Mackenzie 2004.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Da carroceria de um caminhão carregado com areia, pinga água à razão constante de $90$ gotas por minuto. Observando que a distância entre as marcas dessas gotas na superfície plana da rua é constante e igual a $10\text{ m}$, podemos afirmar que a velocidade escalar do caminhão é de:

Analisando o movimento de um corpúsculo, com aceleração constante em trajetória retilínea, um estudante verifica que, nos instantes $10\text{ s}$ e $30\text{ s}$, contados do início do movimento, as velocidades escalares desse corpúsculo são, respectivamente, iguais a $15\text{ m/s}$ e $25\text{ m/s}$. Com esses dados, o estudante deduz que a distância percorrida pelo corpúsculo entre esses dois instantes é:

Sobre um piso horizontal, um garoto empurra um caixote de $20\text{ kg}$, aplicando uma força, paralela ao piso, de intensidade $100\text{ N}$. Devido a esse fato, o caixote adquire aceleração igual a $0{,}5\text{ m/s}^2$. O valor do coeficiente de atrito cinético entre o caixote e o piso é:

Adote: $g=10\text{ m/s}^2$.

Um automóvel de $1000\text{ kg}$ está submetido a uma resultante de forças que lhe proporciona uma variação de velocidade ao longo de um trecho retilíneo da estrada. Entre os instantes $t_0=0\text{ s}$ e $t_1=10\text{ s}$, a velocidade escalar do automóvel varia, uniformemente, de $36\text{ km/h}$ para $108\text{ km/h}$. A potência média dessa resultante de forças, no referido intervalo de tempo, é:

Um caminhão de massa $5900\text{ kg}$, com velocidade escalar de $108\text{ km/h}$, trafega em uma estrada horizontal e retilínea. Ao passar sob uma ponte, cai, verticalmente, em sua carroceria, uma pedra de $100\text{ kg}$, que altera a velocidade do veículo para:

Utilizando-se de cordas ideais, dois garotos, exercendo forças de mesmo módulo, mantêm em equilíbrio um bloco A, como mostra a figura. Se a força de tração em cada corda tem intensidade de $20\text{ N}$, a massa do bloco suspenso é:

Adote: $g=10\text{ m/s}^2$.

Um estudante observa que, em certo instante, a temperatura de um corpo, na escala Kelvin, é $280\text{ K}$. Após $2$ horas, esse estudante verifica que a temperatura desse corpo, na escala Fahrenheit, é $86^\circ\text{F}$. Nessas $2$ horas, a variação da temperatura do corpo, na escala Celsius, foi de:

Lourdinha coloca, em uma garrafa térmica, o café que acabou de fazer. São $350\text{ g}$ de café, de calor específico $1\text{ cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)}$, a $86^\circ\text{C}$. A garrafa térmica inicialmente estava a $20^\circ\text{C}$ e o conjunto atinge equilíbrio térmico a $75^\circ\text{C}$. A capacidade térmica dessa garrafa é:

Um recipiente de volume $V$, totalmente fechado, contém $1\text{ mol}$ de um gás ideal, sob uma certa pressão $P$. A temperatura absoluta do gás é $T$ e a constante universal dos gases perfeitos é $R=0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L/(mol}\cdot\text{K)}$. Se esse gás é submetido a uma transformação isotérmica, cujo gráfico está representado a seguir, podemos afirmar que a pressão, no instante em que ele ocupa o volume de $32{,}8\text{ L}$, é:

Sentados em uma sala iluminada, vemos os objetos de seu interior, por reflexão, no vidro plano de uma janela. Esse fato é observado principalmente à noite, porque ocorre:

As ondas sonoras são ondas mecânicas e, a $16^\circ\text{C}$ de temperatura, propagam-se no ar com uma velocidade aproximadamente igual a $341\text{ m/s}$. Se a temperatura desse ar diminuir até $0^\circ\text{C}$, a velocidade de propagação dessas ondas sonoras será aproximadamente $331\text{ m/s}$. Nesta redução de temperatura, a frequência das referidas ondas:

Em uma atividade no laboratório de Física, um estudante, usando uma luva de material isolante, encosta uma esfera metálica A, carregada eletricamente com $8\mu\text{C}$, em outra idêntica B, eletricamente neutra. Em seguida, encosta a esfera B em outra C, também idêntica e eletricamente neutra. A carga adquirida pela esfera C é:

Um pesquisador observa que, no ponto P do campo elétrico gerado por uma carga puntiforme, a intensidade do vetor campo elétrico é $800\text{ N/C}$ e o potencial elétrico é $1200\text{ V}$. A distância desse ponto P à carga que dá origem a esse campo é:

