Física Geral — Análise Dimensional — Unidade da Constante Eletrostática
A intensidade da força de interação eletrostática F entre duas cargas elétricas puntiformes Q e q distantes d uma da outra é dada pela Lei de Coulomb, descrita pela expressão $F=KQq/d^2$, em que K é uma constante característica do meio no qual estão as cargas. No Sistema Internacional de Unidades, uma possível maneira de expressar a unidade de medida da constante K é a indicada na alternativa
Da Lei de Coulomb, $K = \dfrac{F\,d^2}{Q\,q}$. Em unidades do SI: $[F] = \text{N} = \dfrac{\text{kg·m}}{\text{s}^2}$, $[d^2] = \text{m}^2$ e $[Q\,q] = \text{C}^2$.
Mecânica — Cinemática — Movimento Uniformemente Variado (Torricelli)
Numa viagem, um motorista passa pela placa mostrada na Figura 1, quando sua velocidade é 30 m/s. Aciona os freios nesse instante e, mantendo uma desaceleração constante até chegar à lombada, passa pela placa mostrada na Figura 2 quando sua velocidade é 20 m/s.
Pode-se afirmar que, para chegar da primeira placa à lombada, ele demorou um intervalo de tempo, em segundos, de
A)
10.
B)
15.
C)
20.
D)
25.
E)
30.
Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais
C
Resolução comentada
A primeira placa está a $400\text{ m}$ da lombada e a segunda, a $150\text{ m}$; portanto, as placas distam $250\text{ m}$ entre si. Com $v_1 = 30\text{ m/s}$ e $v_2 = 20\text{ m/s}$, a equação de Torricelli dá a desaceleração: $v_2^2 = v_1^2 + 2a\,\Delta s \Rightarrow 400 = 900 + 2a \cdot 250 \Rightarrow a = -1\text{ m/s}^2$.
A desaceleração é constante até a lombada. Do início (primeira placa) até a lombada, $v^2 = 900 + 2(-1)(400) = 100 \Rightarrow v = 10\text{ m/s}$.
O tempo é $t = \dfrac{v - v_1}{a} = \dfrac{10 - 30}{-1} = 20\text{ s}$.
Q39
Mecânica — Gravitação — Campo Gravitacional na Superfície
O planeta Urano, descoberto em 1781, apresenta como peculiaridade, o fato de seu eixo de rotação ser praticamente paralelo ao plano de sua órbita, ou seja, é um planeta “deitado”. O raio de Urano é 4 vezes maior do que o raio da Terra, e sua massa é aproximadamente 16 vezes maior que a da Terra. Sendo gU e gT as intensidades dos campos gravitacionais criados por Urano e pela Terra em suas respectivas superfícies, pode-se afirmar que
A)
gU = (1/4) gT .
B)
gU = (1/2)gT .
C)
gU = gT .
D)
gU = 2 gT .
E)
gU = 4 gT .
Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais
C
Resolução comentada
A intensidade do campo gravitacional na superfície de um planeta é $g = \dfrac{G M}{R^2}$.
Mecânica — Quantidade de Movimento — Colisões e Energia Cinética
Dois blocos de massas $m$ e $3m$ colidem frontalmente sobre uma superfície plana, horizontal e perfeitamente lisa. As figuras mostram dois instantes imediatamente antes e imediatamente depois da colisão.
Pode-se afirmar que nesse processo
A)
houve conservação da quantidade de movimento e da energia cinética do sistema.
B)
houve conservação da quantidade de movimento e a energia cinética do sistema diminuiu.
C)
houve conservação da quantidade de movimento e a energia cinética do sistema aumentou.
D)
não houve conservação da quantidade de movimento e a energia cinética do sistema diminuiu.
E)
não houve conservação da quantidade de movimento e a energia cinética do sistema aumentou.
Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais
B
Resolução comentada
Antes: $Q_{antes} = m(6) + 3m(-2) = 6m - 6m = 0$. Depois: $Q_{depois} = m(-1{,}5) + 3m(0{,}5) = -1{,}5m + 1{,}5m = 0$. A quantidade de movimento do sistema se conservou.
A energia cinética diminuiu (a colisão foi inelástica, com perda de energia mecânica).
Q41
Mecânica — Trabalho e Energia — Energia Cinética e Trabalho do Atrito
Duas pessoas disputavam um jogo que consistia em empurrar dois blocos idênticos A e B, inicialmente em repouso, sobre uma mesma superfície horizontal, começando numa mesma linha de partida. Venceria o jogo quem fizesse seu bloco parar mais próximo de uma linha de referência, pintada a 5 m da linha de partida. Numa situação de empate, o bloco A parou 0,2 m antes da linha de referência e o bloco B parou 0,2 m depois dela.
