Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED
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PAVE XI — 3ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

UFPel · Programa de Avaliação da Vida Escolar · Triênio 2014–2016 · Aplicação: 20/11/2016

Questões 21 a 25 — Física · gabarito oficial e resolução comentada Método TEF.

Q21
Eletricidade — Eletrodinâmica — Resistência, corrente e efeito Joule

Considere a seguinte afirmação: Quem aquece a água no chuveiro de uma residência é a corrente elétrica e não a resistência elétrica. Com base na sentença acima, podemos dizer que ela está

(a)correta, uma vez que quanto maior for a resistência elétrica maior será a corrente elétrica.
(b)errada, uma vez que quanto menor for a resistência elétrica menor será a corrente elétrica.
(c)errada, uma vez que não há relação entre a corrente elétrica e a resistência elétrica.
(d)correta, uma vez que quanto menor for a resistência elétrica maior será a corrente elétrica.
(e)correta, uma vez que na teoria não há relação entre corrente elétrica e resistência elétrica.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(d)
Resolução comentada

O chuveiro é ligado a uma tensão fixa $U$. Pela 1ª Lei de Ohm, $i=U/R$: quanto menor a resistência, maior a corrente. A potência dissipada é

$$P=\frac{U^2}{R}=R\,i^2$$

Ao trocar a chave de “verão” para “inverno”, a resistência utilizada diminui, a corrente aumenta e a água esquenta mais. Por isso se diz que é a corrente que aquece a água, e a relação entre corrente e resistência é inversa, e não nula.

Q22
Eletricidade — Eletrostática — Força elétrica entre esferas suspensas

Considere os esquemas A, B e C, individualmente, apresentados na figura abaixo. Cada esquema consiste em um conjunto de esferas metálicas de massas iguais, suspensas por fios isolantes ideais de massas desprezíveis. As esferas com carga conhecida estão identificadas com sinal positivo. Não sabemos o sinal das cargas das demais esferas.

Esquema A: esfera positiva inclinada e esfera 1 vertical, a 2 cm; esquema B: esferas 2 e 3 afastadas, a 3 cm; esquema C: esferas 4 e 5 inclinadas para fora de uma esfera positiva vertical, a 2 cm de cada lado

A partir do esquema, considere as seguintes afirmações com relação ao sinal das cargas.

  1. O esquema A é impossível de ocorrer.
  2. No esquema A a esfera 1 possui carga positiva.
  3. No esquema B as cargas das esferas 2 e 3 são ambas negativas.
  4. No esquema B as esferas 2 e 3 possuem cargas iguais, mas não é possível determinar o sinal da carga das esferas.
  5. No esquema C as esferas 4 e 5 possuem cargas iguais e negativas.
  6. No esquema C as esferas 4 e 5 possuem cargas iguais e positivas.
  7. No esquema C, não é possível determinar o sinal da carga das esferas 4 e 5.

Está(ão) correta(s):

(a)II, V e VII, apenas.
(b)III, apenas.
(c)I, IV e VI, apenas.
(d)I e VII, apenas.
(e)II, IV e VII, apenas.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(c)
Resolução comentada

Pela 3ª Lei de Newton, as forças elétricas entre duas esferas têm o mesmo módulo. Como as esferas têm massas iguais e fios iguais, elas se deslocam do mesmo modo: ou ambas se afastam do mesmo ângulo, ou nenhuma se move.

Esquema A: só a esfera de carga positiva está inclinada e a esfera 1 está na vertical. Isso é incompatível com a 3ª Lei, logo o esquema é impossível (I verdadeira, II falsa).

Esquema B: as esferas se repelem simetricamente, então as cargas têm o mesmo sinal, mas o sinal não pode ser determinado (IV verdadeira, III falsa).

Esquema C: as esferas 4 e 5 são repelidas pela esfera central positiva, então têm carga positiva, e a simetria indica cargas iguais (VI verdadeira; V e VII falsas).

Q23
Eletricidade — Eletrostática — Força elétrica (ação e reação)

O átomo de hidrogênio é um dos elementos químicos mais abundantes no universo, constituído basicamente de um próton, um nêutron e um elétron. Sabendo-se que o próton tem massa aproximadamente 1836 vezes maior que a massa do elétron e que ambos possuem carga elétrica de igual valor, porém de sinais opostos (próton com carga positiva e elétron com carga negativa), com base na força elétrica podemos afirmar que

(a)o próton atrai o elétron com força elétrica maior do que a força com que o elétron atrai o próton.
(b)o elétron atrai o próton com a mesma força elétrica que o próton atrai o elétron.
(c)em comparação com o elétron, a força elétrica exercida pelo próton é maior porque ele possui massa maior.
(d)a força elétrica que atua no elétron depende do próton e do nêutron, já que ambos estão no núcleo do átomo.
(e)a força elétrica é repulsiva, já que o próton e o elétron possuem cargas opostas.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(b)
Resolução comentada

A força elétrica entre duas cargas pontuais é dada pela Lei de Coulomb:

$$F=k\frac{|q_1\,q_2|}{d^2}$$

Ela depende apenas do módulo das cargas e da distância, e não das massas. Como $|q_p|=|q_e|$, a força que o próton faz no elétron e a que o elétron faz no próton são um par ação e reação (3ª Lei de Newton): mesmo módulo, mesma direção e sentidos opostos. O nêutron, sem carga, não participa da interação elétrica, e cargas de sinais opostos se atraem.

Q24
Eletricidade — Eletrodinâmica — Circuito em paralelo (lâmpada queimada)

A figura abaixo representa um esquema de três lâmpadas idênticas ligadas a uma bateria. Durante um determinando tempo, as três lâmpadas permanecem ligadas, até que uma delas queima, conforme representado.

Três lâmpadas idênticas ligadas em paralelo entre os terminais A e B de uma bateria de 12 V; a lâmpada de baixo está apagada (queimada)

Um observador que analisa o circuito será capaz de concluir que a corrente elétrica nas lâmpadas que permanecem ligadas

(a)ligadas será maior. A corrente entre a bateria e o terminal A será menor do que era antes de a lâmpada queimar.
(b)ligadas não é modificada. A corrente entre a bateria e o terminal A permanecerá como era antes de a lâmpada queimar.
(c)fica menor. A corrente entre a bateria e o terminal A será menor do que era antes de a lâmpada queimar.
(d)fica maior, já que a bateria passa a fornecer uma corrente maior devido à queima de uma lâmpada.
(e)não é modificada. A corrente entre a bateria e o terminal A será menor do que era antes de a lâmpada queimar.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(e)
Resolução comentada

As três lâmpadas estão em paralelo entre A e B, ligados diretamente à bateria: cada uma fica submetida à mesma tensão de $12\text{ V}$. Com lâmpadas idênticas de resistência $R$, a corrente em cada uma é

$$i_{lamp}=\frac{U}{R}$$

e não depende da existência das outras. Se uma queima, as duas restantes continuam com a mesma corrente. Já a corrente fornecida pela bateria é a soma das correntes dos ramos: com três lâmpadas, $3\,i_{lamp}$; com duas, $2\,i_{lamp}$, que é menor do que antes.

Q25
Eletricidade — Magnetismo — Força magnética entre fios paralelos

Em dois fios paralelos, retilíneos e infinitos passam duas correntes i1 e i2. O sentido da corrente está representado em cada um dos fios, sendo que a corrente do fio 2 é o dobro da corrente do fio 1.

Dois fios paralelos separados por uma distância d, com as correntes i1 (fio 1) e i2 (fio 2) no mesmo sentido

A distância entre os fios é d, conforme a figura. A partir da situação exposta, considere as afirmativas:

  1. Para a mesma distância radial d a partir de cada um dos fios, o campo magnético produzido pela corrente 2 é maior que o campo magnético produzido pela corrente 1.
  2. A força magnética sentida pelo fio 1 é maior que a força magnética sentida pelo fio 2. A força entre os fios é atrativa.
  3. A força magnética sentida pelo fio 1 tem a mesma intensidade da força magnética sentida pelo fio 2. A força entre os fios é atrativa.
  4. A força magnética sentida pelo fio 1 tem a mesma intensidade da força magnética sentida pelo fio 2. A força entre os fios é repulsiva.
  5. A força magnética é proporcional ao produto das correntes e inversamente proporcional à distância que separa os dois condutores.

Estão corretas as sentenças:

(a)III e V, apenas.
(b)I, II e V, apenas.
(c)II e IV, apenas.
(d)IV e V, apenas.
(e)I, III, e V, apenas.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(e)
Resolução comentada

O campo de um fio longo é $B=\dfrac{\mu_0\,i}{2\pi\,d}$. Para o mesmo $d$, $B\propto i$, e como $i_2=2\,i_1$, o campo do fio 2 é maior (I verdadeira).

A força por unidade de comprimento entre os fios é

$$\frac{F}{L}=\frac{\mu_0\,i_1\,i_2}{2\pi\,d}$$

É proporcional ao produto das correntes e inversamente proporcional à distância (V verdadeira). Os dois fios sofrem forças de mesmo módulo (3ª Lei de Newton), apesar de as correntes serem diferentes (II falsa). Como as correntes têm o mesmo sentido, os fios se atraem (III verdadeira, IV falsa).

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