ACAFE 2002.1 — Física comentada — Prova 2, Áreas 1–5

Estratégia: escreva o número entre $1$ e $10$ multiplicado por uma potência de dez.

$$169.590.693\approx 1{,}696\cdot 10^8$$

Como $1{,}696<\sqrt{10}$, a ordem de grandeza é $10^8$.

Cuidado, armadilha! Não confunda o número de algarismos com o expoente da potência de dez.

Alternativa correta na Área 1: C.

Estratégia: determinar, separadamente, $x_A$ e $y_B$ no mesmo instante.

$$x_A=1{,}0\cdot4+\frac{0{,}5\cdot4^2}{2}=8\ \text{m}$$

$$y_B=1{,}5\cdot4=6\ \text{m}$$

$$d=\sqrt{8^2+6^2}=10\ \text{m}$$

Checagem: triângulo retângulo de lados $6$, $8$ e $10$; a separação é maior que cada componente.

Alternativa correta na Área 1: D.

Estratégia: isolar o balão e enumerar todas as forças que efetivamente atuam nele.

O empuxo do ar aponta verticalmente para cima; o peso, para baixo; a força do vento, para a direita; e a tração aponta ao longo da corda, em direção à mão da criança (para baixo e à esquerda).

A única representação com esses quatro vetores é a alternativa A.

Cuidado, armadilha! A tração não aponta do balão para cima: sua direção é a da corda e seu sentido é em direção à criança.

Alternativa correta na Área 1: A.

A leitura coloquial $12/8$ corresponde a $12\ \text{cm Hg}$ e $8\ \text{cm Hg}$.

$$12\ \text{cm Hg}=120\ \text{mm Hg}$$

$$8\ \text{cm Hg}=80\ \text{mm Hg}$$

Logo, nos números apresentados, a unidade é centímetro de mercúrio.

Cuidado, armadilha! A forma clínica moderna frequentemente é expressa como $120/80\ \text{mm Hg}$, equivalente ao mesmo resultado.

Alternativa correta na Área 1: C.

Sem dissipação, a energia mecânica total é constante.

$$E_m=E_P+E_C$$

$$E_P=E_m-E_C$$

A representação é uma reta decrescente nos eixos $E_P$ e $E_C$.

Checagem: quando a energia cinética é máxima, a potencial (referida ao ponto mais baixo) é mínima.

Alternativa correta na Área 1: A.

A balança de molas mede uma força, não diretamente a massa.

$$P=mg$$

Na mesma altitude e considerando a variação efetiva da gravidade com a latitude, o extremo sul do Chile (latitude maior) apresenta, em geral, valor de $g$ maior que São Paulo.

$$m\ \text{constante},\quad g_{\text{Chile}}>g_{\text{SP}}\Rightarrow P_{\text{Chile}}>P_{\text{SP}}$$

A leitura menor em São Paulo pode ocorrer sem retirada de ouro. A prisão foi injusta.

Cuidado, armadilha! A massa é a mesma nos dois lugares; o peso depende do campo gravitacional local.

Alternativa correta na Área 1: E.

Em intervalos de tempo iguais, os aquecedores fornecem o mesmo calor: $Q=\mathcal{P}\Delta t$.

$$Q=m_Ac_A\Delta T_A=m_Bc_B\Delta T_B$$

Pelo gráfico, partindo de $10^\circ\text{C}$, no mesmo intervalo, A atinge $20^\circ\text{C}$ e B atinge $30^\circ\text{C}$.

$$\Delta T_A=10^\circ\text{C},\quad \Delta T_B=20^\circ\text{C}$$

Se $m_A=m_B$, então $c_A\cdot10=c_B\cdot20$, de modo que

$$c_A=2c_B$$

Cuidado, armadilha! Compare as variações de temperatura, não simplesmente os valores finais.

Alternativa correta na Área 1: C.

Considere o mesmo gás em transformação aproximadamente isotérmica.

$$P_iV_i=P_fV_f$$

$$2\ \text{atm}\cdot V_i=1\ \text{atm}\cdot V_f$$

$$V_f=2V_i$$

O volume do ar tenderia a dobrar ao atingir a superfície, situação perigosa se a respiração for retida.