Desconsiderando a resistência do ar, e sendo EA a energia cinética fornecida ao bloco A nesse lançamento, e EB a energia cinética fornecida ao bloco B, pode-se afirmar que EA/EB vale, aproximadamente,
A)
0,36.
B)
0,60.
C)
0,72.
D)
0,80.
E)
0,92.
Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais
E
Resolução comentada
Os blocos são idênticos e deslizam na mesma superfície; logo, a força de atrito $\mu m g$ é a mesma. Até parar, o trabalho do atrito retira toda a energia cinética: $E_c = \mu m g\, d$.
O bloco A parou a $d_A = 5 - 0{,}2 = 4{,}8\text{ m}$ e o bloco B, a $d_B = 5 + 0{,}2 = 5{,}2\text{ m}$.
No sistema de vasos comunicantes da figura, a área da secção transversal do ramo B é cinco vezes maior que a do ramo A e ambos são fechados por dois êmbolos de massas desprezíveis. Um fluido incompressível está confinado na região limitada pelos êmbolos. Inicialmente, coloca-se sobre o êmbolo do ramo A uma caixa de massa 2 kg e, para mantê-la em equilíbrio, é necessário colocar sobre o êmbolo do ramo B uma caixa de massa $m$, desconhecida (Figura 1). Em seguida, inverte-se a posição das caixas e, nessa nova situação, para continuar mantendo o equilíbrio, é necessário colocar outra caixa de massa $M$ sobre a de massa 2 kg (Figura 2).
A massa $M$, em kg, vale
A)
4.
B)
6.
C)
12.
D)
24.
E)
48.
Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais
E
Resolução comentada
Com os êmbolos de massa desprezível e o fluido incompressível, a pressão é a mesma nos dois êmbolos: $\dfrac{F_A}{S_A} = \dfrac{F_B}{S_B}$, com $S_B = 5 S_A$.
Figura 1: $\dfrac{2g}{S_A} = \dfrac{m g}{5 S_A} \Rightarrow m = 10\text{ kg}$.
Figura 2: a caixa de massa $m = 10\text{ kg}$ passa para o ramo A e, no ramo B, ficam $2\text{ kg}$ mais $M$: $\dfrac{10\,g}{S_A} = \dfrac{(2 + M)\,g}{5 S_A} \Rightarrow 2 + M = 50 \Rightarrow M = 48\text{ kg}$.
Q43
Termologia — Calorimetria — Calor Específico e Fusão do Gelo
Numa aula prática de calorimetria, um professor faz a seguinte demonstração a seus alunos: apóia três esferas metálicas A, B e C de mesma massa, mas de substâncias diferentes, aquecidas a 100 ºC, sobre um bloco de gelo fundente. Verifica que para atingir o equilíbrio térmico com o gelo, a esfera C é a que derrete a maior quantidade de gelo, afundando mais, enquanto que a esfera A é a que derrete a menor quantidade de gelo.
A partir desse resultado, pode-se concluir que
A)
a esfera C apresenta o maior calor específico das três.
B)
a esfera A apresenta calor específico maior que o da esfera B.
C)
as três esferas apresentam o mesmo calor específico.
D)
as esferas apresentam calor específico igual ao do gelo.
E)
as esferas apresentam calor específico maior que o do gelo.
Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais
A
Resolução comentada
Cada esfera cede ao gelo o calor $Q = m\,c\,\Delta\theta$, com mesma massa $m$ e mesma variação de temperatura ($100^\circ\text{C}$ até $0^\circ\text{C}$, a temperatura do gelo fundente). Esse calor funde uma massa de gelo $m_g = Q/L_f$.
Quanto maior a massa de gelo fundida, maior o calor cedido e, portanto, maior o calor específico da esfera. A esfera C, que derrete mais gelo, tem o maior calor específico; a A, que derrete menos, tem o menor.
Q44
Termologia — Termodinâmica — Trabalho em Diagrama P × V
Um gás ideal é levado de um estado A a um estado B pelos processos ACB e ADB mostrados no diagrama PxV.
A respeito do trabalho realizado pelas forças de pressão desse gás nessas transformações, é correto o indicado na alternativa
A)
τACB > τADB.
B)
τACB = τADB.
C)
τAD > 0 e τDB < 0.
D)
τAC > 0 e τCB < 0.
E)
τAD = τCB.
Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais
A
Resolução comentada
O trabalho realizado pelo gás é numericamente igual à área sob a curva no diagrama $P \times V$ e é positivo na expansão. Nos trechos isocóricos ($V$ constante), $\tau = 0$.
Pelo caminho $ACB$, a única expansão ocorre em $C \to B$, a pressões elevadas (o trecho $A \to C$ é isocórico). Pelo caminho $ADB$, a única expansão ocorre em $A \to D$, a pressões menores (o trecho $D \to B$ é isocórico). A área sob $ACB$ é maior que a área sob $ADB$, logo $\tau_{ACB} > \tau_{ADB}$.