O vendedor de um motor elétrico de corrente contínua informa que a resistência interna desse motor é $1{,}0\Omega$ e que ele consome $30{,}0\text{ W}$, quando ligado à d.d.p. de $6{,}0\text{ V}$. A força contraeletromotriz do motor que ele está vendendo é:

No circuito abaixo, o gerador é ideal. A relação $\dfrac{\Delta Q_1}{\Delta Q_2}$ entre a quantidade de calor $\Delta Q_1$ dissipada pelo resistor $R_1$ e a quantidade de calor $\Delta Q_2$ dissipada pelo resistor $R_2$ é:

Um corpo de $250\text{ g}$ de massa encontra-se em equilíbrio, preso a uma mola helicoidal de massa desprezível e constante elástica $k=100\text{ N/m}$, como mostra a figura. O atrito entre as superfícies em contato é desprezível. Estica-se a mola, com o corpo, até o ponto A, e abandona-se o conjunto nesse ponto, com velocidade zero. Em um intervalo de $1{,}0\text{ s}$, medido a partir desse instante, o corpo retornará ao ponto A:

A tabela abaixo apresenta as características de duas amostras do mesmo gás perfeito. O preenchimento correto da lacuna existente para a amostra 2 é:

Sob pressão normal, uma chama constante gasta $3$ minutos para elevar a temperatura de certa massa de água, de calor específico $1\text{ cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)}$, de $10^\circ\text{C}$ até $100^\circ\text{C}$. Nessa condição, admitido que o calor proveniente da chama seja recebido integralmente pela água, o tempo decorrido somente para a vaporização total da água será de:

Dado: calor latente de vaporização da água $=540\text{ cal/g}$.

Um raio de luz monocromática, proveniente de um meio A, incide sobre a superfície de separação com um meio B, sob um ângulo $\alpha$, com $\sin\alpha=0{,}8$, como mostra a figura 1. Como ocorre refração da luz, o raio passa a se propagar no meio B sob um ângulo $\beta$, com $\sin\beta=0{,}6$. Se um outro raio luminoso, idêntico ao anterior, incidir do meio B para o meio A, como indica a figura 2, ocorrerá refração da luz somente se:

A medida de uma grandeza física $G$ é dada pela equação $G=k\sqrt{\dfrac{G_1G_2}{G_3}}$. A grandeza $G_1$ tem dimensão de massa, a grandeza $G_2$ tem dimensão de comprimento e a grandeza $G_3$ tem dimensão de força. Sendo $k$ uma constante adimensional, a grandeza $G$ tem dimensão de:

Um estudante resolve determinar a massa de um corpo C e, para tanto, lança mão de uma “balança diferente”, conforme a ilustração. O sistema possui uma polia móvel $P_1$, uma polia fixa $P_2$, fios ideais e uma mola M de constante elástica $400\text{ N/m}$. Com os corpos A e B nas posições indicadas, a prancha homogênea está em equilíbrio horizontal. Sabendo que a mola está esticada de $10{,}00\text{ cm}$ em relação ao seu comprimento natural, concluímos que o corpo C tem massa de:

Adote: $g=10\text{ m/s}^2$.

Um avião efetua uma curva em um plano horizontal, de forma que o ângulo entre esse plano e a força de sustentação $F$ é $\alpha$. Sendo $P$ o peso do avião, $R$ o raio da curva e $g$ o módulo da aceleração da gravidade no local, a relação $F/P$, entre a intensidade da força de sustentação do avião e a intensidade de seu peso, é:

Com uma bomba hidráulica de potência útil $0{,}5\text{ CV}$, retira-se água de um poço de $15\text{ m}$ de profundidade e preenche-se um reservatório de $500$ litros, localizado no solo. Desprezando as perdas, adotando $g=10\text{ m/s}^2$, a densidade da água igual a $1\text{ g/cm}^3$ e $1\text{ CV}=750\text{ W}$, o tempo gasto para encher o reservatório é de:

Um atleta, ao disputar os “100 metros rasos”, consegue cumprir o percurso em $10{,}0\text{ s}$. Considerando que o movimento é retilíneo uniformemente acelerado, a partir do repouso e da origem dos espaços, o gráfico que melhor representa a velocidade escalar do atleta em função do espaço percorrido é:

Um corpo é abandonado do repouso, de uma altura de $60{,}00\text{ m}$ em relação ao solo. Caindo livre de qualquer resistência, após percorrer $1{,}80\text{ m}$, sua velocidade é $v_1$. Continuando sua queda, após $2{,}0\text{ s}$ do instante em que a velocidade é $v_1$, este corpo estará com uma velocidade $v_2$ de módulo:

Adote: $g=10\text{ m/s}^2$.

