ACAFE 2021.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Adotamos o modelo de movimento uniformemente variado ao longo da ladeira. O enunciado fornece duas posições medidas a partir do mesmo ponto.

$$\Delta s=50-10=40\ \mathrm{m}$$

$$v_0=0$$

A velocidade média no trecho é:

$$v_{\mathrm{m}}=\frac{\Delta s}{\Delta t}$$

$$v_{\mathrm{m}}=\frac{40}{4}=10\ \mathrm{m/s}$$

Com aceleração constante, a velocidade média é a média das velocidades inicial e final.

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

$$10=\frac{v_f}{2}$$

$$v_f=20\ \mathrm{m/s}$$

O ângulo de 20º não é necessário porque deslocamento e tempo já determinam o resultado nesse modelo. Sem especificar a evolução da aceleração, esses dados não determinariam uma velocidade final única.

Alternativa correta: B.

Ao inspirar, a criança aumenta o volume ocupado pelo corpo. A massa do ar inspirado é pequena diante da massa corporal; no modelo da questão, tratamos a massa total como aproximadamente constante.

$$\rho_{\mathrm{m}}=\frac{m}{V}$$

$$V_f>V_i$$

$$\rho_{\mathrm{m},f}<\rho_{\mathrm{m},i}$$

No equilíbrio de flutuação, o empuxo equilibra o peso.

$$E=P$$

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

$$V_{\mathrm{sub}}=\frac{m}{\rho_{\mathrm{água}}}$$

Como o volume total cresce e o volume necessário para sustentar o peso permanece aproximadamente o mesmo, aumenta a parcela do corpo fora da água.

Durante a expansão, antes da subida, pode haver um aumento transitório do empuxo. No novo equilíbrio, ele volta a igualar o peso. A chave oficial privilegia a redução da densidade média como explicação do novo estado.

Alternativa correta: C.

Chamamos de A o maqueiro mais próximo do centro de massa e de B o outro. O peso do jogador vale:

$$P=mg$$

$$P=80\cdot10=800\ \mathrm{N}$$

A distância do centro de massa ao apoio B é:

$$d_B=2{,}0-0{,}8=1{,}2\ \mathrm{m}$$

Calculamos os momentos em relação a B. A força aplicada em B tem braço nulo.

$$\sum\tau_B=0$$

$$F_A\cdot2{,}0=P\cdot1{,}2$$

$$F_A=\frac{800\cdot1{,}2}{2{,}0}$$

$$F_A=480\ \mathrm{N}$$

O equilíbrio vertical fornece a força no outro apoio e permite conferir o resultado.

$$F_B=P-F_A$$

$$F_B=800-480=320\ \mathrm{N}$$

O maqueiro mais próximo do centro de massa exerce, portanto, a maior força.

Alternativa correta: D.

Situação I. Instrumentos diferentes podem emitir a mesma frequência fundamental e apresentar distribuições de harmônicos e evoluções temporais distintas. A característica que permite distingui-los é o timbre.

Situação II. A nota permanece a mesma. No modelo ondulatório, a diferença de intensidade corresponde a uma diferença de amplitude. Para ondas no mesmo meio, a intensidade é proporcional ao quadrado da amplitude de pressão.

$$I\propto(\Delta p_{\max})^2$$

Situação III. Emitir notas diferentes significa alterar a altura musical, determinada principalmente pela frequência fundamental.

Na ordem pedida: timbre, amplitude e frequência.

Alternativa correta: B.

No modelo óptico escolar, o cristalino funciona como uma lente convergente. No olho real, a córnea também participa de maneira importante da refração.

Os raios provenientes de um ponto do objeto convergem efetivamente na retina. A imagem formada ali é, por isso, real.

Na condição usual de observação de objetos externos, a imagem retinal é invertida e diminuída. Usando a convenção de distâncias positivas para objeto e imagem reais:

$$A=-\frac{p\prime}{p}$$

$$A<0$$

O sinal negativo representa a inversão. Como a distância da imagem dentro do olho é muito menor que a distância usual do objeto, o módulo do aumento é menor que um.

$$|A|<1$$

A interpretação visual da orientação do mundo ocorre após a formação dessa imagem; ela não transforma a imagem retinal em uma imagem direita.

Alternativa correta: A.

Consideramos o chuveiro operando na potência nominal durante todos os banhos. Primeiro, convertemos a potência.

$$P=\frac{5400}{1000}=5{,}4\ \mathrm{kW}$$

Calculamos o tempo diário e, em seguida, o total mensal.

$$t_{\mathrm{dia}}=\frac{20}{60}=\frac13\ \mathrm{h}$$

$$t_{\mathrm{mês}}=30\cdot\frac13=10\ \mathrm{h}$$

A energia elétrica consumida no mês é:

$$E=Pt$$

$$E=5{,}4\cdot10=54\ \mathrm{kWh}$$

Aplicamos a tarifa fornecida no enunciado.

$$C=54\cdot0{,}30$$

$$C=\mathrm{R\$}\,16{,}20$$

Os 220 V caracterizam a tensão nominal do aparelho. Não é necessário calcular a corrente para obter o consumo nesta questão.

Alternativa correta: D.

Questão anulada no gabarito oficial. A análise abaixo explica o que os experimentos permitem concluir; não atribui uma resposta válida à questão anulada.

A extremidade A repele E. No modelo de ímãs permanentes adotado na questão, essa repulsão evidencia que AB e EF são ímãs, com polos iguais nas extremidades A e E.

A repulsão entre B e F é consistente com essa configuração: as extremidades opostas de cada barra apresentam os polos contrários aos de A e E.

As atrações de D por A e de C por B não comprovam que CD seja um ímã. Uma barra de ferro sem magnetização permanente também pode ser atraída por indução magnética.

Também é possível que CD seja um ímã orientado com D oposto a A e C oposto a B. Assim, os dados não resolvem a natureza da terceira barra.

O gabarito oficial registra a anulação, mas não apresenta nesse documento a justificativa da banca. Essa limitação lógica da identificação de CD é uma análise editorial, não uma justificativa oficial atribuída à instituição.