Observando a talha exponencial representada na figura, podemos dizer que a vantagem mecânica e o valor da tração (T) no outro extremo da corda valem, respectivamente,
A)4 e P/4
B)8 e P/8
C)3 e P/4
D)16 e P/16
E)8 e P/3
Gabarito
B
Resolução
Numa talha exponencial, cada polia móvel divide a força por dois: ela é sustentada por dois trechos de corda, cada um com metade da carga que ela segura.
Com três polias móveis ideais, a carga é dividida três vezes por dois:
A economia de força tem um preço: para subir a carga de $1\ \text{m}$, a ponta da corda precisa ser puxada $8\ \text{m}$. O trabalho é o mesmo.
Q17
Mecânica — Trabalho e Energia — Trabalho da Força Gravitacional
Observe as figuras. Elas representam uma pessoa elevando de 30 cm uma carga de 1000 N. Quanto ao trabalho ($\tau$) realizado pela força gravitacional sobre a carga, nas três situações, podemos afirmar que:
A)$\tau_1>\tau_3>\tau_2$
B)$\tau_3>\tau_2>\tau_1$
C)$\tau_3<\tau_1<\tau_2$
D)$\tau_1=\tau_3<\tau_2$
E)$\tau_1=\tau_2=\tau_3$
Gabarito
E
Resolução
O peso é uma força conservativa: o trabalho dele depende só do desnível, e não do caminho nem da máquina usada (plano inclinado, alavanca, polia).
Nas três situações, a carga de $1000\ \text{N}$ sobe os mesmos $30\ \text{cm}$. O trabalho do peso é o mesmo:
$$\tau=-P\,h=-1000\cdot0{,}30=-300\ \text{J}$$
As máquinas simples mudam a força que a pessoa precisa fazer, mas não o trabalho. É a "regra de ouro" da mecânica.
Q18
Mecânica — Hidrodinâmica — Equação da Continuidade
Neste funil, a área de entrada ($A_{ENTRADA}$) é 6 vezes maior que a de saída ($A_{SAÍDA}$). Quando preenchido com água, esta escoa de modo que seu nível abaixa uniformemente. Quando esse nível diminui de uma altura $h=12$ cm, num intervalo de tempo de $\Delta t=3{,}0$ s, podemos afirmar que a velocidade ($v_{SAÍDA}$) com que a água abandona o funil na saída e a vazão ($\Phi$) valem, respectivamente,
A)6 cm/s e $\Phi=(A_{ENTRADA}\div A_{SAÍDA})$
B)16 cm/s e $\Phi=(A_{SAÍDA}\cdot A_{ENTRADA})$
C)24 cm/s e $\Phi=(v_{SAÍDA}\cdot A_{SAÍDA})$
D)1,5 cm/s e $\Phi=(h\cdot v_{SAÍDA})$
E)0,67 cm/s e $\Phi=(\Delta t\cdot h\cdot v_{SAÍDA})$
Gabarito
C
Resolução
O nível da água desce $12\ \text{cm}$ em $3{,}0\ \text{s}$: a velocidade da água na entrada é $v_E=\frac{12}{3{,}0}=4\ \text{cm/s}$.
Pela equação da continuidade, a vazão é a mesma em qualquer seção: $A_E\,v_E=A_S\,v_S$. Com $A_E=6A_S$:
$$v_S=6\cdot4=24\ \text{cm/s}$$
A vazão é a área vezes a velocidade, $\Phi=A_S\,v_S$ (volume por tempo). As outras expressões nem têm unidade de vazão. É o mesmo efeito de apertar a ponta de uma mangueira: a área diminui, e a água sai mais rápido.
Q19
Eletromagnetismo — Campo Magnético — Campo Magnético de Solenoide
No solenoide da figura, cujo comprimento é de 10 cm, temos um fino fio enrolado uniformemente e com revestimento isolante. Ele é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 10 A. Podemos dizer que a relação ($B_{AR}/B_{NÚCLEO}$) entre as intensidades do vetor indução magnético no interior do solenóide, inicialmente preenchido apenas com ar, e depois, percorrido por uma corrente de 1 A mas totalmente preenchido com um núcleo ferromagnético, cuja permeabilidade magnética é 100 vezes a do ar, vale
(Adote: $\mu_{ar}\approx\mu_0=4\pi10^{-7}$, SI)
A)$10^{-1}$
B)$10^{1}$
C)$10^{-2}$
D)$10^{2}$
E)$10^{3}$
Gabarito
A
Resolução
No interior de um solenoide, $B=\mu\,n\,i$, em que $n$ é o número de espiras por unidade de comprimento (o mesmo nos dois casos).
O núcleo ferromagnético multiplica o campo por $100$; a corrente dez vezes menor divide por $10$. No saldo, o campo com núcleo é dez vezes maior. É por isso que eletroímãs usam núcleo de ferro.
Q20
Eletromagnetismo — Campo Magnético — Campo de Fio Retilíneo
A figura representa um longo fio retilíneo percorrido por uma corrente elétrica de intensidade $i=4$ mA. Podemos afirmar que a intensidade do campo magnético $\vec B$ no ponto P, distante $d=8$ cm do fio, vale
Considere: $\mu_0=4\pi10^{-7}$ (SI)
A)$1\cdot10^{-7}$ T
B)$1\cdot10^{-8}$ T
C)$1\cdot10^{-11}$ T
D)$1\cdot10^{-13}$ T
E)$4\cdot10^{-13}$ T
Gabarito
B
Resolução
Campo de um fio reto e longo, com $i=4\ \text{mA}=4\times10^{-3}\ \text{A}$ e $d=8\ \text{cm}=8\times10^{-2}\ \text{m}$:
