Omega$, mas o texto escreve $R_1=R_2+R_3=10\,\Omega$, o que fixa apenas a soma $R_2+R_3$ e deixa $R_3$ indeterminado.

Lendo o enunciado como $R_1=R_2=R_3=10\,\Omega$: o amperímetro ideal tem resistência nula e está em paralelo com $R_2$, curto-circuitando esse resistor. O voltímetro ideal tem resistência infinita e não altera a corrente. Restam $R_1$ e $R_3$ em série com a fonte:

$$i=\frac{20}{10+10}={1}\text{ A},\qquad V_{R_3}=R_3\,i={10}\text{ V}$$

Essa leitura (10 V e 1 A) corresponderia à alternativa C, mas, com o dado como escrito no texto, a questão não tem resposta única, e por isso foi anulada.

A resistência do chuveiro é fixa e vale, pelos valores nominais:

$$R=\frac{U_n^2}{P_n}=\frac{220^2}{4840}={10}\;\Omega$$

Ligado em $110\text{ V}$, a potência passa a ser:

$$P=\frac{U^2}{R}=\frac{110^2}{10}={1210}\text{ W}$$

Ou seja, um quarto da potência nominal, pois a potência varia com o quadrado da tensão. O chuveiro não queima, apenas esquenta menos a água.