Um depósito, contendo inicialmente $600$ litros de água, dispõe de uma válvula na sua parte inferior. Um dispositivo foi utilizado para registrar o volume de água no reservatório, a cada instante, a partir do momento em que a válvula foi aberta. Os valores obtidos durante a operação permitiram construir o gráfico volume em função do tempo.
Quantos minutos decorreram até o volume da água existente no depósito cair à metade?
O volume inicial é $600\text{ L}$. A metade desse volume é
$\dfrac{600}{2}=300\text{ L}$.
Lendo o gráfico, o nível $V=300\text{ L}$ é atingido aproximadamente em $t=5\text{ min}$.
Duas molas $M_1$ e $M_2$, de mesmo comprimento, são presas num bloco $Q$ e em duas argolas A e B. Uma pessoa, com suas mãos, distende as molas no ar, de tal forma que a configuração final do sistema é a indicada na figura.
Podemos afirmar que
No equilíbrio estático adotado pela prova, as duas forças elásticas horizontais sobre o bloco $Q$ têm a mesma intensidade e sentidos opostos: $F_1=F_2$.
Para cada mola ideal de massa desprezível em equilíbrio, as forças aplicadas em suas duas extremidades também têm intensidades iguais. Portanto, as forças das molas nas argolas A e B têm a mesma intensidade: alternativa E.
Essas duas forças em extremidades diferentes não constituem um par de ação e reação. Um par correto é a força do bloco sobre uma mola e a força dessa mesma mola sobre o bloco.
Um veículo de $0{,}3\text{ kg}$ parte do repouso com aceleração constante; $10\text{ s}$ após encontra-se a $40\text{ m}$ da posição inicial. Qual o valor da quantidade de movimento nesse instante?
Como o veículo parte do repouso e tem aceleração constante:
$s=\dfrac12at^2$.
$40=\dfrac12a(10)^2\Rightarrow a=0{,}8\text{ m/s}^2$.
A velocidade no instante $t=10\text{ s}$ é
$v=at=0{,}8\cdot10=8\text{ m/s}$.
Logo, a quantidade de movimento vale
$p=mv=0{,}3\cdot8=2{,}4\text{ kg·m/s}$.
O gráfico representa a posição de uma partícula, em movimento retilíneo, como função do tempo.
Assinale a alternativa correta.
Do gráfico, entre $0$ e $20\text{ s}$, a posição passa de $2\text{ m}$ para $3\text{ m}$.
Assim, a velocidade média nesse intervalo é
$v_m=\dfrac{\Delta s}{\Delta t}=\dfrac{3-2}{20}=0{,}05\text{ m/s}$.
Duas substâncias A e B são colocadas num recipiente, uma após a outra. Durante o preenchimento, são medidos continuamente a massa e o volume contidos no recipiente. Com estes dados constrói-se o gráfico abaixo.
As massas específicas (densidades) de A e B, em $\text{g/cm}^3$, são respectivamente:
A densidade corresponde à inclinação do gráfico $m\times V$.
Para A:
$\rho_A=\dfrac{20}{20}=1{,}0\text{ g/cm}^3$.
Para B, a massa aumenta de $20\text{ g}$ para $48\text{ g}$ quando o volume aumenta de $20\text{ cm}^3$ para $40\text{ cm}^3$:
$\rho_B=\dfrac{48-20}{40-20}=\dfrac{28}{20}=1{,}4\text{ g/cm}^3$.
Um bloco de $2\text{ kg}$ é solto do alto de um plano inclinado, atingindo o plano horizontal com uma velocidade de $5\text{ m/s}$, conforme ilustra a figura.
A força de atrito, suposta constante, entre o bloco e o plano inclinado vale:
A energia potencial gravitacional inicial é
$E_p=mgh=2\cdot10\cdot5=100\text{ J}$.
A energia cinética ao final do plano inclinado é
$E_c=\dfrac12mv^2=\dfrac12\cdot2\cdot5^2=25\text{ J}$.
A perda de energia por atrito é $100-25=75\text{ J}$.
Como o bloco percorre $25\text{ m}$ sobre o plano:
$F_{at}\cdot25=75\Rightarrow F_{at}=3\text{ N}$.
A figura ilustra um sistema de aquecimento solar: uma placa metálica P pintada de preto e, em contato com ela, um tubo metálico encurvado; um depósito de água D e tubos de borracha T ligando o depósito ao tubo metálico.
O aquecimento da água contida no depósito D, pela absorção da energia solar, é devido basicamente aos seguintes fenômenos, pela ordem:
A energia solar chega à placa principalmente por irradiação.
Da placa metálica para o tubo metálico em contato com ela, a transferência ocorre por condução.
