FMJ · 2025 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Primeiro, calculamos a velocidade constante do trem no trecho entre Itirapina e Campinas. O tempo decorrido nesse trecho foi de

$$\Delta t_1 = \text{13h20min} - \text{9h20min} = 4\text{ horas}$$

Como a distância informada é $\Delta s_1 = 120\text{ km}$, a velocidade foi:

$$v = \dfrac{\Delta s_1}{\Delta t_1} = \dfrac{120}{4} = 30\text{ km/h}$$

Como a velocidade se manteve constante, no trecho entre Campinas e Jundiaí, cuja distância é $\Delta s_2 = 40\text{ km}$, o tempo gasto foi:

$$\Delta t_2 = \dfrac{\Delta s_2}{v} = \dfrac{40}{30} = \dfrac{4}{3}\text{ horas}$$

Transformando $\frac{4}{3}$ h para horas e minutos:

$$\frac{4}{3}\text{ h} = 1\text{ h} + \frac{1}{3}\text{ h} = 1\text{ h e 20 min}$$

Somando esse intervalo ao horário que o trem passou em Campinas (13h20min), obtemos o horário de chegada a Jundiaí:

$$\text{Chegada} = \text{13h20min} + \text{1h20min} = \text{14h40min}$$

Sem atrito, a energia mecânica do sistema bloco-mola se conserva.

$$E_i=E_f$$

Na posição (2), o bloco parte do repouso e a mola está esticada de duas vezes L. Toda a energia inicial é potencial elástica.

$$K_i=0$$

$$E_i=\frac{k(2L)^2}{2}=2kL^2$$

Na posição (3), a deformação é L. Calcule a energia que ainda permanece na mola.

$$U_f=\frac{kL^2}{2}$$

A energia cinética é a diferença entre a energia mecânica inicial e a energia elástica restante.

$$K_f=E_i-U_f$$

$$K_f=2kL^2-\frac{kL^2}{2}$$

$$K_f=\frac32kL^2$$

No experimento de Joule descrito no enunciado, a queda dos blocos gera energia cinética nas pás e o atrito entre as pás e a água transforma a energia mecânica em energia térmica, o que provoca o aumento de temperatura.

Nas alternativas, a única que descreve explicitamente uma transformação de energia mecânica (movimento/trabalho da força de atrito) para energia térmica (calor) é o aquecimento das mãos por meio de fricção.

As demais representam:

A: Energia Térmica/Química $\rightarrow$ Mecânica.

B e E: Energia Química $\rightarrow$ Térmica.

D: Energia Elétrica $\rightarrow$ Mecânica/Térmica.

Para que um material funcione como lente (seja convergente ou divergente, havendo desvio da luz por refração nas faces curvas), basta que o índice de refração da lente ($n_{lente}$) seja diferente do índice de refração do meio externo ($n_{meio}$).

Se $n_{lente} > n_{meio}$, o grupo 1 atua como lente convergente e o grupo 2 atua como divergente.

Se $n_{lente} \lt n_{meio}$, inverte-se o comportamento (grupo 1 passa a ser divergente e grupo 2 convergente), porém continuam funcionando perfeitamente como lentes em qualquer um dos cenários.

o índice de refração da lente poderá ser "maior ou menor" que o do meio para qualquer um dos dois grupos.

O circuito possui a resistência do reostato ($R_v$) em série com a resistência da lâmpada ($R_L$). Utilizando a Primeira Lei de Ohm

$$U = R_{eq} \cdot i$$

No cenário inicial, onde $U = 120\text{ V}$, $R_v = 60\,\Omega$ e $i = 0{,}40\text{ A}$:

$$U = (R_v + R_L) \cdot i$$

$$120 = (60 + R_L) \cdot 0{,}40$$

$$60 + R_L = \dfrac{120}{0{,}40} = 300$$

$$R_L = 300 - 60 = 240\,\Omega$$

Para o segundo cenário, queremos que a nova corrente passe a ser $i' = 0{,}20\text{ A}$. O valor da tensão da fonte (120 V) e a resistência da lâmpada ($240\,\Omega$) se mantêm constantes. Encontramos o novo valor de resistência do reostato ($R_v'$):

$$U = (R_v' + R_L) \cdot i'$$

$$120 = (R_v' + 240) \cdot 0{,}20$$

$$R_v' + 240 = \dfrac{120}{0{,}20} = 600$$

$$R_v' = 600 - 240 = 360\,\Omega$$