1ª Etapa do triênio 2023–2025 · Física (Q35–40) — resolução comentada Método TEF.
Dados utilizados
Esta prova não trouxe uma tabela de constantes comum às questões: cada questão de Física (Q35–40) já contém, no próprio enunciado, os valores numéricos necessários para a resolução.
Q35
Astronomia — O Papel da Gravidade para a Vida
Assinale a alternativa que indica corretamente o papel da gravidade para a existência e a manutenção da vida na Terra e no universo.
a)A gravidade é responsável pela criação de campos magnéticos protetores em planetas, o que impede a radiação solar nociva de atingir a superfície.
b)A gravidade não tem influência direta na formação de sistemas planetários, sendo apenas uma consequência da rotação da Terra.
c)A gravidade é crucial para manter a atmosfera de um planeta, retendo gases essenciais que permitem a respiração e a vida.
d)A gravidade é responsável por fornecer a principal fonte de energia para a vida na forma de radiação solar.
e)A gravidade não tem impacto no movimento dos corpos celestes no espaço, pois isso é regido exclusivamente pela inércia.
A gravidade é a força responsável por reter a atmosfera de um planeta, impedindo que as moléculas de gás escapem para o espaço. É essa atmosfera retida que fornece o oxigênio necessário à respiração e protege a superfície de radiação nociva e de variações extremas de temperatura.
As demais alternativas atribuem à gravidade papéis que não lhe pertencem: campos magnéticos planetários têm origem no núcleo metálico em rotação (dínamo interno), não na gravidade (A); a gravidade é, sim, determinante na formação de sistemas planetários (B, errada); a energia da vida vem da fusão nuclear no Sol, não da gravidade (D); e o movimento orbital dos corpos celestes resulta do equilíbrio entre inércia e força gravitacional, não apenas da inércia (E).
Alternativa correta: C
Q36
Astronomia — 3ª Lei de Kepler Aplicada a Saturno
O planeta Saturno translada ao redor do Sol em uma órbita de raio médio $10\text{ u.a.}$ ($1\text{ u.a.} = 1$ raio médio da órbita da Terra ao redor do Sol).
Segundo a 3ª Lei de Kepler, o período de translação, em anos terrestres, de Saturno é de aproximadamente:
O airbag e o cinto de segurança são itens de segurança presentes em todos os carros novos fabricados no Brasil. Considere a situação em que um carro, inicialmente a $72\text{ km/h}$, dirigido por um motorista de massa $m_M=100\text{ kg}$, para, devido a uma colisão frontal.
No momento da colisão, o airbag foi acionado, e o tempo de contato, $\Delta t$, entre o corpo do motorista e a bolsa do airbag, até que a velocidade fosse reduzida a zero, foi de $0{,}4\text{ s}$.
Nessas condições, determine os módulos do impulso, $I$, e da força resultante, $F_R$, sobre o motorista.
Ondulatória — Nível Sonoro, Intensidade e Potência da Fonte
Uma fonte sonora assumida como pontual e de potência média constante — isotrópica — emite um nível sonoro de $100\text{ dB}$, medido a uma distância $r=20\text{ m}$ da fonte sonora.
Sabendo que a intensidade sonora do limiar de audição é $I_0=10^{-12}\text{ W/m}^2$ e considerando que $\pi=3$, determine a intensidade sonora $I$, para $r=20\text{ m}$, e a potência sonora $P$ dessa fonte.
Em uma estrada de pista dupla, um carro A, de $2{,}0\text{ m}$ de comprimento, está, em um dado instante, a $5{,}0\text{ m}$ da traseira de um caminhão B, de $20{,}0\text{ m}$.
Sendo a velocidade do caminhão igual a $79{,}2\text{ km/h}$ e a do carro igual a $108\text{ km/h}$, a distância que o carro tem que percorrer para ultrapassar o caminhão e ficar $5{,}0\text{ m}$ à frente dele será de:
Esquema das posições inicial e final do carro e do caminhão.
Convertendo as velocidades: $v_{carro}=108\text{ km/h}=30\text{ m/s}$ e $v_{caminhão}=79{,}2\text{ km/h}=22\text{ m/s}$.
A velocidade relativa do carro em relação ao caminhão é:
$v_{rel}=30-22=8\text{ m/s}$.
Para completar a ultrapassagem, a frente do carro precisa avançar, em relação ao caminhão, uma distância igual à soma: gap inicial ($5{,}0\text{ m}$) + comprimento do caminhão ($20{,}0\text{ m}$) + comprimento do carro ($2{,}0\text{ m}$) + gap final ($5{,}0\text{ m}$):
No sistema da figura, a distância entre o teto e o solo é de $3{,}8\text{ m}$. As polias e as cordas são ideais e inextensíveis, a bigorna tem massa de $60\text{ kg}$, e a aceleração da gravidade local é $10\text{ m/s}^2$.
Um operário, ao puxar $2{,}0\text{ m}$ da corda, faz a bigorna subir:
Polia móvel ligada à bigorna e polia fixa que redireciona a força do operário.
a)$2{,}0\text{ m}$, e a força mínima que ele aplica é maior que $300\text{ N}$.
b)$2{,}0\text{ m}$, e a força mínima que ele aplica é maior que $600\text{ N}$.
c)$1{,}0\text{ m}$, e a força mínima que ele aplica é maior que $300\text{ N}$.
d)$1{,}0\text{ m}$, e a força mínima que ele aplica é maior que $600\text{ N}$.
e)$1{,}0\text{ m}$, e a força mínima que ele aplica é maior que $1.200\text{ N}$.
A bigorna está presa a uma polia móvel, sustentada por dois segmentos de corda. Como a corda é inextensível, ao puxar $2{,}0\text{ m}$ de corda, esse comprimento se distribui igualmente entre os dois segmentos que sustentam a polia móvel, fazendo a bigorna subir apenas a metade:
$d_{sobe}=\dfrac{2{,}0}{2}=1{,}0\text{ m}$.
Como dois segmentos de corda sustentam o peso da bigorna, a tração em cada segmento (e, portanto, a força mínima aplicada pelo operário, já que a polia fixa apenas redireciona a força) é:
