FGV · 1999.2 — Física com resolução

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Vestibular FGV 1999.2 · Vestibular de maio de 1999 (1ª fase) · Ciências Naturais: questões de Física (Q66, Q67, Q68 e Q70).

Q66
Mecânica — Dinâmica — Blocos em planos inclinados com atrito

Dois blocos, m₂ sobre o plano da esquerda (subindo com velocidade v) e m₁ sobre o plano da direita, ligados por um fio que passa por uma polia no topo; o ângulo α é medido entre a vertical e o plano.

Os dois blocos da figura, solidários por um fio inextensível de massa desprezível, deslizam, conforme indicado, com velocidade constante. A relação entre suas massas é dada por $m_1=\tfrac12\,m_2$. Os coeficientes de atrito cinemático entre os blocos e a superfície sobre os quais se apóiam são, respectivamente, $\mu_1$ e $\mu_2$. O ângulo $\alpha$ é igual a $45^{\circ}$.

Nessas condições, é verdadeira a relação:

A)
$\mu_1=2\mu_2+1$
B)
$\mu_1=2\mu_2-1$
C)
$\mu_1>2\mu_2+1$
D)
$\mu_1<2\mu_2+1$
E)
$\mu_1>2\mu_2-1$

Gabarito oficial da FGV (vestibular de maio de 1999) conferido pela resolução TEF — Ciências: questões de Física

A
Resolução comentada

Com velocidade constante e planos a $45^{\circ}$: $m_1g\,\text{sen}\,45^{\circ}=m_2g\,\text{sen}\,45^{\circ}+\mu_1m_1g\cos45^{\circ}+\mu_2m_2g\cos45^{\circ}$.

Com $m_1=m_2/2$: $\tfrac12(1-\mu_1)=1+\mu_2\Rightarrow\mu_1=-(2\mu_2+1)$, que é negativo: nenhuma alternativa serve.

A banca anulou a questão (gabarito: todas as alternativas). Esta leitura da figura é nossa, pois o enunciado é ambíguo quanto aos ângulos dos planos.

Q67
Mecânica — Energia/Potência — Usina hidrelétrica

Uma usina hidrelétrica entrega ao consumo ${10\,000\text{ MW}}$ de potência. O sistema todo de geração da usina apresenta perdas de $10\%$ e funciona com uma vazão constante de ${15\,000\text{ m}^3/\text{h}}$. Assumindo $g=10\text{ m/s}^2$ e densidade da água igual a $10^3\text{ kg/m}^3$, calcula-se a altura da queda em:

A)
$7{,}4\text{ m}$.
B)
$667{,}0\text{ m}$.
C)
$740{,}0\text{ m}$.
D)
$66{,}7\text{ m}$.
E)
$74{,}0\text{ m}$.

Gabarito oficial da FGV (vestibular de maio de 1999) conferido pela resolução TEF — Ciências: questões de Física

A
Resolução comentada

Vazão em massa: $\dfrac{15\,000}{3\,600}\cdot10^{3}\approx4\,167\text{ kg/s}$; potência hidráulica: $\dfrac{10^{10}}{0{,}9}\approx1{,}11\cdot10^{10}\text{ W}$.

$$h=\frac{P}{\dot m\,g}\approx\frac{1{,}11\cdot10^{10}}{4\,167\cdot10}\approx2{,}7\cdot10^{5}\text{ m}$$

Valor inconsistente com todas as alternativas (a banca anulou a questão).

Q68
Eletricidade — Potência — Rendimento de lâmpada

Uma lâmpada de filamentos de potência nominal ${500\text{ W}}$ é alimentada por uma corrente de ${5\text{ A}}$. A lâmpada dissipa na forma de calor ${800\text{ J}}$ a cada ${2}$ segundos. O rendimento da lâmpada e a tensão a que está submetida são, respectivamente:

A)
$80\%$, $160\text{ V}$.
B)
$20\%$, $100\text{ V}$.
C)
$80\%$, $100\text{ V}$.
D)
$20\%$, $160\text{ V}$.
E)
$62{,}5\%$, $100\text{ V}$.

Gabarito oficial da FGV (vestibular de maio de 1999) conferido pela resolução TEF — Ciências: questões de Física

B
Resolução comentada

$U=\dfrac{P}{i}=\dfrac{500}{5}=100\text{ V}$.

Calor: $\dfrac{800}{2}=400\text{ W}$; potência útil $=500-400=100\text{ W}$.

$$\eta=\frac{100}{500}=20\%$$

Q70
Termologia — Mudanças de estado — Curva de resfriamento

O gráfico $\theta=\theta(t)$, onde $\theta$ = temperatura e $t$ = tempo, que melhor representa o processo de solidificação de uma substância pura é:

A)
Gráfico A: temperatura decresce, cai bruscamente em degrau e volta a decrescer.
B)
Gráfico B: temperatura decresce, mantém-se constante num patamar e volta a decrescer.
C)
Gráfico C: temperatura decresce exponencialmente, tendendo a um valor constante.
D)
Gráfico D: temperatura decresce linearmente, sem patamar.
E)
Gráfico E: temperatura decresce, com um trecho de queda mais rápida em forma de S, e estabiliza.

Gabarito oficial da FGV (vestibular de maio de 1999) conferido pela resolução TEF — Ciências: questões de Física

B
Resolução comentada

Durante a solidificação, a substância pura cede calor mantendo a temperatura constante (patamar).

Antes, o líquido se resfria; depois, o sólido se resfria: gráfico B.

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