Mackenzie 2003.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

A figura mostra, em determinado instante, dois carros A e B em movimento retilíneo uniforme. O carro A, com velocidade escalar $20\text{ m/s}$, colide com o B no cruzamento C. Desprezando as dimensões dos automóveis, a velocidade escalar de B é:

Da janela de um apartamento, situado no $12^\circ$ piso de um edifício, uma pessoa abandona uma pequena pedra do repouso. Depois de $2{,}0\text{ s}$, essa pedra, em queda livre, passa em frente à janela de um apartamento do $6^\circ$ piso. Admitindo que os apartamentos possuam mesmas dimensões e que os pontos de visão nas janelas estão numa mesma vertical, à meia altura de cada uma delas, o tempo total gasto pela pedra, entre a janela do $12^\circ$ piso e a do piso térreo, é aproximadamente:

Um motor elétrico tem seu eixo girando em MCU, com uma frequência de $2400\text{ rpm}$. Prendendo-se uma polia de $20{,}00\text{ cm}$ de diâmetro a esse eixo, de forma que seus centros coincidam, o conjunto se movimenta praticamente com a mesma frequência. Nesse caso, podemos afirmar que:

Uma carreta de $10$ toneladas, ao subir uma rampa com velocidade constante, se eleva de $15\text{ m}$ na vertical ao percorrer $100\text{ m}$ em $20\text{ s}$. A resultante das forças de resistência (atrito e resistência do ar) que agem sobre a carreta equivale a $3\%$ de seu peso. Adotando $g=10\text{ m/s}^2$, a potência da força exercida pelo motor é de:

Um caminhão a $90\text{ km/h}$ colide com a traseira de um automóvel que viaja com movimento de mesmo sentido e velocidade $54\text{ km/h}$. A massa do caminhão é o triplo da massa do automóvel. Imediatamente após a colisão, os dois veículos caminham juntos, com velocidade de:

As forças $\vec F_1$, $\vec F_2$ e $\vec F_3$, de intensidades respectivamente iguais a $10\text{ N}$, $11\text{ N}$ e $10\text{ N}$, agem sobre um corpo, conforme mostra o desenho. Para que o corpo fique em equilíbrio, a força que devemos adicionar ao sistema terá módulo igual a:

Quando um raio de luz monocromática, proveniente de um meio homogêneo, transparente e isótropo, identificado por meio A, incide sobre a superfície de separação com um meio B, também homogêneo, transparente e isótropo, passa a se propagar nesse segundo meio, conforme a ilustração. Sabendo-se que o ângulo $\alpha$ é menor que o ângulo $\beta$, podemos afirmar que:

Com relação ao movimento ondulatório, podemos afirmar que:

Duas barras metálicas, de diferentes materiais, apresentam o mesmo comprimento a $0^\circ\text{C}$. Ao serem aquecidas à temperatura de $100^\circ\text{C}$, a diferença entre seus comprimentos passa a ser de $1\text{ mm}$. Sendo $2{,}2\cdot10^{-5}\ ^\circ\text{C}^{-1}$ o coeficiente de dilatação linear do material de uma barra e $1{,}7\cdot10^{-5}\ ^\circ\text{C}^{-1}$ o do material da outra, o comprimento dessas barras a $0^\circ\text{C}$ era:

Em uma experiência aquecemos $270\text{ g}$ de água $(c=1\text{ cal/(g·}^\circ\text{C)})$ e calor latente de vaporização $L_v=540\text{ cal/g}$, contida em uma panela, por meio de uma fonte térmica de potência calorífica constante. O gráfico mostra a variação da temperatura da água em função do tempo, contado a partir do início do aquecimento. Após $5$ minutos do início do aquecimento, a massa de água líquida contida no interior da panela é:

Um mol de gás ideal, inicialmente num estado A, ocupa o volume de $5{,}6\text{ L}$. Após sofrer uma transformação isotérmica, é levado ao estado B. Sabendo que em B o gás está nas CNTP (condições normais de temperatura e pressão), podemos afirmar que em A:

Duas pequenas esferas metálicas idênticas, $E_1$ e $E_2$, são utilizadas numa experiência de Eletrostática. A esfera $E_1$ está inicialmente neutra e a esfera $E_2$, eletrizada positivamente com a carga $4{,}8\cdot10^{-9}\text{ C}$. As duas esferas são colocadas em contato e em seguida afastadas novamente uma da outra. Sendo a carga de um elétron igual a $-1{,}6\cdot10^{-19}\text{ C}$ e a de um próton igual a $+1{,}6\cdot10^{-19}\text{ C}$, podemos dizer que:

Um pequeno corpo, de massa $m$ gramas e eletrizado com carga $q$ coulombs, está sujeito à ação de uma força elétrica de intensidade igual à de seu próprio peso. Essa força se deve à existência de um campo elétrico uniforme, paralelo ao campo gravitacional, também suposto uniforme na região onde as observações foram feitas. Considerando que tal corpo esteja em equilíbrio, devido exclusivamente às ações do campo elétrico $\vec E$ e do campo gravitacional $(g=10\text{ m/s}^2)$, podemos afirmar que a intensidade do vetor campo elétrico é:

A $40\text{ cm}$ de um corpúsculo eletrizado, coloca-se uma carga puntiforme de $2{,}0\mu\text{C}$. Nessa posição, a carga adquire energia potencial elétrica igual a $0{,}54\text{ J}$. Considerando $k_0=9\cdot10^9\text{ N·m}^2/\text{C}^2$, a carga elétrica do corpúsculo eletrizado é:

Um estudante dispõe de uma lâmpada, cujas especificações nominais são $(3\text{ W}-6\text{ V})$, e uma bateria ideal de $12\text{ V}$. Para que a lâmpada possa ser utilizada, com o aproveitamento dessa bateria, uma das possibilidades é associar a ela um resistor de resistência elétrica adequada. A associação que permite a utilização da lâmpada nas condições plenas de funcionamento e sem “queimar” é:

A)

B)

C)

D)

Correndo com uma bicicleta, ao longo de um trecho retilíneo de uma ciclovia, uma criança mantém a velocidade constante de módulo igual a $2{,}50\text{ m/s}$. O diagrama horário da posição para esse movimento está ilustrado. Segundo o referencial adotado, no instante $t=15{,}00\text{ s}$, a posição $x$ da criança é igual a:

Em uma estrada retilínea, um ônibus parte do repouso da cidade A, parando na cidade B, distante $9\text{ km}$. No trajeto, a velocidade máxima permitida é igual a $90\text{ km/h}$ e a aceleração e desaceleração máximas que o ônibus pode ter são, em módulo, iguais a $2{,}5\text{ m/s}^2$. O menor tempo no qual o ônibus pode fazer esse trajeto, sem infringir o limite de velocidade permitido, é de:

Um operário da construção civil necessita arrastar um bloco de concreto ao longo de uma prancha inclinada de $30^\circ$ com a horizontal. Com o objetivo de evitar o rompimento da corda, foi orientado a puxar o corpo com velocidade constante, de forma que se deslocasse $1{,}00\text{ m}$ a cada $4{,}0\text{ s}$. Seguindo essas orientações, sabia-se que a intensidade da força tensora no fio corresponderia a $57\%$ do módulo do peso do corpo. Considerando a corda e a polia como ideais, o coeficiente de atrito dinâmico entre as superfícies em contato, nesse deslocamento, é aproximadamente:

Um garoto, que se encontra apoiado sobre seu “skate”, desce por uma rampa, saindo do repouso no ponto B. Deslocando-se sempre sobre o mesmo plano vertical, atinge o ponto C, com velocidade nula. Admitindo o mesmo percentual de perda de energia mecânica, se o garoto saísse do repouso no ponto A, atingiria o ponto C com velocidade:

O tipo de luminária ilustrada foi utilizado na decoração de um ambiente. A haste AC, presa à parede, é homogênea, tem secção transversal constante e massa $800\text{ g}$. Quando o lampadário, pendente em A, tem massa superior a $500\text{ g}$, o fio ideal AB arrebenta. Nesse caso, podemos dizer que a intensidade máxima da força tensora suportada por esse fio é:

Em uma história de ficção científica, um astronauta, ao descer no planeta Argus, de diâmetro igual a $1/4$ do diâmetro da Terra, verifica que o módulo de seu peso é o dobro do que seria na Terra. Lembrando a Lei da Gravitação Universal de Newton, concluímos que a massa do planeta Argus é:

Um espelho esférico côncavo, que obedece às condições de Gauss, fornece, de um objeto colocado a $2\text{ cm}$ de seu vértice, uma imagem virtual situada a $4\text{ cm}$ do mesmo. Se utilizarmos esse espelho como refletor do farol de um carro, no qual os raios luminosos refletidos são paralelos, a distância entre o filamento da lâmpada e o vértice do espelho deve ser igual a:

Um corpo C, de massa $1{,}00\cdot10^{-1}\text{ kg}$, está preso a uma mola helicoidal de massa desprezível e que obedece à Lei de Hooke. Num determinado instante, o conjunto se encontra em repouso, conforme ilustra a figura 1, quando então é abandonado e, sem atrito, o corpo passa a oscilar periodicamente em torno do ponto O. No mesmo intervalo de tempo em que esse corpo vai de A até B, o pêndulo simples ilustrado na figura 2 realiza uma oscilação completa. Sendo $g=10\text{ m/s}^2$, a constante elástica da mola é:

Os termômetros são instrumentos utilizados para efetuarmos medidas de temperaturas. Os mais comuns se baseiam na variação de volume sofrida por um líquido considerado ideal, contido num tubo de vidro cuja dilatação é desprezada. Num termômetro em que se utiliza mercúrio, vemos que a coluna desse líquido “sobe” cerca de $2{,}7\text{ cm}$ para um aquecimento de $3{,}6^\circ\text{C}$. Se a escala termométrica fosse a Fahrenheit, para um aquecimento de $3{,}6^\circ\text{F}$, a coluna de mercúrio “subiria”:

Um “cubinho” de gelo $(c=0{,}50\text{ cal/(g·}^\circ\text{C)})$ e $L_f=80\text{ cal/g}$, de massa $20\text{ g}$, encontra-se inicialmente a $-20^\circ\text{C}$. A quantidade de calor que esse gelo necessita para atingir a temperatura de $0^\circ\text{C}$ e derreter totalmente é igual à quantidade de calor que a massa de $100\text{ cm}^3$ de água $(c=1{,}0\text{ cal/(g·}^\circ\text{C)})$ e $\rho=1{,}0\text{ g/cm}^3$ necessita para ter sua temperatura elevada de $20^\circ\text{C}$ até:

Certo gás, considerado ideal, com massa $34\text{ g}$, está contido em um recipiente de $12{,}3\text{ L}$, sob pressão de $4\text{ atm}$ a $27^\circ\text{C}$. Considerando apenas as massas atômicas dadas pela tabela abaixo, assinale o gás contido no recipiente:

Massas atômicas: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16.

Dado: $R=0{,}082\text{ atm·L/(mol·K)}$.

Entre as placas de um condensador tem-se o campo elétrico uniforme, de intensidade $1{,}0\cdot10^5\text{ V/m}$, e as ações gravitacionais são desprezadas. Um corpúsculo eletrizado, de massa $m=1{,}0\cdot10^{-3}\text{ g}$ e carga $q=+2\mu\text{C}$, é abandonado do repouso no ponto B. Após um intervalo de ________, o corpúsculo passa pelo ponto ________, com velocidade ________.

Um chuveiro elétrico de valor nominal $(5400\text{ W}-220\text{ V})$ deve aquecer de $20^\circ\text{C}$ a água que por ele passa. Para que isso ocorra, a vazão da água deve ser aproximadamente:

Densidade da água $=1\text{ g/cm}^3$

Calor específico da água $=1\text{ cal/(g·}^\circ\text{C)}$

$1\text{ cal}=4\text{ J}$

Observa-se que um resistor de resistência $R$, quando submetido à ddp $U$, é percorrido pela corrente elétrica de intensidade $i$. Associando-se em série, a esse resistor, outro de resistência $12\Omega$ e submetendo-se a associação à mesma ddp $U$, a corrente elétrica que a atravessa tem intensidade $i/4$. O valor da resistência $R$ é:

Uma partícula eletrizada movimenta-se com velocidade $\vec v$, numa região onde existe um campo magnético de vetor indução $\vec B$, ficando sujeita, por isso, à ação da força $\vec F$. Com relação a esse fato, considere as afirmações:

I. $\vec v$ é sempre perpendicular a $\vec B$.

II. $\vec F$ é sempre perpendicular a $\vec B$.

III. $\vec F$ é sempre perpendicular a $\vec v$.

Assinale: