Enunciados, alternativas, dados e referências transcritos integralmente do caderno. Grafias e inconsistências originais são mantidas; as explicações do Método TEF aparecem separadamente.
Fonte: SM-RJ 2010.pdf. Páginas do PDF: 4, 5, 6.
Gabarito: SM-RJ 2010_gab.pdf. Caderno tipo 01; gabarito oficial tipo 01 visualmente conferido. Coordenadas de figuras em pixels, renderização 2x.
Q21
Mecânica — Cinemática — Gráficos do movimento
Uma partícula inicia um movimento a partir da origem de um eixo orientado, obedecendo ao que mostra o gráfico de velocidade em função do tempo a seguir: No instante em que a partícula inverte o sentido de seu movimento, ela se encontra à seguinte distância da origem:
A)8m
B)12m
C)16m
D)24m
E)30m
Gabarito oficial
D
Resolução — Método TEF
Gabarito oficial.
A inversão de sentido ocorre quando a velocidade troca de sinal, em $t=6\,\mathrm s$. Até esse instante, o deslocamento é a área do triângulo sob o gráfico: $\Delta s=6\cdot8/2=24\,\mathrm m$.
Q22
Mecânica — Energia — Energia elástica
Uma esfera de 300g de massa está comprimindo uma mola, de constante elástica igual a 400 N/m no ponto A. Um obstáculo impede que a mola seja liberada. Não há atritos e a compressão da mola é de 20cm. Quando o obstáculo for retirado, a esfera conseguirá subir até a altura máxima h, em B. Considerando g = 10m/s², a altura h será, aproximadamente, de:
A)7,15m.
B)5,00m.
C)4,25m.
D)3,82m.
E)2,66m.
Gabarito oficial
E
Resolução — Método TEF
Gabarito oficial.
Sem atrito, a energia potencial elástica inicial transforma-se em energia potencial gravitacional: $kx^2/2=mgh$. Portanto, $h=400(0{,}20)^2/(2\cdot0{,}300\cdot10)\simeq2{,}66\,\mathrm m$.
Q23
Mecânica — Dinâmica — Leis de Newton
Um bloco de madeira é mantido em repouso contra uma parede, graças ao atrito entre as superfícies e a ajuda da força aplicada pelo dedo de um estudante. Tratando o bloco como partícula, assinale o esquema que melhor apresenta o sistema de forças aplicado ao bloco.
A)
B)
C)
D)
E)
Gabarito oficial
C
Resolução — Método TEF
Gabarito oficial.
Atuam no bloco o peso para baixo, a normal da parede para a esquerda, a força aplicada pelo dedo inclinada para cima e para a direita e o atrito da parede para cima, como mostrado no esquema C. A resultante é nula porque o bloco está em repouso.
Q24
Mecânica — Estática — Equilíbrio de momentos
A barra AB tem peso desprezível e está sendo usada como uma espécie de balança para analisar o equilíbrio de corpos extensos.
Determine o valor da massa $m_4$, em gramas, para que a barra permaneça em equilíbrio horizontal.
A)9
B)13
C)15
D)18
E)20
Gabarito oficial
A
Resolução — Método TEF
Gabarito oficial.
O equilíbrio dos momentos em torno do apoio exige $m_1g(2d)+m_2gd=m_3gd+m_4g(2d)$. Substituindo, $2\cdot5+10=2+2m_4$, de modo que $m_4=9\,\mathrm g$.
Q25
Eletricidade — Eletrostática — Superposição de campos
Sobre os vértices A, B, C e D de um quadrado estão dispostas quatro esferas. Conhecemos os sinais das cargas das esferas situadas sobre os vértices A e B. No centro do quadrado está o vetor que apresenta o campo elétrico produzido pelas 4 esferas neste ponto.
Assinale a alternativa que apresente corretamente as cargas nos vértices C e D, para que o campo elétrico seja o apresentado na figura.
A)Vértice C: $+Q$; Vértice D: $+Q$.
B)Vértice C: $-Q$; Vértice D: $-Q$.
C)Vértice C: $-Q$; Vértice D: $+Q$.
D)Vértice C: $+Q$; Vértice D: $-Q$.
E)Vértice C: zero; Vértice D: $+Q$.
Gabarito oficial
B
Resolução — Método TEF
Gabarito oficial.
