Prova ACAFE 2016.2 Outros Cursos — Física, Gabarito e Resolução

Q29

Mecânica — Análise dimensional — Potência

No Sistema Internacional de Unidades (SI), as grandezas fundamentais da Mecânica e suas respectivas unidades são: massa em quilograma, comprimento em metro e tempo em segundo.

A alternativa correta que indica a unidade da grandeza potência em função dessas unidades é:

A)quilograma vezes metro dividido por segundo.

B)quilograma vezes metro dividido por segundo ao quadrado.

C)quilograma vezes metro ao quadrado dividido por segundo ao cubo.

D)quilograma vezes metro ao quadrado dividido por segundo ao quadrado.

Gabarito oficial — ACAFE Inverno 2016, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Escrever a potência como energia transferida por unidade de tempo.

$$P=\frac{W}{\Delta t}=\frac{F\ d}{\Delta t}$$

Da segunda lei de Newton, $[F]=\text{kg}\ \text{m}/\text{s}^2$. Portanto:

$$[P]=\frac{\text{kg}\ \text{m}^2}{\text{s}^3}$$

Checagem: essa é a unidade derivada watt, $1\ \text{W}=1\ \text{kg}\ \text{m}^2/\text{s}^3$.

Cuidado, armadilha! $\text{kg}\ \text{m}^2/\text{s}^2$ tem dimensão de energia, não de potência.

Resposta registrada na fonte: C

Q30

Mecânica — Cinemática — Deslocamento e rapidez

As olimpíadas ocorrem de quatro em quatro anos, quando esportistas de várias nações são reunidos num país para competirem em diversas modalidades. Em 2016 ela ocorrerá no Brasil. A natação é uma dessas modalidades e a competição ocorre em uma piscina de $50\ \text{m}$ de comprimento. Os nadadores disputam no estilo livre, costas, peito, borboleta e medley, em provas de $50\ \text{m}$, $100\ \text{m}$, $200\ \text{m}$, $400\ \text{m}$, $800\ \text{m}$ e $1500\ \text{m}$, dependendo do estilo.

Com base no exposto, analise as afirmações e marque com V as verdadeiras e com F as falsas.

Ao final de uma prova individual de $100\ \text{m}$ livres todos os nadadores terão realizado um deslocamento de $100\ \text{m}$.
Em uma prova de revezamento $4\times100\ \text{m}$ (quatro nadadores percorrem $100\ \text{m}$), todos os nadadores terão a mesma velocidade média.
Se um nadador realiza a prova de $1500\ \text{m}$ com velocidade escalar média de $100\ \text{m/min}$, significa que sempre manteve essa velocidade durante a prova.
Todos os nadadores, em uma prova de $50\ \text{m}$ livres, realizarão um deslocamento de $50\ \text{m}$.
Em uma prova de $100\ \text{m}$ livres um nadador realizará um deslocamento numericamente diferente do espaço que percorreu.

A sequência correta, de cima para baixo, é:

A)V - V - V - F - F

B)F - V - F - V - V

C)F - V - F - F - V

D)V - F - F - V - V

Gabarito oficial — ACAFE Inverno 2016, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Diferenciar a distância percorrida do deslocamento vetorial: percorrer a piscina e voltar à posição inicial produz deslocamento nulo.

I — F. Em $100\ \text{m}$ o atleta faz ida e volta: deslocamento $0$, distância $100\ \text{m}$.

II — V. Cada integrante que completa $100\ \text{m}$ termina na extremidade de partida, portanto tem velocidade média vetorial nula, embora os tempos sejam diferentes.

III — F. A rapidez média é distância total dividida pelo tempo total, não velocidade instantânea constante.

IV — V. Em $50\ \text{m}$ o nadador completa apenas um comprimento da piscina, com módulo do deslocamento de $50\ \text{m}$.

V — V. Na prova de $100\ \text{m}$ o espaço é $100\ \text{m}$, mas o módulo do deslocamento é $0$.

Checagem: sequência F - V - F - V - V.

Cuidado, armadilha! Velocidade média vetorial e rapidez média não são sinônimos.

