ACAFE 2016.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

No ciclismo, a distância é o comprimento de uma volta multiplicado pelo número de voltas.

$$d=5\cdot4\,000$$

$$d=20\,000\ \mathrm{m}$$

As cinco voltas terminam na mesma posição em que começaram.

$$\Delta\vec r=\vec r_f-\vec r_i=\vec 0$$

Na corrida, 4.500 m é a distância de três voltas; o deslocamento também é nulo. Os tempos de prova podem variar, por isso os atletas não precisam ter a mesma rapidez média.

Na natação, dividir 800 m por 600 s produz cerca de 1,3 m/s para a velocidade escalar média. A velocidade vetorial média exige o deslocamento entre L e C, que não coincide com o comprimento do percurso.

Alternativa correta: D.

A massa dos produtos é a mesma nas duas compras.

$$m=2+1+2$$

$$m=5\ \mathrm{kg}$$

Para o conjunto em equilíbrio, a força vertical da mão equilibra o peso.

$$\sum F_y=0$$

$$F_{\mathrm{mão}}-mg=0$$

$$F_{\mathrm{mão}}=5g$$

Se adotarmos g = 10 m/s², obtemos o mesmo valor nas duas montagens.

$$F_{\mathrm{mão}}=50\ \mathrm{N}$$

A geometria das alças pode modificar suas tensões e a distribuição de contato na mão. A força vertical resultante exigida para sustentar o conjunto permanece igual ao peso.

Alternativa correta: B.

O fluxo magnético variável no núcleo induz tensão nos dois enrolamentos. Em módulo, a força eletromotriz é proporcional ao número de espiras.

$$|\mathcal E|=N\left|\frac{d\Phi_B}{dt}\right|$$

No transformador ideal, ambos os enrolamentos são atravessados pelo mesmo fluxo por espira.

$$\frac{U_{\mathrm{esq}}}{U_{\mathrm{dir}}}=\frac{N_{\mathrm{esq}}}{N_{\mathrm{dir}}}$$

Como o desenho mostra mais espiras à esquerda:

$$N_{\mathrm{esq}}>N_{\mathrm{dir}}$$

$$U_{\mathrm{esq}}>U_{\mathrm{dir}}$$

Logo, o princípio é a indução eletromagnética e a maior tensão está no enrolamento da esquerda. A comparação refere-se aos módulos ou valores eficazes das tensões alternadas.

Alternativa correta: C.

Lentes divergentes têm vergência negativa. Os números da receita são tratados como módulos.

$$V_1=-2{,}0\ \mathrm{m}^{-1}$$

$$V_2=-2{,}5\ \mathrm{m}^{-1}$$

Aplicamos a definição de vergência usando a distância focal em metros.

$$f=\frac{1}{V}$$

$$f_1=\frac{1}{-2{,}0}=-0{,}50\ \mathrm{m}$$

$$f_2=\frac{1}{-2{,}5}=-0{,}40\ \mathrm{m}$$

Comparamos os módulos em centímetros.

$$|f_1|=50\ \mathrm{cm}$$

$$|f_2|=40\ \mathrm{cm}$$

$$|f_2|-|f_1|=-10\ \mathrm{cm}$$

O módulo diminui 10 cm, interpretação usada pela chave oficial. Já o valor algébrico aumenta de −50 cm para −40 cm. A expressão original “distância focal reduzida” deve ser entendida como redução do módulo, e não como diminuição algébrica.

Alternativa correta: A.

A água ferve quando sua pressão de vapor iguala a pressão que atua sobre sua superfície.

$$p_{\mathrm{vapor}}(T_b)=p_{\mathrm{externa}}$$

No modelo atmosférico adotado, a pressão aumenta ao descer pela coluna de ar. No fundo da mina, ela supera a referência normal da questão.

$$p_{\mathrm{fundo}}>1\ \mathrm{atm}$$

A pressão de vapor da água aumenta com a temperatura. Para atingir a pressão externa maior, a água precisa ser aquecida acima do ponto de ebulição a uma atmosfera.

$$T_b>100\,^{\circ}\mathrm C$$

O recipiente aberto acompanha a pressão local. A conclusão pressupõe a referência atmosférica usual e não fornece uma temperatura numérica, pois a pressão efetiva e as condições de ventilação não foram dadas.

Alternativa correta: A.

Todas as cargas estão à mesma distância do centro. Assim, cada contribuição tem o mesmo módulo.

$$E_0=\frac{k|q|}{r^2}$$

Duas cargas iguais em vértices opostos geram campos opostos no centro e se cancelam. Isso ocorre quando todos os sinais são iguais e também na sequência alternada de sinais.

Na distribuição com dois positivos consecutivos e dois negativos consecutivos, vértices opostos têm sinais contrários. Os campos de cada par oposto se somam, em vez de se anular.

Escolhendo os positivos no lado superior do quadrado, as componentes horizontais se cancelam e todas as componentes verticais apontam para o lado dos negativos.

$$E_{\mathrm{resultante}}=4E_0\cos45^{\circ}$$

$$E_{\mathrm{resultante}}=2\sqrt{2}\,E_0\ne0$$

A orientação escolhida apenas gira a figura; o resultado não depende do vértice usado para iniciar a sequência.

Alternativa correta: C.

Começamos pelo par superior direito, com duas molas de 20 N/m em série.

$$\frac{1}{k_1}=\frac{1}{20}+\frac{1}{20}$$

$$k_1=10\ \mathrm{N/m}$$

Esse par liga os mesmos nós que a mola de 10 N/m imediatamente à sua esquerda: os dois ramos estão em paralelo.

$$k_2=10+10$$

$$k_2=20\ \mathrm{N/m}$$

A associação obtida está em série com a próxima mola de 20 N/m, abaixo do primeiro nó.

$$\frac{1}{k_3}=\frac{1}{20}+\frac{1}{20}$$

$$k_3=10\ \mathrm{N/m}$$

Em paralelo com a segunda mola de 10 N/m, ela forma:

$$k_4=10+10$$

$$k_4=20\ \mathrm{N/m}$$

Repetimos a redução com a última mola de 20 N/m e, depois, com o ramo externo de 10 N/m.

$$\frac{1}{k_5}=\frac{1}{20}+\frac{1}{20}$$

$$k_5=10\ \mathrm{N/m}$$

$$k_{\mathrm{eq}}=10+k_5$$

$$k_{\mathrm{eq}}=20\ \mathrm{N/m}$$

Alternativa correta: D.