As cargas positivas de A e B produzem, no centro, componentes horizontais opostas e componentes verticais para baixo. Para obter um campo resultante para baixo com a mesma simetria, C e D devem ser negativas: os campos dessas cargas no centro apontam em direção a elas e também têm resultante para baixo.
No circuito mostrado a seguir, sabe-se que a diferença de potencial entre os extremos A e B vale 72 volts. Determine a potência dissipada, em Watts, no resistor de 10Ω.
A)100W
B)80W
C)60W
D)40W
E)20W
Gabarito oficial
D
Resolução — Método TEF
Gabarito oficial.
O paralelo de dois resistores de $20\,\Omega$ vale $10\,\Omega$; esse valor em série com o resistor de 10 Ω dá 20 Ω no ramo superior. O ramo inferior vale $8+12=20\,\Omega$. Os dois ramos em paralelo equivalem a 10 Ω e a resistência total é $5+10+3=18\,\Omega$. A corrente total é $72/18=4\,\mathrm A$, dividida igualmente: $P_{10}=10\cdot2^2=40\,\mathrm W$.
Uma certa massa de gás perfeito encontra-se encerrada em um recipiente indilatável, nas CNTP (condições normais de temperatura e pressão). Assinale a alternativa que indique a pressão, em atmosferas (atm), que esse gás passrá a exercer, quando sua temperatura subir para 819K.
A)3
B)3,5
C)4
D)4,8
E)6
Gabarito oficial
A
Resolução — Método TEF
Gabarito oficial.
No volume constante, $P/T$ é constante. Nas CNTP, $P_0=1\,\mathrm{atm}$ e $T_0=273\,\mathrm K$. Assim, $P=1\cdot819/273=3\,\mathrm{atm}$.
Q28
Termologia — Calorimetria — Aquecimento e vaporização
Um aquecedor de potência térmica constante é usado para fornecer calor de maneira contínua e uniforme a 1 (um) litro de água. O gráfico mostra o comportamento da temperatura da água, em função do tempo. Sendo o calor específico da água c = 1,0 cal/g°C e seu calor latente de vaporização L = 540 cal/g, determine o instante t’ (em minutos) em que toda água vaporizou.
A)30
B)34
C)40
D)42
E)50
Gabarito oficial
B
Resolução — Método TEF
Gabarito oficial.
Nos primeiros 4 min, a água vai de 28 °C a 100 °C e recebe $mc\Delta T=1000\cdot1\cdot72=72000\,\mathrm{cal}$. A potência térmica é $18000\,\mathrm{cal/min}$. Para vaporizar a água são necessárias $1000\cdot540=540000\,\mathrm{cal}$, fornecidas em 30 min. Logo, $t\prime=4+30=34\,\mathrm{min}$.
Q29
Óptica — Refração — Reflexão total
Assinale a alternativa que complete as lacunas do texto a seguir. Na refração da luz, de acordo com a Lei de Snell, pode ocorrer um fenômeno curioso denominado reflexão total. Para que ele ocorra, é necessário que a luz se origine no meio _____ refringente e incida na superfície de separação em ângulo _____ ao limite.
A)menos – inferior.
B)menos – superior.
C)menos – igual.
D)mais – inferior
E)mais – superior.
Gabarito oficial
E
Resolução — Método TEF
Gabarito oficial.
A reflexão total ocorre quando a luz se dirige do meio mais refringente para o menos refringente e o ângulo de incidência supera o ângulo limite. As lacunas são, portanto, “mais” e “superior”.
Q30
Óptica — Lentes esféricas — Equação de Gauss
Precisamos projetar sobre uma tela, a imagem de um objeto luminoso, usando para isso uma lente delgada convergente. A imagem obtida será 4 vezes maior que o objeto e a distância entre objeto e anteparo (tela) será de 4,0 metros. Assinale a alternativa que indique a distância focal da lente usada para esse fim.
A)2,00m.
B)1,28m
C)0,64m
D)0,40m
E)0,32m
Gabarito oficial
C
Resolução — Método TEF
Gabarito oficial.
A imagem real é quatro vezes maior: $p\prime=4p$. Como $p+p\prime=4$, obtém-se $p=0{,}80\,\mathrm m$ e $p\prime=3{,}20\,\mathrm m$. Pela equação das lentes, $f=pp\prime/(p+p\prime)=0{,}64\,\mathrm m$.