Os corpos A e B da figura a seguir são idênticos e estão ligados por meio de um fio suposto ideal. A polia possui inércia desprezível, a superfície I é altamente polida e o coeficiente de atrito cinético entre a superfície II e o corpo B é $\mu=0{,}20$. Em determinado instante, o corpo A está descendo com velocidade escalar $3{,}0\text{ m/s}$. Após $2{,}0\text{ s}$, sua velocidade escalar será:

Adote: $g=10\text{ m/s}^2$.

Dois capacitores planos idênticos, cujas placas possuem $1{,}00\text{ cm}^2$ de área cada uma, estão associados em série, sob uma d.d.p. de $12{,}0\text{ V}$. Deseja-se substituir os dois capacitores por um único capacitor que tenha uma capacidade elétrica equivalente à da associação. Se o novo capacitor também for plano, possuir o mesmo dielétrico e mantiver a mesma distância entre as placas, a área de cada uma delas deverá ter:

No circuito a seguir, a lâmpada L apresenta inscrição nominal $(3\text{ W}-6\text{ V})$, o gerador elétrico utilizado é considerado ideal e o capacitor não apresenta carga elétrica. No momento em que a chave Ch é fechada, a lâmpada acende e o amperímetro ideal $A_1$ acusa uma intensidade de corrente igual a $0{,}10\text{ A}$. Instantes depois, a lâmpada apaga, esse mesmo amperímetro marca zero e o amperímetro $A_2$, também ideal, indica:

Em determinada experiência, ligamos um gerador de f.e.m. $120\text{ V}$ e resistência interna $10\Omega$ a um resistor de resistência R. Nessas condições, observamos que o rendimento do gerador é de $60\%$. O valor da resistência R é:

A intensidade da força de interação eletromagnética entre dois condutores retilíneos, dispostos paralelamente um ao outro e percorridos por correntes elétricas de intensidades $i_1$ e $i_2$, é dada por $F=\dfrac{\mu_0\ell}{2\pi d}i_1i_2$. Dois condutores idênticos estão dispostos paralelamente um ao outro, como mostra a figura, distantes $10{,}00\text{ cm}$ um do outro. Se a distância entre estes condutores passar a ser o dobro da inicial, eles irão ______ com uma força de intensidade ______.

Um estudante que se encontrava sentado em uma praça, em frente de um moderno edifício, resolveu observar o movimento de um elevador panorâmico. Após haver efetuado algumas medidas, concluiu que a velocidade escalar do elevador em função do tempo era bem representada pelo gráfico abaixo:

Sabendo que, no instante $t=0$, o elevador se encontrava no solo, podemos afirmar que:

Os pontos A e B, da mesma vertical, estão respectivamente a $320\text{ cm}$ e $180\text{ cm}$ de altura de uma esteira rolante. No mesmo instante, de cada um desses pontos, abandona-se do repouso uma pedra. Essas pedras atingem pontos da esteira que distam $16\text{ cm}$ entre si. A velocidade escalar da esteira é constante e igual a:

Adote: $g=10\text{ m/s}^2$.

O bloco da figura é abandonado do repouso no ponto A e atinge o ponto B, distante $3{,}00\text{ m}$ de A, após $1{,}41\text{ s}$. Se não existisse atrito entre o bloco e a superfície de apoio, o bloco iria de A para B em $1{,}00\text{ s}$. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a superfície plana inclinada é:

Adote: $g=10\text{ m/s}^2$.

Um brinquedo com as características de um carrossel é constituído, simplificadamente, de fios supostamente ideais, de $20\text{ cm}$ de comprimento cada um, presos ao mesmo ponto P, e de pequenos corpos, de massas individuais iguais a $100\text{ g}$, presos a esses fios. Quando esses corpos estão descrevendo um movimento circunferencial uniforme, de raio $12\text{ cm}$, a energia cinética de cada um deles é:

Adote: $g=10\text{ m/s}^2$.