Resposta registrada na fonte: B

Q31

Mecânica — Hidrostática — Altímetro

O altímetro é o instrumento usado para medir alturas ou altitudes, geralmente em forma de um barômetro aneroide destinado a registrar alterações da pressão atmosférica que acompanham as variações de altitude.

Assinale a alternativa correta que indica o comportamento do altímetro quando um avião passa de uma região de alta pressão para outra de baixa pressão.

A)Perda de altitude.

B)Ganho de altitude.

C)Altitude em relação ao nível do solo.

D)Não é afetado.

Gabarito oficial — ACAFE Inverno 2016, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Entender a calibração de um altímetro barométrico: pressões menores são interpretadas como altitudes maiores.

$$p_{\text{atmosférica}}\downarrow\quad\Longrightarrow\quad h_{\text{indicada}}\uparrow$$

Assim, o instrumento indica ganho de altitude.

Cuidado, armadilha! Variações meteorológicas de pressão podem alterar a indicação mesmo sem mudança real da altitude geométrica; a questão trata da resposta do instrumento.

Resposta registrada na fonte: B

Q32

Mecânica — Gravitação — Leis de Kepler

Foi encontrado pelos astrônomos um exoplaneta (planeta que orbita uma estrela que não o Sol) com uma excentricidade muito maior que o normal. A excentricidade revela quão alongada é sua órbita em torno de sua estrela. No caso da Terra, a excentricidade é $0{,}017$, muito menor que o valor $0{,}96$ desse planeta, que foi chamado HD 20782.

Figura da prova original — Órbitas representadas no enunciado da prova

Nas figuras a seguir pode-se comparar as órbitas da Terra e do HD 20782.

Nesse sentido, assinale a correta.

A)As leis de Kepler não se aplicam ao HD 20782 porque sua órbita não é circular como a da Terra.

B)As leis de Newton para a gravitação não se aplicam ao HD 20782 porque sua órbita é muito excêntrica.

C)A força gravitacional entre o planeta HD 20782 e sua estrela é máxima quando ele está passando no afélio.

D)O planeta HD 20782 possui um movimento acelerado quando se movimenta do afélio para o periélio.

Gabarito oficial — ACAFE Inverno 2016, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Aplicar gravitação universal e conservação da energia mecânica a uma órbita elíptica.

$$F_g=G\frac{Mm}{r^2}$$

No afélio, $r$ é maior e a força gravitacional é menor. Aproximando-se do periélio, a atração aumenta e a energia potencial gravitacional diminui, enquanto a rapidez orbital cresce.

$$E_m=\frac{mv^2}{2}-G\frac{Mm}{r}=\text{constante}$$

A força gravitacional gera aceleração durante todo o movimento orbital.

Checagem: A e B negam indevidamente leis válidas para elipses; C inverte os pontos de máxima e mínima atração.

Cuidado, armadilha! Não confundir órbita muito excêntrica com violação das leis de Kepler.

Resposta registrada na fonte: D

Q33

Termologia — Propagação de calor — Isolamento

Preparar um bom churrasco é uma arte e, em todas as famílias, sempre existe um que se diz bom no preparo. Em algumas casas a quantidade de carne assada é grande e se come no almoço e no jantar. Para manter as carnes aquecidas o dia todo, alguns utilizam uma caixa de isopor revestida de papel alumínio.

Figura da prova original — Corte da caixa de isopor revestida de alumínio

A figura a seguir mostra, em corte lateral, uma caixa de isopor revestida de alumínio com carnes no seu interior.

Considerando o exposto, assinale a alternativa correta que completa as lacunas: A caixa de isopor funciona como recipiente adiabático. O isopor tenta ______ a troca de calor com o meio por ______ e o alumínio tenta impedir ______.

A)impedir - convecção - irradiação do calor

B)facilitar - condução - convecção

C)impedir - condução - irradiação do calor

D)facilitar - convecção - condução

Gabarito oficial — ACAFE Inverno 2016, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Relacionar as propriedades dos materiais com os mecanismos de transferência térmica.

O isopor contém grande quantidade de ar aprisionado e tem baixa condutividade térmica, reduzindo a condução. O alumínio refletivo reduz a transferência líquida por radiação térmica.

O conjunto não é perfeitamente adiabático; essa é uma aproximação idealizada no enunciado.

Checagem: a ordem das lacunas é impedir — condução — irradiação do calor.

Cuidado, armadilha! Condução exige contato e radiação não precisa de meio material.

Resposta registrada na fonte: C

Q34

Eletricidade — Eletrostática — Campo elétrico

Na figura abaixo temos o esquema de uma impressora jato de tinta que mostra o caminho percorrido por uma gota de tinta eletrizada negativamente, numa região onde há um campo elétrico uniforme. A gota é desviada para baixo e atinge o papel numa posição P.

Figura da prova original — Esquema da região de deflexão da impressora jato de tinta

O vetor campo elétrico responsável pela deflexão nessa região é:

A)$\uparrow$

B)$\downarrow$

C)$\rightarrow$

D)$\leftarrow$

Gabarito oficial — ACAFE Inverno 2016, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Determinar primeiro o sentido da força elétrica a partir do desvio da gota, e depois usar o sinal da carga.

$$\vec{F}_e=q\vec{E}$$

A força na gota é para baixo. Como $q<0$, a força elétrica tem sentido oposto ao campo: o campo aponta para cima.

Checagem: carga negativa em campo para cima sofre força para baixo.

Cuidado, armadilha! O sentido de $\vec E$ é definido pela força sobre uma carga positiva de prova.

Resposta registrada na fonte: A

Q35

Magnetismo — Força magnética — Aceleradores

O LHC fica na periferia da cidade de Genebra, na Suíça, sendo formado por um enorme tubo circular com circunferência de $26{,}7\ \text{km}$ e diâmetro de $7\ \text{m}$; é subterrâneo, ficando a cerca de $100\ \text{m}$ abaixo do solo. Ele é um dos experimentos do CERN (Organização Europeia para Pesquisa Nuclear), onde a internet foi inventada.

Figura da prova original — Esquema do acelerador de partículas apresentado na prova

O diagrama mostra o tubo em forma de anel, onde um feixe de partículas elétricas (prótons ou íons) é acelerado por um campo elétrico e passa a rodar sob poderosos campos magnéticos (perpendiculares aos planos das órbitas dos feixes) em um sentido do anel, enquanto outro feixe acelerado roda no sentido oposto do mesmo anel. Até que, no momento certo, eles entram em rota de colisão, onde as forças elétricas e nucleares serão tão intensas que partículas poderão ser criadas.

Analise as afirmações a seguir, marcando com V as verdadeiras e com F as falsas.

A função do campo magnético é apenas mudar a direção da velocidade do feixe de prótons.
A força magnética aplicada em cada próton possui direção tangente à trajetória.
A força magnética tem a mesma direção do campo magnético.
A função do campo magnético é aumentar a energia cinética dos prótons.
A força magnética aplicada em cada próton não realiza trabalho.

A sequência correta, de cima para baixo, é:

A)V - F - F - F - V

B)V - V - V - F - F

C)F - V - F - F - V

D)F - F - F - V - F

Gabarito oficial — ACAFE Inverno 2016, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Usar a força de Lorentz magnética e o produto escalar para identificar o trabalho realizado.

$$\vec{F}_B=q\vec v\times\vec B$$

$$\vec F_B\perp\vec v\quad\Rightarrow\quad W_B=0$$

I — V. No modelo dos feixes, o campo magnético curva a trajetória sem alterar o módulo da velocidade.

II — F. A força centrípeta é transversal à velocidade tangente à trajetória.

III — F. A força é perpendicular a $\vec B$ no caso descrito.

IV — F. Aumento de energia cinética requer trabalho de campos elétricos (ou outros mecanismos), não da força magnética isolada.

V — V. Como a força é perpendicular ao deslocamento instantâneo, o trabalho magnético é nulo.

Checagem: V - F - F - F - V.

Observação histórica: a criação da World Wide Web no CERN não equivale à invenção da própria internet; a redação histórica foi preservada do caderno.

Resposta registrada na fonte: A