Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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PAVE II — 2ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

UFPel · Programa de Avaliação da Vida Escolar · Triênio 2005–2007 · Aplicação: 16/12/2006

Questões 20 a 25 — Física · gabarito oficial e resolução comentada Método TEF.

Q20
Mecânica — Energia — Trabalho, energia potencial e potência em plano inclinado

O esquema abaixo mostra um operário que precisa deslocar o material contido em uma caixa, cujo conjunto (caixa + material) tem massa de 80 kg, do solo até a altura h = 4 m, utilizando um plano inclinado de 30° com a horizontal.

Operário puxando por uma corda, que passa por uma polia no alto, uma caixa que sobe um plano inclinado de 30° com a horizontal até a altura h

Para o movimento, considera-se que a caixa sobe com velocidade constante, que o coeficiente de atrito cinético entre o corpo e a superfície é igual a 0,15, que a aceleração da gravidade é 10 m/s2, que o sen 30° = 0,5, que o cos 30° = 0,87 e que o operário leva 25 s nessa operação.

Com base nos dados e em seus conhecimentos, o trabalho realizado pela força aplicada pelo operário, a variação da energia potencial gravitacional da caixa e a potência utilizada pelo operário são, respectivamente,

(a)4960,00 J, 4200,00 J e 198,40 W.
(b)6048,00 J, 4035,20 J e 241,92 W.
(c)4035,20 J, 6400,00 J e 241,92 W.
(d)2017,60 J, 6048,00 J e 80,70 W.
(e)4035,20 J, 3200,00 J e 161, 41 W.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(e)
Resolução comentada

Comprimento do plano: $L=\dfrac{h}{\text{sen }30°}=\dfrac{4}{0{,}5}=8\text{ m}$. Peso $P=80\cdot10=800\text{ N}$.

Com velocidade constante, a força do operário equilibra a componente do peso ao longo do plano mais o atrito cinético:

$$F=P\,\text{sen }30°+\mu\,P\cos30°=400+0{,}15\cdot800\cdot0{,}87=504{,}4\text{ N}$$

$$W=F\cdot L=504{,}4\cdot8=4035{,}2\text{ J}$$

$$\Delta E_p=m\,g\,h=80\cdot10\cdot4=3200\text{ J}$$

$$P_{ot}=\frac{W}{\Delta t}=\frac{4035{,}2}{25}\approx161{,}41\text{ W}$$

Q21
Mecânica — Cinemática — Queda livre

Tendo como base os seus conhecimentos sobre o movimento de Queda Livre, analise as afirmativas abaixo.

I) É um movimento de velocidade constante.

II) O tempo necessário para um corpo atingir a altura máxima é o mesmo para retornar ao ponto de lançamento.

III) Em determinados pontos da trajetória do corpo, a velocidade tem o mesmo módulo, tanto na subida como na descida.

Dessas afirmativas, está(ão) correta(s)

(a)I e III somente.
(b)II e III somente.
(c)I e II somente.
(d)I, II e III.
(e)III somente.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(b)
Resolução comentada

I (falsa): na queda livre a aceleração é $g$, então a velocidade varia (movimento uniformemente variado).

II (verdadeira): sem resistência do ar, o tempo de subida é igual ao de descida até o ponto de lançamento.

III (verdadeira): em cada altura, o módulo da velocidade na subida é igual ao da descida (a energia mecânica se conserva), mudando apenas o sentido.

Q22
Mecânica — Cinemática — Movimento circular e polias acopladas

Duas polias, A e B, de uma máquina estão acopladas conforme a figura abaixo.

Polia A, de raio R_A, pequena, e polia B, de raio R_B, grande, ligadas por uma correia

Com base no texto e em seus conhecimentos, considerando RA = ¼ RB, é correto afirmar que

(a)VA = ¼ VB e TA = 4TB
(b)fA = ¼ fB e ωA = 4 ωB
(c)TA = 4TB e VA = VB
(d)ωA = 4 ωB e fA = 4fB
(e)ωA = ωB e fA = ¼ fB
(f)I.R.

