Prova ACAFE 2019.1 Outros Cursos — Física, Gabarito e Resolução

Q16

Mecânica — Cinemática — Área no gráfico v × t

O gráfico da figura mostra o comportamento da velocidade $v$ de um veículo variando em função do tempo $t$ em uma trajetória retilínea.

Figura da prova original — Velocidade positiva com arco semicircular de 0 a 4 s

A distância, em metros, percorrida por esse veículo durante o tempo total de movimento ($4\ \text{s}$) será:

A)$\pi$

B)$4\pi$

C)$\pi/2$

D)$2\pi$

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2019.1, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Em gráfico velocidade × tempo, o deslocamento é a área algébrica; como a velocidade não fica negativa, essa área também fornece a distância percorrida.

A figura representa uma semicircunferência de raio numérico $R=2$ em escalas de $t$ e $v$.

$$d=\text{área}=\frac{\pi R^2}{2}=\frac{\pi(2)^2}{2}=2\pi\ \text{m}$$

Checagem: a velocidade é sempre não negativa; não há desconto de áreas negativas.

Cuidado, armadilha! Embora o desenho use eixos de unidades diferentes, o valor numérico da integral de velocidade é obtido pela área representada nas escalas informadas.

Resposta registrada na fonte: D

Q17

Mecânica — Dinâmica — Trabalho e impulso

Um drone eleva uma caixa de $5{,}0\ \text{kg}$ com velocidade vertical constante de módulo $2\ \text{m/s}$, como mostra a figura. Em certa altura, o fio que prende a caixa ao drone arrebenta e o drone passa a subir sozinho.

Figura da prova original — Drone erguendo caixa de 5,0 kg com velocidade vertical de 2,0 m/s

Considere o intervalo entre o instante em que a caixa se solta do drone e o instante em que a caixa começa a descer para marcar com V as afirmações verdadeiras e com F as falsas. Considere o sistema conservativo.

O trabalho realizado pela força peso sobre a caixa é $-10\ \text{J}$.
A quantidade de movimento da caixa permanece constante.
O impulso aplicado pela força peso sobre a caixa é $-10\ \text{N s}$.
A energia cinética da caixa na altura máxima alcançada é nula.
A energia potencial gravitacional do drone permanece constante.

A sequência correta, de cima para baixo, é:

A)F - V - F - V - V

B)V - V - F - F - F

C)V - F - V - V - F

D)F - F - V - F - V

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2019.1, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. A caixa é lançada verticalmente para cima com $v_0=2\ \text{m/s}$ e fica sujeita à gravidade após soltar-se.

$$t_{\text{subida}}=\frac{v_0}{g}=\frac{2}{10}=0{,}2\ \text{s}$$

$$W_P=\Delta E_c=0-\frac12(5)(2^2)=-10\ \text{J}$$

$$I_P=\Delta p=m(0-2)=-10\ \text{N s}$$

I — V; II — F; III — V; IV — V; V — F. No alto, a caixa está instantaneamente em repouso, enquanto o drone continua subindo e ganhando energia potencial gravitacional.

Checagem: impulso $-10\ \text{N s}$ coincide com $(-50)(0{,}2)$.

Cuidado, armadilha! O tempo de subida após o rompimento não é o tempo total de operação do drone.

Resposta registrada na fonte: C

Q18

Eletricidade — Energia elétrica — Consumo e potência

O quadro apresenta algumas informações de uma fatura de conta de energia elétrica residencial por um período de $30\ \text{dias}$.

Figura da prova original — Quadro da fatura residencial com consumo de 375 kWh em 30 dias

Sabe-se que uma chaleira elétrica é utilizada todos os dias por quinze minutos e que a energia gasta por ela, em 30 dias, representa $2\%$ do consumo de energia da casa.

A alternativa correta que apresenta o valor da potência dessa chaleira, em watt, é:

A)1500

B)1000

C)1200

D)800

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2019.1, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

Estratégia física. Encontrar a energia destinada à chaleira e dividir pelo tempo efetivo de uso no mês.

Consumo faturado: $375\ \text{kWh}$.

$$E_{ch}=0{,}02(375)=7{,}5\ \text{kWh}$$

O tempo de uso no mês é:

$$\Delta t=30\cdot\frac{15}{60}=7{,}5\ \text{h}$$

$$P=\frac{E_{ch}}{\Delta t}=\frac{7{,}5\ \text{kWh}}{7{,}5\ \text{h}}=1\ \text{kW}=1000\ \text{W}$$

Checagem: $1\ \text{kW}$ por $7{,}5\ \text{h}$ consome $7{,}5\ \text{kWh}$.

Cuidado, armadilha! $15\ \text{min}$ é o uso diário; o consumo da fatura cobre trinta dias.

Resposta registrada na fonte: B

Q19

Eletricidade — Eletrostática — Casca esférica carregada

Seja um balão de látex que tem forma esférica e está eletrizado com carga negativa distribuída uniformemente em sua superfície externa.

Figura da prova original — Balão de látex citado no enunciado

Considerando que inicialmente o balão está semi-inflado, assinale a alternativa correta que completa as lacunas: Em relação ao estado inicial, enquanto o balão estiver sendo inflado, constatamos que, em pontos interiores à superfície, o campo elétrico ___________. Já em pontos externos na superfície, o campo elétrico ____________ e o potencial ______________.

A)será sempre nulo - diminui - diminui.

B)diminui - diminui - será sempre igual.

C)será sempre nulo - aumenta - aumenta.

D)aumenta - diminui - aumenta.

Gabarito da prova comentada — ACAFE 2019.1, Outros Cursos

Resolução — Método TEF

⚠ Ressalva editorial: questão fora da correção e do desempenho automático.

Estratégia física. Para uma casca esférica uniformemente carregada, usar o campo e o potencial no interior e na superfície.

No interior, $E=0$; na superfície, supondo a carga total $Q$ constante durante a inflação:

$$E_{\text{sup}}=\frac{k|Q|}{R^2}\quad\Rightarrow\quad |E|\downarrow\ ext{quando}\ R\uparrow$$

O potencial elétrico tem sinal:

$$V_{\text{sup}}=\frac{kQ}{R}$$

Para $Q<0$, $V<0$. Aumentar $R$ torna o potencial menos negativo, ou seja, seu valor aumenta em direção a zero; somente o seu módulo diminui.

Ressalva editorial. A chave A da prova comentada parece interpretar “potencial diminui” como diminuição do módulo $|V|$. Como o enunciado trata de carga negativa e não fala em módulo, o potencial algébrico aumenta. Nenhuma alternativa descreve todas as grandezas sem ambiguidade.

Questão excluída do desempenho automático por ambiguidade física relevante.

Resposta registrada na fonte: A