UPF · 2019.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Em equilíbrio, as componentes do peso e as forças de contato se anulam em cada direção. Perpendicular ao plano e paralela a ele:

$$N=P\cos30^\circ\qquad f_{at}=P\,\text{sen}\,30^\circ$$

O atrito é, no máximo, $\mu N$. Como a caixa está na iminência de escorregar (é isso que permite determinar o coeficiente), usa-se a igualdade:

$$\mu\,P\cos30^\circ=P\,\text{sen}\,30^\circ$$

$$\mu=\frac{\text{sen}\,30^\circ}{\cos30^\circ}=\frac{0{,}5}{0{,}87}$$

$$\mu\approx0{,}57$$

O peso se cancela, de modo que o coeficiente depende apenas do ângulo do plano.

A energia armazenada numa mola deformada de $x$ é:

$$E_{el}=\frac{k\,x^2}{2}$$

Isolando a constante elástica, com $x=50\text{ cm}=0{,}5\text{ m}$:

$$k=\frac{2E_{el}}{x^2}=\frac{2\cdot50}{(0{,}5)^2}$$

$$k=\frac{100}{0{,}25}=400\text{ N/m}$$

O princípio de Arquimedes diz que o empuxo é o peso do fluido deslocado:

$$E=\rho_{fluido}\,V_{desl}\,g$$

Portanto o empuxo depende da densidade do fluido e do volume deslocado, as duas primeiras afirmativas são falsas. Ele ocorre em qualquer fluido, inclusive nos gases (é o que sustenta um balão no ar), e, sendo uma força, mede-se em newtons, e não em joules, que é unidade de energia.

Com densidade de 1 kg/L, 5 litros de água têm 5 kg, isto é, 5000 g, e o aço tem 1000 g. Sem perdas, a soma dos calores trocados é nula:

$$Q_{\text{aço}}+Q_{\text{água}}=0$$

$$m_a\,c_a\,(T-260)+m_w\,c_w\,(T-5)=0$$

$$1000\cdot0{,}1\cdot(T-260)+5000\cdot1\cdot(T-5)=0$$

$$100\,T-26000+5000\,T-25000=0$$

$$5100\,T=51000$$

$$T=10\text{ °C}$$

A temperatura final fica bem mais próxima da água porque a capacidade térmica dela, 5000 cal/°C, é 50 vezes maior que a do aço, 100 cal/°C.

O comando pede a afirmativa incorreta, e as demais descrevem corretamente princípios e conceitos da óptica geométrica: independência dos raios, campo visual de um espelho, propagação retilínea em meios homogêneos e transparentes e reflexão difusa.

A afirmativa falsa é a que diz que todo espelho forma imagem real. O espelho plano forma sempre imagem virtual, e os espelhos esféricos formam imagem real ou virtual, conforme a posição do objeto.

O corpo funciona como um resistor de resistência $R=100\,000\ \Omega$, submetido à tensão da tomada. Pela primeira lei de Ohm:

$$i=\frac{U}{R}=\frac{220}{100\,000}$$

$$i=2{,}2\times10^{-3}\text{ A}$$

Como $1\text{ mA}=10^{-3}\text{ A}$:

$$i=2{,}2\text{ mA}$$

No dínamo, uma bobina gira dentro de um campo magnético (ou um ímã gira próximo à bobina), de modo que o fluxo magnético através das espiras varia. Pela lei de Faraday, essa variação induz uma força eletromotriz:

$$\varepsilon=-\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$$

Com o circuito fechado, surge a corrente elétrica: a energia mecânica da rotação se converte em energia elétrica. Isso descarta o efeito Joule, que é o aquecimento por corrente, a lei de Coulomb, que é a força entre cargas, e as células solares, que funcionam pelo efeito fotoelétrico.

Bohr aperfeiçoou o modelo de Rutherford introduzindo a quantização, ideia de Planck: os elétrons ocupam órbitas estáveis e permitidas, cada uma com energia bem definida.

No efeito fotoelétrico, o fóton é absorvido por inteiro, nunca em fração, e a energia dele é proporcional à frequência:

$$E=h\,f$$

De Broglie propõe dualidade para a matéria e para a luz, de modo que a luz também se comporta como partícula. Pelo primeiro postulado de Einstein, as leis da Física são as mesmas em todos os referenciais inerciais, e, pela equivalência massa-energia, a massa de repouso tem energia:

$$E_0=m\,c^2$$