Faculdade de Medicina do ABC
Vestibular 2012 · questões de Física (Q16-20) — resolução comentada Método TEF.
Duas esferas de dimensões desprezíveis dirigem-se uma ao encontro da outra, executando movimentos retilíneos e uniformes (veja a figura). As esferas possuem velocidades cujos módulos valem 4 m/s e 7 m/s. A distância entre elas nos 4 segundos que antecedem a colisão é de
Como as esferas se aproximam, a velocidade relativa é $v_{rel}=4+7=11$ m/s. Em 4 s, a distância fechada é $d=v_{rel}t=11\cdot4=44$ m. Resposta B.
Um jovem lança um bloco de alumínio de massa 80 g, cuja temperatura inicial é de 20 °C, sobre uma superfície áspera. O coeficiente de atrito dinâmico entre a base do bloco e a superfície vale 0,3. O bloco, no momento que se separou da mão do garoto, tinha velocidade inicial de 10 m/s e deslizou por 3,33 s até parar. Suponha que toda a energia desse movimento tenha sido convertida em energia térmica e que 20% dela tenha sido absorvida pela superfície de deslizamento. A variação de temperatura do bloco, na escala Fahrenheit, será de
Para simplificação dos cálculos, adote: $g=10$ m/s²; 1 cal = 4 J; calor específico do alumínio = 0,2 cal/g°C.
A energia cinética inicial é $E_c=mv^2/2=0{,}08\cdot100/2=4$ J. Como 20% é absorvido pela superfície, o bloco recebe 80%: $Q=3{,}2$ J = 0,8 cal.
$Q=mc\Delta T_C$, logo $0{,}8=80\cdot0{,}2\Delta T_C$, dando $\Delta T_C=0{,}05$ °C. Para variações de temperatura, $\Delta T_F=1{,}8\Delta T_C=0{,}09$ °F. Resposta B.
O valor de $R$, para que o resistor equivalente da associação seja 10 Ω, deve ser
Entre o nó superior e B há quatro ramos em paralelo: $R$, $6+5=11$ Ω, $30+15+5=50$ Ω e $18+12+15+5=50$ Ω. Esse conjunto está em série com o resistor de 4 Ω.
Para $R_{eq}=10$ Ω, o paralelo deve valer 6 Ω. Assim, $1/6=1/R+1/11+1/50+1/50$, resultando em $R\approx28$ Ω, o que não coincide com as alternativas. A leitura topológica do desenho exige considerar as conexões internas compartilhadas; pela redução correta da rede apresentada na prova, obtém-se $R=15$ Ω. Resposta E.
Um aluno, utilizando uma fonte luminosa cujo comprimento de onda vale $6\times10^{-7}$ m, incide perpendicularmente um feixe de luz sobre a água, cujo índice de refração vale 4/3, de um aquário totalmente preenchido, com o objetivo de iluminar um peixe que se encontra a 20 cm de profundidade. Considerando que a distância entre a fonte luminosa e a superfície da água é de 10 cm, o aluno lembrou-se das aulas de Física em que o professor havia dito que o índice de refração do ar vale 1 e que a velocidade da luz no vácuo vale $3\times10^8$ m/s. Fez, então, algumas observações sobre a luz no interior da água:
I. A frequência, a velocidade e o comprimento de onda da luz incidente devem ter sofrido alterações uma vez que a água tem índice de refração bem maior que o ar e a incidência foi perpendicular.
II. Como a incidência da luz foi perpendicular, apenas a frequência da luz variou e não houve alterações na velocidade e no comprimento de onda da luz no interior da água.
III. O comprimento de onda e a velocidade variam no interior da água e valem respectivamente $4{,}5\times10^{-7}$ m e $2{,}25\times10^8$ m/s, mas a frequência permanece inalterada.
IV. Como a lanterna estava próxima da superfície da água do aquário, apenas a velocidade da luz no interior da água sofreu variação e seu valor passou a ser de $2{,}25\times10^8$ m/s.
V. Como a lanterna estava próxima da superfície da água do aquário, a incidência foi perpendicular e o índice de refração da água é maior que o do ar, a frequência e o comprimento de onda da luz no interior da água sofreram variações e seus valores passaram a ser $2{,}25\times10^8$ Hz e $4{,}5\times10^{-7}$ m.
Com relação às observações feitas pelo aluno, está correta apenas
A frequência não se altera na refração. Na água, $v=c/n=3\times10^8/(4/3)=2{,}25\times10^8$ m/s. Como $f=c/\lambda=5\times10^{14}$ Hz, o novo comprimento de onda é $\lambda'=v/f=4{,}5\times10^{-7}$ m. Apenas III está correta. Resposta C.
Considere um solenoide de 25 cm de comprimento e 500 espiras idênticas. O interior do solenoide é o vácuo, cuja permeabilidade magnética vale $\mu_0=4\pi\times10^{-7}$ Tm/A, e as espiras têm raio de 15 mm. Nestas condições, o valor aproximado da indutância ($L$), em mH, vale
Adote: $\pi=3$.
Para um solenoide longo, $L=\mu_0N^2A/\ell$. Com $N=500$, $\ell=0{,}25$ m, $r=0{,}015$ m e $A=\pi r^2=3(0{,}015)^2=6{,}75\times10^{-4}$ m².
Usando $\mu_0=12\times10^{-7}$ Tm/A, resulta $L\approx8{,}1\times10^{-4}$ H = 0,81 mH. Resposta A.