Gabarito oficial

(d)
Resolução comentada

Polias ligadas por uma correia têm a mesma velocidade linear na borda: $V_A=V_B$. Como $V=\omega\,R$:

$$\omega_A\,R_A=\omega_B\,R_B\;\Rightarrow\;\omega_A=\omega_B\,\frac{R_B}{R_A}=4\,\omega_B$$

Como $f=\omega/2\pi$, então $f_A=4\,f_B$ e, como $T=1/f$, $T_A=T_B/4$.

Q23
Mecânica — Dinâmica — 3ª Lei de Newton (ação e reação)

Tradicionalmente a 3a Lei de Newton é enunciada como: Se um corpo “A” exerce uma força sobre um corpo “B”, o corpo “B” exerce uma força sobre “A” de mesmo módulo, mesma direção e sentidos opostos.

De acordo com seus conhecimentos e com o texto acima, o par ação - reação nunca terá resultante nula. Isso ocorre porque

(a)as forças são aplicadas em corpos diferentes.
(b)as forças são aplicadas sobre o mesmo corpo.
(c)as Leis de Newton só ocorrem para forças de atrito.
(d)o par depende das massas dos corpos.
(e)o par depende das velocidade dos corpos.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(a)
Resolução comentada

Ação e reação atuam em corpos diferentes: uma em A e a outra em B. Como a resultante é calculada para as forças aplicadas sobre um mesmo corpo, elas não se somam nem se anulam.

Q24
Mecânica — Estática — Equilíbrio de um corpo suspenso por fios

Um corpo de massa m está suspenso por dois fios de mesmo tamanho e de massas desprezíveis, como mostra a figura abaixo.

Corpo suspenso do teto por dois fios de mesmo comprimento, formando entre cada fio e o teto o ângulo θ

De acordo com os seus conhecimentos, o módulo da força no fio será mínimo quando o ângulo θ for

(a)60°
(b)45°
(c)90°
(d)30°
(e)0°
(f)I.R.

Gabarito oficial

(c)
Resolução comentada

Em equilíbrio, as componentes verticais das trações equilibram o peso. Com $\theta$ medido entre cada fio e o teto:

$$2\,T\,\text{sen}\,\theta=m\,g\;\Rightarrow\;T=\frac{m\,g}{2\,\text{sen}\,\theta}$$

A tração é mínima quando $\text{sen}\,\theta$ é máximo, ou seja, $\text{sen}\,\theta=1$, e então $\theta=90°$ (fios verticais), situação em que cada fio sustenta metade do peso.

Q25
Mecânica — Hidrostática — Empuxo e peso aparente

Um submarino submerso dispara um torpedo de 500 kg.

Baseado no texto e em seus conhecimentos sobre hidrostática, é correto afirmar, sobre o submarino, que

(a)seu empuxo reduz-se em 500 kgf e seu peso aparente não fica alterado.
(b)seu empuxo e seu peso aparente são reduzidos em 500 kgf.
(c)seu empuxo e seu peso aparente ficam inalterados.
(d)seu empuxo não fica alterado e seu peso aparente reduz-se em 500 kgf.
(e)seu empuxo diminui em 500 kgf e seu peso aparente sofre um aumento de 500 kgf.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(d)
Resolução comentada

O empuxo depende do volume de água deslocado, $E=\rho_{água}\,V_{desl}\,g$. O submarino está totalmente submerso, então $V_{desl}$ não muda com o disparo e o empuxo permanece o mesmo.

Com o lançamento, o submarino perde $500\text{ kg}$, e seu peso diminui em $500\text{ kgf}$. O peso aparente é $P_{ap}=P-E$, e, como $E$ é constante, o peso aparente também se reduz em $500\text{ kgf}$.

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