ACAFE 2015.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF
Associação Catarinense das Fundações Educacionais
Vestibular de Outros cursos · Inverno 2015 · Física (Q29–Q35)
ACAFE 2015.2 — Outros cursos, Inverno 2015. Sete questões Q29–Q35, todas mantidas no gabarito oficial e pontuáveis.
Questões diferentes das de Medicina. Enunciados em formulação própria, alternativas na ordem do caderno e quatro figuras preservadas. Resoluções e análises TEF autorais.
Na Q30, a subida uniforme é retilínea e usa as direções das forças do desenho. Na Q31, o momento horizontal se conserva durante o breve encontro; a energia mecânica não se conserva no choque inelástico. A Q34 apresenta o modelo eletrostático dos conceitos cobrados.
Essa unidade também é a de vazão volumétrica, embora a equação fornecida, por si só, não determine qual interpretação física R assume.
Alternativa correta: B.
Q30
Mecânica — Dinâmica — Equilíbrio das forças em um avião em subida uniforme
Um avião sobe em trajetória retilínea inclinada com velocidade constante. Atuam o peso p, vertical para baixo; a sustentação S, perpendicular à trajetória; a resistência do ar R, oposta ao movimento; e a tração T, no sentido do movimento, conforme a figura.
Figura do caderno de origem.
Qual relação entre os módulos dessas forças é correta?
A)p > S e T > R
B)p < S e T = R
C)p = S e T = R
D)p = S e T < R
Gabarito oficial — ACAFE 2015.2, Outros cursos
A
Resolução — Método TEF
Seja θ o ângulo positivo da trajetória com a horizontal. Como a velocidade é constante em uma reta, a resultante é nula.
$$\vec a=\vec0$$
$$\sum\vec F=\vec0$$
Na direção perpendicular à trajetória:
$$S-p\cos\theta=0$$
$$S=p\cos\theta$$
Como o cosseno do ângulo de subida é menor que um:
$$S
Na direção da trajetória, a componente do peso aponta contra a subida.
$$T-R-p\operatorname{sen}\theta=0$$
$$T=R+p\operatorname{sen}\theta$$
$$T>R$$
Portanto, o peso supera a sustentação, e a tração supera o arrasto. Essas relações usam as direções das forças desenhadas, em particular a tração paralela à trajetória.
Alternativa correta: A.
Q31
Mecânica — Quantidade de Movimento — Colisão inelástica no ponto inferior de um balanço
Uma menina de 40 kg parte do repouso em um balanço, a 2,3 m do solo. No ponto mais baixo, a 0,50 m do solo, ela agarra o irmão de 20 kg, inicialmente parado, e os dois seguem juntos. Despreze a resistência do ar, as massas do balanço e as perdas por atrito. Use g = 10 m/s².
Figura do caderno de origem.
Julgue as afirmações. A conservação da quantidade de movimento mencionada no terceiro item refere-se ao breve choque no ponto inferior, na direção horizontal.
A quantidade de movimento da menina não muda quando ela agarra o irmão.
Após o encontro, o balanço atinge alturas máximas menores que 2,3 m.
A quantidade de movimento do sistema menina–irmão se conserva durante o choque.
O impulso da menina sobre o irmão é o dobro do impulso do irmão sobre a menina.
A força resultante sobre os dois é diferente de zero na altura máxima da nova oscilação.
A sequência correta é:
A)F — V — V — F — V
B)V — F — V — F — F
C)F — F — F — V — V
D)V — F — F — V — F
Gabarito oficial — ACAFE 2015.2, Outros cursos
A
Resolução — Método TEF
Na descida, a perda de energia potencial vira energia cinética.
$$\Delta h=2{,}3-0{,}50$$
$$\Delta h=1{,}8\ \mathrm m$$
$$v^2=2g\Delta h$$
$$v=6\ \mathrm{m/s}$$
No breve encontro, o impulso externo horizontal é desprezível. Os irmãos passam a ter uma velocidade comum.
$$40\cdot6+20\cdot0=(40+20)V$$
$$V=4\ \mathrm{m/s}$$
1 — falsa. A velocidade da menina muda de 6 m/s para 4 m/s; seu momento individual também muda.
2 — verdadeira. Após a colisão, a energia cinética do par se converte em energia potencial na subida.
$$\Delta h_{\mathrm{nova}}=\frac{V^2}{2g}$$
$$\Delta h_{\mathrm{nova}}=\frac{16}{20}$$
$$\Delta h_{\mathrm{nova}}=0{,}80\ \mathrm m$$
$$h_{\mathrm{máx}}=0{,}50+0{,}80$$
$$h_{\mathrm{máx}}=1{,}30\ \mathrm m$$
3 — verdadeira no intervalo e na direção indicados. O momento horizontal do sistema é o mesmo imediatamente antes e depois do choque. Não se conserva o momento durante a oscilação completa.
4 — falsa. As forças de interação são opostas e têm o mesmo módulo em cada instante; seus impulsos também.
5 — verdadeira. Na altura máxima, a velocidade é momentaneamente nula, mas o peso tem componente tangencial que faz o conjunto retornar. A resultante não é zero.
A sequência é F, V, V, F, V. A energia mecânica perdida ocorre no encontro inelástico, não por atrito no balanço.
Alternativa correta: A.
Q32
Óptica — Lentes Esféricas — Aumento real e caminho óptico dobrado por espelho plano
Um projetor caseiro utiliza uma lente convergente de distância focal 30 cm e um espelho plano para desviar a luz até uma parede. A distância entre a lente e o espelho é 35 cm, conforme o esquema.