Cuidado, armadilha! As pressões são absolutas: $2\ \text{atm}$ em profundidade e $1\ \text{atm}$ na superfície.

Alternativa correta na Área 1: A.

Estratégia: reconheça E como o ponto triplo; à esquerda da curva de fusão e acima da curva de sublimação fica a região sólida.

I — falsa. C está na região gasosa. Na compressão isotérmica indicada, o primeiro limite atravessado é o de vaporização, produzindo liquefação, não solidificação.

II — verdadeira. A está no sólido e B no líquido: a transformação é fusão.

III — verdadeira. D situa-se acima da curva de sublimação e à esquerda do ponto triplo: é sólido.

IV — falsa. Ao reduzir a pressão partindo de A, a passagem possível é de sólido para gás (sublimação), não condensação.

V — verdadeira. Abaixo da pressão do ponto triplo, não há domínio estável de líquido no diagrama fornecido.

Portanto, II, III e V estão corretas.

Alternativa correta na Área 1: C.

Pela lei de Coulomb,

$$F=k\frac{|Q_1Q_2|}{d^2}$$

Se a distância cai pela metade, a força se torna $4F$. Se a distância cai a um quarto, a força se torna $16F$.

Quadruplicar uma carga ou duplicar ambas fornece $4F$.

Assim, a única alteração que não produz $4F$ é a alternativa B.

Cuidado, armadilha! O enunciado pede a alternativa que não atende à condição.

Alternativa correta na Área 1: B.

Para resistência constante,

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

A nova tensão é $U_f=0{,}95U_i$. Logo:

$$\frac{P_f}{P_i}=\left(\frac{U_f}{U_i}\right)^2=(0{,}95)^2=0{,}9025$$

$$\text{redução}=1-0{,}9025=0{,}0975=9{,}75\%$$

Portanto a economia aproximada, para o mesmo tempo de utilização, é $10\%$.

Checagem: a potência deve diminuir um pouco mais do que os $5\%$ de tensão.

Alternativa correta na Área 1: D.

Pelo símbolo, o polo positivo está do lado de A e a corrente entra por ele. A bateria está em regime de carga, funcionando como receptor.

$$U_{AB}=\varepsilon+ri$$

$$U_{AB}=12+0{,}5\cdot2=13\ \text{V}$$

Cuidado, armadilha! Em descarga do gerador seria $U=\varepsilon-ri$; o sentido da corrente mostrado determina o sinal.

Alternativa correta na Área 1: A.

A intensidade da força magnética sobre uma carga é

$$F_m=|q|vB\operatorname{sen}\theta$$

Se a carga se move paralelamente ao campo ($\theta=0^\circ$ ou $180^\circ$), $\operatorname{sen}\theta=0$ e a força é nula.

Na ausência de campo magnético a força também é nula. Portanto, a palavra “sempre” torna a afirmação E incorreta.

Cuidado, armadilha! Estar em movimento não basta para garantir uma força magnética diferente de zero.

Alternativa correta na Área 1: E.

Pela lei de Snell:

$$n_1\operatorname{sen}60^\circ=n_2\operatorname{sen}41^\circ=n_3\operatorname{sen}35^\circ$$

Como $\operatorname{sen}35^\circ<\operatorname{sen}41^\circ$, então $n_3>n_2$.

Ao passar do meio 2 para o meio 3, mais refringente, o raio aproxima-se da normal.

Alternativa correta na Área 1: B.

No modelo simplificado tradicional, o $\mathrm{CO_2}$ é comparativamente transparente à radiação visível proveniente do Sol e absorvedor de radiação infravermelha emitida pela superfície.

Logo, a sequência pedida é “transparente – opaco”.

Nota editorial: a formulação “opaco” e os valores numéricos do enunciado pertencem ao caderno de 2002; na física atmosférica, absorção depende do comprimento de onda, da concentração e da geometria da atmosfera.

Alternativa correta na Área 1: D.