Prova ACAFE 2018.1 Outros cursos — Física, Gabarito e Resolução

Q29

Mecânica — Cinemática — Inversão do sentido em movimento uniformemente variado

Em um movimento retilíneo uniformemente variado, a velocidade é descrita por $v(t)=50-10t$, com grandezas no SI. Determine o instante em que o móvel inverte o sentido do movimento.

A)0,5 s

B)5,0 s

C)1,0 s

D)0,2 s

Gabarito oficial — ACAFE 2018.1, Outros cursos

Resolução — Método TEF

No instante de inversão, a velocidade se anula. Aplicamos essa condição à função fornecida.

$$v(t)=50-10t$$

$$0=50-10t$$

$$10t=50$$

$$t=5{,}0\ \mathrm{s}$$

Antes de 5 s, a velocidade é positiva; depois de 5 s, é negativa. Essa troca de sinal confirma a inversão do sentido.

A aceleração permanece constante e negativa. Não é necessário que a aceleração se anule para o móvel inverter o movimento.

Alternativa correta: B.

Q30

Mecânica — Cinemática — Comparação das distâncias de frenagem

Dois caminhões idênticos trafegam numa estrada reta com a mesma velocidade inicial. A carga do caminhão 1 tem o dobro do peso da carga do caminhão 2. Ambos começam a frear no mesmo instante e param após o mesmo intervalo de tempo.

Até a parada, a distância percorrida pelo caminhão 1 é __________ à percorrida pelo caminhão 2.

A)igual

B)duas vezes maior

C)duas vezes menor

D)quatro vezes maior

Gabarito oficial — ACAFE 2018.1, Outros cursos

Resolução — Método TEF

A resposta da prova usa a idealização de frenagem uniformemente retardada. Para cada caminhão, a velocidade cai da mesma velocidade inicial até zero no mesmo intervalo de tempo.

$$a=\frac{v_f-v_0}{\Delta t}$$

$$a=-\frac{v_0}{\Delta t}$$

Nesse modelo, a velocidade média durante a frenagem é:

$$v_{\mathrm{m}}=\frac{v_0+v_f}{2}$$

$$v_{\mathrm{m}}=\frac{v_0}{2}$$

O deslocamento é a velocidade média multiplicada pelo tempo.

$$\Delta s=\frac{v_0\Delta t}{2}$$

$$\Delta s_1=\Delta s_2$$

O caminhão mais pesado demanda maior força resultante para ter a mesma desaceleração, mas a massa não altera a comparação cinemática acima.

Hipótese do modelo. Fora da frenagem uniforme, conhecer apenas as velocidades inicial e final e o tempo total não determina a área sob cada curva de velocidade. Por isso, a igualdade de distâncias não é uma conclusão geral para qualquer frenagem real.

Alternativa correta: A.

Q31

Mecânica — Hidrostática — Empuxo e densidade em uma barreira flutuante

Uma barreira de contenção de petróleo possui um flutuador, uma lona e um lastro que mantém a lona vertical na água. A figura apresenta a barreira cercando uma região e um corte de seus componentes.

Barreira cercando o petróleo na superfície e corte com flutuador, lona e lastro submerso. — Figura do caderno de origem.

Selecione todos os itens corretos.

A densidade do lastro é maior que a da água.
O empuxo sobre a barreira tem módulo maior que seu peso.
A densidade da água é maior que a do flutuador.
O empuxo sobre a barreira é maior no mar que num rio de água doce.
A densidade média da barreira é igual à densidade da água.

A)II — III — IV

B)III — IV — V

C)IV — V

D)I — III

Gabarito oficial — ACAFE 2018.1, Outros cursos

Resolução — Método TEF

Analisamos a barreira em equilíbrio, sem forças verticais externas relevantes além do peso e do empuxo.

I — verdadeira. O lastro precisa tender a afundar para manter a lona para baixo. No modelo representado, sua densidade é maior que a da água.

II — falsa. Em equilíbrio de flutuação, a resultante vertical se anula.

$$E-P=0$$

$$E=P$$

III — verdadeira. O flutuador é o componente menos denso que a água que fornece volume deslocado para sustentar o conjunto.

IV — falsa. A mesma barreira tem o mesmo peso no rio e no mar. Ao flutuar em equilíbrio, o empuxo é igual a esse peso nos dois casos.

$$\rho_{\mathrm{água}}gV_{\mathrm{sub}}=P$$

$$V_{\mathrm{sub}}=\frac{P}{\rho_{\mathrm{água}}g}$$

Na água mais densa, diminui o volume necessário de imersão; não aumenta o empuxo de equilíbrio.

V — falsa. Como parte do conjunto permanece acima da superfície, seu volume total supera o volume submerso. A densidade média do conjunto é menor que a da água, no modelo da figura.

Somente I e III estão corretos.

Alternativa correta: D.

Q32

Mecânica — Estática — Equilíbrio de um ímã suspenso por mola

Uma mola fixada ao teto tem comprimento de $10\,\mathrm{cm}$ sem carga. Ao suspender o ímã 1, de $0{,}3\,\mathrm{kg}$, e aproximar o ímã 2 como na figura, o comprimento passa a $13\,\mathrm{cm}$. O sistema fica em equilíbrio. Use $k=150\,\mathrm{N/m}$ e $g=10\,\mathrm{m/s^2}$. A massa do ímã 2 é o dobro da massa do ímã 1.

Situação 1: mola sem carga com 10 cm. Situação 2: mola com 13 cm e ímã 1 suspenso; o polo norte do ímã 1 enfrenta o polo sul do ímã 2 abaixo dele. — Figura do caderno de origem.

Qual é o módulo da força magnética exercida pelo ímã 2 sobre o ímã 1?

A)4,5 N

B)3,0 N

C)2,5 N

D)1,5 N

Gabarito oficial — ACAFE 2018.1, Outros cursos

Resolução — Método TEF

Os comprimentos da figura indicam uma deformação de 3 cm em relação à mola sem carga.

$$x=13-10=3\ \mathrm{cm}$$

$$x=0{,}03\ \mathrm{m}$$

A força elástica atua para cima.

$$F_e=kx$$

$$F_e=150\cdot0{,}03$$

$$F_e=4{,}5\ \mathrm{N}$$

O peso do ímã suspenso atua para baixo.

$$P=mg$$

$$P=0{,}3\cdot10$$

$$P=3{,}0\ \mathrm{N}$$

Os polos voltados um para o outro na figura são opostos. A força magnética sobre o ímã 1 é atrativa e aponta para baixo.

$$F_e-P-F_m=0$$

$$F_m=F_e-P$$

$$F_m=4{,}5-3{,}0$$

$$F_m=1{,}5\ \mathrm{N}$$

A massa do segundo ímã não entra nessa conta porque seu peso não está apoiado no ímã 1. A chave oficial corresponde ao resultado acima; a resolução comentada de origem contém erros aritméticos que não foram reproduzidos.

Alternativa correta: D.

Q33

Termologia — Transmissão de Calor — Isolamento, convecção e fusão em um resfriador com gelo

Um resfriador caseiro tem caixa de isopor, gelo em sacos sobre uma grade, um ventilador próximo à tampa introduzindo ar e três ventiladores próximos à base expulsando ar. Considere gelo a 0 °C, ambiente inicialmente a 35 °C e pressão de 1 atm.

Julgue as proposições como verdadeiras ou falsas.

O isopor é bom condutor de calor; por isso, as paredes internas devem receber papel alumínio.
A entrada de ar deveria ficar na base porque o ar frio é menos denso que o quente.
Revestir o interior com papel alumínio aumenta a eficiência do resfriador.
O ar que entra cede calor ao gelo, esfria e tende a descer.
O gelo recebe calor latente do ar e começa a derreter.

A)F — V — V — F — F

B)V — V — F — F — V

C)F — F — V — V — V

D)V — F — F — V — F

Gabarito oficial — ACAFE 2018.1, Outros cursos

Resolução — Método TEF

1 — falsa. O isopor possui baixa condutividade térmica e atua como isolante. A justificativa de que ele seria um bom condutor está incorreta.

2 — falsa. A pressão aproximadamente constante, o resfriamento aumenta a densidade do ar. O ar frio não é menos denso que o quente.

$$\rho=\frac{pM}{RT}$$

No arranjo descrito, o ar resfriado tende a descer, embora os ventiladores também produzam escoamento forçado.

3 — verdadeira na interpretação da prova. Uma superfície metálica de baixa emissividade pode reduzir trocas radiativas quando a face e a geometria são adequadas. É nesse sentido que a chave aceita o revestimento.

Ressalva. Não se pode garantir aumento de eficiência apenas por acrescentar alumínio: contato térmico, emissividade, faces expostas e ventilação afetam o balanço. O papel metálico não substitui a função isolante do isopor.

4 — verdadeira. O ar mais quente cede energia ao gelo e esfria. A maior densidade favorece seu deslocamento para a região inferior.

5 — verdadeira. A 1 atm, gelo já a 0 °C pode absorver energia para fundir, sem aumento de temperatura durante a mudança de fase.

$$Q=mL_f$$

A sequência adotada pela chave é F, F, V, V, V. Esse aparelho transfere energia do ar para o gelo; não produz resfriamento indefinidamente depois que a reserva fria se esgota.

Alternativa correta: C.

Q34

Eletricidade — Geração e Distribuição de Energia — Geração fotovoltaica e indução em geradores eólicos

Duas residências usam geração local de eletricidade: uma por painéis solares fotovoltaicos e outra por uma turbina eólica, conforme o esquema do caderno.

Duas residências ligadas à rede: uma com painéis fotovoltaicos e outra com turbina eólica, ambas com quadro e medidor de energia. — Figura do caderno de origem.

Julgue as afirmações.

As placas solares geram eletricidade por indução eletromagnética.
A geração local melhora o nível de tensão da rede no período de carga pesada.
As duas fontes geram energia durante todas as 24 horas do dia.
As placas convertem 100% da energia solar recebida em eletricidade nas tomadas.
Na etapa de geração elétrica, a turbina eólica utiliza o mesmo processo de uma hidrelétrica.

A)F — V — F — F — V

B)V — V — F — F — F

C)F — F — V — V — F

D)V — F — F — V — V

Gabarito oficial — ACAFE 2018.1, Outros cursos

Resolução — Método TEF

1 — falsa. A célula solar converte luz em eletricidade pelo efeito fotovoltaico no material semicondutor. Não é o mesmo mecanismo de indução de um alternador.

2 — verdadeira no cenário idealizado da prova. Se a geração local atende parte da demanda durante o período de carga pesada, pode reduzir o fluxo de corrente pelo alimentador e atenuar sua queda de tensão.

Ressalva. O efeito real depende da topologia, da potência, do controle e do sentido do fluxo. Geração local não garante melhoria de tensão em qualquer condição; excesso de geração também pode causar elevação indesejada.

3 — falsa. Sem armazenamento, a fonte fotovoltaica depende de iluminação e a eólica depende de vento suficiente. Nenhuma das descrições garante geração contínua por 24 horas.

4 — falsa. Há limitações de conversão nos painéis e perdas nos componentes do sistema. Não se converte toda a energia solar incidente em energia elétrica útil.

5 — verdadeira. Na etapa elétrica, tanto a instalação eólica quanto a hidrelétrica podem acionar geradores baseados em indução eletromagnética. A origem da energia mecânica é diferente.

$$\mathcal{E}=-\frac{d\Phi_B}{dt}$$

A sequência da chave é F, V, F, F, V. A contextualização regulatória de 2018 não foi usada como descrição das regras atuais.

Alternativa correta: A.

Q35

Eletricidade — Eletrodinâmica — Potência, corrente e adequação de um circuito de chuveiro

O caderno compara chuveiros antigos de até 4800 W, em circuitos com disjuntores de até 25 A, com um chuveiro de 7700 W alimentado em 220 V.

No modelo da questão, qual combinação completa: substituir o disjuntor por um de __________ amperes e __________ a fiação por outra de seção __________ à antiga?

A)40 — trocar — maior

B)35 — trocar — maior

C)40 — manter — igual

D)35 — trocar — menor

Gabarito oficial — ACAFE 2018.1, Outros cursos

Resolução — Método TEF

No modelo nominal de carga resistiva, a potência é o produto da tensão pela corrente.

$$P=UI$$

$$I=\frac{P}{U}$$

$$I=\frac{7700}{220}$$

$$I=35\ \mathrm{A}$$

Essa corrente supera os 25 A da proteção antiga. A opção pretendida pelo caderno combina disjuntor nominal de 40 A com substituição dos condutores por outros de maior seção.

A opção de 35 A usa diretamente o valor calculado da corrente e não corresponde à chave. A opção que mantém a fiação também não expressa a adequação do circuito pretendida pela questão.

Limite do exercício. O valor de 40 A é a resposta da prova de 2018. O dimensionamento real depende das características dos condutores, das condições de instalação, dos limites do equipamento e da coordenação da proteção; não pode ser determinado apenas por P dividido por U.

Alternativa correta: A.