Figura do caderno de origem.
Qual deve ser a distância entre o espelho e a parede, em centímetros, para obter uma imagem projetada três vezes maior que o objeto?
A)40
B)120
C)85
D)65
Gabarito oficial — ACAFE 2015.2, Outros cursos
C
Resolução — Método TEF
A imagem deve ser real, pois é projetada sobre a parede. Para o aumento em módulo:
$$|A|=\frac{p\prime}{p}$$
$$p\prime=3p$$
Aplicamos a equação da lente delgada.
$$\frac1f=\frac1p+\frac1{p\prime}$$
$$\frac1{30}=\frac1p+\frac1{3p}$$
$$\frac1{30}=\frac4{3p}$$
$$p=40\ \mathrm{cm}$$
A distância total da lente até o plano da imagem é:
$$p\prime=3\cdot40$$
$$p\prime=120\ \mathrm{cm}$$
O espelho plano apenas dobra o caminho. Assim, o percurso lente–espelho–parede soma 120 cm.
$$p\prime=d_{LE}+d_{EA}$$
$$d_{EA}=120-35$$
$$d_{EA}=85\ \mathrm{cm}$$
Alternativa correta: C.
Q33
Ondulatória — Acústica — Meio de propagação do som e percepção do eco
A ecolocalização utiliza a reflexão do som para obter informação sobre obstáculos. Na descrição escolar, um som refletido é percebido como eco separado quando chega mais de 0,1 s depois do som direto.
Complete: a reflexão do som não pode ocorrer ________, pois ele é uma onda ________; a reflexão percebida separadamente, no intervalo indicado, é chamada ________.
A)na água — mecânica — reverberação
B)no vácuo — eletromagnética — reverberação
C)na água — eletromagnética — eco
D)no vácuo — mecânica — eco
Gabarito oficial — ACAFE 2015.2, Outros cursos
D
Resolução — Método TEF
O som é uma perturbação mecânica: sua propagação depende da interação entre partículas de um meio material. No vácuo não há esse meio e não há propagação sonora nem retorno sonoro refletido.
A reflexão pode ocorrer em meios como ar e água, quando a onda encontra uma interface. A necessidade de matéria não torna o som uma onda eletromagnética.
No critério fornecido, o som refletido chega com atraso suficiente para ser percebido separadamente.
$$\Delta t>0{,}1\ \mathrm s$$
Esse retorno é chamado eco. Quando as reflexões chegam sobrepostas à emissão e prolongam a sensação sonora, fala-se em reverberação. O valor de 0,1 s é o critério aproximado adotado na questão.
Alternativa correta: D.
Q34
Eletricidade — Eletrostática — Indução eletrostática e concentração de campo nas pontas
Um para-raios utiliza um elemento metálico ligado ao solo por condutores. No modelo eletrostático apresentado na questão, a aproximação de uma nuvem carregada redistribui cargas no metal, e o campo é mais intenso nas regiões pontiagudas.
Quais conceitos correspondem a esses dois efeitos?
A)Indução magnética e efeito Joule.
B)Blindagem eletrostática e poder das pontas.
C)Indução eletrostática e efeito Joule.
D)Indução eletrostática e poder das pontas.
Gabarito oficial — ACAFE 2015.2, Outros cursos
D
Resolução — Método TEF
A presença da nuvem carregada produz um campo elétrico que redistribui cargas livres no condutor. Essa separação de cargas por influência externa é a indução eletrostática.
Em uma superfície condutora, regiões mais pontiagudas podem apresentar maior densidade superficial de carga. Em equilíbrio eletrostático, no ar aproximado como vácuo, o campo imediatamente fora da superfície se relaciona a essa densidade.
$$E_n=\frac{|\sigma|}{\varepsilon_0}$$
A intensificação local do campo é conhecida como poder das pontas e pode favorecer a ionização do ar. Isso identifica os conceitos cobrados, sem resumir toda a dinâmica de uma descarga atmosférica ao modelo eletrostático.
Blindagem eletrostática descreve a proteção de uma região por um condutor; efeito Joule descreve aquecimento pela corrente. Nenhum deles substitui a redistribuição de cargas e a concentração de campo pedidas.
Alternativa correta: D.
Q35
Eletromagnetismo — Magnetismo — Polos de um ímã após sua divisão em três partes
Um ímã de barra, com polo norte à esquerda e sul à direita, é dividido transversalmente em três partes. As novas faces dos cortes recebem os números 1, 2, 3 e 4, conforme a figura.
Figura do caderno de origem.
Qual afirmação descreve corretamente os polos formados e a interação entre eles?
A)As extremidades 1 e 3 se repelem.
B)A extremidade 2 é sul, e a 3 é norte.
C)As extremidades 1 e 4 se repelem.
D)As extremidades 2 e 3 não formam polos.
Gabarito oficial — ACAFE 2015.2, Outros cursos
A
Resolução — Método TEF
Ao dividir a barra sem inverter seus fragmentos, cada parte mantém a orientação norte à esquerda e sul à direita.
No fragmento esquerdo, a nova face 1 é sul. No central, a face 2 é norte e a face 3 é sul. No direito, a face 4 é norte.
$$1:S\qquad2:N\qquad3:S\qquad4:N$$
As extremidades 1 e 3 são ambas sul e, portanto, se repelem. Já as extremidades 1 e 4 são opostas e se atraem.
O corte produz novos pares de polos; não cria extremidades sem polo nem separa um monopolo magnético no modelo de ímãs permanentes da questão.