Depois, a água aquecida circula pelo sistema por convecção.
Logo, a sequência é irradiação, condução e convecção.
Um raio luminoso atinge uma superfície de separação S entre dois meios transparentes, sofrendo reflexão e refração. A figura mostra o fenômeno sem indicar as orientações dos raios.
Podemos afirmar que as semirretas a, b e c representam, respectivamente, os raios de
No fenômeno indicado, o raio incidente e o raio refletido permanecem no mesmo meio, em lados opostos da normal à superfície, enquanto o raio refratado passa para o outro meio.
A normal a S é horizontal: b e c estão no mesmo meio e fazem ângulos iguais com ela. O raio b aproxima-se da interface e c afasta-se dela; a atravessa a interface continuando acima do ponto de incidência. Assim, a semirreta $b$ é o raio incidente, $c$ é o raio refletido e $a$ é o raio refratado.
$a$, $b$ e $c$ representam, respectivamente, refração, incidência e reflexão.
A figura representa 4 resistores iguais.
Este conjunto foi feito para ser utilizado ligando-se A e E nas extremidades de um gerador de $120\text{ V}$. Se dispusermos de um gerador de $60\text{ V}$ e quisermos dissipar a mesma energia elétrica, num mesmo intervalo de tempo, deveremos ligar
Com $120\text{ V}$ entre A e E, os quatro resistores ficam em série, logo $R_{eq}=4R$.
A potência inicial é
$P=\dfrac{120^2}{4R}$.
Para dissipar a mesma potência com $60\text{ V}$, a resistência equivalente deve satisfazer
$\dfrac{60^2}{R'_{eq}}=\dfrac{120^2}{4R}$.
Daí, $R'_{eq}=R$.
Ligando A e E a um terminal e C ao outro, há dois ramos em paralelo: CBA, com resistência $2R$, e CDE, com resistência $2R$. Portanto:
$R'_{eq}=2R\parallel2R=R$.
Uma fonte F emite partículas (elétrons, prótons e nêutrons) que são lançadas no interior de uma região onde existe um campo elétrico uniforme.
As partículas penetram perpendicularmente às linhas de força do campo. Três partículas emitidas atingem o anteparo A nos pontos P, Q e R. Podemos afirmar que essas partículas eram respectivamente:
A partícula que segue sem desvio não sofre força elétrica resultante; portanto, é neutra. Assim, a partícula que atinge P é um nêutron.
As partículas que atingem Q e R desviam-se no sentido da placa negativa. Logo, possuem carga positiva.
Dois prótons podem atingir pontos diferentes se tiverem velocidades iniciais diferentes: o tempo sob a ação do campo modifica o desvio.
Entre as alternativas dadas, isso corresponde a nêutron, próton e próton.
A figura mostra uma barra imantada e uma esfera de plástico eletrizada positivamente, ambas situadas sobre a superfície de uma mesa.
Desprezam-se os atritos e admite-se que a esfera não perde suas cargas. Desliza-se o ímã sobre a superfície da mesa. Podemos afirmar que:
No modelo elementar adotado pelo gabarito da prova, considera-se apenas a força magnética direta sobre a carga: $\vec F_B=q\,\vec v\times\vec B$.
Como a esfera está inicialmente em repouso, $\vec v=0$ e essa força é nula. Dentro desse modelo, a resposta é E.
Essa conclusão não se estende a todos os efeitos de um ímã em movimento: um campo magnético variável pode produzir campo elétrico induzido. Esses efeitos não são considerados na resposta histórica da questão.
Provoca-se uma perturbação no centro de um recipiente quadrado contendo líquido, produzindo-se uma frente de onda circular. O recipiente tem $2\text{ m}$ de lado e a velocidade da onda é de $1\text{ m/s}$. Qual das figuras abaixo melhor representa a configuração da frente de onda, $1{,}2\text{ s}$ após a perturbação?
A distância percorrida pela frente de onda em $1{,}2\text{ s}$ é $r=vt=1\cdot1{,}2=1{,}2\text{ m}$.
Do centro ao meio de cada parede há $1\text{ m}$; portanto, as primeiras reflexões começam em $t=1\text{ s}$. Aos $1{,}2\text{ s}$, existem tanto os arcos incidentes que ainda avançam em direção aos cantos quanto os arcos refletidos que voltam para o interior.
Os cantos ainda não foram alcançados, pois estão a $\sqrt{1^2+1^2}=\sqrt2\text{ m}\approx1{,}41\text{ m}$ do centro. A alternativa D reúne os arcos incidentes e os quatro arcos refletidos junto às paredes. Considerar apenas os arcos incidentes levaria à figura incompleta C.