PAVE XIII — 2ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

Repouso e movimento dependem do referencial: um corpo está em repouso em relação a outro quando sua posição relativa a ele não muda com o tempo.

O colar acompanha a professora em todos os seus deslocamentos, então a posição dele em relação a ela é fixa. Em relação ao colar, a professora está em repouso, mesmo andando pela sala em relação ao chão.

Os outros itens falham: a sala está presa à Terra, então quem está sentado está em repouso também em relação a ela; “não haver repouso absoluto” não impede o repouso relativo, que existe em relação a muitos referenciais; o Sol só está em repouso em relação a referenciais que o acompanham; e duas moscas com a mesma velocidade mantêm a distância constante entre si, logo estão em repouso uma em relação à outra.

Um nadador avança contra a resistência que a água exerce sobre ele (atrito viscoso e arrasto). Quanto menor essa força contrária ao movimento, maior a velocidade que ele atinge com o mesmo esforço. Os tecidos tecnológicos têm superfície mais lisa e reduzem o arrasto, o que melhora o desempenho.

As demais opções não são possíveis: um traje não altera a densidade da água, e a roupa não muda a massa do atleta nem, portanto, o seu peso $P=m\,g$. Aumentar o atrito com a água só atrapalharia a prova.

O Princípio de Arquimedes diz que todo corpo total ou parcialmente imerso em um fluido recebe uma força vertical, para cima, de módulo igual ao peso do fluido deslocado:

$$E=\rho_{fluido}\cdot V_{deslocado}\cdot g$$

O empuxo é uma força, portanto uma grandeza vetorial (não escalar), e depende da densidade do fluido e do volume deslocado, e não da densidade do corpo. Só é igual ao peso do corpo na situação particular de equilíbrio, quando o corpo flutua.

Primeira lacuna, pela equação de Torricelli com $v_0=0$:

$$v^2=2\,g\,h\;\Rightarrow\;h=\frac{v^2}{2\,g}=\frac{30^2}{2\cdot10}=45\text{ m}$$

Segunda lacuna: sem resistência do ar, a aceleração de queda é $g$ para qualquer massa, e a velocidade final depende só da altura ($v=\sqrt{2\,g\,h}$). Como o ponto de partida é o mesmo, o corpo de 27 kg também chega com $30\text{ m/s}$.

Triplicar a massa não muda a velocidade (as massas “se cancelam” na equação do movimento), o que é a ideia central de Galileu sobre a queda dos corpos.

Aplicando a 2ª Lei de Newton a cada bloco, com $T$ a tração no fio e $a$ a aceleração comum (o fio é inextensível):

$$\text{Bloco B: }\; m_B\,g-T=m_B\,a\qquad\text{Bloco A: }\; T-\mu\,m_A\,g=m_A\,a$$

Somando as duas equações, a tração se cancela:

$$a=\frac{m_B\,g-\mu\,m_A\,g}{m_A+m_B}=\frac{3\cdot10-0{,}1\cdot7\cdot10}{7+3}=\frac{30-7}{10}=2{,}3\text{ m/s}^2$$

Se o atrito fosse ignorado, o resultado seria $30/10=3\text{ m/s}^2$, que é a cilada mais comum neste tipo de questão.

A energia potencial elástica é $E_{pe}=\dfrac{k\,x^2}{2}$. A deformação precisa estar em metros: $x=50\text{ cm}=0{,}5\text{ m}$.

$$E_{pe}=\frac{100\cdot(0{,}5)^2}{2}=\frac{100\cdot0{,}25}{2}=12{,}5\text{ J}$$

Quem usa $x=50$ sem converter obtém 125 000 J, e quem esquece de elevar $x$ ao quadrado obtém 25 J.