Q45
Óptica — Lentes — Lente Convergente como Lupa
A figura mostra uma gota de água sobre uma folha, permitindo ver detalhes ampliados através dela, sem invertê-los.
Na situação descrita, a gota funciona como
A)
uma lente divergente, com o objeto colocado no seu plano focal.
B)
uma lente divergente, com o objeto colocado entre seu plano focal e a própria lente.
C)
uma lente convergente, com o objeto colocado além de seu plano focal.
D)
uma lente convergente, com o objeto entre seu plano focal e a própria lente.
E)
uma lente convergente com o objeto colocado no seu plano focal.
Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais
D
Resolução comentada
Uma imagem virtual, direita e maior que o objeto é formada por uma lente convergente quando o objeto está entre o foco e a lente (é o princípio da lupa). Lentes divergentes sempre formam imagens virtuais, direitas e menores. Com o objeto no foco ou além dele, a lente convergente forma imagem invertida (ou não a forma).
A gota de água, com superfície convexa, comporta-se como lente convergente, e o objeto (folha) está entre o foco e a gota.
Q46
Ondulatória — Acústica — Propagação do Som em Meios Materiais
O telefone de latinha é uma brincadeira muito antiga. Consiste de duas latas com um furo no fundo de cada uma e um barbante longo com as extremidades presas nesses furos. Com o barbante esticado, se uma pessoa falar com a boca próxima a uma das latas, outra pessoa pode escutar colocando o ouvido próximo da outra lata.
A respeito do observado nessa brincadeira, são feitas as seguintes afirmações: I. o som pode se propagar pelo barbante porque se trata de uma onda mecânica; II. o som propaga-se apenas pelo barbante e não pelo ar; III. quanto mais tenso o barbante estiver, mais rápido o som propaga-se por ele; IV. mesmo variando a tensão no barbante, não variará a freqüência da onda sonora que se propaga por ele. Está correto apenas o contido em
A)
I, II e III.
B)
I, III e IV.
C)
II, III e IV.
D)
I e III.
E)
II e III.
Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais
B
Resolução comentada
I. Verdadeira. O som é uma onda mecânica, que precisa de meio material (aqui, o barbante).
II. Falsa. O som se propaga também pelo ar entre as latas; o barbante apenas transmite melhor.
III. Verdadeira. Em uma corda, $v = \sqrt{T/\mu}$: quanto maior a tração, maior a velocidade da onda.
IV. Verdadeira. A frequência é determinada pela fonte e não muda quando a onda passa de um meio para outro ou quando a tração varia.
Q47
Eletricidade — Eletrodinâmica — Associação de Resistores
Os dois circuitos elétricos mostrados são montados com dois resistores ôhmicos R1 e R2, um gerador ideal de 120 V, um amperímetro também ideal e fios de resistência elétrica desprezível.
Se no primeiro circuito o amperímetro indica 2,4 A e, no segundo, 10 A, pode-se concluir que R1 e R2 valem, em ohm,
Procuramos dois números com soma 50 e produto 600: $x^2 - 50x + 600 = 0 \Rightarrow x = 20$ ou $x = 30$. Então, $R_1$ e $R_2$ valem $20\,\Omega$ e $30\,\Omega$.
Q48
Eletromagnetismo — Campo Magnético — Ímãs e Magnetização
Um ímã em forma de barra com extremos A e B foi quebrado e separado em duas partes com AC e DB, como mostra a figura. A seguir, o pedaço AC foi aproximado de uma pequena barra metálica de extremos 1-2, com o extremo 1 perto de AC, e notou-se que houve atração entre eles. Depois, o pedaço DB foi aproximado da mesma barra, agora com o extremo 2 perto de DB, e notou-se que também houve atração.
Baseando-se nessas informações, pode-se afirmar que
A)
B e C são pólos magnéticos opostos.
B)
A e D são dois pólos Norte magnéticos.
C)
o extremo 1 da barra é um pólo Sul magnético.
D)
a barra 1-2 não é magnetizada.
E)
C e D são pólos magnéticos iguais.
Gabarito oficial de Conhecimentos Gerais
D
Resolução comentada
Ao quebrar o ímã, cada pedaço fica com dois polos: em cada extremidade da fratura surgem polos opostos ($C$ e $D$ são polos opostos, assim como $A$ e $B$ entre si).
A extremidade 1 da barra é atraída por $AC$ (perto de $C$) e a extremidade 2 é atraída por $DB$ (perto de $D$), onde $C$ e $D$ são polos opostos. Se a barra $1\text{-}2$ fosse um ímã, uma de suas extremidades seria repelida por um desses polos quando aproximada. Como ambas foram atraídas, a barra não é um ímã: é um material ferromagnético não magnetizado, que é atraído por qualquer polo, pois se imanta por indução.
