Prova ACAFE 2018.2 Outros Cursos — Física, Gabarito e Resolução

Q16

Ondulatória — Espectro eletromagnético — Sensores

Muitos alarmes hoje em dia utilizam sensores de presença para seu acionamento. Os sensores podem funcionar por movimento ou temperatura. Os sensores infravermelhos passivos (de temperatura) captam a variação térmica e são calibrados de acordo com a temperatura do corpo humano. Assim, caso alguém entre no ambiente, provocando mudança repentina na radiação infravermelha ($\lambda\simeq10^{-4}\ \text{m}$), o alarme será automaticamente acionado. Os sensores com emissores de micro-ondas ($\lambda\simeq10^{-2}\ \text{m}$) captam os movimentos e acionam os alarmes quando movimentações estranhas ameaçam a casa. Existem sensores de presença que aliam as duas tecnologias.

Considerando o índice de refração do ar igual a 1, assinale a alternativa correta sobre as duas radiações (infravermelha e micro-ondas).

A)As duas ondas são transversais, porém, a radiação infravermelha possui maior energia do que a radiação de micro-ondas.

B)As duas são ondas eletromagnéticas, porém, a radiação infravermelha é transversal e a radiação de micro-ondas é longitudinal.

C)As duas ondas podem se propagar no vácuo, porém, a radiação de micro-ondas possui maior frequência que a radiação infravermelha.

D)As duas ondas possuem velocidades diferentes no ar, porém, seus comprimentos de onda são iguais.

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2018.2, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Usar a igualdade das velocidades no ar ($n=1$) e comparar comprimentos de onda.

$$c=\lambda f\quad\Rightarrow\quad f=\frac{c}{\lambda}$$

A radiação infravermelha tem comprimento de onda $100$ vezes menor:

$$\frac{f_{IR}}{f_{MO}}=\frac{\lambda_{MO}}{\lambda_{IR}}=\frac{10^{-2}}{10^{-4}}=100$$

Para cada fóton, $E=hf$. Portanto, a energia do fóton infravermelho é maior. Ambas são ondas eletromagnéticas transversais, propagam-se no vácuo e têm, no modelo dado, a mesma velocidade no ar.

Cuidado, armadilha! Comprimento de onda menor corresponde a frequência e energia fotônica maiores.

Resposta registrada na fonte: A

Q17

Eletricidade — Geradores — Pilhas em série

Há muito tempo as empresas utilizam os conhecimentos físicos para criar novos brinquedos infantis. Agora é hora da Flat Ball, um brinquedo com desenho de bola de futebol que desliza sobre o piso com a ajuda da força do ar ejetado de sua base. Para proteger os móveis da casa, sua lateral é envolta em borracha. Utiliza quatro pilhas, cada uma com $1{,}5\ \text{V}$ de tensão nos seus terminais e resistência elétrica interna $r$, ligadas em série, para que o motor que libera o ar funcione.

Figura da prova original — Flat Ball com ventilação na base

Considerando o exposto, assinale a alternativa correta que completa as lacunas: A associação de pilhas fornece ao motor do brinquedo uma tensão de ______ e a resistência elétrica da associação de pilhas é de ______. Com o ar ejetado na base do brinquedo o peso do brinquedo ______.

A)$1{,}5\ \text{V}$ - $r$ - não se altera.

B)$6{,}0\ \text{V}$ - $r$ - diminui.

C)$1{,}5\ \text{V}$ - $r/4$ - aumenta.

D)$6{,}0\ \text{V}$ - $4r$ - não se altera.

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2018.2, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Somar as tensões e resistências internas na associação série, e distinguir peso de força normal.

$$U_{eq}=4(1{,}5)=6{,}0\ \text{V}$$

$$r_{eq}=r+r+r+r=4r$$

O fluxo de ar pode aliviar a força normal de contato do brinquedo com o piso, mas seu peso permanece $P=mg$ na mesma gravidade.

Checagem: série eleva a tensão fornecida e soma as resistências internas.

Ressalva à fonte comentada: o comentário do caderno chama a associação de “paralelo”, mas executa corretamente a soma de tensões e resistências de uma associação em série. Essa palavra é um erro editorial da resolução original, não do item.

Resposta registrada na fonte: D

Q18

Mecânica — Elasticidade — Lei de Hooke

Muitas pessoas utilizam o elevador diariamente e, por esse motivo, ele possui alguns dispositivos de segurança contra queda. Todavia, mesmo que esses dispositivos falhem, existe um último recurso. No fundo do poço do elevador há um sistema de para-choques, com molas ou cilindros hidráulicos que impedem a cabina de colidir com o solo. Este amortecimento é brusco e só entrará em ação em casos de emergência ou se o excesso de peso na cabina provocar uma falha no motor.

Considere a queda de um elevador por causa de problemas nos dispositivos de segurança, e que o sistema de molas entre em ação. A alternativa que apresenta o esboço do gráfico da energia armazenada pela mola em função da sua deformação, e do gráfico da força elástica aplicada pela mola em função da sua deformação, respectivamente, é:

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2018.2, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Comparar a dependência da energia potencial elástica e do módulo da força com a deformação $x\geq0$.

$$E_{pel}=\frac12 kx^2$$

$$|F_{el}|=kx$$

A energia potencial é quadrática e crescente, com concavidade para cima. O módulo da força é linear e crescente.

O par de gráficos correspondente está na alternativa D.

Cuidado, armadilha! O sinal negativo em $F_x=-kx$ representa sentido restaurador; o gráfico da prova representa o módulo da força elástica.

Resposta registrada na fonte: D

Q19

Mecânica — Cinemática — Trajetória e deslocamento

Maria, após colocar ração para o peixe Beta do irmão, fica observando seu movimento no aquário e percebe que ele leva $5\ \text{s}$ para sair de sua posição e chegar onde está a ração. Tentando lembrar-se de seus estudos, cria um esquema do aquário no instante em que o peixe começou seu movimento (figura), desenhando sua trajetória (linha tracejada que liga o peixe à ração), e faz algumas afirmações.

Figura da prova original — Aquário com trajetória sinuosa e cotas de 24 cm e 10 cm

Nesse sentido, julgue as afirmações da garota, marcando com V as verdadeiras e com F as falsas.

O espaço percorrido pelo peixe é numericamente igual ao módulo de seu deslocamento.
O deslocamento do peixe tem módulo de $26\ \text{cm}$.
O peixe desenvolveu uma velocidade escalar média de $5{,}2\ \text{cm/s}$.
O peixe não realizou um MRU.
A pressão hidrostática sobre o peixe, no início do seu movimento, é maior do que a pressão hidrostática sobre a ração.

A sequência correta, de cima para baixo, é:

A)V - V - V - F - F

B)F - F - V - V - V

C)F - V - F - V - V

D)V - V - F - F - V

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2018.2, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. O espaço percorrido depende do caminho real; o deslocamento só depende da posição inicial e final.

I — F. A trajetória ondulada tem comprimento maior que a linha reta entre os extremos.

II — V. Pelo esquema, os catetos do deslocamento têm $24\ \text{cm}$ e $10\ \text{cm}$:

$$|\Delta\vec r|=\sqrt{24^2+10^2}=\sqrt{676}=26\ \text{cm}$$

III — F. $26/5=5{,}2\ \text{cm/s}$ seria o módulo da velocidade média vetorial; o valor da rapidez média não pode ser determinado porque o comprimento da trajetória não foi informado.

IV — V. O trajeto não é retilíneo, logo o movimento não é retilíneo e uniforme.

V — V. A pressão hidrostática cresce com a profundidade, e o peixe começa mais abaixo que a ração.

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

Cuidado, armadilha! Módulo do deslocamento dividido por tempo não substitui o espaço total dividido por tempo.

Resposta registrada na fonte: C