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

UFPel · Programa de Avaliação da Vida Escolar · Triênio 2007–2009 · Aplicação: 21/12/2008

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

Q20
Mecânica — Cinemática — Gráfico da posição em função do tempo

O gráfico abaixo indica a posição de um móvel, no decorrer do tempo, sobre uma trajetória retilínea.

Gráfico S (m) × t (s): reta crescente que parte de 8 m em t = 0 e chega a 73 m em t = 10 s

Com base no texto e em seus conhecimentos sobre cinemática, é correto afirmar que

(a)a posição do móvel no instante 25s é de 170,5m.
(b)a aceleração do móvel é constante e de módulo 6,5m/s2.
(c)o deslocamento efetuado pelo móvel em 8s é de 60m.
(d)o gráfico representa um movimento retilíneo uniformemente variado.
(e)no gráfico s = f(t), a tanα é numericamente igual à aceleração.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(a)
Resolução comentada

O gráfico é uma reta, então o movimento é uniforme. Entre $t=0$ ($S=8\text{ m}$) e $t=10\text{ s}$ ($S=73\text{ m}$):

$$v=\frac{73-8}{10}=6{,}5\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}\qquad\Rightarrow\qquad S=8+6{,}5\,t$$

Em $t=25\text{ s}$: $S=8+6{,}5\cdot25=170{,}5\text{ m}$.

Nos demais itens: a aceleração é nula (e $6{,}5\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}$ é a velocidade); o deslocamento em 8 s é $6{,}5\cdot8=52\text{ m}$; o movimento é retilíneo uniforme; e, no gráfico $S\times t$, $\tan\alpha$ é numericamente igual à velocidade.

Q21
Mecânica — Energia — Lançamento vertical

Um corpo é lançado do solo verticalmente para cima e atinge a altura máxima.

No ponto mais alto da trajetória, o corpo terá

(a)aceleração nula e energia potencial gravitacional máxima.
(b)velocidade nula e energia potencial gravitacional máxima.
(c)aceleração nula e energia mecânica máxima.
(d)velocidade nula e energia cinética máxima.
(e)aceleração nula e energia cinética, também, nula.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(b)
Resolução comentada

No ponto mais alto, o corpo inverte o sentido do movimento, então sua velocidade é nula ($E_c=0$) e a altura, e portanto a energia potencial gravitacional, é máxima.

A aceleração é a da gravidade, $g\neq0$, durante toda a trajetória. A energia mecânica se conserva (sem atrito): é constante, e não máxima só nesse ponto.

Q22
Mecânica — Energia — Energia potencial elástica e conservação

Na figura abaixo, temos um corpo de massa 300g que se encontra em repouso na posição “A”, fazendo com que uma mola sofra uma compressão de 30 cm.

Corpo de 300 g comprimindo uma mola na posição A, em plano horizontal, e rampa que sobe até a posição B, a 1,5 m de altura

Após a mola distender-se o corpo desloca-se passando pela posição “B”, cuja altura é 1,5 m acima do solo, animado de uma velocidade “V”, em 20s. Desprezando as forças de atrito entre o corpo e a superfície, considerando a constante elástica da mola igual a 500 N/m e sendo g = 10 m/s2, a energia potencial elástica da mola quando comprimida e a velocidade do corpo no ponto “B”, são, respectivamente, iguais a

(a)45 J e 109,50 m/s.
(b)22,5 J e 109,50 m/s.
(c)22,5 J e 10,95 m/s.
(d)45 J e 10,95 m/s.
(e)18 J e 109,50 m/s.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(c)
Resolução comentada

Energia potencial elástica, com $k=500\text{ N}\cdot\text{m}^{-1}$ e $x=0{,}30\text{ m}$:

$$E_{el}=\frac{1}{2}\,k\,x^2=\frac{1}{2}\cdot500\cdot0{,}30^2=22{,}5\text{ J}$$

Sem atrito, a energia mecânica se conserva entre A e B. Com $m=0{,}3\text{ kg}$ e $h=1{,}5\text{ m}$:

$$E_{el}=m\,g\,h+\frac{1}{2}\,m\,v^2\;\Rightarrow\;22{,}5=0{,}3\cdot10\cdot1{,}5+\frac{1}{2}\cdot0{,}3\cdot v^2$$

$$\frac{1}{2}\cdot0{,}3\cdot v^2=18\;\Rightarrow\;v^2=120\;\Rightarrow\;v\approx10{,}95\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}$$

Q23
Mecânica — Energia — Trabalho e potência

Um automóvel de massa igual a 1000 kg movimenta-se ao longo de uma estrada retilínea e horizontal com velocidade de 72 km/h. Posteriormente o automóvel é acelerado e sua velocidade aumenta para 90 km/h em 5s.

Com base no texto e em seus conhecimentos sobre Dinâmica, é correto afirmar que o trabalho e a potência desenvolvida nessa aceleração é igual a

(a)112500 J e 225000 W.
(b)11250 J e 2250 W.
(c)112500 J e 22500 W.
(d)11250 J e 225000 W.
(e)112500 J e 2250 W.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(c)
Resolução comentada

As velocidades, em $\text{m}\cdot\text{s}^{-1}$: $72\text{ km/h}=20$ e $90\text{ km/h}=25$. Pelo Teorema da Energia Cinética:

$$W=\Delta E_c=\frac{1}{2}\cdot1000\cdot\left(25^2-20^2\right)=500\cdot225=112500\text{ J}$$

$$P=\frac{W}{\Delta t}=\frac{112500}{5}=22500\text{ W}$$

Q24
Mecânica — Hidrostática — Empuxo

Uma esfera, cujo volume é de 200 cm3, feita de um material cuja massa específica é 0,80 g/cm3, é totalmente mergulhada em um tanque cheio de água e abandonada a seguir. Desprezando forças de atrito, considerando g = 10 m/s2 e que a massa específica da água é 1000 kg/m3, analise as afirmativas.

I) O valor do empuxo que a esfera recebe da água é de 2 N.

II) O valor da força resultante que atua na esfera depois de abandonada é de 1,6 N.

III) A aceleração que a esfera adquire, depois de abandonada, tem módulo de 2 m/s2, direção vertical e sentido de baixo para cima.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s)

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

Gabarito oficial

(e)
Resolução comentada

Volume: $200\text{ cm}^3=2\cdot10^{-4}\text{ m}^3$. Massa da esfera: $0{,}80\cdot200=160\text{ g}=0{,}16\text{ kg}$.

I (verdadeira): $E=\rho_{água}\,V\,g=1000\cdot2\cdot10^{-4}\cdot10=2\text{ N}$.

II (falsa): o peso é $P=0{,}16\cdot10=1{,}6\text{ N}$, então a resultante é $E-P=2-1{,}6=0{,}4\text{ N}$ (para cima), e não $1{,}6\text{ N}$.

III (falsa): $a=\dfrac{F_R}{m}=\dfrac{0{,}4}{0{,}16}=2{,}5\text{ m}\cdot\text{s}^{-2}$, e não $2\text{ m}\cdot\text{s}^{-2}$.

Q25
Mecânica — Dinâmica — Atrito estático e dinâmico

É comum ouvirmos, em relação a um corpo apoiado sobre uma superfície horizontal, a expressão: “É mais difícil retirar um corpo do repouso do que mantê-lo em movimento”. Tal fenômeno físico ocorre porque

(a)temos que vencer a inércia do corpo mais o atrito dinâmico para retirarmos o corpo do repouso.
(b)o coeficiente de atrito dinâmico é maior do que o coeficiente de atrito estático.
(c)o corpo, após entrar em movimento, se manterá em movimento devido a sua velocidade.
(d)o corpo, após entrar em movimento, se manterá em movimento devido ao atrito entre ele e a superfície.
(e)o coeficiente de atrito estático é maior do que o coeficiente de atrito dinâmico.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(e)
Resolução comentada

A força máxima de atrito estático, $F_{at,e}=\mu_e\,N$, é maior que a força de atrito dinâmico, $F_{at,d}=\mu_d\,N$, pois $\mu_e>\mu_d$. Por isso, é preciso aplicar uma força maior para iniciar o movimento do que para mantê-lo.

O atrito nunca mantém o movimento: ele se opõe a ele. Em movimento retilíneo uniforme, a força aplicada apenas equilibra o atrito dinâmico.

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