UERJ 2023 | Exame Único — Questões de Física comentadas — Método TEF

Ideia central: Converter a temperatura fornecida em Celsius para Fahrenheit.

Passo 1. Escrever a relação entre as escalas:

$$T_F=\frac{9}{5}T_C+32$$

Passo 2. Substituir a temperatura de 70 °C:

$$T_F=\frac{9}{5}\times70+32$$

$$T_F=126+32=158\,°\text{F}$$

A altitude contextualiza a temperatura de ebulição. A conversão utiliza os 70 °C fornecidos.

Alternativa correta: D

Ideia central: Esta questão foi anulada no gabarito oficial. A análise abaixo serve para estudar a lei de Coulomb e a consistência do gráfico.

Passo 1. Escrever a relação para cargas fixas no mesmo meio:

$$F=\frac{kq^2}{d^2}\quad\Rightarrow\quad Fd^2=\text{constante}$$

Passo 2. Usar, isoladamente, o ponto de 1 m e converter a distância pedida:

$$F_1=36\times10^{-5}\text{ N}\qquad d_1=1\text{ m}$$

$$d_2=6\text{ mm}=6\times10^{-3}\text{ m}$$

$$F_2=\frac{F_1d_1^2}{d_2^2}=\frac{36\times10^{-5}}{(6\times10^{-3})^2}=10\text{ N}$$

Passo 3. Conferir a consistência: o mesmo ponto inicial exigiria, a 2 m, a força abaixo:

$$F(2\text{ m})=\frac{36\times10^{-5}}{2^2}=9\times10^{-5}\text{ N}$$

Passo 4. Comparar com o gráfico: em 2 m, ele indica 4 × 10⁻⁵ N. Os pontos não obedecem à mesma constante. O cálculo isolado de 10 N não estabelece uma resposta oficial.

A inconsistência é uma observação didática. O gabarito fornecido registra a anulação sem detalhar seu motivo. A questão não entra no desempenho.

Situação oficial: ANULADA.

Ideia central: A vergência é o inverso da distância focal expressa em metros.

Passo 1. Isolar a distância focal:

$$C=\frac{1}{f}\quad\Rightarrow\quad f=\frac{1}{C}$$

Passo 2. Substituir a vergência e converter para centímetros:

$$f=\frac{1}{4{,}0}=0{,}25\text{ m}$$

$$f=25{,}0\text{ cm}$$

Alternativa correta: D

Ideia central: Como a velocidade varia linearmente com o tempo, a velocidade média é a média das velocidades inicial e final.

Passo 1. Ler os extremos do intervalo no gráfico:

$$v_0=4\text{ m/s}\qquad v_f=24\text{ m/s}$$

Passo 2. Calcular a média:

$$v_m=\frac{v_0+v_f}{2}$$

$$v_m=\frac{4+24}{2}=14\text{ m/s}$$

A velocidade inicial não é zero: a reta começa em 4 m/s.

Alternativa correta: C

Ideia central: Comparar as correntes pela razão entre potência e tensão de cada aparelho.

Passo 1. Isolar a corrente elétrica:

$$P=Ui\quad\Rightarrow\quad i=\frac{P}{U}$$

Passo 2. Calcular a corrente de cada aparelho:

$$i_{\text{geladeira}}=\frac{360}{120}=3\text{ A}$$

$$i_{\text{ferro}}=\frac{2520}{120}=21\text{ A}$$

$$i_{\text{ar-condicionado}}=\frac{3300}{220}=15\text{ A}$$

$$i_{\text{chuveiro}}=\frac{4400}{220}=20\text{ A}$$

Passo 3. Comparar os resultados: a maior corrente é a do ferro elétrico, com 21 A.

Comparar apenas as potências não basta, pois os aparelhos operam com tensões diferentes.

Alternativa correta: B

Ideia central: Somar vetorialmente as forças e aplicar a segunda lei de Newton.

Passo 1. Calcular as componentes da força resultante na imagem II:

$$F_x=160-40=120\text{ N}$$

$$F_y=-90\text{ N}$$

Passo 2. Obter o módulo da resultante:

$$F_R=\sqrt{F_x^2+F_y^2}$$

$$F_R=\sqrt{120^2+90^2}=150\text{ N}$$

Passo 3. Calcular a aceleração com a massa fornecida:

$$F_R=ma\quad\Rightarrow\quad a=\frac{F_R}{m}$$

$$a=\frac{150}{100}=1{,}5\text{ m/s}^2$$

Alternativa correta: C

Ideia central: Após a perda de 60%, restam 40% da energia mecânica inicial para se transformar em energia cinética na base.

Passo 1. Calcular a energia inicial, considerando a partida do repouso:

$$E_i=mgh$$

$$E_i=30\times10\times2=600\text{ J}$$

Passo 2. Calcular a energia restante na base:

$$E_c=0{,}40E_i$$

$$E_c=0{,}40\times600=240\text{ J}$$

Passo 3. Determinar a velocidade:

$$\frac{mv^2}{2}=240$$

$$\frac{30v^2}{2}=240\quad\Rightarrow\quad v^2=16$$

$$v=4{,}0\text{ m/s}$$

Alternativa correta: A