Em uma montagem no laboratório de Física, suspendem-se 3 caixas A, B e C, de massas $m_A$, $m_B$ e $m_C$, tais que $m_A=2m_B=3m_C$, como mostra a figura. A força de tração no fio que une A a B é representada por $T_1$ e a tração no fio que une B a C é representada por $T_2$. Cortando-se o fio que prende o sistema no teto e desprezando-se a resistência do ar, podemos afirmar que, durante a queda:

As dilatações lineares de duas hastes metálicas A e B são dadas em função das respectivas variações de temperatura, de acordo com os diagramas a seguir. A haste A tem, a $0^\circ\text{C}$, o comprimento $100{,}0000\text{ cm}$ e a B, $100{,}1000\text{ cm}$. A temperatura na qual as hastes A e B apresentam o mesmo comprimento é:

Em uma manhã de céu azul, um banhista, na praia, observa que a areia está muito quente e a água do mar está muito fria. À noite, esse mesmo banhista observa que a areia da praia está fria e a água do mar está morna. O fenômeno observado deve-se ao fato de que:

Um pequeno bloco de gelo, inicialmente a $-20^\circ\text{C}$, é colocado rapidamente no interior de uma garrafa de capacidade térmica desprezível, que contém $250\text{ cm}^3$ de água pura a $18^\circ\text{C}$. O equilíbrio térmico do sistema dá-se a $0^\circ\text{C}$ e, a esta temperatura, toda a água existente no interior da garrafa encontra-se em estado líquido. A massa deste bloco de gelo é:

Dados: calor específico da água líquida $=1{,}00\text{ cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)}$; calor específico do gelo $=0{,}50\text{ cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)}$; calor latente de fusão $=80\text{ cal/g}$; densidade da água líquida $=1{,}00\text{ g/cm}^3$.

Os pneus de um automóvel foram calibrados, no início de uma viagem, à temperatura de $27^\circ\text{C}$. Após um longo percurso, o motorista, preocupado com a pressão do ar dos pneus, resolveu medi-la e verificou um aumento de $10\%$ em relação à pressão do início da viagem. Considerando o ar dos pneus como um gás ideal e que o volume praticamente não se alterou, concluímos que sua temperatura nesse instante era:

Na propagação de um trem de ondas periódicas na superfície de um lago, um estudante observa que a distância entre duas cristas de ondas consecutivas é de $40\text{ cm}$ e que o tempo decorrido pela passagem das mesmas por determinado ponto é $0{,}5\text{ s}$. A velocidade de propagação dessas ondas é:

Dois espelhos planos $E_1$ e $E_2$ formam entre si $50^\circ$. Um raio de luz incide no espelho $E_1$ e, refletindo, incide no espelho $E_2$. Emergindo do sistema de espelhos, esse raio refletido forma, com o raio que incide no espelho $E_1$, o ângulo $\alpha$, nas condições da figura. O valor desse ângulo $\alpha$ é:

O desenho não está em escala.

Duas pequenas esferas metálicas idênticas, de $10$ gramas cada uma, estão suspensas por fios isolantes, presos a duas paredes verticais, como mostra a figura. As esferas eletrizadas com cargas $q_1=+1{,}0\mu\text{C}$ e $q_2=-1{,}0\mu\text{C}$, respectivamente, estão em equilíbrio na posição indicada. O meio é o vácuo, com $k_0=9\cdot10^9\text{ N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$, e a aceleração gravitacional local é $g=10\text{ m/s}^2$. A distância d, entre as referidas esferas, é:

Em uma certa residência, existe um chuveiro elétrico A de indicação nominal $(4400\text{ W}/6600\text{ W}-220\text{ V})$. Esse chuveiro possui uma chave reguladora que possibilita dispor-se de água morna na posição Verão e de água mais quente na posição Inverno. Existe também outro chuveiro B, de mesma finalidade, com inscrição nominal $(4400\text{ W}/6600\text{ W}-110\text{ V})$. Comparando-se o consumo de energia elétrica dos dois chuveiros, para dois banhos idênticos, concluímos que:

Dispõe-se de uma associação de seis lâmpadas idênticas, cada uma das quais com inscrição nominal $(1{,}5\text{ W}-6\text{ V})$, conforme a figura a seguir. O gerador elétrico utilizado possui força eletromotriz $3{,}0\text{ V}$ e resistência interna $2{,}00\Omega$. O amperímetro ideal A, inserido no circuito, indica uma intensidade de corrente elétrica igual a:

Sabemos que um fio condutor elétrico A, sujeito a uma diferença de potencial, sofre um aquecimento devido ao Efeito Joule. Deseja-se utilizar, porém, um outro fio B, com o quádruplo do comprimento do primeiro e constituído do mesmo material, sob uma mesma d.d.p. Para que se tenha a mesma dissipação de energia térmica nos dois fios, a relação entre os diâmetros $d_A$ e $d_B$ de suas respectivas secções transversais deverá ser: