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1 QUESTÃO 01 O ônibus P sai de São Paulo com destino a Jundiaí mantendo velocidade constante de 80 km h. Quinze minutos depois, o ônibus R sai de Jundiaí com destino a São Paulo, também com velocidade constante de 80 km h e percorrendo, em sentido contrário, o mesmo trajeto do ônibus P. Sabendo que a distância entre as duas cidades é de 50 km, os ônibus se encontrarão a uma distância de São Paulo igual a 38 km. 30 km. 32 km. 35 km. 40 km. QUESTÃO 02 Uma pessoa deseja atravessar uma rua em que o sinal do semáforo indica fechado para veículos (sinal vermelho). Com o objetivo de chegar ao outro lado da rua ainda com esse sinal fechado, ela realiza mentalmente o seguinte cálculo: caminho com velocidade de 1,5 passos/segundo, meu passo mede 50 cm e a rua tem 15 metros de largura, portanto, necessito de um tempo, em segundos, de: 14 10 32 20 45 QUESTÃO 03 A galáxia de Andrômeda é considerada atualmente a mais próxima da via Láctea estando a aproximadamente 2,54 milhões de anos-luz de distância da Terra. Isso significa que a distância de Andrômeda até a Terra, em metros, é da ordem de grandeza de: (Considere a velocidade da luz como sendo 83 10 m s) 1710 2210 2110 2310 1510 QUESTÃO 04 A figura mostra uma pessoa de 1,6 m de altura parada sobre uma superfície horizontal a 10 m de distância de um muro vertical de 4 m de altura. Em determinado instante, essa pessoa começa a caminhar em uma trajetória retilínea, perpendicular ao muro, aproximando-se dele com uma velocidade constante de 0,5 m s. Sabendo que durante essa caminhada os raios solares projetam uma sombra do muro no solo de comprimento 7,0 m, o intervalo de tempo necessário para que todo o corpo dessa pessoa seja encoberto por essa sombra é de 22,8 s. 14,4 s. 11,6 s. 19,5 s. 9,2 s. QUESTÃO 05 No ano de 2019, foram realizados os jogos pan- americanos em Lima, Peru. Uma das modalidades esportivas de maior destaque foi a corrida de 100 m rasos. O recorde mundial dessa modalidade desportiva, 9,58 s, pertence a Usain Bolt. Considerando que numa corrida de 100 m rasos o ganhador chega na meta em 10 s e que nesse instante o corredor último colocado está a 2,0 m da meta, pode-se afirmar que, se o último corredor mantém a sua velocidade média constante, o intervalo de tempo entre a chegada do primeiro e do último será aproximadamente de: 0,2 s 0,1 s 0,3 s 0,4 s 0,5 s QUESTÃO 06 Existem várias versões do Caminho de Santiago, que são trajetos percorridos anualmente por milhares de peregrinos que se dirigem à cidade de Santiago de Compostela, na Espanha, com a CAPÍTULO 01 – MRU 2 finalidade de venerar o apóstolo Santiago Maior. Considere que uma pessoa percorreu um desses caminhos em 32 dias, andando a distância total de 800 km e caminhando com velocidade média de 3,0 km h. O tempo que essa pessoa caminhou por dia, em média, foi de 7 horas e 20 minutos. 8 horas e 20 minutos. 7 horas e 40 minutos. 8 horas e 40 minutos. 9 horas e 40 minutos. QUESTÃO 07 Nas estradas brasileiras existem vários aparelhos com a finalidade de medir a velocidade dos veículos. Em uma rodovia, cuja velocidade máxima permitida é de 180 km h ,− um carro percorre a distância de 50 cm entre os dois sensores no tempo de 20 ms. De acordo com a Resolução n. 396, do Conselho Nacional de Trânsito, para vias com velocidade de até 1100 km h ,− a velocidade medida pelo aparelho tem a tolerância de 17 km h−+ além da velocidade máxima permitida na via. Considere que a velocidade final registrada do carro é o valor medido descontado o valor da tolerância do aparelho. Nesse caso, qual foi a velocidade final registrada pelo aparelho? 138 km h− 165 km h− 183 km h− 190 km h− 197 km h− QUESTÃO 08 Uma viagem de ônibus entre Juiz de Fora e o Rio de Janeiro normalmente é realizada com velocidade média de 60 km h e tem duração de 3 horas, entre suas respectivas rodoviárias. Uma estudante fez esta viagem de ônibus, e relatou que, após 2 horas do início da viagem, devido a obras na pista, o ônibus ficou parado por 30 minutos. Depois disso, a pista foi liberada e o ônibus seguiu sua viagem, mas, devido ao engarrafamento na entrada da cidade do Rio de Janeiro até a rodoviária, a estudante demorou mais 2 horas. Qual foi a velocidade média do ônibus na viagem relatada pela estudante? 60 km h 72 km h 45 km h 40 km h 36 km h QUESTÃO 09 De dentro do ônibus, que ainda fazia manobras para estacionar no ponto de parada, o rapaz, atrasado para o encontro com a namorada, a vê indo embora pela calçada. Quando finalmente o ônibus para e o rapaz desce, a distância que o separa da namorada é de 180 m. Sabendo que a namorada do rapaz se movimenta com velocidade constante de 0,5 m s e que o rapaz pode correr com velocidade constante de 5 m s, o tempo mínimo para que ele consiga alcançá-la é de 10 s. 45 s. 25 s. 50 s. 40 s. QUESTÃO 10 Dois amigos, Marcos e Pedro, estão às margens de um lago, no ponto A, e decidem nadar até um barco, que se encontra no ponto C. Marcos supõe que chegará mais rápido se nadar direto do ponto A até o ponto C, enquanto Pedro supõe que seria mais rápido correr até o ponto B, que está sobre uma reta que contém o ponto C e é perpendicular à margem, e depois nadar até o barco. Considere que a distância entre os pontos A e C seja 50 m, que a distância entre A e B seja 30 m, que a distância entre B e C seja 40 m, que Marcos e Pedro nadem com velocidade média de 1,0 m s e que Pedro corra com velocidade média de 3,0 m s. 3 Ao realizarem a travessia, partindo no mesmo instante, Marcos chega ao barco 1,0 segundo antes de Pedro. Marcos chega ao barco 0,5 segundo antes de Pedro. Pedro chega ao barco 1,0 segundo antes de Marcos. Pedro chega ao barco 0,5 segundo antes de Marcos. Pedro e Marcos chegam juntos ao barco. QUESTÃO 11 A volta da França é uma das maiores competições do ciclismo mundial. Num treino, um ciclista entra num circuito reto e horizontal (movimento em uma dimensão) com velocidade constante e positiva. No instante 1t , ele acelera sua bicicleta com uma aceleração constante e positiva até o instante 2t . Entre 2t e 3t , ele varia sua velocidade com uma aceleração também constante, porém negativa. Ao final do percurso, a partir do instante 3t , ele se mantém em movimento retilíneo uniforme. De acordo com essas informações, o gráfico que melhor descreve a velocidade do atleta em função do tempo é QUESTÃO 12 Um escritório utiliza uma fragmentadora de papéis, que corta em tiras muito finas documentos cujo conteúdo não se deseja tornar público. Suponha que a fragmentadora desse escritório só aceite uma folha por vez, sendo capaz de fazer sua função a uma velocidade de 3 metros por minuto. Sendo assim, para que um documento com 25 folhas seja fragmentado, levando em consideração que cada folha desse documento tem comprimento de 30 cm, o tempo mínimo para realizar a completa fragmentação desse documento é de 1min 40 s. 2 min 20 s. 2 min 30 s. 3 min 50 s. 3 min 40 s. QUESTÃO 13 A velocidade dos navios em relaηγo ao solo ι medida por uma unidade denominada nσ que equivale aproximadamente a 1,85 km h. Considere um navio que partiu ΰs 02 : 00 h em direηγo a um porto situado a 74.000 m, com umavelocidade de 10 nσs em relaηγo ΰ αgua. Supondo que nγo existam correntes marνtimas e que a velocidade do navio permaneηa constante, o navio chegarα ao porto ΰs 4 18 : 00 h. 09 : 40 h. 06 : 00 h. 04 : 00 h. QUESTÃO 14 Considere dois navios de guerra, uma Corveta e uma Fragata navegando paralelamente e no mesmo sentido em um trecho retilíneo. Sabendo que a Corveta apresenta comprimento 100 m e se locomove em movimento uniforme com velocidade escalar média de 20 m s e a Fragata apresenta comprimento 130 m e se locomove também em movimento uniforme mas com velocidade escalar média de 10 m s. Calcule, em segundos, o intervalo de tempo necessário para que a Corveta ultrapasse a Fragata a partir do momento em que a frente da Corveta estiver posicionada exatamente ao lado da traseira da Fragata e ao final da ultrapassagem quando a traseira da Corveta estiver posicionada exatamente ao lado da frente da Fragata, e assinale a opção correta. 6,5 8,0 13 23 30 QUESTÃO 15 O morcego é um animal que possui um sistema de orientação por meio da emissão de ondas sonoras. Quando esse animal emite um som e recebe o eco 0,3 segundos após, significa que o obstáculo está a que distância dele? (Considere a velocidade do som no ar de 340 m s). 102 m. 51m. 340 m. 1.133 m. QUESTÃO 16 Um automóvel viaja por uma estrada retilínea com velocidade constante. A partir de dado instante, considerado como t 0,= o automóvel sofre acelerações distintas em três intervalos consecutivos de tempo, conforme representado no gráfico abaixo. Assinale a alternativa que contém o gráfico que melhor representa o deslocamento do automóvel, nos mesmos intervalos de tempo. Informação: nos gráficos, (0, 0) representa a origem do sistema de coordenadas. 5 QUESTÃO 17 Com o intuito de reduzir os riscos de colisões no trânsito, faz-se necessário que os veículos mantenham uma distância de segurança, caso haja necessidade de frenagem. Essa distância precisa ser, no mínimo, correspondente ao deslocamento do veículo durante o tempo de reação do motorista e o de frenagem. Desprezando a resistência do ar, é correto afirmar que a distância, em metros, necessária para um automóvel que está a 54 km h ir ao repouso, uma vez que o tempo de reação do motorista foi de 0,6 s e o sistema de frenagem do veículo consegue imprimir uma desaceleração de 20,75 m s , é igual a 153. 157. 155. 159. QUESTÃO 18 Um circuito muito veloz da Fórmula 1 é o GP de Monza, onde grande parte do circuito é percorrida com velocidade acima de 300 km h. O campeão em 2018 dessa corrida foi Lewis Hamilton com sua Mercedes V6 Turbo Híbrido, levando em tempo total de 1h 16min 54s, para percorrer as 53 voltas do circuito que tem 5,79 km de extensão. A corrida é finalizada quando uma das duas situações ocorre antes: ou o número estipulado de voltas é alcançado, ou a duração da corrida chega a 2 horas. Suponha que o regulamento seja alterado, e agora a corrida é finalizada apenas pelo tempo de prova. Considere ainda que Hamilton tenha mantido a velocidade escalar média. Quantas voltas a mais o piloto completará até que a prova seja finalizada pelo tempo? 29 46 55 61 70 QUESTÃO 19 Você foi contratado para sincronizar os quatro semáforos de uma avenida, indicados pelas letras O,A, B e C, conforme a figura. Os semáforos estão separados por uma distância de 500 m. Segundo os dados estatísticos da companhia controladora de trânsito, um veículo, que está inicialmente parado no semáforo O, tipicamente parte com aceleração constante de 21m s− até atingir a velocidade de 172 km h− e, a partir daí, prossegue com velocidade constante. Você deve ajustar os semáforos A, B e C de modo que eles mudem para a cor verde quando o veículo estiver a 100 m de cruzá-los, para que ele não tenha que reduzir a velocidade em nenhum momento. Considerando essas condições, aproximadamente quanto tempo depois da abertura do semáforo O os semáforos A, B e C devem abrir, respectivamente? 20 s, 45 s e 70 s. 25 s, 50 s e 75 s. 28 s, 42 s e 53 s. 30 s, 55 s e 80 s. 35 s, 60 s e 85 s. QUESTÃO 20 A agricultura de precisão reúne técnicas agrícolas que consideram particularidades locais do solo ou lavoura a fim de otimizar o uso de recursos. Uma das formas de adquirir informações sobre essas particularidades é a fotografia aérea de baixa altitude realizada por um veículo aéreo não tripulado (vant). Na fase de aquisição é importante determinar o nível de sobreposição entre as fotografias. A figura ilustra como uma sequência de imagens é coletada por um vant e como são formadas as sobreposições frontais. O operador do vant recebe uma encomenda na qual as imagens devem ter uma sobreposição frontal de 20% em um terreno plano. Para realizar a aquisição das imagens, seleciona uma altitude H fixa de voo de 1.000 m, a uma velocidade constante de 150 m s .− A abertura da câmera fotográfica do vant é de 90 . Considere tg (45 ) 1. = 6 Natural Resources Canada. Concepts of Aerial Photography. Disponível em: www.nrcan.gc.ca. Acesso em: 26 abr. 2019 (adaptado). Com que intervalo de tempo o operador deve adquirir duas imagens consecutivas? 40 segundos 32 segundos 28 segundos 16 segundos 8 segundos QUESTÃO 21 Dois amigos, Pedro e Francisco, planejam fazer um passeio de bicicleta e combinam encontrarem- se no meio do caminho. Pedro fica parado no local marcado, aguardando a chegada do amigo. Francisco passa pelo ponto de encontro com uma velocidade constante de 9,0 m s. No mesmo instante, Pedro começa a se mover com uma aceleração também constante de 20,30 m s . A distância percorrida por Pedro até alcançar Francisco, em metros, é igual a 30. 60. 270. 540. QUESTÃO 22 Em uma tribo indígena de uma ilha tropical, o teste derradeiro de coragem de um jovem é deixar- se cair em um rio, do alto de um penhasco. Um desses jovens se soltou verticalmente, a partir do repouso, de uma altura de 45 m em relação à superfície da água. O tempo decorrido, em segundos, entre o instante em que o jovem iniciou sua queda e aquele em que um espectador, parado no alto do penhasco, ouviu o barulho do impacto do jovem na água é, aproximadamente, Note e adote: - Considere o ar em repouso e ignore sua resistência. - Ignore as dimensões das pessoas envolvidas. - Velocidade do som no ar: 360 m s. - Aceleração da gravidade: 210 m s . 3,1. 4,3. 5,2. 6,2. 7,0. QUESTÃO 23 No Brasil, a quantidade de mortes decorrentes de acidentes por excesso de velocidade já é tratada como uma epidemia. Uma forma de profilaxia é a instalação de aparelhos que medem a velocidade dos automóveis e registram, por meio de fotografias, os veículos que trafegam acima do limite de velocidade permitido. O princípio de funcionamento desses aparelhos consiste na instalação de dois sensores no solo, de forma a registrar os instantes em que o veículo passa e, em caso de excesso de velocidade, fotografar o veículo quando ele passar sobre uma marca no solo, após o segundo sensor. Considere que o dispositivo representado na figura esteja instalado em uma via com velocidade máxima permitida de 60 km h. No caso de um automóvel que trafega na velocidade máxima permitida, o tempo, em milissegundos, medido pelo dispositivo, é 8,3. 12,5. 30,0. 45,0. 75,0. QUESTÃO24 Nos primeiros Jogos Olímpicos, as provas de natação eram realizadas em águas abertas, passando a ser disputadas em piscinas olímpicas em 1908. Atualmente, os sensores instalados nas piscinas cronometram, com precisão, o tempo dos atletas em até centésimos de segundo. Uma das disputas mais acirradas é a prova masculina de 50 m em estilo livre. Observe o tempo dos três medalhistas dessa prova nos Jogos de Londres em 2012. 7 Florent Manaudou (FRa) Cullen Jones (EUa) César Cielo Filho (BRa) 21,34 s 21,54 s 21,59 s Considerando a velocidade média dos atletas, quando o vencedor completou a prova, a distância entre César Cielo e o ponto de chegada era de, aproximadamente, 0,49 cm 0,58 cm 0,58 m 4,90 m 5,80 m 01: [D] 02: [D] 03: [B] 04: [C] 05: [A] 06: [B] 07: [C] 08: [D] 09: [E] 10: [E] 11: [A] 12: [C] 13: [C] 14: [D] 15: [B] 16: [A] 17: [D] 18: [A] 19: [D] 20: [B] 21: [D] 22: [A] 23: [C] 24: [C] GABARITO RASCUNHO 8 QUESTÃO 01 Dois corpos, A e B, se movem com velocidades próprias conforme mostra o gráfico. Eles iniciam o movimento com o móvel A estando a 20 m na frente de B. Quanto tempo se passa até o corpo B alcançar o A, considerando o início do movimento t 0 s?= Qual a distância percorrida pelo corpo A até que o corpo B o alcance, considerando o início do movimento de ambos, t 0 s?= Assinale a alternativa que apresenta as duas respostas corretas e na ordem que săo solicitadas no enunciado. 3s e 4m 3s e 12m 4s e 12m 10s e 60m 10s e 40m QUESTÃO 02 Uma partícula sai de um ponto A com velocidade inicial 0v 1m s= e desliza em linha reta até chegar em um ponto B, dez segundos depois, com velocidade v 5 m s.= Sabendo-se que a equação da velocidade dessa partícula em função do tempo t é 0v v at,= + a aceleração a do movimento é 20,2 m s 20,4 m s 20,6 m s 20,8 m s 21,0 m s QUESTÃO 03 Um professor de física usa um carrinho de brinquedo, movido por um motor elétrico, para fazer experimentos com uma turma de alunos. O carrinho é acelerado, a partir do repouso e o seu movimento retilíneo é analisado pelos estudantes. Em um desses experimentos a posição do carrinho é registrada em diversos instantes e, usando os dados numéricos, os alunos traçam o gráfico abaixo, obtendo um arco de parábola. Com base no gráfico os estudantes concluem, corretamente que: O movimento é uniformemente acelerado com aceleração de módulo igual a 21,2 m s . O movimento é uniformemente acelerado com aceleração de módulo igual a 22,4 m s . O movimento é uniforme com velocidade de módulo igual a 2,4 m s. O movimento é uniforme com velocidade de módulo igual a 1,2 m s. O movimento é uniformemente retardado com aceleração de módulo igual a 21,2 m s . QUESTÃO 04 Cientistas da Universidade de Cambridge publicaram um trabalho na prestigiosa revista Science (Science 341, 1254-1256 (2013)) mostrando que pequenos insetos da espécie para a propulsão, como mostrado na figura. CAPÍTULO 02 – MRUV 9 Com isso, os pequenos insetos atingem a velocidade de aproximadamente 5 m s em um intervalo de tempo de 1ms, isto é, 310 s.− Supondo 2g 10 m s ,= a aceleração média do inseto em termos da aceleração da gravidade é dada por 5000 g. 500 g. 50 g. 5 g. 0,5 g. QUESTÃO 05 O sangue percorre as grandes artérias do corpo humano com velocidade aproximada de 30,00 cm s, e os vasos capilares com velocidade de 0,05 cm s. Supondo que o intervalo de tempo para certa massa de sangue ir de uma grande artéria até um vaso capilar seja de 30 s, essa massa de sangue será submetida, nesse deslocamento, a uma aceleração média, em valor absoluto, de aproximadamente 20,05 m s . 20,01m s . 20,10 m s . 20,25 m s . 20,50 m s . QUESTÃO 06 Um veículo (I) está parado em uma rodovia retilínea quando, no instante t 0,= outro veículo (II) passa por ele com velocidade escalar de 30 m s. Depois de determinado intervalo de tempo, os dois veículos passam a trafegar com velocidades escalares iguais, conforme demonstra o gráfico. Desprezando as dimensões dos veículos, a distância que os separava no instante em que suas velocidades escalares se igualaram é de 600 m. 650 m. 550 m. 500 m. 700 m. QUESTÃO 07 Um motociclista, partindo do repouso, acelera uniformemente sua motocicleta até atingir uma velocidade desejada que, atingida, é mantida constante, de acordo com o gráfico. O deslocamento realizado pela motocicleta no período de tempo em que ela é uniformemente acelerada foi de 200 m. 500 m. 400 m. 300 m. 100 m. QUESTÃO 08 Um teste de um carro esportivo foi realizado em uma pista longa, lisa, plana e reta. O carro partiu do repouso em t igual a zero, foi uniformemente acelerado até um instante 1t , foi mantido com velocidade constante entre os instantes 1t e 2t e, a partir de 2t , paraquedas traseiros foram acionados para frear o carro, em um movimento uniformemente desacelerado, até parar no 10 instante 3t . Selecione a alternativa que contém o gráfico que representa corretamente a aceleração do carro em função do tempo. QUESTÃO 09 Considere um objeto cúbico, de massa 1kg, que repousa sobre uma mesa horizontal sem atrito. Pela ação de uma força constante, o objeto sai do repouso e atinge uma velocidade de 3 m s, em módulo, após se deslocar por uma distância de 1,5 m. O módulo da força resultante atuando no objeto, em N, é 4,5. 2. 3. 1,5 QUESTÃO 10 Um motorista visando a efetuar uma ultrapassagem aumentou a velocidade do seu veículo de 15 m s para 25 m s em 5,0 segundos. Qual foi a distância percorrida pelo motorista nesse intervalo de tempo levando-se em consideração que a aceleração foi constante? 100 m 120 m 140 m 160 m 180 m QUESTÃO 11 Os acidentes de trânsito são causados geralmente por excesso de velocidade. Em zonas urbanas no Brasil, o limite de velocidade normalmente adotado é de 160 km h .− Uma alternativa para diminuir o número de acidentes seria reduzir esse limite de velocidade. Considere uma pista seca em bom estado, onde um carro é capaz de frear com uma desaceleração constante de 25 m s− e que o limite de velocidade reduza de 160 km h− para 150 km h .− Nessas condições, a distância necessária para a frenagem desde a velocidade limite até a parada completa do veículo será reduzida em um valor mais próximo de 1 m. 9 m. 15 m. 19 m. 38 m. QUESTÃO 12 Um observador inercial analisa o movimento de um dado objeto de massa m constante e constrói o gráfico v t mostrado a seguir, em que v é a velocidade do objeto e t é o tempo. O movimento ocorre numa linha reta. 11 Levando em consideração os dados apresentados no gráfico, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor do deslocamento xΔ do objeto entre os instantes t 0= e t 5.= x 5,0 m.Δ = x 7,5 m.Δ = x 10,0 m.Δ = x 12,5 m.Δ = x 15,0 m.Δ = QUESTÃO 13 Define-se velocidade escalar média como a razão entre o espaço percorrido e o intervalo de tempo gasto no percurso. A velocidade inicial de um móvel que percorre 100 m, em linha reta, com velocidade média de 25 m s e aceleração constante de 21,0 m s , em m s, é igual a 28.25. 20. 30. 23. QUESTÃO 14 Um automóvel viaja por uma estrada retilínea com velocidade constante. A partir de dado instante, considerado como t 0,= o automóvel sofre acelerações distintas em três intervalos consecutivos de tempo, conforme representado no gráfico abaixo. Assinale a alternativa que contém o gráfico que melhor representa o deslocamento do automóvel, nos mesmos intervalos de tempo. Informação: nos gráficos, (0, 0) representa a origem do sistema de coordenadas. QUESTÃO 15 Um automóvel possui velocidade constante v 20 m s.= Ao avistar um semáforo vermelho à sua frente, o motorista freia o carro imprimindo uma aceleração de 22 m s .− A distância mínima necessária para o automóvel parar, em m, é igual a 12 (Despreze qualquer resistência do ar neste problema) 50. 200. 400. 10. 100. QUESTÃO 16 A figura mostra a velocidade em função do tempo, de dois trens A e B, no mesmo trilho, que estão em sentidos opostos e em movimento retilíneo. Considere ambos como partículas pontuais. Analise as proposições, com relação à figura. I. Ambos os trens estão desacelerando e possuem os mesmos módulos de aceleração. II. O trem B para no instante t 10 s.= III. As velocidades iniciais dos trens A e B são 108 km h e 72 km h, respectivamente. IV. O deslocamento dos trens A e B são, respectivamente, 200 e 100 metros. V. Se a distância inicial entre os trens A e B é de 300 metros, eles sofrem uma colisão no instante t 10 s.= Assinale a alternativa correta. Somente as afirmativas I, III e IV são verdadeiras. Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. Somente as afirmativas I, II e V são verdadeiras. Somente as afirmativas II, III e V são verdadeiras. Somente as afirmativas III, IV e V são verdadeiras. QUESTÃO 17 O sistema de freios ABS (Anti-lock Braking System) aumenta a segurança dos veículos, fazendo com que as rodas não travem e continuem girando, evitando que os pneus derrapem. Uma caminhonete equipada com esse sistema de freios encontra-se acima da velocidade máxima de 110 km h permitida num trecho de uma rodovia. O motorista dessa caminhonete avista um Fusca que se move no mesmo sentido que ele, a uma velocidade constante de módulo v 108 km h,= num longo trecho plano e retilíneo da rodovia, como mostra a Figura. Ele percebe que não é possível ultrapassar o Fusca, já que um ônibus está vindo na outra pista. Então, ele imediatamente pisa no freio, fazendo com que a caminhonete diminua sua velocidade a uma razão de 14,4 km h por segundo. Após 5 s, depois de acionar os freios, a caminhonete atinge a mesma velocidade do automóvel, evitando uma possível colisão. O módulo da velocidade 0v da caminhonete no momento em que o motorista pisou no freio era de: 128 km h 135 km h 145 km h 150 km h 180 km h QUESTÃO 18 Automóveis cada vez mais potentes estão sempre sendo apresentados na mídia, de modo a atrair compradores. O desempenho de um novo modelo é registrado no gráfico abaixo: Se esse automóvel continuar se deslocando com a mesma aceleração dos 4 primeiros segundos de contagem do tempo, ele atingirá, aos 10 segundos, uma velocidade de: 13 108 km h 198 km h 216 km h 230 km h 243 km h QUESTÃO 19 Um atleta pratica salto ornamental, fazendo uso de uma plataforma situada a 5m do nível da água da piscina. Se o atleta saltar desta plataforma, a partir do repouso, com que velocidade se chocará com a água? Obs.: despreze a resistência do ar e considere o módulo da aceleração da gravidade 2g 10 m s .= 10 m s. 20 m s. 30 m s. 50 m s. QUESTÃO 20 Um foguete lançador de satélites, partindo do repouso, atinge a velocidade de 5.400 km h após 50 segundos. Supondo que esse foguete se desloque em trajetória retilínea, sua aceleração escalar média é de 230 m s . 2150 m s . 2388 m s . 2108 m s . 254 m s . QUESTÃO 21 A figura ilustra um tubo cilíndrico contendo óleo de cozinha em seu interior e uma trena para graduar a altura da quantidade de óleo. A montagem tem como finalidade o estudo do movimento retilíneo de uma gota de água dentro do óleo. Da seringa, é abandonada, do repouso e bem próxima da superfície livre do óleo, uma gota de água que vai descer pelo óleo. As posições ocupadas pela gota, em função do tempo, são anotadas na tabela, e o marco zero da trajetória da gota é admitido junto à superfície livre do óleo. S (cm) t (s) 0 0 1,0 2,0 4,0 4,0 9,0 6,0 16,0 8,0 É correto afirmar que a gota realiza um movimento com aceleração variável, crescente com o tempo. com aceleração variável, decrescente com o tempo. uniformemente variado, com aceleração de 21,0 cm s . uniformemente variado, com aceleração de 20,5 cm s . uniformemente variado, com aceleração de 20,25 cm s . QUESTÃO 22 Um móvel varia sua velocidade escalar de acordo com o diagrama acima. A velocidade escalar média e a aceleração escalar média nos 10,0 s iniciais são, respectivamente, 14 3,8 m s e 20,20 m s 3,4 m s e 20,40 m s 3,0 m s e 22,0 m s 3,4 m s e 22,0 m s 4,0 m s e 20,60 m s QUESTÃO 23 Um motorista, que conduz seu caminhão com velocidade constante de 25 m s (90 km h) por uma estrada retilínea, plana e horizontal, aciona os freios quando percebe um ônibus a sua frente deslocando-se lentamente no mesmo sentido, com velocidade constante de 5 m s (18 km h). Supondo-se que a distância entre o caminhão e o ônibus no instante em que o motorista do caminhão aciona os freios é de 80 m, que o ônibus não altera sua velocidade e que não há mudança nas direções dos movimentos de ambos os veículos, o módulo da aceleração mínima, admitida constante, que deve ser imprimida ao caminhão para evitar a colisão é 21,5 m s . 22,5 m s . 23,0 m s . 23,5 m s . 24,0 m s . QUESTÃO 24 Um trem deve partir de uma estação A e parar na estação B, distante 4 km de A. A aceleração e a desaceleração podem ser, no máximo, de 25,0 m s , e a maior velocidade que o trem atinge é de 72 km h. O tempo mínimo para o trem completar o percurso de A a B é, em minutos, de: 1,7 2,0 2,5 3,0 3,4 QUESTÃO 25 Um motorista que atende a uma chamada de celular é levado à desatenção, aumentando a possibilidade de acidentes ocorrerem em razão do aumento de seu tempo de reação. Considere dois motoristas, o primeiro atento e o segundo utilizando o celular enquanto dirige. Eles aceleram seus carros inicialmente a 21,00 m s . Em resposta a uma emergência, freiam com uma desaceleração igual a 25,00 m s , O motorista atento aciona o freio à velocidade de 14,0 m s, enquanto o desatento, em situação análoga, leva 1,00 segundo a mais para iniciar a frenagem. Que distância o motorista desatento percorre a mais do que o motorista atento, até a parada total dos carros? 2,90 m 14,0 m 14,5 m 15,0 m 17,4 m QUESTÃO 26 A partir do repouso, um foguete de brinquedo é lançado verticalmente do chão, mantendo uma aceleração constante de 25,00 m s durante os 10,0 primeiros segundos. Desprezando a resistência do ar, a altura máxima atingida pelo foguete e o tempo total de sua permanência no ar são, respectivamente, de 375 m e 23,7 s. 375 m e 30,0 s. 375 m e 34,1s. 500 m e 23,7 s. 500 m e 34,1s. QUESTÃO 27 Dois veículos que trafegamcom velocidade constante em uma estrada, na mesma direção e sentido, devem manter entre si uma distância mínima. Isso porque o movimento de um veículo, até que ele pare totalmente, ocorre em duas etapas, a partir do momento em que o motorista detecta um problema que exige uma freada brusca. A primeira etapa é associada à distância que o veículo percorre entre o intervalo de tempo da detecção do problema e o acionamento dos freios. Já a segunda se relaciona com a distância que o automóvel percorre enquanto os freios agem com desaceleração constante. Considerando a situação descrita, qual esboço gráfico representa a velocidade do automóvel em relação à distância percorrida até parar totalmente? 15 QUESTÃO 28 Num sistema de freio convencional, as rodas do carro travam e os pneus derrapam no solo, caso a força exercida sobre o pedal seja muito intensa. O sistema ABS evita o travamento das rodas, mantendo a força de atrito no seu valor estático máximo, sem derrapagem. O coeficiente de atrito estático da borracha em contato com o concreto vale e 1,0μ = e o coeficiente de atrito cinético para o mesmo par de materiais é c 0,75.μ = Dois carros, com velocidades iniciais iguais a 108 km h, iniciam a frenagem numa estrada perfeitamente horizontal de concreto no mesmo ponto. O carro 1 tem sistema ABS e utiliza a força de atrito estática máxima para a frenagem; já o carro 2 trava as rodas, de maneira que a força de atrito efetiva é a cinética. Considere 2g 10 m s .= As distâncias, medidas a partir do ponto em que iniciam a frenagem, que os carros 1 1(d ) e 2 2(d ) percorrem até parar são, respectivamente, 1 2d 45 m e d 60 m.= = 1 2d 60 m e d 45 m.= = 1 2d 90 m e d 120 m.= = 2 2 1 2d 5,8 10 m e d 7,8 10 m.= = 2 2 1 2d 7,8 10 m e d 5,8 10 m.= = QUESTÃO 29 Em uma prova internacional de ciclismo, dois dos ciclistas, um francês e, separado por uma distância de 15 m à sua frente, um inglês, se movimentam com velocidades iguais e constantes de módulo 22 m/s. Considere agora que o representante brasileiro na prova, ao ultrapassar o ciclista francês, possui uma velocidade constante de módulo 24 m/s e inicia uma aceleração constante de módulo 0,4 m/s2, com o objetivo de ultrapassar o ciclista inglês e ganhar a prova. No instante em que ele ultrapassa o ciclista francês, faltam ainda 200 m para a linha de chegada. Com base nesses dados e admitindo que o ciclista inglês, ao ser ultrapassado pelo brasileiro, mantenha constantes as características do seu movimento, assinale a alternativa correta para o tempo gasto pelo ciclista brasileiro para ultrapassar o ciclista inglês e ganhar a corrida. 1 s. 2 s. 3 s. 4 s. 5 s. QUESTÃO 30 Numa corrida, Rubens Barrichelo segue atrás de Felipe Massa, em um trecho da pista reto e plano. Inicialmente, os dois carros movem-se com velocidade constante, de mesmos módulos, direção e sentido. No instante 1t , Felipe aumenta a velocidade de seu carro com aceleração constante; e, no instante 2t , Barrichelo também aumenta a velocidade do seu carro com a mesma aceleração. Considerando essas informações, assinale a alternativa cujo gráfico melhor descreve o módulo da velocidade relativa entre os dois veículos, em função do tempo 16 01: [E] 02: [B] 03: [A] 04: [B] 05: [B] 06: [B] 07: [A] 08: [B] 09: [C] 10: [A] 11: [B] 12: [B] 13: [E] 14: [A] 15: [E] 16: [] 17: [E] 18: [C] 19: [A] 20: [A] 21: [D] 22: [B] 23: [B] 24: [E] 25: [E] 26: [A] 27: [D] 28: [A] 29: [E] 30: [A] GABARITO RASCUNHO 17 QUESTÃO 01 Uma criança brincando com um objeto lança-o verticalmente para cima com velocidade de 25 m s. Considerando o movimento como um lançamento vertical e desprezando a resistência do ar, podemos afirmar que, após 2 segundos de movimento, o objeto apresenta uma velocidade em módulo e em m s, de (considere 2g 10 m s ) := 15 35 20 5 10 QUESTÃO 02 Sobre um rio, há uma ponte de 20 metros de altura de onde um pescador deixa cair um anzol ligado a um peso de chumbo. Esse anzol, que cai a partir do repouso e em linha reta, atinge uma lancha que se deslocava com velocidade constante de 20 m s por esse rio. Nessas condições, desprezando a resistência do ar e admitindo que a aceleração gravitacional seja 210 m s , pode-se afirmar que no exato momento do início da queda do anzol a lancha estava a uma distância do vertical da queda, em metros, de: 80 100 40 20 60 QUESTÃO 03 Os Vingadores (Avengers no original em inglês) são um grupo de super-heróis de história em quadrinhos, publicado nos Estados Unidos, pela editora Marvel Comics. O grupo também aparece em adaptações da Marvel para cinema, desenho animado e videogames. Os heróis mais conhecidos na formação original são Thor, Homem de Ferro, Vespa, Homem- Formiga e EmmanoHulk, além de seu primeiro recruta, o Capitão América (introduzido na quarta edição). A equipe, criada com inspiração na Liga da Justiça da DC Comics, tem molde de um clube, inclusive com o mordomo do Homem de Ferro, Jarvis, servindo-os. No Universo Marvel, a equipe tradicionalmente é a primeira a ser chamada pelo governo dos EUA, quando defrontado por desafios de ordem cósmica, e tem bases em Nova York e em uma ilha na costa americana. (Livre adaptação da Wikipédia: https://pt.wikipedia.org/wiki/Vingadores. Acessado em 14/09/2017) O Incrível EmmanoHulk é um dos heróis mais poderosos do universo tendo força, agilidade, velocidade e resistências sobre-humanas! O personagem criado nos anos 60 faz uma alusão ao conto clássico: O médico e o Monstro. O Dr. Bruce Banner, após passar por experiências com radiação gama, adquire a faculdade de se transformar num enorme monstro verde todas as vezes que se enfurece. Uma das habilidades do EmmanoHulk é poder lançar-se verticalmente, a partir do solo, e atingir grande altura. Imaginemos que o EmmanoHulk dê um desses saltos numa região na qual a resistência aerodinâmica possa ser desprezada e que a gravidade tenha o valor de 210 m s . Neste salto, ele atinge a altura máxima de 2,0 km. Podemos afirmar que a velocidade com que EmmanoHulk saiu do solo foi de incríveis. 20 km h. 20 m s. 200 km h. 200 m s. QUESTÃO 04 No período de estiagem, uma pequena pedra foi abandonada, a partir do repouso, do alto de uma ponte sobre uma represa e verificou-se que demorou 2,0 s para atingir a superfície da água. Após um período de chuvas, outra pedra idêntica foi abandonada do mesmo local, também a partir do repouso e, desta vez, a pedra demorou 1,6 s para atingir a superfície da água. Considerando a aceleração gravitacional igual a 210 m s e desprezando a existência de correntes de ar e a sua resistência, é correto afirmar que, CAPÍTULO 03 – MOVIMENTO VERTICAL 18 entre as duas medidas, o nível da água da represa elevou-se 5,4 m. 7,2 m. 1,2 m. 0,8 m. 4,6 m. QUESTÃO 05 A velocidade horizontal mínima necessária para uma pessoa pular do ponto X e atingir o ponto Y, como mostra a figura abaixo, deve ser de (Despreze a resistência do ar e considere a aceleração da gravidade como sendo 2g 10 m s )= 1m s. 5 m s. 4 m s. 8 m s. 9 m s. QUESTÃO 06 Em uma experiência de cinemática, estudantes analisaram o movimento de um objeto que foi lançado verticalmente para cima a partir dosolo. Eles verificaram que o objeto passa por um determinado ponto 0,5 s depois do lançamento, subindo, e passa pelo mesmo ponto 3,5 s depois do lançamento, descendo. Considerando que essa experiência foi realizada em um local onde a aceleração da gravidade é igual a 210 m s e que foram desprezadas quaisquer formas de atrito no movimento do objeto, os estudantes determinaram que a velocidade de lançamento e altura máxima atingida pelo objeto em relação ao solo são, respectivamente, iguais a: 20 m s e 10 m 20 m s e 20 m 15 m s e 11,25 m 15 m s e 22,50 m QUESTÃO 07 Um objeto é lançado para baixo, na vertical, do alto de um prédio de 15 m de altura em relação ao solo. Desprezando-se a resistência do ar e sabendo-se que ele chega ao solo com uma velocidade de 20 m / s, a velocidade de lançamento, em m/ s, é dada por 10. 15. 20. 25. QUESTÃO 08 O Brasil, em 2014, sediou o Campeonato Mundial de Balonismo. Mais de 20 equipes de diferentes nacionalidades coloriram, com seus balões de ar quente, o céu de Rio Claro, no interior de São Paulo. Desse feito, um professor de Física propôs a um estudante de ensino médio a seguinte questão: considere um balão deslocando-se horizontalmente, a 80 m do solo, com velocidade constante de 6 m / s. Quando ele passa exatamente sobre uma pessoa parada no solo, deixa cair um objeto que estava fixo em seu cesto. Desprezando qualquer atrito do objeto com o ar e considerando 2g 10 m / s ,= qual será o tempo gasto pelo objeto para atingir o solo, considerado plano? A resposta correta para a questão proposta ao estudante é: 2 segundos. 3 segundos. 4 segundos. 5 segundos. 6 segundos. QUESTÃO 09 A castanha-do-pará (Bertholletia excelsa) é fonte de alimentação e renda das populações tradicionais da Amazônia. Sua coleta é realizada por extrativistas que percorrem quilômetros de trilhas nas matas, durante o período das chuvas amazônicas. A castanheira é uma das maiores árvores da floresta, atingindo facilmente a altura de 50m. O fruto da castanheira, um ouriço, tem cerca de 1kg e contém, em média, 16 sementes. Baseando-se nesses dados e considerando o valor padrão da aceleração da gravidade 29,81m / s , pode-se estimar que a velocidade com que o ouriço atinge o solo, ao cair do alto de uma castanheira, é de, em m/ s, aproximadamente, 5,2. 10,1. 20,4. 31,3. 98,1. 19 QUESTÃO 10 Vários corpos idênticos são abandonados de uma altura de 7,20m em relação ao solo, em intervalos de tempos iguais. Quando o primeiro corpo atingir o solo, o quinto corpo inicia seu movimento de queda livre. Desprezando a resistência do ar e adotando a aceleração da gravidade 2g 10,0 m / s ,= a velocidade do segundo corpo nessas condições é 10,0 m / s 6,0 m / s 3,0 m / s 9,0 m / s 12,0 m / s QUESTÃO 11 Uma ave marinha costuma mergulhar de uma altura de 20 m para buscar alimento no mar. Suponha que um desses mergulhos tenha sido feito em sentido vertical, a partir do repouso e exclusivamente sob ação da força da gravidade. Desprezando-se as forças de atrito e de resistência do ar, a ave chegará à superfície do mar a uma velocidade, em m/s, aproximadamente igual a: 20 40 60 80 QUESTÃO 12 Recentemente, uma equipe de astrônomos afirmou ter identificado uma estrela com dimensões comparáveis às da Terra, composta predominantemente de diamante. Por ser muito frio, o astro, possivelmente uma estrela anã branca, teria tido o carbono de sua composição cristalizado em forma de um diamante praticamente do tamanho da Terra. Considerando que a massa e as dimensões dessa estrela são comparáveis às da Terra, espera-se que a aceleração da gravidade que atua em corpos próximos à superfície de ambos os astros seja constante e de valor não muito diferente. Suponha que um corpo abandonado, a partir do repouso, de uma altura h 54 m= da superfície da estrela, apresente um tempo de queda t 3,0 s.= Desta forma, pode-se afirmar que a aceleração da gravidade na estrela é de 28,0 m / s . 210 m / s . 212 m / s . 218 m / s . QUESTÃO 13 Quando soltamos de uma determinada altura e, ao mesmo tempo, uma pedra e uma folha de papel, a pedra e a folha de papel chegariam juntas ao solo, se pudéssemos eliminar o ar que oferece resistência ao movimento. a pedra chega ao solo primeiro, pois os corpos mais pesados caem mais rápido sempre. a folha de papel chega ao solo depois da pedra, pois os corpos mais leves caem mais lentamente sempre. as duas chegam ao solo no mesmo instante sempre. é impossível fazer este experimento. QUESTÃO 14 Uma pessoa, do alto de um prédio de altura H, joga uma bola verticalmente para baixo, com uma certa velocidade de lançamento. A bola atinge o solo com velocidade cujo módulo é VI. Em um segundo experimento, essa mesma bola é jogada do mesmo ponto no alto do prédio, verticalmente para cima e com mesmo módulo da velocidade de lançamento que no primeiro caso. A bola sobe até uma altura H acima do ponto de lançamento e chega ao solo com velocidade cujo módulo é VII. Desprezando todos os atritos e considerando as trajetórias retilíneas, é correto afirmar-se que I IIV 2V .= I IIV V .= I IIV V / 2.= I IIV V / 4.= QUESTÃO 15 Dois corpos de massas m e 2m são abandonados da mesma altura, ambos com velocidade inicial nula. Durante a queda de ambos, a aceleração gravitacional é constante e a resistência do ar desprezível. Sendo 1t e 2t , respectivamente, o tempo que cada corpo leva para atingir o solo, a relação entre esses tempos é 1 2t 2,00t .= 1 2t 0,50t .= 1 2t 0,25t .= 1 2t 1,00t .= 1 2t 4,00t .= 01: [D] 02: [C] 03: [D] 04: [B] 05: [B] 06: [B] 07: [A] 08: [C] 09: [D] 10: [D] 11: [A] 12: [C] 13: [A] 14: [B] 15: [D] GABARITO 20 QUESTÃO 01 Duas pessoas se deslocam por uma avenida, uma de bicicleta, com velocidade de 30 km h, e a outra de patinete, com velocidade de 20 km h. Se os diâmetros dos pneus da bicicleta e da patinete são, respectivamente, 66 cm e 22 cm, a relação entre as velocidades angulares dos pneus da patinete, P,ω e dos pneus da bicicleta, B,ω é P Bω ω= P B3ω ω= P B4ω ω= P B6ω ω= P B2ω ω= QUESTÃO 02 O lançamento de martelo é uma modalidade olímpica de atletismo na qual o atleta gira uma esfera de metal presa por um cabo e a solta, visando a que a esfera atinja a maior distância possível após o lançamento, conforme mostra a figura abaixo. Suponha que, no momento do lançamento, a esfera realizava um movimento circular de raio 1,20 m, girando a uma velocidade angular de 25,0 rad s. A velocidade da esfera no momento do lançamento, em m s, é de, aproximadamente, 30,0 26,2 36,0 25,0 20,8 QUESTÃO 03 Sempre que necessário, use 3π = e 2g 10 m s .= Ao passar pelo sensor magnético, a velocidade linear de um ponto de uma fita cassete é v 0,045 m s.= Depois de passar pelo sensor, a fita é enrolada em uma bobina circular de diâmetro d 6,0 cm.= Em quanto tempo a bobina completa uma volta? 0,65 s. 1,3 s. 4,0 s. 0,27 s. QUESTÃO 04 Em uma competição de saltos ornamentais, uma atleta, após tirar seus pés da plataforma, iniciando a queda livre, deve fazer seu corpo girar uma vez e meia em torno de seu centro de gravidade, antes de tocar a água. Considere que a aceleração gravitacional é igual a 210 m s e que a atleta deve realizar o giro enquanto seu centro de gravidadese desloca verticalmente por 5,0 m, a partir do repouso. Para que a atleta consiga realizar esse salto com perfeição, seu corpo deve girar com velocidade angular média de 2,0 rad s.π 3,0 rad s.π 1,5 rad s.π 0,6 rad s.π 2,3 rad s.π QUESTÃO 05 Uma bicicleta é um aparelho mecânico que serve para transporte pessoal e cujo “motor” são as pernas do ciclista, que aplicam forças sobre os pedais, fazendo com que discos acoplados aos pedais girem e, por meio de uma corrente, transmitam o movimento circular às rodas. A força de atrito entre as superfícies do solo e da roda permitem que a bicicleta se desloque. Considerando que um ciclista que se desloca com velocidade constante percorre 628 m em 100 s em uma bicicleta cujas rodas têm 600 mm de diâmetro, é possível afirmar que as rodas dessa bicicleta executam um número de voltas por segundo aproximado de: (considere 3,14)π = CAPÍTULO 04 – MCU 21 6,6 9,9 15 3,3 7 QUESTÃO 06 Duas polias, A e B, ligadas por uma correia inextensível têm raios AR 60 cm= e BR 20 cm,= conforme o desenho abaixo. Admitindo que não haja escorregamento da correia e sabendo que a frequência da polia A é Af 30 rpm,= então a frequência da polia B é 10 rpm. 20 rpm. 80 rpm. 90 rpm. 120 rpm. QUESTÃO 07 Uma aeronave, antes de aterrissar no Aeroporto Santos Dummont no Rio de Janeiro, faz uma curva no ar, mostrando aos passageiros a bela vista da Baía de Guanabara. Suponha que essa curva seja um círculo de raio 6000 m e que a aeronave trace essa trajetória com velocidade de módulo constante igual a 1432,0 km h− em relação ao solo. A aceleração centrípeta da aeronave, em relação ao solo, vale, em 2m s ,− aproximadamente 7,200 9,800 2,400 31,10 2,000 QUESTÃO 08 As engrenagens A, B e C, de raios A BR , R e CR , acima desenhadas, fazem parte de um conjunto que funciona com um motor acoplado à engrenagem de raio AR 20 cm,= fazendo-a girar com frequência constante de 120 rpm, no sentido horário. Conhecendo-se o raio BR 10 cm= e CR 25 cm,= pode-se afirmar que no SI (Sistema Internacional de Unidades) a aceleração de um ponto da periferia da engrenagem C, tem módulo igual a (Considere 2 10)π = 1,6 16,0 25,6 32,0 2560 QUESTÃO 09 Considere um carrossel que gira com velocidade angular tal que cada cavalo percorre duas voltas completas em 4 3π segundos. Assim, a velocidade angular do carrossel, em radianos s, é 4 3. 4 3.π 2 3.π 3. QUESTÃO 10 Um automóvel viaja em uma estrada horizontal com velocidade constante e sem atrito. Cada pneu desse veículo tem raio de 0,3 metros e gira em uma frequência de 900 rotações por minuto. A velocidade desse automóvel é de aproximadamente: 22 (Dados: considere 3,1.)π = 21m s 28 m s 35 m s 42 m s 49 m s QUESTÃO 11 Ainda que tenhamos a sensação de que estamos estáticos sobre a Terra, na verdade, se tomarmos como referência um observador parado em relação às estrelas fixas e externo ao nosso planeta, ele terá mais clareza de que estamos em movimento, por exemplo, rotacionando junto com a Terra em torno de seu eixo imaginário. Se consideramos duas pessoas (A e B), uma deles localizada em Ottawa (A), Canadá, (latitude 45 Norte) e a outra em Caracas (B), Venezuela, (latitude 10 Norte), qual a relação entre a velocidade angular média ( )ω e velocidade escalar média (v) dessas duas pessoas, quando analisadas sob a perspectiva do referido observador? A Bω ω= e A Bv v= A Bω ω e A Bv v A Bω ω= e A Bv v A Bω ω e A Bv v= QUESTÃO 12 A invenção e o acoplamento entre engrenagens revolucionaram a ciência na época e propiciaram a invenção de várias tecnologias, como os relógios. Ao construir um pequeno cronômetro, um relojoeiro usa o sistema de engrenagens mostrado. De acordo com a figura, um motor é ligado ao eixo e movimenta as engrenagens fazendo o ponteiro girar. A frequência do motor é de 18 rpm, e o número de dentes das engrenagens está apresentado no quadro. Engrenagem Dentes A 24 B 72 C 36 D 108 A frequência de giro do ponteiro, em rpm, é 1. 2. 4. 81. 162. QUESTÃO 13 Em uma obra de construção civil, uma carga de tijolos é elevada com uso de uma corda que passa com velocidade constante de 13,5 m s e sem deslizar por duas polias de raios 27 cm e 54 cm. A razão entre a velocidade angular da polia grande e da polia menor é 3. 2. 2 3. 1 2. QUESTÃO 14 O escalpelamento é um grave acidente que ocorre nas pequenas embarcações que fazem transporte de ribeirinhos nos rios da Amazônia. O acidente ocorre quando fios de cabelos longos são presos ao eixo desprotegido do motor. As vitimas são mulheres e crianças que acabam tendo o couro cabeludo arrancado. Um barco típico que trafega nos rios da Amazônia, conhecido como “rabeta”, possui um motor com um eixo de 80 mm de diâmetro, e este motor, quando em operação, executa 3000 rpm. Considerando que, nesta situação de escalpeamento, há um fio ideal que não estica e não desliza preso ao eixo do motor e que o tempo médio da reação humana seja de 0,8 s (necessário para um condutor desligar o motor), é correto afirmar que o comprimento deste fio que se enrola sobre o eixo do motor, neste intervalo de tempo, é de: 602,8 m 96,0 m 30,0 m 20,0 m 10,0 m 23 QUESTÃO 15 A figura apresenta esquematicamente o sistema de transmissão de uma bicicleta convencional. Na bicicleta, a coroa A conecta-se à catraca B através da correia P. Por sua vez, B é ligada à roda traseira R, girando com ela quando o ciclista está pedalando. Nesta situação, supondo que a bicicleta se move sem deslizar, as magnitudes das velocidades angulares, A B R, e ,ω ω ω são tais que A B R.ω ω ω = A B R.ω ω ω= A B R.ω ω ω= = A B R.ω ω ω A B R.ω ω ω = QUESTÃO 16 O Brasil prepara-se para construir e lançar um satélite geoestacionário que vai levar banda larga a todos os municípios do país. Além de comunicações estratégicas para as Forças Armadas, o satélite possibilitará o acesso à banda larga mais barata a todos os municípios brasileiros. O ministro da Ciência e Tecnologia está convidando a Índia – que tem experiência neste campo, já tendo lançado 70 satélites – a entrar na disputa internacional pelo projeto, que trará ganhos para o consumidor nas áreas de Internet e telefonia 3G. (Adaptado de: BERLINCK, D. Brasil vai construir satélite para levar banda larga para todo país. O Globo, Economia, mar. 2012. Disponível em: <http://oglobo.globo.com/economia/brasil-vai- construir-satelite-para-levar-banda-larga-para- todo-pais-4439167>. Acesso em: 16 abr. 2012.) A posição média de um satélite geoestacionário em relação à superfície terrestre se mantém devido à sua velocidade angular ser igual à velocidade angular da superfície terrestre. sua velocidade tangencial ser igual à velocidade tangencial da superfície terrestre. sua aceleração centrípeta ser proporcional ao cubo da velocidade tangencial do satélite. força gravitacional terrestre ser igual à velocidade angular do satélite. força gravitacional terrestre ser nula no espaço, local em que a atmosfera é rarefeita. QUESTÃO 17 A engrenagem da figura a seguir é parte do motor de um automóvel. Os discos 1 e 2, de diâmetros 40 cm e 60 cm, respectivamente, são conectados por uma correiainextensível e giram em movimento circular uniforme. Se a correia não desliza sobre os discos, a razão 1 2/ω ω entre as velocidades angulares dos discos vale 1/3 2/3 1 3/2 3 QUESTÃO 18 Adote os conceitos da Mecânica Newtoniana e as seguintes convenções: O valor da aceleração da gravidade: 2g 10 m/s= ; A resistência do ar pode ser desconsiderada. Em uma bicicleta, a transmissão do movimento das pedaladas se faz através de uma corrente, acoplando um disco dentado dianteiro (coroa) a um disco dentado traseiro (catraca), sem que haja deslizamento entre a corrente e os discos. A catraca, por sua vez, é acoplada à roda traseira de modo que as velocidades angulares da catraca e da roda sejam as mesmas (ver a seguir figura representativa de uma bicicleta). 24 Em uma corrida de bicicleta, o ciclista desloca-se com velocidade escalar constante, mantendo um ritmo estável de pedaladas, capaz de imprimir no disco dianteiro uma velocidade angular de 4 rad/s, para uma configuração em que o raio da coroa é 4R, o raio da catraca é R e o raio da roda é 0,5 m. Com base no exposto, conclui-se que a velocidade escalar do ciclista é: 2 m/s 4 m/s 8 m/s 12 m/s 16 m/s QUESTÃO 19 Analise as figuras a seguir e responda à(s) questão(ões). Suponha que a máquina de tear industrial (na figura acima), seja composta por 3 engrenagens (A, B e C), conforme a figura a seguir. Suponha também que todos os dentes de cada engrenagem são iguais e que a engrenagem A possui 200 dentes e gira no sentido anti-horário a 40 rpm. Já as engrenagens B e C possuem 20 e 100 dentes, respectivamente. Com base nos conhecimentos sobre movimento circular, assinale a alternativa correta quanto à velocidade e ao sentido. A engrenagem C gira a 800 rpm e sentido anti- horário. A engrenagem B gira 40 rpm e sentido horário. A engrenagem B gira a 800 rpm e sentido anti- horário. A engrenagem C gira a 80 rpm e sentido anti- horário. A engrenagem C gira a 8 rpm e sentido horário. QUESTÃO 20 Um pequeno motor a pilha é utilizado para movimentar um carrinho de brinquedo. Um sistema de engrenagens transforma a velocidade de rotação desse motor na velocidade de rotação adequada às rodas do carrinho. Esse sistema é formado por quatro engrenagens, A, B, C e D, sendo que A está presa ao eixo do motor, B e C estão presas a um segundo eixo e D a um terceiro eixo, no qual também estão presas duas das quatro rodas do carrinho. Nessas condições, quando o motor girar com frequência Mf , as duas rodas do carrinho girarão com frequência Rf . Sabendo que as engrenagens A e C possuem 8 dentes, que as engrenagens B e D possuem 24 dentes, que não há escorregamento entre elas e que Mf 13,5 Hz,= é correto afirmar que Rf , em Hz, é igual a 1,5. 3,0. 2,0. 1,0. 2,5. 25 QUESTÃO 21 Recentemente, foi instalada, em Passo Fundo, uma ciclovia para que a população possa andar de bicicleta. Imagine que, em um final de semana, pai e filho resolveram dar uma volta, cada um com sua respectiva bicicleta, andando lado a lado, com a mesma velocidade. Admitindo-se que o diâmetro das rodas da bicicleta do pai é o dobro do diâmetro das rodas da bicicleta do filho, pode-se afirmar que as rodas da bicicleta do pai, em relação às da bicicleta do filho giram com: o dobro da frequência e da velocidade angular. a metade da frequência e da velocidade angular. a metade da frequência e a mesma velocidade angular. a mesma frequência e a metade da velocidade angular. a mesma frequência e o dobro da velocidade angular. QUESTÃO 22 A figura representa, de forma simplificada, parte de um sistema de engrenagens que tem a função de fazer girar duas hélices, 1H e 2H . Um eixo ligado a um motor gira com velocidade angular constante e nele estão presas duas engrenagens, A e B. Esse eixo pode se movimentar horizontalmente assumindo a posição 1 ou 2. Na posição 1, a engrenagem B acopla-se à engrenagem C e, na posição 2, a engrenagem A acopla-se à engrenagem D. Com as engrenagens B e C acopladas, a hélice 1H gira com velocidade angular constante 1ω e, com as engrenagens A e D acopladas, a hélice 2H gira com velocidade angular constante 2.ω Considere Ar , Br , Cr , e Dr , os raios das engrenagens A, B, C e D, respectivamente. Sabendo que B Ar 2 r= e que C Dr r ,= é correto afirmar que a relação 1 2 ω ω é igual a 1,0. 0,2. 0,5. 2,0. 2,2. QUESTÃO 23 Nesta prova adote os conceitos da Mecânica Newtoniana e as seguintes convenções: O valor da aceleração da gravidade: g = 10 m/s2. O valor π = 3. A resistência do ar pode ser desconsiderada. Na modalidade de arremesso de martelo, o atleta gira o corpo juntamente com o martelo antes de arremessá-lo. Em um treino, um atleta girou quatro vezes em três segundos para efetuar um arremesso. Sabendo que o comprimento do braço do atleta é de 80 cm, desprezando o tamanho do martelo e admitindo que esse martelo descreve um movimento circular antes de ser arremessado, é correto afirmar que a velocidade com que o martelo é arremessado é de: 2,8 m/s 3,0 m/s 5,0 m/s 6,4 m/s 7,0 m/s 01: [E] 02: [A] 03: [C] 04: [B] 05: [D] 06: [D] 07: [C] 08: [C] 09: [D] 10: [B] 11: [C] 12: [B] 13: [D] 14: [E] 15: [A] 16: [A] 17: [D] 18: [C] 19: [D] 20: [A] 21: [B] 22: [D] 23: [D] GABARITO 26 QUESTÃO 01 Ao descer uma ladeira plana e inclinada 23,5 em relação à horizontal, um ciclista mantém sua velocidade constante acionando os freios da bicicleta. Considerando que a massa do ciclista e da bicicleta, juntos, seja 70 kg, que a aceleração gravitacional no local seja 210 m s , que sen23,5 0,40 = e que cos23,5 0,92, = a intensidade da resultante das forças de resistência ao movimento que atuam sobre o conjunto ciclista mais bicicleta, na direção paralela ao plano da ladeira, é 280 N. nula. 640 N. 760 N. 1.750 N. QUESTÃO 02 Uma pessoa desceu uma ladeira, inclinada de um ângulo 30 em relação à horizontal, em um carrinho de rolimã, com aceleração média de 21,5 m s . Considere que a aceleração gravitacional fosse 210 m s , que a massa do conjunto pessoa e carrinho fosse 60 kg, que sen30 0,50 = e que cos30 0,87. = Se, durante a descida, o conjunto foi impulsionado apenas pelo próprio peso, a intensidade média da resultante das forças de resistência que atuaram sobre o conjunto foi de 300 N. 210 N. 520 N. 390 N. 90 N. QUESTÃO 03 Em um local em que a aceleração gravitacional vale 210 m s , uma pessoa eleva um objeto de peso 400 N por meio de uma roldana fixa, conforme mostra a figura, utilizando uma corda que suporta, no máximo, uma tração igual a 520 N. A máxima aceleração que a pessoa pode imprimir ao objeto durante a subida, sem que a corda se rompa, é 26,0 m s . 213 m s . 28,0 m s . 22,0 m s . 23,0 m s . QUESTÃO 04 A segunda lei de Newton afirma que o módulo da aceleração adquirida por um corpo é proporcional à intensidade da força resultante sobre ele e inversamente proporcional à sua massa. Assim, observando a figura abaixo e admitindo que a superfície seja horizontal, a aceleração da caixa retangular, sabendo que sua massa é de 2,5 kg e as forças 1F e 2F são horizontais e opostas, em 2m s , é igual a 8,0. 7,0. 6,0. 5,0. 4,0. CAPÍTULO 05 – DINÂMICA 27QUESTÃO 05 Um bloco de massa 2 kg está submetido à ação de duas forças, cujos módulos são, respectivamente, iguais a 1F 10 N= e 2F 6 N= conforme ilustra a figura abaixo. O bloco encontra-se em repouso sobre uma superfície horizontal perfeitamente lisa. Sabendo-se que, no local, a aceleração da gravidade tem módulo igual a 210 m s , e utilizando sen θ é igual a 0,8 e cos θ igual a 0,6, a força normal que atua no bloco tem módulo igual a 20 N. 12 N. 8 N. 6 N. QUESTÃO 06 No sistema mostrado na figura a seguir, a polia e o fio são ideais (massas desprezíveis e o fio inextensível) e não deve ser considerado nenhuma forma de atrito. Sabendo-se que os corpos A e B têm massa respectivamente iguais a 4 kg e 2 kg e que o corpo A desce verticalmente a uma aceleração constante de 25 m s , qual o valor do ângulo ,θ que o plano inclinado forma com a horizontal? Adote o módulo da aceleração da gravidade igual a 210 m s . 45 60 rad 4 π rad 6 π QUESTÃO 07 O sistema de polias, sendo uma fixa e três móveis, encontra-se em equilíbrio estático, conforme mostra o desenho. A constante elástica da mola, ideal, de peso desprezível, é igual a 50 N cm e a força F na extremidade da corda é de intensidade igual a 100 N. Os fios e as polias, iguais, são ideais. O valor do peso do corpo X e a deformação sofrida pela mola são, respectivamente, 800 N e 16 cm. 400 N e 8 cm. 600 N e 7 cm. 800 N e 8 cm. 950 N e 10 cm. QUESTÃO 08 Um bloco de massa m 3 kg,= inicialmente em repouso, é puxado sobre uma superfície horizontal sem atrito por uma força de 15 N durante 2 s (conforme desenho). Nessas condições, é possível afirmar que quando o objeto tiver percorrido 50 m, a sua velocidade, em m s, será de 28 5 7,5 15 20 10 QUESTÃO 09 Considere a máquina de Atwood a seguir, onde a polia e o fio são ideais e não há qualquer atrito. Considerando que as massas de A e B são, respectivamente, 2M e 3M, e desprezando a resistência do ar, qual a aceleração do sistema? (Use 2g 10 m s )= 25 m s 23 m s 22 m s 210 m s 220 m s QUESTÃO 10 Um trator com 2.000 kg de massa puxa um arado igual a 80,0 kg, exercendo sobre ele uma força de 200 N. O conjunto trator e arado desloca-se horizontalmente para a direita com uma aceleração de 20,500 m s . A força de resistência que o solo exerce no arado tem módulo, em Newton, igual a 40,00. 160,00. 240,00. 1280. QUESTÃO 11 Um automóvel de 500 kg de massa sofreu uma pane, então o proprietário chamou o guincho. Ao chegar, o guincho baixou a rampa, engatou o cabo de aço no automóvel e começou a puxá-lo. Quando o automóvel estava sendo puxado sobre a rampa, subindo com velocidade constante, conforme a figura, o cabo de aço fazia uma força de 5000 N. Com base no exposto, marque a alternativa que indica o módulo da força de atrito sobre o automóvel no instante mostrado na figura. 4000 N 5000 N 2500 N 1500 N QUESTÃO 12 O curling é um dos esportes de inverno mais antigos e tradicionais. No jogo, dois times com quatro pessoas têm de deslizar pedras de granito sobre uma área marcada de gelo e tentar colocá- las o mais próximo possível do centro. A pista de curling é feita para ser o mais nivelada possível, para não interferir no decorrer do jogo. Após o lançamento, membros da equipe varrem (com vassouras especiais) o gelo imediatamente à frente da pedra, porém sem tocá-la. Isso é fundamental para o decorrer da partida, pois influi diretamente na distância percorrida e na direção do movimento da pedra. Em um lançamento retilíneo, sem a interferência dos varredores, verifica-se que o módulo da desaceleração da pedra é superior se comparado à desaceleração da mesma pedra lançada com a ação dos varredores. A menor desaceleração da pedra de granito ocorre porque a ação dos varredores diminui o módulo da 29 força motriz sobre a pedra. força de atrito cinético sobre a pedra. força peso paralela ao movimento da pedra. força de arrasto do ar que atua sobre a pedra. força de reação normal que a superfície exerce sobre a pedra. QUESTÃO 13 Leia com atenção o texto abaixo, para responder à(s) questão(ões). Em uma construção, será necessário arrastar uma caixa sobre uma superfície horizontal, conforme ilustra a figura a seguir. Para tanto, verifica-se que a caixa tem massa de 200 kg e que os coeficientes de atrito estático e dinâmico entre as superfícies de contato da caixa e do plano são, respectivamente, 0,5 e 0,3. Sabe-se ainda que cada trabalhador dessa construção exerce uma força horizontal de 200 N e que um só trabalhador não é capaz de fazer o serviço sozinho. Considere que todos os trabalhadores exercem forças horizontais no mesmo sentido e que a aceleração da gravidade no local tem módulo igual a 210 m s . Após colocar a caixa em movimento, os trabalhadores a deslocam com velocidade constante por uma distância de 12 m. Após colocar a caixa em movimento, quantos trabalhadores serão necessários para manter a caixa deslocando-se com velocidade constante? 3 4 5 6 QUESTÃO 14 Um bloco A de massa 100 kg sobe, em movimento retilíneo uniforme, um plano inclinado que forma um ângulo de 37 com a superfície horizontal. O bloco é puxado por um sistema de roldanas móveis e cordas, todas ideais, e coplanares. O sistema mantém as cordas paralelas ao plano inclinado enquanto é aplicada a força de intensidade F na extremidade livre da corda, conforme o desenho abaixo. Todas as cordas possuem uma de suas extremidades fixadas em um poste que permanece imóvel quando as cordas são tracionadas. Sabendo que o coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco A e o plano inclinado é de 0,50, a intensidade da força F é Dados: sen 37 0,60 = e cos 37 0,80 = Considere a aceleração da gravidade igual a 210 m s . 125 N 200 N 225 N 300 N 400 N QUESTÃO 15 Em uma mola fixa no teto (situação 1) prende-se o imã 1 de massa 0,3 kg que sofre a ação da força magnética do imã 2 (situação 2). A mola possui constante elástica igual a 150 N m e o sistema se mantém em equilíbrio. 30 Desprezando-se a massa da mola, adotando 2g 10 m s= e considerando a massa do imã 2 o dobro da massa do imã 1, a alternativa correta que indica o módulo da força magnética, em newtons, que o imã 2 exerce sobre o imã 1 é: 4,5 3,0 2,5 1,5 QUESTÃO 16 Em uma exibição de acrobacias aéreas, um avião pilotado por uma pessoa de 80 kg faz manobras e deixa no ar um rastro de fumaça indicando sua trajetória. Na figura, está representado um looping circular de raio 50 m contido em um plano vertical, descrito por esse avião. Adotando 2g 10 m s= e considerando que ao passar pelo ponto A, ponto mais alto da trajetória circular, a velocidade do avião é de 180 km h, a intensidade da força exercida pelo assento sobre o piloto, nesse ponto, é igual a 3.000 N. 2.800 N. 3.200 N. 2.600 N. 2.400 N. QUESTÃO 17 Doutor Botelho quer instalar um portão elétrico na garagem de sua casa. O sistema é composto de um contrapeso preso à extremidade de um cabo de aço de massa desprezível, que passa por uma polia, de massa também desprezível. A outra extremidade do cabo de aço é presa ao portão, como mostrado na figura. Sabendo-se que o portão possui uma massa de 100,0 kg, qual deve ser a massa docontrapeso para que o portão suba com aceleração igual a 0,1g, sendo g a aceleração da gravidade? Desconsidere qualquer outra força externa realizada pelo motor do portão. 81,8 kg 122,2 kg 61,0 kg 163,6 kg 127,5 kg QUESTÃO 18 Na série Batman & Robin, produzida entre os anos 1966 e 1968, além da música de abertura que marcou época, havia uma cena muito comum: Batman e Robin escalando uma parede com uma corda. Para conseguirem andar subindo na vertical, eles não usavam apenas os braços puxando a corda, mas caminhavam pela parede contando também com o atrito estático. Suponha que Batman, escalando uma parede nessas condições, em linha reta e com velocidade constante, tenha 90 kg, mas o módulo da tração na corda que ele está segurando seja de 750 N e esteja direcionada (para fins de simplificação) totalmente na vertical. Qual o módulo da força de atrito estática entre seus pés e a parede? Considere a aceleração da gravidade como 210 m / s . 15 N 90 N 150 N 550 N 900 N 31 QUESTÃO 19 Leia o texto abaixo para responder à(s) quest(ões) a seguir. Criança feliz é aquela que brinca, fato mais do que comprovado na realidade do dia a dia. A brincadeira ativa, a que faz gastar energia, que traz emoção, traz também felicidade. Mariana é uma criança que foi levada por seus pais para se divertir em um parquinho infantil. Inicialmente, Mariana foi se divertir no balanço. Solta, do repouso, de uma certa altura, ela oscilou entre dois extremos elevados, a partir dos quais iniciou o retorno até o extremo oposto. Imagine-a no extremo da direita como na figura. Desconsiderando o seu tamanho, bem como o do balanço, e imaginando apenas um cabo sustentando o sistema, o correto esquema das forças agentes sobre ela nessa posição, em que cada seta representa uma força, é o da alternativa: QUESTÃO 20 Roldanas móveis são utilizadas para vantagens mecânicas, ou seja, aplica-se uma determinada força a uma extremidade do sistema e transmite- se à outra extremidade uma força de maior intensidade. Esse tipo de recurso é comumente utilizado em guindastes de construção civil para levantar materiais de grandes massas. Um modelo semelhante ao dos guindastes está apresentado na figura, em que são colocadas 3 roldanas móveis e 1 fixa. Considerando a massa M igual a 500 kg sendo levantada a partir do repouso em um local cuja aceleração gravitacional é de 10 m/s2, podemos afirmar que, após 2 s, ela atingirá a velocidade, em m/s, de 4. 8. 10. 12. 14. QUESTÃO 21 A imagem mostra um exemplar de esquilo voador. Quando deseja descer ao solo saltando de uma árvore, ele abre suas pseudoasas, que atuam como um freio aerodinâmico e amortecem sua queda. Considerando que esse esquilo cai verticalmente com suas pseudoasas abertas, qual das alternativas a seguir descreve corretamente as características físicas desse movimento? 32 Durante a queda, o módulo da aceleração do esquilo aumenta até que sua velocidade terminal seja atingida, permanecendo constante a partir desse momento. À medida que cai, o peso do esquilo diminui. A resultante de forças experimentada pelo esquilo é constante e não nula durante a queda. A força de resistência do ar é variável e equilibra o peso, quando a velocidade terminal é atingida. A velocidade terminal do esquilo não depende da densidade do ar. QUESTÃO 22 Ao tentar arrastar um móvel de 120 kg sobre uma superfície plana e horizontal, Dona Elvira percebeu que, mesmo exercendo sua máxima força sobre ele, não conseguiria movê-lo, devido à força de atrito entre o móvel e a superfície do solo. Chamou, então, Dona Dolores, para ajudá-la. Empurrando juntas, elas conseguiram arrastar o móvel em linha reta, com aceleração escalar constante de módulo 0,2 m/s2. Sabendo que as forças aplicadas pelas duas senhoras tinham a mesma direção e o mesmo sentido do movimento do móvel, que Dona Elvira aplicou uma força de módulo igual ao dobro da aplicada por Dona Dolores e que durante o movimento atuou sobre o móvel uma força de atrito de intensidade constante e igual a 240 N, é correto afirmar que o módulo da força aplicada por Dona Elvira, em newtons, foi igual a 340. 60. 256. 176. 120. QUESTÃO 23 Durante uma aula de física um grupo de estudantes monta o dispositivo mostrado abaixo com a intenção de determinar os coeficientes de atrito estático e cinético do corpo A com o plano horizontal. O corpo A tem massa igual a 2,0 kg e a aceleração da gravidade é considerada igual a 210 m s . Ao suspender o corpo B, os estudantes percebem que para valores até 1,0 kg o corpo A permanece em repouso, mas para qualquer valor superior o corpo A entra em movimento. Na etapa seguinte os estudantes verificam que quando o corpo B tem massa de 1,5 kg a aceleração do corpo A é de 22,0 m s . Com base nos valores obtidos os estudantes concluíram, corretamente, que os coeficientes de atrito estático e cinético do corpo A com a superfície horizontal valem, respectivamente 0,50 e 0,30 0,50 e 0,40 0,25 e 0,20 1,0 e 0,80 0,80 e 0,40 QUESTÃO 24 Considere uma esfera metálica de massa igual a 610 kg− e carga positiva de 310 C.− Ela é lançada verticalmente para cima com velocidade inicial 0v 50 m s,= em uma região onde há um campo elétrico uniforme apontado verticalmente para baixo, de módulo 2E 10 N C.−= A máxima altura que a esfera alcança, em relação ao ponto de onde foi lançada, é de Dado: considere a aceleração da gravidade igual a 210 m s . 32,5 m. 40,5 m. 62,5 m. 70,0 m. 82,7 m. QUESTÃO 25 Em um experimento, os blocos I e II, de massas iguais a 10 kg e a 6 kg, respectivamente, estão interligados por um fio ideal. Em um primeiro momento, uma força de intensidade F igual a 64 N é aplicada no bloco I, gerando no fio uma tração AT . Em seguida, uma força de mesma intensidade F é aplicada no bloco II, produzindo a tração BT . Observe os esquemas: 33 Desconsiderando os atritos entre os blocos e a superfície S, a razão entre as trações A B T T corresponde a: 9 10 4 7 3 5 8 13 QUESTÃO 26 Na montagem experimental abaixo, os blocos A, B e C têm massas Am 2,0 kg,= Bm 3,0 kg= e Cm 5,0 kg.= Desprezam-se os atritos e a resistência do ar. Os fios e as polias são ideais e adote 2g 10 m s .= No fio que liga o bloco B com o bloco C, está intercalada uma mola leve de constante elástica 33,5 10 N m. Com o sistema em movimento, a deformação da mola é? 2,0 cm 1,0 cm 1,5 cm 2,8 cm 4,2 cm QUESTÃO 27 Uma caixa encontra-se em repouso sobre um plano inclinado, o qual forma um ângulo θ com a horizontal. Sabe-se que a caixa está submetida à ação de uma força F, indicada na figura a seguir, cujo módulo é igual a 25 N, e que existe atrito entre superfície de contato da caixa e do plano. Considere a aceleração da gravidade igual a 210 m s , o coeficiente de atrito estático entre as superfícies de contato igual a 0,5, o cos 0,8,θ = o sen 0,6θ = e a massa da caixa igual a 10 kg. A força de atrito estático entre as superfícies de contato do corpo e do plano tem módulo igual a 35 N e mesmo sentido da força F. 35 N e sentido contrário ao da força F. 40 N e mesmo sentido da força F. 40 N e sentido contrário ao da força F. QUESTÃO 28 Um carrinho de brinquedo funciona por fricção. Ao ser forçado a girar suas rodas paratrás, contra uma superfície rugosa, uma mola acumula energia potencial elástica. Ao soltar o brinquedo, ele se movimenta sozinho para frente e sem deslizar. Quando o carrinho se movimenta sozinho, sem deslizar, a energia potencial elástica é convertida em energia cinética pela ação da força de atrito dinâmico na roda, devido ao eixo. estático na roda, devido à superfície rugosa. estático na superfície rugosa, devido à roda. dinâmico na superfície rugosa, devido à roda. dinâmico na roda, devido à superfície rugosa. QUESTÃO 29 Um homem sustenta uma caixa de peso 1.000 N, que está apoiada em uma rampa com atrito, a fim de colocá-la em um caminhão, como mostra a figura 1. O ângulo de inclinação da rampa em relação à horizontal é igual a 1θ e a força de sustentação aplicada pelo homem para que a caixa não deslize sobre a superfície inclinada é F, sendo aplicada à caixa paralelamente à superfície inclinada, como mostra a figura 2. 34 Quando o ângulo 1θ é tal que 1sen 0,60θ = e 1cos 0,80,θ = o valor mínimo da intensidade da força F é 200 N. Se o ângulo for aumentado para um valor 2,θ de modo que 2sen 0,80θ = e 2cos 0,60,θ = o valor mínimo da intensidade da força F passa a ser de 400 N. 350 N. 800 N. 270 N. 500 N. QUESTÃO 30 Algumas embalagens trazem, impressas em sua superfície externa, informações sobre a quantidade máxima de caixas iguais a ela que podem ser empilhadas, sem que haja risco de danificar a embalagem ou os produtos contidos na primeira caixa da pilha, de baixo para cima. Considere a situação em que três caixas iguais estejam empilhadas dentro de um elevador e que, em cada uma delas, esteja impressa uma imagem que indica que, no máximo, seis caixas iguais a ela podem ser empilhadas. Suponha que esse elevador esteja parado no andar térreo de um edifício e que passe a descrever um movimento uniformemente acelerado para cima. Adotando 2g 10 m / s ,= é correto afirmar que a maior aceleração vertical que esse elevador pode experimentar, de modo que a caixa em contato com o piso receba desse, no máximo, a mesma força que receberia se o elevador estivesse parado e, na pilha, houvesse seis caixas, é igual a 24 m / s . 28 m / s . 210 m / s . 26 m / s . 22 m / s . QUESTÃO 31 Um helicóptero transporta, preso por uma corda, um pacote de massa 100 kg. O helicóptero está subindo com aceleração constante vertical e para cima de 20,5 m s . Se a aceleração da gravidade no local vale 210 m s , a tração na corda, em newtons, que sustenta o peso vale 1.500 1.050 500 1.000 950 QUESTÃO 32 Um professor de Física utiliza uma rampa móvel para verificar o valor do coeficiente de atrito estático entre a rampa e um bloco. O professor foi alterando o ângulo da rampa em relação à horizontal, até que o bloco atingiu a iminência do movimento. Nesse exato instante, tirou uma foto da montagem e acrescentou com os valores de algumas grandezas, como mostra a figura. Chegando a sala, explicou a situação a seus alunos e pediu que determinassem o valor do coeficiente de atrito estático entre o bloco e a rampa. O valor correto do coeficiente de atrito estático e da força de atrito, em N, que os alunos devem encontrar, é: 0,65 e 45. 0,75 e 45. 0,65 e 60. 0,75 e 60. 35 QUESTÃO 33 Num sistema de freio convencional, as rodas do carro travam e os pneus derrapam no solo, caso a força exercida sobre o pedal seja muito intensa. O sistema ABS evita o travamento das rodas, mantendo a força de atrito no seu valor estático máximo, sem derrapagem. O coeficiente de atrito estático da borracha em contato com o concreto vale e 1,0μ = e o coeficiente de atrito cinético para o mesmo par de materiais é c 0,75.μ = Dois carros, com velocidades iniciais iguais a 108 km h, iniciam a frenagem numa estrada perfeitamente horizontal de concreto no mesmo ponto. O carro 1 tem sistema ABS e utiliza a força de atrito estática máxima para a frenagem; já o carro 2 trava as rodas, de maneira que a força de atrito efetiva é a cinética. Considere 2g 10 m s .= As distâncias, medidas a partir do ponto em que iniciam a frenagem, que os carros 1 1(d ) e 2 2(d ) percorrem até parar são, respectivamente, 1 2d 45 m e d 60 m.= = 1 2d 60 m e d 45 m.= = 1 2d 90 m e d 120 m.= = 2 2 1 2d 5,8 10 m e d 7,8 10 m.= = 2 2 1 2d 7,8 10 m e d 5,8 10 m.= = QUESTÃO 34 A queda de um elevador em um prédio no centro de Porto Alegre no final de 2014 reforçou as ações de fiscalização nesses equipamentos, especialmente em relação à superlotação. A partir desse fato, um professor de Física resolve explorar o tema em sala de aula e apresenta aos alunos a seguinte situação: um homem de massa 70 kg está apoiado numa balança calibrada em newtons no interior de um elevador que desce à razão de 22 m / s . Considerando 2g 10 m / s ,= pode-se afirmar que a intensidade da força indicada pela balança será, em newtons, de: 560 840 700 140 480 QUESTÃO 35 Considere um carro de passeio de uma tonelada se deslocando a 108 km h em uma rodovia. Em um dado instante, o carro se encontra no ponto mais alto de um trecho reto em subida. Para simplificar a descrição mecânica desse sistema, o carro pode ser tratado como uma massa puntiforme e a trajetória em torno do ponto mais alto pode ser aproximada por um arco de círculo de raio 100 m contido em um plano vertical. Em comparação com a situação em que o carro trafegue por um trecho plano, é correto afirmar que, no ponto mais alto da trajetória, a força de atrito entre a pista e os pneus é menor, pois a força normal da estrada sobre o carro é maior. é maior, pois a força normal da estrada sobre o carro é menor. é menor, pois a força normal da estrada sobre o carro é menor. é maior, pois a força normal da estrada sobre o carro é maior. QUESTÃO 36 Os freios ABS são uma importante medida de segurança no trânsito, os quais funcionam para impedir o travamento das rodas do carro quando o sistema de freios é acionado, liberando as rodas quando estão no limiar do deslizamento. Quando as rodas travam, a força de frenagem é governada pelo atrito cinético. As representações esquemáticas da força de atrito fat entre os pneus e a pista, em função da pressão p aplicada no pedal de freio, para carros sem ABS e com ABS, respectivamente, são: 36 QUESTÃO 37 Três blocos A, B e C de massas 4 kg, 6 kg e 8 kg, respectivamente, são dispostos, conforme representado no desenho abaixo, em um local onde a aceleração da gravidade g vale 210m / s . Desprezando todas as forças de atrito e considerando ideais as polias e os fios, a intensidade da força horizontal F que deve ser aplicada ao bloco A, para que o bloco C suba verticalmente com uma aceleração constante de 22m / s , é de: 100 N 112 N 124 N 140 N 176 N QUESTÃO 38 Observe a tirinha Uma garota de 50 kg está em um elevador sobre uma balança calibrada em newtons. O elevador move-se verticalmente, com aceleração para cima na subida e com aceleração para baixo na descida. O módulo da aceleração é constante e igual a 22m / s em ambas situações. Considerando 2g 10m / s= , a diferença, em newtons, entre o peso aparente da garota, indicado na balança, quando o elevador sobe e quando o elevador desce, é igual a 50. 100. 150. 200. 250. 01: [A] 02: [B] 03: [E] 04: [A] 05: [B] 06: [D] 07: [D] 08: [E] 09: [C] 10: [B] 11:[D] 12: [B] 13: [A] 14: [A] 15: [D] 16: [C] 17: [B] 18: [C] 19: [E] 20: [A] 21: [D] 22: [D] 23: [B] 24: [C] 25: [C] 26: [B] 27: [A] 28: [B] 29: [E] 30: [C] 31: [B] 32: [D] 33: [A] 34: [A] 35: [C] 36: [A] 37: [E] 38: [D] GABARITO RASCUNHO 37 QUESTÃO 01 Um bloco de 5,0 kg oscila preso a uma mola que está fixa no alto de um edifício pela sua outra extremidade. A constante elástica da mola é de 200 N/m. Num dado instante, quando o bloco se encontra a 4,0 m de altura em relação ao solo, ele apresenta velocidade de 20 m/s, e a mola está alongada de 1,0 m em relaço a sua posição de repouso. Neste instante, a energia mecânica do bloco em relação ao solo é de: Note e Adote: Admita 2g 10 m s= 0,13 J 1,3 J 13 J 130 J 1300 J QUESTÃO 02 Durante a pandemia da Covid-19, cientistas têm apresentado estudos confiáveis sobre as condutas seguras que podem evitar a transmissão do novo coronavírus. O uso obrigatório de máscaras em áreas de convivência pública é uma das medidas eficazes e validadas pela ciência. Porém, o espaçamento entre os indivíduos é a fronteira mais segura para evitar o possível contágio. Tais recomendações são baseadas em resultados experimentais do alcance de fluidos corporais na forma de gotículas expelidas pela boca e pelo nariz de uma pessoa, conforme a figura a seguir. Com base nos conhecimentos sobre mecânica e conservação de energia e considerando que, na figura, as gotículas saem pela boca e pelo nariz (despreze a diferença de altura entre a boca e nariz) com velocidade constante, a aceleração da gravidade no local é 2g 9,8 m s= e a resistência do ar é desprezada, assinale a alternativa correta. Uma gotícula lançada durante a tosse e outra durante o espirro, simultaneamente, atingem o chão ao mesmo tempo. A energia potencial gravitacional de uma gotícula expelida durante o espirro é maior que a de uma gotícula expelida durante a tosse. A energia potencial gravitacional de uma gotícula expelida durante a exalação é menor que a de uma gotícula expelida durante a tosse. Uma gotícula lançada durante a tosse, simultaneamente com uma gotícula da exalação, atinge o chão antes que a gotícula da exalação. Uma gotícula lançada durante o espirro, simultaneamente com uma gotícula da tosse, atinge o chão depois da gotícula da tosse. QUESTÃO 03 Em uma sessão de fisioterapia, um paciente executa um movimento lateral com a perna, alongando uma fita elástica, como mostra a figura. A variação da força elástica exercida pela fita sobre a perna do paciente, em função da elongação da fita, é dada pelo gráfico a seguir. CAPÍTULO 06 – ENERGIA 38 Suponha que a força aplicada pela fita seja sempre perpendicular à superfície da perna do paciente. No deslocamento da posição X, na qual a fita tem elongação 20 cm, até a posição Y, em que a fita tem elongação 60 cm, o valor absoluto do trabalho realizado pela força elástica da fita sobre a perna do paciente é igual a 2,0 J. 12 J. 8,0 J. 4,0 J. 18 J. QUESTÃO 04 O gráfico mostra a velocidade em função do tempo de um atleta de massa 80 kg em uma corrida de 100 metros rasos. O trabalho resultante realizado sobre o atleta no intervalo de tempo entre 0 e 2 segundos foi de 1.200 J. 1.600 J. 800 J. 2.800 J. 4.000 J. QUESTÃO 05 Observe a reprodução da tela Cena rural, de Cândido Portinari, na qual um trabalhador faz uso de uma enxada. Considere que um lavrador utiliza uma enxada de massa igual a 1,3 kg. Para realizar determinada tarefa, ele faz um movimento com a enxada que desloca seu centro de massa C entre os pontos x e y, sucessivamente, em uma altura h média de 0,8 m. Esse movimento é repetido 50 vezes, de modo que, ao final da tarefa, a força exercida pelo lavrador realiza o trabalho T. Observe o esquema: Considerando a aceleração da gravidade 2g 10 m s ,= o valor mínimo de T, em joules, é igual a: 640 520 480 360 QUESTÃO 06 Em uma pista de patinação no gelo, um rapaz e uma garota estão inicialmente em repouso, quando ele começa a empurrá-la, fazendo com que ela percorra cinco metros em linha reta. O gráfico indica a intensidade da resultante das forças aplicadas sobre a garota, em função da distância percorrida por ela. 39 Sabendo que a massa da garota é 60 kg, sua velocidade escalar, após ela ter percorrido 3,5 m, será 0,4 m s. 0,6 m s. 0,8 m s. 1,2 m s. 1,0 m s. QUESTÃO 07 Entre dietas e calorias nessa fronteira do conhecimento, a Física tem muito a contribuir. Ao realizar a proeza de tirar 10 na prova de Física, um estudante resolveu comemorar em casa comendo uma barra inteira de chocolate de 590 kcal. Suponha que ele tenha 70 kg de massa e que seu objetivo seja mantê-la. Após comer o chocolate, ele decide queimar essas calorias subindo várias vezes a escadaria do seu prédio (na descida, usa o elevador). Com base nos conhecimentos sobre Termodinâmica e somando todas as vezes que ele subiu a escada, assinale a alternativa que apresenta correta e aproximadamente, a altura total (h) para conquistar o seu objetivo. Dados: 1cal 4,19 J= 2600 m 3600 m 3900 m 4100 m 5500 m QUESTÃO 08 Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use 2g 10 m s= para o módulo da aceleração gravitacional. Um objeto de massa m está em repouso a uma altura H acima da superfície da Terra. Sujeito à força gravitacional, num dado momento, ele cai verticalmente em direção à Terra. Desprezando qualquer força dissipativa e considerando que a aceleração gravitacional se mantém constante durante todo o movimento, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor do módulo da velocidade v do objeto quando ele está a uma altura H 2 acima da superfície da Terra. gH v . 2 = v 2gH.= v 2 gH.= v gH.= gH v . 2 = QUESTÃO 09 Um corpo de massa 4 kg é abandonado de uma altura de 320 m em relação ao solo. A aceleração da gravidade no local vale 210 m s . A energia cinética ao atingir o solo, em J, é igual a 12.800. 6.400. 3.200. 1.600. 800. QUESTÃO 10 O trabalho realizado por uma força constante que atua em um corpo na direção do seu movimento é calculado pelo produto entre a força e o deslocamento realizado pelo corpo sob a ação dessa força. Se a força está a favor do movimento, dizemos que seu trabalho é motor, se a força está em sentido contrário ao movimento, dizemos que seu trabalho é resistente. A intensidade da força de atrito que, agindo em um corpo lançado sobre uma superfície horizontal, realiza um trabalho resistente de 120 joules, fazendo o corpo parar após percorrer uma distância, em linha reta, de 8,0 metros, em N, é igual a (Considere a força de atrito constante ao longo do movimento) 12. 18. 20. 15. 25. 40 QUESTÃO 11 Uma pessoa, ao realizar um serviço na fachada de uma casa, fica apoiada pelos dois pés no topo de uma escada. Suponha que a escada perde o equilíbrio e tomba para trás, sem deslizar o ponto de apoio com o solo. Suponha também que a escada é indeformável, e que a trajetória do ponto de contato da pessoa com a escada seja um arco de círculo. Considere que a escada exerce sobre o usuário uma força de reação que tem direção radial nesse arco de círculo. Sobre o trabalho realizado pela força dereação da escada sobre os pés do usuário durante a queda, é correto afirmar que é nulo pois a força de reação é perpendicular ao deslocamento. é dado pelo produto da força de reação pelo comprimento do arco de círculo da trajetória. é dado pelo produto da força peso do usuário pelo comprimento do arco de círculo da trajetória. é nulo pois a força peso é constante. QUESTÃO 12 Um elevador, de modo simplificado, pode ser descrito como um sistema composto por duas massas ligadas por uma corda inextensível e suspensas por uma polia de eixo fixo. Uma das massas é um contrapeso e a outra massa é a cabine com seus passageiros. Considerando uma situação em que a cabine executa uma viagem de subida, é correto afirmar que o trabalho realizado pela força peso é negativo sobre a cabine e positivo sobre o contrapeso. o trabalho total realizado pela força peso sobre o conjunto cabine e contrapeso é sempre nulo. a energia cinética do contrapeso tem sempre o mesmo valor da energia cinética da cabine, pois as duas velocidades têm o mesmo módulo. a energia potencial da cabine é sempre decrescente nessa viagem. QUESTÃO 13 As bicicletas elétricas estão cada vez mais comuns nas cidades brasileiras. Suponha que uma bicicleta elétrica de massa igual a 30 kg, sendo conduzida por um ciclista de massa igual a 70 kg consiga, partindo do repouso, atingir a velocidade de 72 km h em 10 s. Obs.: Considere que: 1. o ciclista não usou sua força muscular, 2. a variação da velocidade se deve apenas ao trabalho realizado pelo motor elétrico. Dentre as alternativas abaixo, qual o menor valor de potência média, em watts, que o motor elétrico dessa bicicleta deve fornecer para que esses valores sejam possíveis? 500 1000 2000 4000 QUESTÃO 14 Um veículo de 1.000 kg é submetido a um teste para estimar o percentual de energia do combustível que ele converte em energia de movimento. O veículo é acelerado a partir do repouso, em uma pista plana e horizontal, até atingir a velocidade de 30 m s, enquanto se monitora o consumo de combustível, no caso álcool hidratado, cujo poder calorífero é de 20 MJ L (1MJ 1.000.000 J).= Considerando-se apenas a conversão de energia citada e sabendo-se que o consumo de combustível no teste foi de 50 mL, qual foi o rendimento do motor no referido teste? 45% 30% 50% 25% QUESTÃO 15 Um carro de montanha russa parte do repouso do ponto A situado a 25 m do solo. Admitindo que ele não abandone a pista, desprezando os atritos e considerando 2g 10 m s ,= calcule a velocidade do carro no ponto C situado a 20 m do solo e assinale a opção correta. 5 m s 10 m s 15 m s 20 m s 30 m s QUESTÃO 16 Um equipamento de bungee jumping está sendo projetado para ser utilizado em um viaduto de 30 m de altura. O elástico utilizado tem comprimento relaxado de 10 m. Qual deve ser o mínimo valor da constante elástica desse elástico para que ele possa ser utilizado com segurança no salto por uma pessoa cuja massa, somada à do 41 equipamento de proteção a ela conectado, seja de 120 kg? Note e adote: Despreze a massa do elástico, as forças dissipativas e as dimensões da pessoa; Aceleração da gravidade 210 m s .= 30 N m 80 N m 90 N m 160 N m 180 N m QUESTÃO 17 Um corpo de massa igual a 80 kg, após sair do repouso, percorre uma pista retilínea e horizontal até colidir a 108 km h com um anteparo que está parado. Qual o valor, em metros, da altura que este corpo deveria ser abandonado, em queda livre, para que ao atingir o solo tenha o mesmo valor da energia mecânica do corpo ao colidir com o anteparo? Adote a aceleração da gravidade no local igual a 210 m s . 36 45 58 90 QUESTÃO 18 José Mário é um homem que mantém sua condição física fazendo caminhadas em torno do condomínio em que reside. Em dias de chuva, ele compensa subindo a escadaria do prédio, a partir do térreo até o seu apartamento, no 10º andar. O desnível entre 2 andares consecutivos é de 3,0 m. José Mário pesa 800 N. Se fosse possível converter toda a energia potencial acumulada nessa subida em energia elétrica para acender um circuito de 10 lâmpadas de LED, de 5 W cada, o circuito permaneceria aceso, ininterruptamente, por 8,0 min. 4,2 min. 6,0 min. 2,4 min. 7,2 min. QUESTÃO 19 Numa feira de ciências, um estudante utilizará o disco de Maxwell (ioiô) para demonstrar o princípio da conservação da energia. A apresentação consistirá em duas etapas. Etapa 1 – a explicação de que, à medida que o disco desce, parte de sua energia potencial gravitacional é transformada em energia cinética de translação e energia cinética de rotação; Etapa 2 – o cálculo da energia cinética de rotação do disco no ponto mais baixo de sua trajetória, supondo o sistema conservativo. Ao preparar a segunda etapa, ele considera a aceleração da gravidade igual a 210 ms− e a velocidade linear do centro de massa do disco desprezível em comparação com a velocidade angular. Em seguida, mede a altura do topo do disco em relação ao chão no ponto mais baixo de sua trajetória, obtendo 1 3 da altura da haste do brinquedo. As especificações de tamanho do brinquedo, isto é, de comprimento (C), largura (L) e altura (A), assim como da massa de seu disco de metal, foram encontradas pelo estudante no recorte de manual ilustrado a seguir. Conteúdo: base de metal, hastes metálicas, barra superior, disco de metal. Tamanho (C L A) : 300 mm 100 mm 410 mm Massa do disco de metal: 30 g O resultado do cálculo da etapa 2, em joule, é: 24,10 10− 28,20 10− 11,23 10− 48,20 10 51,23 10 42 QUESTÃO 20 Um projetista deseja construir um brinquedo que lance um pequeno cubo ao longo de um trilho horizontal, e o dispositivo precisa oferecer a opção de mudar a velocidade de lançamento. Para isso, ele utiliza uma mola e um trilho onde o atrito pode ser desprezado, conforme a figura. Para que a velocidade de lançamento do cubo seja aumentada quatro vezes, o projetista deve manter a mesma mola e aumentar duas vezes a sua deformação. manter a mesma mola e aumentar quatro vezes a sua deformação. manter a mesma mola e aumentar dezesseis vezes a sua deformação. trocar a mola por outra de constante elástica duas vezes maior e manter a deformação. trocar a mola por outra de constante elástica quatro vezes maior e manter a deformação. QUESTÃO 21 Um agricultor deseja utilizar um motor para bombear água 1 água( 1kg L )ρ −= de um rio até um reservatório onde existe um desnível de 30 m de altura entre o rio e o reservatório, como representado na figura. Ele necessita de uma vazão constante de 3.600 litros de água por hora. Considere a aceleração da gravidade igual a 210 m s .− Considerando a situação apresentada e desprezando efeitos de perdas mecânicas e elétricas, qual deve ser a potência mínima do motor para realizar a operação? 11,0 10 W 15,0 10 W 23,0 10 W 43,6 10 W 61,1 10 W QUESTÃO 22 Como consequência da busca cada vez maior pelo uso de energias renováveis, tem aumentado a utilização de energia solar para geração de energia elétrica e para aquecimento de água nas residências brasileiras. A todo momento, o Sol emite grandes quantidades de energia para o espaço, e uma pequena parte dessa energia atinge a Terra. A quantidade de energia solar recebida, a cada unidade de tempo, por unidade de área, varia de acordo com o ângulo de inclinaçãodos raios solares em relação à superfície. Essa grandeza física é chamada de potência solar. Considere que em determinada região do Brasil, a potência solar vale 2200 W m e que uma placa solar para aquecimento de água tem área útil de 210 m . Considerando que todo calor absorvido pela placa é convertido em aquecimento da água e que o fluxo de água é de 5 litros (m 5.000 g)= a cada 1 minuto, e adotando o calor específico da água igual a 4 J g C, qual é a elevação de temperatura que a placa solar é capaz de impor à água? 2 C. 4 C. 6 C. 10 C. QUESTÃO 23 José Mário é um homem que mantém sua condição física fazendo caminhadas em torno do condomínio em que reside. Em dias de chuva, ele compensa subindo a escadaria do prédio, a partir do térreo até o seu apartamento, no 10º andar. O desnível entre 2 andares consecutivos é de 3,0 m. José Mário pesa 800 N. Se fosse possível converter toda a energia potencial acumulada nessa subida em energia elétrica para acender um circuito de 10 lâmpadas de LED, de 5 W cada, o circuito permaneceria aceso, ininterruptamente, por 8,0 min. 4,2 min. 6,0 min. 2,4 min. 7,2 min. 43 QUESTÃO 24 “Gelo combustível” ou “gelo de fogo” é como são chamados os hidratos de metano que se formam a temperaturas muito baixas, em condições de pressão elevada. São geralmente encontrados em sedimentos do fundo do mar ou sob a camada de solo congelada dos polos. A considerável reserva de gelo combustível no planeta pode se tornar uma promissora fonte de energia alternativa ao petróleo. Considerando que a combustão completa de certa massa de gelo combustível libera uma quantidade de energia igual a E 7,2 MJ,= é correto afirmar que essa energia é capaz de manter aceso um painel de LEDs de potência P 2 kW= por um intervalo de tempo igual a 1 minuto. 144 s. 1 hora. 1 dia. QUESTÃO 25 Uma estrela de nêutrons é o objeto astrofísico mais denso que conhecemos, em que uma massa maior que a massa do Sol ocupa uma região do espaço de apenas alguns quilômetros de raio. Essas estrelas realizam um movimento de rotação, emitindo uma grande quantidade de radiação eletromagnética a uma frequência bem definida. Quando detectamos uma estrela de nêutrons através desse feixe de radiação, damos o nome a esse objeto de Pulsar. Considere que um Pulsar foi detectado, e que o total de energia cinética relacionada com seu movimento de rotação equivale a 422 10 J. Notou- se que, após um ano, o Pulsar perdeu 0,1% de sua energia cinética, principalmente em forma de radiação eletromagnética. A potência irradiada pelo Pulsar vale (Se necessário, utilize a aproximação 71ano ~ 3,6 10 )s. 467,2 10 W. 392,0 10 W. 315,6 10 W. 421,8 10 W. QUESTÃO 26 Quando necessário, adote: • módulo da aceleração da gravidade: 210 m s− • densidade do ar: 31,2 kg m • calor específico do ar: 1 10,24 cal g C− − • 1cal 4,2 J= • permeabilidade magnética do meio: 74 10 T m Aμ π −= • valor de pi: 3π = Nos veículos com motores refrigerados por meio líquido, o aquecimento da cabine de passageiros é feito por meio da troca de calor entre o duto que conduz o líquido de arrefecimento que circula pelo motor e o ar externo. Ao final, esse ar que se encontra aquecido, é lançado para o interior do veículo. Num dia frio, o ar externo, que está a uma temperatura de 5 C, é lançado para o interior da cabine, a 30 C, a uma taxa de 1,5 L s. Determine a potência térmica aproximada, em watts, absorvida pelo ar nessa troca de calor. 20 25 45 60 QUESTÃO 27 Durante a primeira fase do projeto de uma usina de geraзгo de energia elйtrica, os engenheiros da equipe de avaliaзгo de impactos ambientais procuram saber se esse projeto estб de acordo com as normas ambientais. A nova planta estarб localizada a beira de um rio, cuja temperatura mйdia da бgua й de 25 C, e usarб a sua бgua somente para refrigeraзгo. O projeto pretende que a usina opere com 1,0 MW de potкncia elйtrica e, em razгo de restriзхes tйcnicas, o dobro dessa potкncia serб dissipada por seu sistema de arrefecimento, na forma de calor. Para atender a resoluзгo nъmero 430, de 13 de maio de 2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente, com uma ampla margem de seguranзa, os engenheiros determinaram que a бgua sу poderб ser devolvida 44 ao rio com um aumento de temperatura de, no mбximo, 3 C em relaзгo а temperatura da бgua do rio captada pelo sistema de arrefecimento. Considere o calor especнfico da бgua igual a 4 kJ (kg C). Para atender essa determinaзгo, o valor mнnimo do fluxo de бgua, em kg s, para a refrigeraзгo da usina deve ser mais prуximo de 42. 84. 167. 250. 500. QUESTÃO 28 Num dia em que a temperatura ambiente é de 37 C, uma pessoa, com essa mesma temperatura corporal, repousa à sombra. Para regular sua temperatura corporal e mantê-la constante, a pessoa libera calor através da evaporação do suor. Considere que a potência necessária para manter seu metabolismo é 120 W e que, nessas condições, 20% dessa energia é dissipada pelo suor, cujo calor de vaporização é igual ao da água (540 cal g). Utilize 1 cal igual a 4 J. Após duas horas nessa situação, que quantidade de água essa pessoa deve ingerir para repor a perda pela transpiração? 0,08 g 0,44 g 1,30 g 1,80 g 80,0 g QUESTÃO 29 A usina de Itaipu é uma das maiores hidrelétricas do mundo em geração de energia. Com 20 unidades geradoras e 14.000 MW de potência total instalada, apresenta uma queda de 118,4 m e vazão nominal de 3690 m s por unidade geradora. O cálculo da potência teórica leva em conta a altura da massa de água represada pela barragem, a gravidade local 2(10 m s ) e a densidade da água 3(1.000 kg m ). A diferença entre a potência teórica e a instalada é a potência não aproveitada. Disponível em: www.itaipu.gov.br. Acesso em: 11 mai. 2013 (adaptado). Qual e a potência, em MW, não aproveitada em cada unidade geradora de Itaipu? 0 1,18 116,96 816,96 13.183,04 QUESTÃO 30 Os gráficos da figura apresentam as evoluções da capacidade de atendimento e da demanda máxima instantânea de energia elétrica em um país fictício no período de 2005 a 2015. Analisando esses gráficos, é verdadeiro afirmar que de 2005 a 2008, a demanda máxima instantânea e a capacidade de atendimento apresentaram valores compreendidos na faixa de 3.000 MW a 4.000 MW. de 2005 a 2015, houve, pelo menos, um intervalo de um ano em que a capacidade de atendimento apresentou decrescimento. de 2005 a 2015, de ano a ano, a demanda máxima instantânea apresentou valores cada vez maiores. de 2008 a 2010, o crescimento da demanda máxima instantânea foi maior que o crescimento da capacidade de atendimento. de 2012 a 2015, a capacidade de atendimento variou mais de 1.000 MW. QUESTÃO 31 A utilização de placas de aquecimento solar como alternativa ao uso de energia elétrica representa um importante mecanismo de economia de recursos naturais. Um sistema de aquecimento solar com capacidade de geração de energia de 1,0 MJ dia por metro quadrado de placa foi instalado para aquecer a água de um chuveiro elétrico de potência de 2 kW, utilizado durante meia hora por dia. 45 A área mínima da placa solar deve ser de 21,0 m . 21,8 m . 22,0 m . 23,6 m . 26,0 m . QUESTÃO 32 Para irrigar sua plantação, um produtor rural construiu um reservatório a 20 metrosde altura a partir da barragem de onde será bombeada a água. Para alimentar o motor elétrico das bombas, ele instalou um painel fotovoltaico. A potência do painel varia de acordo com a incidência solar, chegando a um valor de pico de 80 W ao meio-dia. Porém, entre as 11 horas e 30 minutos e as 12 horas e 30 minutos, disponibiliza uma potência média de 50 W. Considere a aceleração da gravidade igual a 210 m s e uma eficiência de transferência energética de 100%. Qual é o volume de água, em litros, bombeado para o reservatório no intervalo de tempo citado? 150 250 450 900 1.440 01: [E] 02: [A] 03: [C] 04: [E] 05: [B] 06: [E] 07: [B] 08: [D] 09: [A] 10: [D] 11: [A] 12: [A] 13: [C] 14: [A] 15: [B] 16: [E] 17: [B] 18: [A] 19: [B] 20: [B] 21: [C] 22: [C] 23: [A] 24: [C] 25: [C] 26: [C] 27: [C] 28: [E] 29: [C] 30: [D] 31: [D] 32: [D] GABARITO RASCUNHO 46 QUESTÃO 01 Um projétil de 5,00 g é disparado horizontalmente contra um bloco de madeira de 495 g que estava em repouso sobre uma superfície horizontal. Após a colisão totalmente inelástica, o bloco é lançado a 2,00 m/s na mesma direção e sentido inicial do projétil. A velocidade do projétil antes do choque era de: Note e Adote: Despreze a resistência do ar e o atrito do bloco com o plano. 100 m/s 200 m/s 300 m/s 400 m/s 500 m/s QUESTÃO 02 Um tenista rebate uma bola de tênis de massa 2m 6,0 10 kg−= que lhe foi arremessada pelo seu adversário. A bola atinge a sua raquete horizontalmente, com uma velocidade de 70 m s. Ao ser rebatida, a bola retorna também horizontalmente, porém em sentido contrário, com uma velocidade de 50 m s. Sabendo que, durante o processo de rebatida, a bola permaneceu em contato com a raquete por um tempo aproximadamente igual a 36,0 10 s,− a intensidade da força média exercida pela raquete do rebatedor sobre a bola é 30,1 10 N 30,2 10 N 30,6 10 N 30,7 10 N 31,2 10 N QUESTÃO 03 O corpo humano pode ser submetido a situações extremas, como aquelas em que forças de grande intensidade agem por conta de um impacto, por exemplo. Uma situação assim ocorreu quando uma pessoa de 65 kg, pedalando sua bicicleta a uma velocidade constante de 36 km/h, chocou-se contra um obstáculo, vindo a parar completamente 0,2 s após o impacto. Desconsiderando-se a deformação dos corpos envolvidos na colisão, qual foi a intensidade média da força que agiu sobre a pessoa nessa situação? 4.500 N 5.000 N 6.500 N 3.250 N QUESTÃO 04 Em uma simulação de colisão, esquematizada da figura abaixo, um carro a 90 km h, transportando um boneco de 80 kg, bate frontalmente com uma parede. O tempo de colisão foi de 0,10 s. A alternativa correta que apresenta o módulo da força média que o cinto de segurança exerce sobre o boneco durante a colisão, em Newtons, é: 16000 7200 20000 2000 QUESTÃO 05 No gráfico da figura a seguir tem-se a intensidade da força (F), em newtons, em função do tempo (t), em segundos. Nesse gráfico, a força, que é a resultante das forças exercidas sobre o corpo de massa m tem direção constante. Sabendo que no instante t 0= o corpo está em repouso, determine o valor do impulso da força, em N s, sobre o corpo, somente, no intervalo de 0 a 4 segundos. CAPÍTULO 07 – IMPULSO 47 5 15 25 30 QUESTÃO 06 Uma bola de massa 60 g é solta, a partir do repouso, de uma altura igual a 80 cm. Após colidir com o solo, a bola sobe verticalmente até a altura de 45 cm. Considerando-se a aceleração gravitacional igual a 210 m s e desprezando-se a resistência do ar, a intensidade do impulso recebido pela bola na colisão com o solo foi de 0,12 N s. 0,21N s. 0,35 N s. 0,42 N s. 0,64 N s. QUESTÃO 07 Em um show, temos dois patinadores com a mesma massa e andando em linha reta com velocidades de 1,5 m s e 3,5 m s. O patinador com maior velocidade se encontra atrás do outro, após algum tempo consegue alcançá-lo, e, em um movimento rápido, agarra-o. A partir desse momento, os dois patinam juntos em linha reta com a mesma velocidade. Desprezando o atrito, podemos dizer que a velocidade de deslocamento dos patinadores será, em m s, de: 2,5 2 5 3,5 7,5 QUESTÃO 08 Um garoto de 38 kg está em pé sobre um skate de 2,0 kg em repouso. O garoto possui uma mochila em suas costas de 3,0 kg. Para ganhar impulso ele joga essa mochila para frente com velocidade de 2,0 m s. Desconsiderando o atrito, qual será a velocidade, aproximadamente, de recuo adquirida pelo garoto sobre o skate, em cm s? 21,0 15,0 6,70 1,70 0,13 QUESTÃO 09 Se você usa redes sociais já deve ter assistido a alguns memes. Alguns desses memes nos fazem dar muitas risadas e, em algumas situações, ficar um pouco apavorados, principalmente quando os vídeos tratam de disparos de armas de fogo. Os vídeos em questão, na maioria das vezes, mostram uma pessoa atirando com um rifle ou pistola e sendo “empurrada” para trás, por vezes chegando a sofrer uma queda. Em outros vídeos ainda, a arma “salta” de suas mãos sem a pessoa ter tempo de reação. Isso acontece por um processo chamado “recuo”. A arma que possui o maior recuo do mundo é o rifle .577 TYRANOSSAUR, desenvolvido no ano de 1993 pela empresa americana A-SQUARE COMPANY, para ser usado por guias profissionais em safáris. O rifle pesa cerca de 4 kg e usa um cartucho de 0,049 kg que quando disparado horizontalmente viaja a uma velocidade de 2.700 km h. Considerando os dados do rifle TYRANOSSAUR, calcule aproximadamente em metros por segundos a velocidade de seu recuo. (Texto adaptado de https://1911armasdefogo.com/2012/12/08/fuzi l-577-tyrannosaur/#more. Acesso em: 30 out. 2019). 15,6 m s. 18,3 m s. 196 m s. 9,1m s. 6,7 m s. QUESTÃO 10 Na Copa do Mundo de 2018, observou-se que, para a maioria dos torcedores, um dos fatores que encantou foi o jogo bem jogado, ao passo que o desencanto ficou por conta de partidas com colisões violentas. Muitas dessas colisões travavam as jogadas e, não raramente, causavam lesões nos atletas. A charge a seguir ilustra a narração de um suposto jogo da Copa, feita por físicos: 48 Com base na charge e nos conhecimentos sobre colisões e supondo que, em um jogo de futebol, os jogadores se comportam como um sistema de partículas ideais, é correto afirmar que, em uma colisão elástica, a energia cinética total final é menor que a energia cinética total inicial. elástica, a quantidade de movimento total final é menor que a quantidade de movimento total inicial. parcialmente inelástica, a energia cinética total final é menor que a energia cinética total inicial. perfeitamente inelástica, a quantidade de movimento total inicial é maior que a quantidade de movimento total final. parcialmente inelástica, a quantidade de movimento total final é menor que a quantidade de movimento total inicial. QUESTÃO 11 Dois fios inextensíveis, paralelos, idênticos e de massas desprezíveis suspendem um bloco regular de massa 10 kg formando um pêndulo vertical balístico, inicialmente em repouso. Um projetil de massa igual a 100 g, com velocidade horizontal, penetra e se aloja no bloco e, devido ao choque, o conjunto se eleva a uma altura de 80 cm, conforme figura abaixo. Considere que os fios permaneçam sempre paralelos. A velocidade do projetil imediatamenteantes de entrar no bloco é Dados: despreze a resistência do ar e considere a aceleração da gravidade igual a 210 m s . 224 m s. 320 m s. 370 m s. 380 m s. 404 m s. QUESTÃO 12 Um veículo de combate tem, como armamento principal, um canhão automático eletromagnético, o qual está municiado com 50 projéteis. Esse veículo se desloca em linha reta, inicialmente, em velocidade constante sobre um plano horizontal. Como o veículo está sem freio e descontrolado, um engenheiro sugeriu executar disparos a fim de reduzir a velocidade do veículo. Após realizar 10 disparos na mesma direção e no mesmo sentido da velocidade inicial do veículo, este passou a se deslocar com metade da velocidade inicial. Diante do exposto, a massa do veículo, em kg, é: Dados: - velocidade inicial do veículo: 20 m s; - velocidade do projétil ao sair do canhão: 800 m s; e - massa do projétil: 2 kg. 1.420 1.480 1.500 1.580 1.680 QUESTÃO 13 Na olimpíada, o remador Isaquias Queiroz, ao se aproximar da linha de chegada com o seu barco, lançou seu corpo para trás. Os analistas do esporte a remo disseram que esse ato é comum nessas competições, ao se cruzar a linha de chegada. 49 Em física, o tema que explica a ação do remador é o lançamento oblíquo na superfície terrestre. a conservação da quantidade de movimento. o processo de colisão elástica unidimensional. o princípio fundamental da dinâmica de Newton. a grandeza viscosidade no princípio de Arquimedes. QUESTÃO 14 Considere uma esfera muito pequena, de massa 1kg, deslocando-se a uma velocidade de 2 m s, sem girar, durante 3 s. Nesse intervalo de tempo, o momento linear dessa partícula é 2 kg m s. 3 s. 6 kg m s. 6 m. QUESTÃO 15 Para entender a importância do uso do capacete, considere o exemplo de uma colisão frontal de um motoqueiro, com massa de 80 kg, com um muro. Suponha que ele esteja se deslocando com uma velocidade de 72 km h quando é arremessado em direção ao muro na colisão. Suponha que o tempo de colisão dure 0,2 s até que ele fique em repouso, e que a força do muro sobre o motoqueiro seja constante. Qual o valor desta força e quantos sacos de cimento de 50 kg é possível levantar (com velocidade constante) com tal força? 3.000 N e 6 sacos. 6.000 N e 240 sacos. 8.000 N e 16 sacos. 8.000 N e 160 sacos. 12.000 N e 160 sacos. 01: [B] 02: [E] 03: [D] 04: [C] 05: [C] 06: [D] 07: [A] 08: [B] 09: [D] 10: [C] 11: [E] 12: [B] 13: [B] 14: [A] 15: [C] GABARITO RASCUNHO 50 QUESTÃO 01 Atualmente, a pressão da atmosfera interna de aviões comerciais a jato durante o voo é de 80 kPa. Nessa pressão, a água utilizada na preparação de chás e cafés entra em ebulição a 76 C. Assim, essas bebidas passam aos passageiros a impressão de estarem mornas. No entanto, existe o desenvolvimento de materiais a serem utilizados na construção de novas aeronaves que permitam aumentar a pressão atmosférica interna do avião durante todo o voo para 100 kPa. Nesse novo valor a água entra em ebulição a 100 C. O aumento de energia necessário para fazer 200 mL de água entrar em ebulição na nova situação, em calorias, é igual a ____ . Adote em ambos os casos: 1. densidade da água igual a 3 310 kg m ; 2. a mesma temperatura inicial da água; 3. calor específico da água igual a 1cal g C. 9.600 4.800 4.000 2.400 QUESTÃO 02 A arte de preparar a água para um banho consiste no desafio de encontrar a temperatura adequada. Para isso, costuma-se misturar água quente e fria até chegar à temperatura desejada. Imaginemos a situação de uma mãe que deseja que a temperatura do banho de seu filho seja de 30 C e, para isso, ela possui um litro de água a 70 C e uma quantidade X de água a 10 C. Considerando que a banheira é um recipiente ideal e que não há perdas de calor para o meio, pode-se dizer que a quantidade, em litros, de água a 10 C que a mãe deve acrescentar a banheira é de (considere que as densidades da água quente e da água fria são iguais): 2 1 3 4 5 QUESTÃO 03 Sabendo que o calor específico da água tem por definição o valor 1cal (g C), um estudante deseja determinar o valor do calor específico de um material desconhecido. Para isso, ele dispõe de uma amostra de 40 g desse material, de um termômetro na escala Celsius, de um recipiente de capacidade térmica desprezível e de uma fonte de calor de fluxo invariável. Primeiramente, o estudante coloca 100 g de água no interior do recipiente e observa que, para elevar de 20 C a temperatura dessa quantidade de água, são necessários 5 minutos de exposição à fonte de calor. Em seguida, o estudante esvazia o recipiente e coloca em seu interior a amostra, verificando que, para elevar de 20 C a temperatura da amostra, a exposição à mesma fonte de calor deve ser de 1 minuto apenas. O valor do calor específico procurado pelo estudante é 0,6 cal (g C). 0,5 cal (g C). 0,1cal (g C). 0,2 cal (g C). 0,4 cal (g C). QUESTÃO 04 A exposição do corpo humano a baixas temperaturas pode causar danos à saúde. Por esse motivo, surfistas utilizam roupas especiais quando praticam seu esporte em águas muito frias. A função dessas roupas é transferir calor do meio ambiente para o corpo. armazenar calor e fornecê-lo de volta ao corpo. diminuir o fluxo de calor do corpo para o meio ambiente. estimular a produção de calor pelo corpo. facilitar a dissipação do calor produzido pelo corpo. QUESTÃO 05 Cecília estava cozinhando alguns legumes para fazer uma salada, quando aconteceu uma falta de fornecimento de energia elétrica no bairro onde mora. Como não havia previsão de retorno da energia nas próximas horas e ela precisava servir a salada fria, optou por colocar os legumes dentro da geladeira (que estava desligada), tentando garantir seu resfriamento. A massa dos legumes era de 250 g, que estavam a 90 C quando foram colocados dentro da geladeira. A geladeira estava com a temperatura interna de 5 C e com 2,5 kg de alimentos em seu interior. Considerando o calor específico médio dos legumes como 0,95 kcal kg C, o calor específico médio dos alimentos que já estavam dentro da geladeira de 0,65 kcal kg C, considerando que não ocorreu qualquer mudança de estado físico dos alimentos durante as trocas de calor, que não ocorreu troca de calor entre a parte interna da geladeira e o ambiente externo nem com o congelador, assinale a alternativa que apresenta a CAPÍTULO 08 – CALORIMETRIA 51 temperatura mínima na qual os legumes poderiam ser resfriados, caso as paredes do refrigerador pudessem ser consideradas um calorímetro real de capacidade térmica 40,5 cal g. 6,8 °C 8,4 °C 14,8 °C 15,6 °C 20,0 °C QUESTÃO 06 Sempre que necessário, use 3π = e 2g 10 m s .= Um microchip de massa 6m 2,0 10 g−= é composto majoritariamente de silício. Durante um minuto de funcionamento, o circuito elétrico do dispositivo dissipa, na forma térmica, uma quantidade de energia Q 0,96 mJ.= Considere que o calor específico do silício é o Sic 800 J kg C.= Caso não houvesse nenhum mecanismo de escoamento de calor para fora do dispositivo, em quanto sua temperatura aumentaria após esse tempo de funcionamento? 14,8 10 C. 21,6 10 C. 26,0 10 C. 31,2 10 C. QUESTÃO 07 Como consequência da busca cada vez maior pelo uso de energias renováveis, tem aumentado a utilizaçãode energia solar para geração de energia elétrica e para aquecimento de água nas residências brasileiras. A todo momento, o Sol emite grandes quantidades de energia para o espaço, e uma pequena parte dessa energia atinge a Terra. A quantidade de energia solar recebida, a cada unidade de tempo, por unidade de área, varia de acordo com o ângulo de inclinação dos raios solares em relação à superfície. Essa grandeza física é chamada de potência solar. Considere que em determinada região do Brasil, a potência solar vale 2200 W m e que uma placa solar para aquecimento de água tem área útil de 210 m . Considerando que todo calor absorvido pela placa é convertido em aquecimento da água e que o fluxo de água é de 5 litros (m 5.000 g)= a cada 1 minuto, e adotando o calor específico da água igual a 4 J g C, qual é a elevação de temperatura que a placa solar é capaz de impor à água? 2 C. 4 C. 6 C. 10 C. QUESTÃO 08 Na ausência de um chuveiro elétrico, um estudante decide, para tomar um banho morno, misturar numa banheira duas panelas com água a 100 C e oito panelas de mesmo volume com água a 20 . Conclui-se, desprezando as perdas de calor para o ambiente, que a temperatura, em C, obtida na água da banheira foi de: 30 32 34 36 38 QUESTÃO 09 Uma das consequências das trocas de calor, que ocorrem durante uma transformação química realizada em meio aquoso, é a variação de temperatura do sistema. Se o sistema receber calor, esse sofrerá um aumento de temperatura e, se ceder calor, terá queda de temperatura. Durante uma reação química realizada em meio aquoso, observa-se a variação da temperatura do sistema de 22 C para 28 C. É possível calcular a quantidade de calor trocada em um sistema por meio da relação matemática: Q m c T.Δ= Essa relação é conhecida como a Equação Fundamental da Calorimetria e mostra que o calor trocado (Q) depende da massa (m), do calor específico (c) e da variação de temperatura do corpo ( T).Δ Sabendo que a massa da solução referida no texto é 100 g e considerando o calor específico como 1cal g C, a quantidade de calor trocada nesse processo é 60 calorias. 600 calorias. 2.200 calorias. 2.800 calorias. 5.000 calorias. QUESTÃO 10 Anelise lava a sua garrafa térmica com água filtrada, à temperatura de 20 C. Coloca então, na garrafa, uma porção de 200 g de café que acabara de coar, a uma temperatura inicial 0.θ Considerando-se a capacidade térmica da garrafa 52 100 cal C, o calor específico sensível do café 1,0 cal g C e, após algum tempo, a temperatura de equilíbrio do sistema garrafa/café ter atingido 60 C, pode-se afirmar que o valor de 0,θ em C, é 30 40 60 70 80 QUESTÃO 11 Em uma bolsa térmica foram despejados 800 mL de água à temperatura de 90 C. Passadas algumas horas, a água se encontrava a 15 C. Sabendo que o calor específico da água é 1,0 cal (g C), que a densidade da água é 1,0 g mL e admitindo que 1cal equivale a 4,2 J, o valor absoluto da energia térmica dissipada pela água contida nessa bolsa térmica foi, aproximadamente, 50 kJ. 300 kJ. 140 kJ. 220 kJ. 250 kJ. QUESTÃO 12 A telefonia celular utiliza radiação eletromagnética na faixa da radiofrequência (RF :10 MHz 300 GHz)− para as comunicações. Embora não ionizantes, essas radiações ainda podem causar danos aos tecidos biológicos através do calor que elas transmitem. A taxa de absorção específica (SAR – specific absorption rate) mede a taxa na qual os tecidos biológicos absorvem energia quando expostos às RF’s, e é medida em Watt por quilograma de massa do tecido (W kg). No Brasil, a Agência Nacional de Telecomunicações, ANATEL, estabeleceu como limite o valor de 2 W kg para a absorção pelas regiões da cabeça e tronco humanos. Os efeitos nos diferentes tecidos são medidos em laboratório. Por exemplo, uma amostra de tecido do olho humano exposta por 6 minutos à RF de 950 MHz, emitida por um telefone celular, resultou em uma SAR de 1,5 W kg. Considerando o calor específico desse tecido de 3.600 J (kg C), sua temperatura (em C) aumentou em 0,0025 0,15. 0,25. 0,25. 1,50. QUESTÃO 13 Numa sala com temperatura de 18 C, estão dispostos um objeto metálico e outro plástico, ambos com a mesma temperatura desse ambiente. Um indivíduo com temperatura corporal média de 36 C segura esses objetos, um em cada mão, simultaneamente. Neste caso, é correto afirmar que há rápida transferência de calor da mão para o objeto metálico e lenta da mão para o plástico, por isso a sensação de frio maior proveniente do objeto metálico. do objeto metálico para a mão e lenta do plástico para a mão, por isso a sensação de frio maior proveniente do plástico. da mão para o plástico e lenta da mão para o objeto metálico, por isso a sensação de frio maior proveniente do plástico. do plástico para a mão e lenta do objeto metálico para a mão, por isso a sensação de calor maior proveniente do objeto metálico. da mão para o plástico e lenta da mão para o objeto metálico, por isso a sensação de calor maior proveniente do objeto metálico. QUESTÃO 14 Em uma residência com aquecimento central, um reservatório é alimentado com água fria, que é aquecida na base do reservatório e, a seguir, distribuída para as torneiras. De modo a obter a melhor eficiência de aquecimento com menor consumo energético, foram feitos alguns testes com diferentes configurações, modificando-se as posições de entrada de água fria e de saída de água quente no reservatório, conforme a figura. Em todos os testes, as vazões de entrada e saída foram mantidas iguais e constantes. A configuração mais eficiente para a instalação dos pontos de entrada e saída de água no reservatório é, respectivamente, nas posições 1 e 4. 1 e 6. 2 e 5. 3 e 4. 3 e 5. 53 QUESTÃO 15 Um chuveiro domiciliar, que desenvolve potência de 5.200 W, quando instalado em uma diferença de potencial de 220 V, tem toda a energia dissipada por seu resistor transferida para a porção de água que por ele passa. Em um dia em que a temperatura ambiente vale 20 C e, supondo-se que pelo chuveiro passe 52 gramas de água por segundo, pode-se afirmar corretamente que a temperatura com que a água sai do chuveiro vale em C (Considere o calor específico sensível da água 4,0 J g C) 52 50 45 40 30 QUESTÃO 16 Texto para a(s) questão(ões) a seguir. A depilação a laser é um procedimento de eliminação dos pelos que tem se tornado bastante popular na indústria de beleza e no mundo dos esportes. O número de sessões do procedimento depende, entre outros fatores, da coloração da pele, da área a ser tratada e da quantidade de pelos nessa área. Na depilação, o laser age no interior da pele, produzindo uma lesão térmica que queima a raiz do pelo. Considere uma raiz de pelo de massa 10m 2,0 10 kg−= inicialmente a uma temperatura iT 36 C= que é aquecida pelo laser a uma temperatura final fT 46 C.= Se o calor específico da raiz é igual a c 3.000 J (kg C),= o calor absorvido pela raiz do pelo durante o aquecimento é igual a Dados: Se necessário, use aceleração da gravidade 2g 10 m s ,= aproxime 3,0π = e 51atm 10 Pa.= 66,0 10 J.− 86,0 10 J.− 121,3 10 J.− 136,0 10 J.− QUESTÃO 17 Duas jarras idênticas foram pintadas, uma de branco e a outra de preto, e colocadas cheias de água na geladeira. No dia seguinte, com a água a 8 C,foram retiradas da geladeira e foi medido o tempo decorrido para que a água, em cada uma delas, atingisse a temperatura ambiente. Em seguida, a água das duas jarras foi aquecida até 90 C e novamente foi medido o tempo decorrido para que a água nas jarras atingisse a temperatura ambiente. Qual jarra demorou menos tempo para chegar à temperatura ambiente nessas duas situações? A jarra preta demorou menos tempo nas duas situações. A jarra branca demorou menos tempo nas duas situações. As jarras demoraram o mesmo tempo, já que são feitas do mesmo material. A jarra preta demorou menos tempo na primeira situação e a branca, na segunda. A jarra branca demorou menos tempo na primeira situação e a preta, na segunda. QUESTÃO 18 No início do século XX, Pierre Curie e colaboradores, em uma experiência para determinar características do recém-descoberto elemento químico rádio, colocaram uma pequena quantidade desse material em um calorímetro e verificaram que 1,30 grama de água líquida ia do ponto de congelamento ao ponto de ebulição em uma hora. A potência média liberada pelo rádio nesse período de tempo foi, aproximadamente, Note e adote: - Calor específico da água: 1cal (g C) - 1cal 4 J= - Temperatura de congelamento da água: 0 C - Temperatura de ebulição da água: 100 C - Considere que toda a energia emitida pelo rádio foi absorvida pela água e empregada exclusivamente para elevar sua temperatura. 0,06 W 0,10 W 0,14 W 0,18 W 0,22 W QUESTÃO 19 É muito comum encostarmos a mão na maçaneta de uma porta e temos a sensação de que ela está mais fria que o ambiente. Um fato semelhante pode ser observado se colocarmos uma faca metálica com cabo de madeira dentro de um refrigerador. Após longo tempo, ao encostarmos uma das mãos na parte metálica e a outra na parte de madeira, sentimos a parte metálica mais fria. 54 Fisicamente, a sensação térmica mencionada é explicada da seguinte forma: A madeira é um bom fornecedor de calor e o metal, um bom absorvedor. O metal absorve mais temperatura que a madeira. O fluxo de calor é maior no metal que na madeira. A madeira retém mais calor que o metal. O metal retém mais frio que a madeira. QUESTÃO 20 Em uma atividade experimental de Física, os estudantes verificaram que a quantidade de calor necessária para aquecer um litro de água num recipiente de alumínio de 500 g é de 58565 cal. Segundo as conclusões, desprezando as perdas, essa quantidade de calor é suficiente para que essa água alcance uma temperatura ideal para se tomar chimarrão. De acordo com os dados experimentais, a temperatura ambiente era de 20 C e o calor específico da água e do recipiente de alumínio são, respectivamente, iguais a 1cal g C e 0,21cal g C. Ao se considerar o experimento citado acima, a temperatura da água do chimarrão é de: 63 C. 68 C. 70 C. 73 C. 75 C. 01: [B] 02: [A] 03: [B] 04: [C] 05: [D] 06: [C] 07: [C] 08: [D] 09: [B] 10: [E] 11: [E] 12: [B] 13: [A] 14: [D] 15: [C] 16: [A] 17: [A] 18: [C] 19: [C] 20: [D] GABARITO RASCUNHO 55 QUESTÃO 01 A figura mostra o esquema de um eclipse. No instante em que ele ocorria, uma pessoa encontrava-se no ponto indicado pela letra P, na superfície da Terra. Essa pessoa observa um eclipse parcial do Sol. parcial da Lua. anular do Sol. total da Lua. total do Sol. QUESTÃO 02 O isolamento social ocasionado pela pandemia da Covid-19 fez com que houvesse uma ampliação significativa das atividades profissionais para o formato remoto. Essa situação ocasionou uma demanda por internet de melhor qualidade. Neste contexto, muitos clientes realizaram a migração para a internet transmitida por fibra ótica. A fibra ótica geralmente é composta de sílica 2(SiO ) ou plástico, com diâmetro da ordem de micrômetro, cuja função é a transmissão de um sinal, como a luz, por exemplo. A fibra apresenta muitas vantagens, dentre as quais se encontram estabilidade no sinal transmitido, pouca interferência eletromagnética, alta velocidade de transmissão de dados, grande disponibilidade de matéria prima e alta durabilidade. A propagação de um pulso eletromagnético dentro de uma fibra ótica é explicada a partir da polarização. interferência. difração. reflexão total. QUESTÃO 03 Em tempos de pandemia, a internet se revelou uma ferramenta indispensável para grande parte da população. Nesse contexto, muito se tem falado sobre a melhoria na transmissão dos dados digitais com o uso da rede por fibra óptica em comparação aos fios de cobre. Sobre a fibra óptica, podemos dizer que seu princípio de funcionamento está baseado no fenômeno físico: de que a pressão em um fluido se distribui igualmente em todas as direções. de que os corpos tendem a ir para lugares onde existe menor pressão. de que a corrente elétrica viaja mais rápido nos materiais com menor resistência elétrica. da distribuição de cargas elétricas na superfície de um condutor cilíndrico. da reflexão total. QUESTÃO 04 Um feixe luminoso monocromático incide em uma superfície de separação de dois meios transparentes e homogêneos formando um ângulo de 60° com a normal. Considerando que o meio de origem do feixe luminoso apresenta índice de refração de 2,0 e que o outro meio tem índice de refração de 2, assinale a alternativa que descreve corretamente o que acontecerá com o raio luminoso. Parte do feixe luminoso será refletida com um ângulo de 60° e a outra parte do feixe luminoso será refratada com um ângulo de 45°. O feixe luminoso será refratado com um ângulo de 45°. O feixe luminoso será refletido com um ângulo de 60°. O feixe luminoso será refratado com um ângulo de 60°. O feixe luminoso será refletido com um ângulo de 45°. QUESTÃO 05 O olho humano constitui uma complexa estrutura capaz de controlar a luz recebida e produzir imagens nítidas. Em pessoas com visão normal, o olho é capaz de acomodar o cristalino para focalizar sobre a retina a luz que vem dos objetos, desde que não estejam muito próximos. Pessoas míopes, por outro lado, apresentam dificuldades em enxergar de longe. Ao focalizar objetos situados além do chamado ponto remoto (PR), a imagem forma-se à frente da retina, conforme ilustrado na figura. CAPÍTULO 09 – ÓPTICA 56 Neste caso, lentes corretivas são necessárias a fim de que o indivíduo observe o objeto de forma nítida. Qual arranjo esquemático melhor descreve a correção realizada por uma lente receitada por um oftalmologista no caso de um indivíduo míope? QUESTÃO 06 Uma lente convergente conjuga uma imagem cuja altura ? tr阺 vezes maior que a do objeto posicionado entre seu centro 髉tico e seu foco principal. Esse objeto se encontra a 12 cm de dist 鈔cia do centro 髉tico da lente. A dist鈔cia focal da lente, em cent韒etros, corresponde a: 10 14 18 22 QUESTÃO 07 Use quando necessário: 2g 10 m s ; sen(30 ) 1 2.= = Em um laboratório de óptica da UFJF, uma estudante de Física realizou um experimento para caracterizar um material transparente desconhecido por meio do valor do seu índice de refração, dn . Ela montou o experimento de modo a enviar um feixe de laser a partir do ar em direção à interface do ar com esse material. Com base nas informações da figura abaixo, da tabela de índices de refração abaixo e sabendo que a estudante obteve para o ângulo θ entre a normal e o raio que se propaga dentrodo material desconhecido o valor de sen( ) 0,37,θ = você pode concluir que o material mais provável era: Material Índice de refração (n) Ar 1,00 Glicerina 1,90 Diamante 2,42 Vidro 1,50 Álcool Etílico 1,36 Acrílico 1,49 Tabela: índices de refração. Vidro. Glicerina. Álcool Etílico. Diamante. Acrílico. QUESTÃO 08 Alguns turistas italianos marcaram um jantar em um restaurante de uma pequena cidade do interior. O gerente do estabelecimento querendo agradar aos visitantes, solicitou que na parede do jardim fosse colocada uma bandeira da Itália. O gerente esqueceu que no local, no qual o símbolo do País seria colocado, existe apenas uma única fonte de iluminação, uma lâmpada que fornece somente uma luz monocromática verde. A bandeira da Itália apresenta da esquerda para a direita uma sequência de três faixas, com as cores, verde, branca e vermelha. Assinale a alternativa 57 que mostra quais as cores, das três faixas, que seriam vistas pelos turistas na mesma sequência. branca, branca e vermelha preta, verde e vermelha branca, verde e preta verde, verde e preta QUESTÃO 09 SOHO, abreviação de Solar & Heliospheric Observatory, é uma sonda que orbita o Sol e coleta informações de nossa estrela utilizando vários instrumentos. Um deles registra o comportamento da coroa solar e, para isso, conta com um pequeno disco opaco que fica estrategicamente posicionado à frente da câmera, ocultando a visão do disco solar. Esse instrumento simula o que acontece quando, devidamente protegidos, estamos observando, daqui da Terra, o Sol no momento em que ocorre um eclipse lunar total, com a Lua se interpondo entre a Terra e o Sol. lunar parcial, com a Terra se interpondo entre a Lua e o Sol. solar total, com a Lua se interpondo entre a Terra e o Sol. solar total, com a Terra se interpondo entre a Lua e o Sol. solar parcial, com a Lua se interpondo entre a Terra e o Sol. QUESTÃO 10 Ao pescar com arco e flecha, um índio aprendeu com sua experiência que não deve lançar sua arma na direção do peixe. Considerando que a “normal” é a reta que forma com a superfície um ângulo de 90 , para que o índio atinja seu alvo ele deve lançar a flecha: Um pouco mais abaixo da imagem que ele está vendo, pois o raio de luz que emerge da água se afasta da “normal”, dando a impressão de que o peixe está mais próximo da superfície. Um pouco mais acima da imagem que ele está vendo, pois o raio de luz que emerge da água se afasta da “normal”, dando a impressão de que o peixe está mais próximo da superfície. Um pouco mais abaixo da imagem que ele está vendo, pois o raio de luz que emerge da água se aproxima da “normal”, dando a impressão de que o peixe está mais longe da superfície. Um pouco mais acima da imagem que ele está vendo, pois o raio de luz que emerge da água se aproxima da “normal”, dando a impressão de que o peixe está mais longe da superfície. QUESTÃO 11 Você já deve ter percebido que um objeto parece ter uma forma anormal quando mergulhado parcialmente em água, como representado na fotografia abaixo, na qual um pincel está parcialmente mergulhado em um copo com água. Essa ilusão é causada pelo fenômeno ondulatório chamado refração da luz, que ocorre quando a luz refletida pelo pincel muda de meio de propagação, passando da água para o ar. A explicação adequada para o fenômeno está na seguinte afirmação: Quando um feixe de luz passa da água para o ar, sua velocidade de propagação não se altera, o que provoca alteração na sua direção de propagação. Embora os meios ar e água apresentem o mesmo índice de refração, a velocidade de propagação da luz altera-se ao passar de um meio para o outro, gerando desvio de feixes de luz. O desvio dos feixes de luz deve-se meramente à ilusão de óptica gerada pela associação entre os meios água e vidro. Como o ar e a água apresentam diferentes índices de refração, a velocidade de propagação da luz é diferente de um meio para outro, causando o desvio de feixes de luz. QUESTÃO 12 Um raio de luz monocromático incide, segundo um ângulo de 60 com a normal (N), numa lâmina de faces paralelas, que está imersa no ar e sobre uma mesa, conforme a figura. Sabe-se que o índice de refração do ar vale 1 e que o raio de luz, após refratar na primeira face da lâmina, reflete na segunda face, de tal forma que o raio refletido forma com esta face um ângulo de 60 . 58 Assinale, dentre as alternativas a seguir, aquela que apresenta o valor do índice de refração do material do qual a lâmina é constituída. 2 3 2 3 3 2 QUESTÃO 13 A figura mostra um raio de luz monocromática que incide na face AC de um prisma de vidro que se encontra mergulhado na água. A direção do raio incidente é perpendicular à face BC do prisma. Os índices de refração absolutos do vidro e da água, para a frequência da luz do raio incidente, valem, respectivamente, 1,50 e 1,33. Ao incidir na superfície AC do prisma, o raio de luz sofrerá reflexão total, pois está se propagando do meio de menor para o de maior índice de refração. reflexão total se o ângulo θ for maior do que o ângulo limite para o par de meios água-vidro. reflexão total se o ângulo θ for menor do que o ângulo limite para o par de meios água-vidro. refração, pois a direção de propagação do raio é perpendicular à face oposta à de incidência. refração, pois está se propagando do meio de menor para o de maior índice de refração. QUESTÃO 14 Uma lupa é um instrumento óptico bastante usual para facilitar a visualização de objetos pequenos. Considere que um usuário utiliza uma lupa bem próxima ao seu olho para ver um ponto de um objeto. Este ponto observado está no eixo principal da lente da lupa. Para maior conforto visual, deseja-se que os raios de luz oriundos desse ponto cheguem ao olho paralelos ao eixo principal. Para isso, a lente deve ser convergente e o ponto do objeto coincidente com o foco. divergente e o ponto do objeto coincidente com o foco. convergente e o ponto do objeto após o foco. divergente e o ponto do objeto muito distante do foco. QUESTÃO 15 Para transformar seu celular em um microscópio, basta colocar uma gota de água na lente do telefone e, com cuidado, virar o dispositivo. “A gota suspensa serve como lente”, diz o fotógrafo Alexandre Wild que começou a usar a técnica após ler que uma equipe que desenvolve microscópios fazia experiências com água antes de mudar para uma lente sólida. As figuras abaixo mostram, respectivamente, a gota de água suspensa na câmera do dispositivo e a fotografia da parte interna de uma flor. No ar, a gota de água presa ao celular, usada para captar a imagem da flor, tem o mesmo comportamento que lentes usadas para corrigir o problema de miopia. daltonismo. astigmatismo. hipermetropia. QUESTÃO 16 Em uma atividade de sensoriamento remoto, para fotografar determinada região da superfície terrestre, foi utilizada uma câmera fotográfica constituída de uma única lente esférica 59 convergente. Essa câmera foi fixada em um balão que se posicionou, em repouso, verticalmente sobre a região a ser fotografada, a uma altura h da superfície. Considerando que, nessa atividade, as dimensões das imagens nas fotografias deveriam ser 5.000 vezes menores do que as dimensões reais na superfície da Terra e sabendo que as imagens dos objetos fotografados se formaram a 20 cm da lente da câmera, a altura h em que o balão se posicionou foi de 1.000 m.5.000 m. 2.000 m. 3.000 m. 4.000 m. QUESTÃO 17 João, um estudante de ensino médio, leva para a aula de Física sua receita oftalmológica, para que possa debater com o professor e seus colegas o possível defeito de visão que possui. LONGE ESFÉRICO CILÍNDRICO EIXO OD 2,00− 180 OE 1,75− 10 PERTO ESFÉRICO CILÍNDRICO EIXO OD OE Considerando que João tem dificuldade de enxergar objetos distantes e que a solução para seu problema é a utilização de óculos com lentes esféricas divergentes, é correto afirmar que o defeito de visão que esse estudante apresenta é astigmatismo. hipermetropia. miopia. estrabismo. QUESTÃO 18 As fibras ópticas podem ser usadas em telecomunicações, quando uma única fibra, da espessura de um fio de cabelo, transmite informação de vídeo equivalente a muitas imagens simultaneamente. Também são largamente aplicadas em medicina, permitindo transmitir luz para visualizar vários órgãos internos, sem cirurgias. Um feixe de luz pode incidir na extremidade de uma fibra óptica de modo que nenhuma ou muito pouca energia luminosa será perdida através das paredes da fibra. O princípio ou fenômeno que explica o funcionamento das fibras ópticas é denominado: reflexão interna total da luz. refração total da luz. independência da velocidade da luz. reflexão especular da luz. dispersão da luz. QUESTÃO 19 Um professor do curso de Materiais da Fatec apresentou aos alunos a seguinte citação: “As fibras ópticas podem ser usadas para guiar a luz ao longo de um determinado caminho. A ideia é fazer um raio de luz percorrer uma fibra transparente, ricocheteando entre as suas paredes. Desde que o ângulo de incidência do raio na parede da fibra seja sempre maior que o ângulo crítico, o raio permanecerá sempre dentro dela mesmo que ela esteja curva”. KIRK, Tim. Physics for the IB Diploma. Oxford University Press, 2003. Livre tradução. Em seguida, pediu para que os alunos respondessem, de maneira assertiva, à qual conceito físico a citação se refere. A resposta correta esperada pelo professor é difração. polarização. ângulo limite. espalhamento. dispersão luminosa. QUESTÃO 20 Um coreógrafo está ensaiando um número de frevo e deseja obter uma filmagem com dezesseis imagens de passistas, porém, ele dispõe de apenas 4 dançarinos. Com dois grandes espelhos planos e os quatro dançarinos entre os espelhos, o coreógrafo consegue a filmagem da forma desejada. 60 Qual foi o ângulo de associação entre os dois espelhos planos para que o público, ao assistir à gravação, veja 16 passistas em cena? 45 . 60 . 90 . 30 . 120 . QUESTÃO 21 Um objeto luminoso e linear é colocado a 20 cm do orifício de uma câmara escura, obtendo-se em sua parede do fundo, uma figura projetada de 8 cm de comprimento. O objeto é, então, afastado, sendo colocado a 80 cm do orifício da câmara. O comprimento da nova figura projetada na parede do fundo da câmara é: 32 cm 16 cm 2 cm 4 cm 10 cm QUESTÃO 22 Um raio de luz monocromático propaga-se por um meio A, que apresenta índice de refração absoluto An 1,= e passa para outro meio B, de índice de refração Bn 2,= conforme figura. Considere que o raio incidente forma com a normal à superfície o ângulo de 45 . Nessas condições, o ângulo de desvio (d), indicado na figura, é igual a 60 . 30 . 45 . 15 . 90 . QUESTÃO 23 A figura representa um prisma óptico, constituído de um material transparente, cujo índice de refração é crescente com a frequência da luz que sobre ele incide. Um feixe luminoso, composto por luzes vermelha, azul e verde, incide na face A, emerge na face B e, após ser refletido por um espelho, incide num filme para fotografia colorida, revelando três pontos. Observando os pontos luminosos revelados no filme, de baixo para cima, constatam-se as seguintes cores: Vermelha, verde, azul. Verde, vermelha, azul. Azul, verde, vermelha. Verde, azul, vermelha. Azul, vermelha, verde. QUESTÃO 24 Muitas pessoas não enxergam nitidamente objetos em decorrência de deformação no globo ocular ou de acomodação defeituosa do cristalino. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas dos enunciados a seguir, na ordem em que aparecem. Para algumas pessoas a imagem de um objeto forma-se à frente da retina, conforme ilustrado na figura I abaixo. Esse defeito de visão é chamado de __________, e sua correção é feita com lentes __________. Em outras pessoas, os raios luminosos são interceptados pela retina antes de se formar a imagem, conforme representado na figura II abaixo. Esse defeito de visão é chamado de __________, e sua correção é feita com lentes __________. 61 presbiopia − divergentes − hipermetropia – convergentes presbiopia − divergentes − miopia − convergentes hipermetropia − convergentes − presbiopia − divergentes miopia − convergentes − hipermetropia − divergentes miopia − divergentes − hipermetropia − convergentes QUESTÃO 25 Produzir sombras na parede é uma brincadeira simples. Para brincar, basta que você providencie uma vela e um ambiente escuro. Em certa noite, quando a luz havia acabado, Fernando e seu irmãozinho, aproveitaram a luz de uma vela acesa deixada sobre a mesa para brincarem com sombras. Posicionou, cuidadosamente, sua mão espalmada entre a chama e a parede, de forma que a palma da mão estivesse paralela à parede. A ação assustou seu irmãozinho, uma vez que a sombra projetada na parede tinha cinco vezes a largura da mão espalmada de Fernando. Sabendo que a distância da mão de Fernando até a chama da vela era de 0,5 m e que a largura de sua mão quando espalmada é de 20 cm, a distância entre a parede e a chama da vela (considerada puntiforme), era de 0,5 m. 1,0 m. 2,0 m. 2,5 m. 5,0 m. 01: [A] 02: [D] 03: [E] 04: [C] 05: [B] 06: [C] 07: [D] 08: [C] 09: [A] 10: [A] 11: [D] 12: [B] 13: [E] 14: [A] 15: [D] 16: [A] 17: [C] 18: [A] 19: [C] 20: [C] 21: [C] 22: [D] 23: [A] 24: [E] 25: [D] GABARITO RASCUNHO 62 QUESTÃO 01 A utilização de termômetros digitais infravermelhos (de testa ou auriculares) tornou-se comum para a aferição de temperatura à distância. Os modelos mais simples desses termômetros possuem uma lente que focaliza a energia infravermelha irradiada por uma pessoa no detector do instrumento, convertendo-a em um sinal elétrico que pode ser exibido em unidades de temperatura. O funcionamento do termômetro digital infravermelho baseia-se em um tipo de onda longitudinal, como a ultravioleta, que não pode ser detectada pela retina do olho humano. cujas frequências são próximas às das ondas sonoras, o que facilita sua focalização no detector do instrumento. também utilizada nos sonares, instrumento que permite determinar a distância de um obstáculo por meio da ecolocalização. mecânica, que por propagar-se na atmosfera, pode facilmente ser detectada. que se propaga no vácuo com a mesma velocidade das ondas de raios X, de micro-ondas e de rádio. QUESTÃO 02 A figura mostra dois recipientes cilíndricos idênticos, R e S, de altura 35 cm, contendo água até diferentes alturas, Rh e Sh . Colocando-se um alto-falante que emite um som de frequência 850 Hz sobre cada recipiente, separadamente, verifica-se que eles funcionam como tubos sonoros fechados em uma extremidade e abertosna outra, ocorrendo ressonância em ambos. Considerando-se a velocidade de propagação do som no ar igual a 340 m s, a diferença entre as alturas da água nos dois recipientes, S Rh h ,− é igual a 10 cm. 12 cm. 15 cm. 18 cm. 20 cm. QUESTÃO 03 Ondas retilíneas geradas na superfície da água podem transformar-se em ondas circulares após passarem por uma pequena abertura em um anteparo, como mostra a figura abaixo. Esse fenômeno é denominado Polarização e pode ser explicado pelo princípio de Huygens. Interferência e pode ser explicado pelo princípio de Huygens. Difração e pode ser explicado pelo princípio da superposição. Polarização e pode ser explicado pelo princípio da superposição. Difração e pode ser explicado pelo princípio de Huygens. QUESTÃO 04 A imagem mostra a onda obtida em um eletrocardiograma. CAPÍTULO 10 – ONDULATÓRIA 63 Sabendo que o intervalo de tempo entre o primeiro e o quarto pico é igual a 2,4 segundos, o período e a frequência da onda do eletrocardiograma são, respectivamente, 0,8 s e 1,25 Hz. 0,6 s e 72 Hz. 0,6 s e 36 Hz. 0,8 s e 72 Hz. 0,6 s e 1,67 Hz. QUESTÃO 05 Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use 2g 10 m s= para o módulo da aceleração gravitacional. Uma onda é produzida numa corda de modo que a velocidade de propagação vale v 5 m s.= Sabe- se que a distância entre dois nós sucessivos dessa onda é de 5 mm. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o período τ da onda na corda. 1ms.τ = 2 ms.τ = 5 ms.τ = 10 ms.τ = 20 ms.τ = QUESTÃO 06 Uma onda senoidal propaga-se, da esquerda para a direita, em uma corda e o formato da corda em um determinado instante de tempo é ilustrado no gráfico abaixo. Sabendo-se que a onda se propaga com velocidade de 4 m s, o comprimento de onda, o período e a frequência do movimento são respectivamente iguais a 2 m, 2 Hz e 0,5 s. 2 m,1,33 Hz e 0,75 s. 8 m, 0,75 Hz e 1,33 s. 8 m, 0,5 Hz e 2 s. QUESTÃO 07 Nos equipamentos eletrônicos que emitem ondas sonoras, geralmente, há um dispositivo que permite controlar o volume do som. Quando mudamos o volume do som, necessariamente, altera-se, na onda sonora emitida, o período. o comprimento de onda. a frequência. o timbre. a amplitude. QUESTÃO 08 A sensibilidade visual de humanos e animais encontra-se dentro de uma estreita faixa do espectro da radiação eletromagnética, com comprimentos de onda entre 380 nm e 760 nm. É notável que os vegetais também reajam à radiação dentro desse mesmo intervalo, incluindo a fotossíntese e o crescimento fototrópico. A razão para a importância dessa estreita faixa de radiação eletromagnética é o fato de a energia carregada por um fóton ser inversamente proporcional ao comprimento de onda. Assim, os comprimentos de onda mais longos não carregam energia suficiente em cada fóton para produzir um efeito fotoquímico apreciável, e os mais curtos carregam energia em quantidade que danifica os materiais orgânicos. (Knut Schmidt-Nielsen. Fisiologia animal:adaptação e meio ambiente, 2002. Adaptado.) A tabela apresenta o comprimento de onda de algumas cores do espectro da luz visível: 64 Sabendo que a energia carregada por um fóton de frequência f é dada por E h f,= em que 34h 6,6 10 J s,−= que a velocidade da luz é aproximadamente 8c 3 10 m s= e que 91nm 10 m,−= a cor da luz cujos fótons carregam uma quantidade de energia correspondente a 193,96 10 J− é azul. verde. amarela. laranja. vermelha. QUESTÃO 09 O efeito Doppler é caracterizado pela mudança da frequência de uma onda percebida por um observador, em virtude do movimento relativo, de aproximação ou de afastamento, entre a fonte e esse observador. Tal efeito apresenta muitas aplicações práticas, dentre elas a determinação da velocidade de rotação de um tornado por uma antena de radar. Para isso, a antena pode medir a velocidade das gotas de água que se movem em direção à antena de um lado e que se afastam da antena de outro lado, resultando em um cálculo para determinação da velocidade. Levando em consideração o texto e os conhecimentos científicos sobre o efeito Doppler, qual é a alternativa que apresenta a explicação correta para a determinação da velocidade de rotação do tornado? Na região A, a frequência da onda refletida é maior do que na região B. Isso ocorre porque, na aproximação entre as gotas de água do tornado e a antena do radar, a frequência da onda aumenta. Na região A, a frequência da onda refletida é menor do que na região B. Isso ocorre porque, na aproximação entre as gotas de água do tornado e a antena do radar, a frequência da onda diminui. Nas regiões A e B, a frequência da onda refletida aumenta, e o comprimento de onda diminui, em virtude do movimento de rotação do tornado. Nas regiões A e B, a frequência da onda não se altera. A velocidade de rotação do tornado é determinada a partir da variação do comprimento de onda entre a onda incidente e a refletida. QUESTÃO 10 Instrumentos musicais como o violão geram som a partir da vibração de suas cordas. A Figura abaixo é o esquema de uma corda de violão, vibrando e emitindo a nota lá, de frequência 110 Hz. A velocidade de propagação, em m s, da onda nessa corda é, aproximadamente, 46,5 84,6 169 71,5 143 QUESTÃO 11 Entre as diversas aplicações das ondas sonoras na medicina, destaca-se a medição da velocidade do fluxo sanguíneo pelas veias e artérias do organismo. O medidor Doppler de escoamento mede essa velocidade usando um elemento transmissor e um receptor colocados sobre a pele. O transmissor emite um ultrassom, que é refletido nos glóbulos vermelhos e captado pelo receptor. Como os glóbulos vermelhos estão se movendo, a frequência e o comprimento de onda aparentes do ultrassom refletido e captado pelo receptor não são iguais aos do emitido. Dessa forma, a velocidade do fluxo sanguíneo pode ser determinada. 65 Considerando que em determinado momento desse exame o glóbulo vermelho representado na figura esteja se afastando do receptor, a frequência e o comprimento de onda aparentes captados pelo receptor, em relação aos valores reais dessas grandezas, são, respectivamente, menor e maior. maior e menor. menor e menor. maior e maior. maior e igual. QUESTÃO 12 Alguns cinemas apresentam uma tecnologia em que as imagens dos filmes parecem tridimensionais, baseada na utilização de óculos 3D. Após atravessar cada lente dos óculos, as ondas luminosas, que compõem as imagens do filme, emergem vibrando apenas na direção vertical ou apenas na direção horizontal. Com base nessas informações, o funcionamento dos óculos 3D ocorre por meio do fenômeno ondulatório de difração. dispersão. reflexão. refração. polarização. QUESTÃO 13 Para se deslocar e obter alimentos, alguns mamíferos, como morcegos e golfinhos, contam com a sofisticada capacidade biológica de detectar a posição de objetos e animais pela emissão e recepção de ondas ultrassônicas. O fenômeno ondulatório que permite o uso dessa capacidade biológica é a reflexão. difração. refração. dispersão. polarização. QUESTÃO 14 Alguns modelos mais modernos de fones de ouvido têm umrecurso, denominado “cancelador de ruídos ativo”, constituído de um circuito eletrônico que gera um sinal sonoro semelhante ao sinal externo (ruído), exceto pela sua fase oposta. Qual fenômeno físico é responsável pela diminuição do ruído nesses fones de ouvido? Difração. Reflexão. Refração. Interferência. Efeito Doppler. QUESTÃO 15 O som produzido pelo alto-falante F (fonte) ilustrado na figura tem frequência de 10 kHz e chega a um microfone M através de dois caminhos diferentes. As ondas sonoras viajam simultaneamente pelo tubo esquerdo FXM, de comprimento fixo, e pelo tubo direito FYM, cujo comprimento pode ser alterado movendo-se a seção deslizante(tal qual um trombone). As ondas sonoras que viajam pelos dois caminhos interferem-se em M. Quando a seção deslizante do caminho FYM é puxada para fora por 0,025 m, a intensidade sonora detectada pelo microfone passa de um máximo para um mínimo. Assinale o módulo da velocidade do som no interior do tubo. 25,0 10 m s 22,5 10 m s 31,0 10 m s 32,0 10 m s 23,4 10 m s 66 QUESTÃO 16 Os fones de ouvido tradicionais transmitem a música diretamente para os nossos ouvidos. Já os modelos dotados de tecnologia redutora de ruído – Cancelamento de Ruído (CR) – além de transmitirem música, também reduzem todo ruído inconsistente à nossa volta, como o barulho de turbinas de avião e aspiradores de pó. Os fones de ouvido CR não reduzem realmente barulhos irregulares como discursos e choros de bebês. Mesmo assim, a supressão do ronco das turbinas do avião contribui para reduzir a “fadiga de ruído”, um cansaço persistente provocado pela exposição a um barulho alto por horas a fio. Esses aparelhos também permitem que nós ouçamos músicas ou assistamos a vídeos no trem ou no avião a um volume muito menor (e mais seguro). A tecnologia redutora de ruído CR utilizada na produção de fones de ouvido baseia-se em qual fenômeno ondulatório? Absorção. Interferência. Polarização. Reflexão. Difração. QUESTÃO 17 Um observador percebe que uma torneira com defeito goteja num tanque com água a intervalos regulares de tempo. Ele conta 30 gotas a cada 15 s, portanto, a frequência das ondas circulares produzidas na superfície da água é igual a 2,0 Hz. 20 Hz. 10 Hz. 0,50 Hz. QUESTÃO 18 Um professor percebeu que seu apontador a laser, de luz monocromática, estava com o brilho pouco intenso. Ele trocou as baterias do apontador e notou que a intensidade luminosa aumentou sem que a cor do laser se alterasse. Sabe-se que a luz é uma onda eletromagnética e apresenta propriedades como amplitude, comprimento de onda, fase, frequência e velocidade. Dentre as propriedades de ondas citadas, aquela associada ao aumento do brilho do laser é o(a) amplitude. frequência. fase da onda. velocidade da onda. comprimento de onda. QUESTÃO 19 O comprimento de onda da luz emitida por um laser é de 675 nm no ar, onde a velocidade de propagação de ondas eletromagnéticas é de 83,0 10 m s. Com base nessas informações, pode- se afirmar que a velocidade de propagação e a frequência da luz emitida por esse laser, em um meio onde o comprimento de onda é 450 nm, são, respectivamente 82,0 10 m s e 84,0 10 Hz 82,5 10 m s e 144,4 10 Hz 82,0 10 m s e 84,4 10 Hz 82,0 10 m s e 144,4 10 Hz 82,5 10 m s e 84,0 10 Hz QUESTÃO 20 Uma onda sonora propagando-se no ar é uma sucessão de compressões e rarefações da densidade do ar. Na figura abaixo, estão representadas, esquematicamente, ondas sonoras estacionárias em dois tubos, 1 e 2, abertos em ambas as extremidades. Os comprimentos dos tubos 1 e 2 são, respectivamente, L e L 2. Sendo 1λ e 2λ os respectivos comprimentos de onda das ondas representadas nos tubos 1 e 2, e 1f e 2f suas frequências, as razões entre os comprimentos de onda 1 2λ λ e as frequências 1 2f f são, nessa ordem, 1 e 1. 2 e 1. 2 e 1 2. 1 2 e 1. 1 2 e 2. QUESTÃO 21 Uma onda propaga-se em um meio A com uma velocidade de 100 m s e um comprimento de onda igual a 50 cm. 67 A partir de um certo instante, a onda passa a se propagar em um meio B com uma velocidade de 150 m s. É correto afirmar que o comprimento de onda no meio B é igual a 150 cm. 75 cm. 100 cm. 50 cm. QUESTÃO 22 Suponha que uma fonte sonora com velocidade de mσdulo V se desloca na direηγo de uma pessoa. Este observador tambιm se desloca com a mesma velocidade V no mesmo sentido e direηγo, tentando se afastar da fonte sonora. Nesta situaηγo, pode-se afirmar corretamente que a frequência da onda sonora ouvida pela pessoa aumenta. a frequência da onda sonora ouvida pela pessoa não se altera. a frequência da onda sonora ouvida pela pessoa diminui. a potência da onda sonora ouvida pela pessoa aumenta. QUESTÃO 23 Um adolescente de 12 anos, percebendo alterações em sua voz, comunicou à sua mãe a situação observada com certa regularidade. Em determinados momentos apresentava tom de voz fina em outros momentos tom de voz grossa. A questão relatada pelo adolescente refere-se a uma qualidade do som denominada: altura. timbre. velocidade. intensidade. QUESTÃO 24 A figura representa um instrumento musical de sopro constituído por um tubo de comprimento L, aberto nas duas extremidades. Ao soprar esse instrumento, estimula-se a vibração do ar, produzindo ondas estacionárias, que se propagam com velocidade (v), dentro desse tubo, conforme a figura. Considerando essas informações, a frequência do som emitido por esse instrumento será V f 3 2L = V f 4L = V f 2L = V f 2 L = V f L = QUESTÃO 25 Uma orquestra é formada por instrumentos musicais de várias categorias. Entre os instrumentos de sopro, temos a flauta, que é, essencialmente, um tubo sonoro aberto nas duas extremidades. Uma dessas flautas tem comprimento L 34 cm.= Considere que a velocidade do som no local vale somv 340 m s.= Levando em consideração os dados apresentados, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da menor frequência (chamada de frequência fundamental) que essa flauta pode produzir. 100 Hz. 250 Hz. 500 Hz. 1.000 Hz. 1.500 Hz. QUESTÃO 26 Um forno micro-ondas possui um magnetron, gerador de ondas eletromagnéticas, cujo comprimento de onda é de 12,0 cm. Sabendo que a velocidade da luz no meio de propagação é 53,00 10 km s, a frequência emitida por este gerador é 80,25 10 Hz. 83,60 10 Hz. 84,00 10 Hz. 100,25 10 Hz. 104,00 10 Hz. 68 QUESTÃO 27 Existe uma possibilidade de mudar a frequência de uma onda eletromagnética por simples reflexão. Se a superfície refletora estiver em movimento de aproximação ou afastamento da fonte emissora, a onda refletida terá, respectivamente, frequência maior ou menor do que a onda original. Esse fenômeno, utilizado pelos radares (RaDAR é uma sigla de origem inglesa: Radio Detection And Ranging ), é conhecido como efeito Doppler. Faraday. Fotoelétrico. Magnus. Zeeman. QUESTÃO 28 Uma estação de rádio tem uma frequência de sintonização de 1.000 kHz. Sabendo que a velocidade da luz no meio de propagação é 53,00 10 km s, o comprimento de onda desta estação de rádio neste meio é 0,30 cm. 0,30 m. 3,00 m. 300 m. 300 km. QUESTÃO 29 O Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN) recentementealterou a resolução que regulamentava o valor do nível sonoro permitido que poderia ser emitido por um veículo automotor. A norma antiga, no seu artigo primeiro, diz o seguinte: “A utilização, em veículos de qualquer espécie, de equipamento que produza som só será permitida, nas vias terrestres abertas à circulação, em nível sonoro não superior a 80 decibéis, medido a 7 metros de distância do veículo” (BRASIL, 2006). Considerando-se um alto-falante como uma fonte pontual e isotrópica de som, que emite ondas sonoras esféricas, assinale a alternativa CORRETA que indica a potência mínima que ele deve possuir para produzir um nível sonoro de 80 decibéis a 7 metros de distância. Dados: Limiar de audibilidade 12 2 0I 10 W m−= e 3.π = 25,88 10 W.− 211,76 10 W.− 22,94 10 W.− 23,14 10 W.− 25,60 10 W.− QUESTÃO 30 O trombone de Quincke é um dispositivo experimental utilizado para demonstrar o fenômeno da interferência de ondas sonoras. Uma fonte emite ondas sonoras de determinada frequência na entrada do dispositivo. Essas ondas se dividem pelos dois caminhos (ADC e AEC) e se encontram no ponto C, a saída do dispositivo, onde se posiciona um detector. O trajeto ADC pode ser aumentado pelo deslocamento dessa parte do dispositivo. Com o trajeto ADC igual ao AEC, capta-se um som muito intenso na saída. Entretanto, aumentando-se gradativamente o trajeto ADC, até que ele fique como mostrado na figura, a intensidade do som na saída fica praticamente nula. Desta forma, conhecida a velocidade do som no interior do tubo (320 m s), é possível determinar o valor da frequência do som produzido pela fonte. O valor da frequência, em hertz, do som produzido pela fonte sonora é 3.200. 1.600. 800. 640. 400. 01: [E] 02: [E] 03: [E] 04: [A] 05: [B] 06: [A] 07: [E] 08: [B] 09: [A] 10: [E] 11: [A] 12: [E] 13: [A] 14: [D] 15: [C] 16: [B] 17: [A] 18: [A] 19: [D] 20: [C] 21: [B] 22: [B] 23: [A] 24: [E] 25: [C] 26: [D] 27: [A] 28: [D] 29: [A] 30: [C] GABARITO 69 QUESTÃO 01 Em um circuito elétrico, podem-se utilizar diferentes componentes elétricos ou eletrônicos, mas cada um tem características que devem ser consideradas para o modo correto de ligação. Cada um também tem uma função específica em um circuito. Assinale a alternativa que apresenta o nome do dispositivo elétrico capaz de provocar a redução ou queda de potencial elétrico, sendo usado para controlar a passagem de corrente elétrica e que converte um tipo de energia em outro através do efeito Joule. Gerador. Capacitor. Resistor. Indutor. Interruptor. QUESTÃO 02 Em uma luminária de mesa, há duas lâmpadas que podem ser acesas individualmente ou ambas ao mesmo tempo, com cada uma funcionando sob a tensão nominal determinada pelo fabricante, de modo que a intensidade luminosa de cada lâmpada seja sempre a mesma. Entre os circuitos apresentados, indique aquele que corresponde a um arranjo que permite o funcionamento conforme essa descrição. Note e adote: Suponha que as lâmpadas funcionem de maneira ôhmica, ou seja, da mesma forma que um resistor. Circuito (1) Circuito (2) Circuito (3) Circuito (4) Circuito (5) QUESTÃO 03 O turbilhão, aparelho utilizado em fisioterapia, consiste em um tanque no qual se coloca água ligeiramente aquecida e se produz um turbilhão, similar ao de uma banheira de hidromassagem. No aparelho de determinado fabricante, o aquecimento da água é feito por meio de um elemento resistivo, de resistência elétrica R, que é submetido a uma diferença de potencial U, de modo semelhante ao que ocorre em um chuveiro elétrico. Para reduzir o tempo de aquecimento, o fabricante deseja dobrar a potência empregada no aquecimento. Para isso, ele pode duplicar o valor de U e reduzir o valor de R à metade. duplicar os valores de U e de R. duplicar o valor de U e manter o valor de R. manter o valor de U e dividir por quatro o valor de R. manter o valor de U e duplicar o valor de R. QUESTÃO 04 O uso de sistemas fotovoltaicos para geração de energia elétrica para fins residenciais tem sido impulsionado por vários fatores, como o aumento da eficiência das células fotovoltaicas, a queda nos custos de instalação e operação dos sistemas, a atualização da legislação que rege a integração das unidades geradoras à rede elétrica e a perspectiva de economia nas contas de energia elétrica. Embora o dimensionamento do sistema adequado a cada residência dependa das particularidades do local de instalação, é possível fazer uma estimativa aproximada da quantidade de painéis solares necessários para suprir uma residência a partir de alguns dados básicos, como a produção de energia pretendida, o tempo médio de insolação na região de instalação, além da potência e da eficiência dos painéis. Assim, considere as seguintes informações: Potência de um painel fotovoltaico 300 W Perda total de energia do painel no processo de conversão 20% Tempo médio de insolação na área de instalação 6 horas por dia A partir destes dados, estima-se que a quantidade mínima de painéis necessários para suprir uma residência cujo consumo mensal (30 dias) de energia elétrica é de 216 kWh seja de: 05. 08. 10. 12. 20. QUESTÃO 05 Um aquecedor de água elétrico ligado a uma rede de 220 V fornece 660 kJ de calor à água em 5 minutos. Nestas condições, a intensidade de CAPÍTULO 11 – ELETRODINÂMICA 70 corrente elétrica utilizada pelo aquecedor, em ampère, é: 3 10 15 5 7,5 QUESTÃO 06 Sempre que necessário, use 3π = e 2g 10 m s .= A diferença de potencial elétrico, U, é proporcional à corrente elétrica, i, em um trecho de um circuito elétrico resistivo, com constante de proporcionalidade dada pela resistência equivalente, eqR , no trecho do circuito. Além disso, no caso de resistores dispostos em série, a resistência equivalente é dada pela soma das resistências eq 1 2(R R R ).= + + A corrente elétrica, Bi , no trecho B do circuito abaixo é três vezes maior que a corrente elétrica no trecho A, ou seja, B Ai i 3.= Quanto vale a resistência 2BR ? 2,0 .Ω 14 .Ω 18 .Ω 66 .Ω QUESTÃO 07 Lâmpadas de luz ultravioleta (UV) são indicadas para higienização e esterilização de objetos e ambientes em razão do seu potencial germicida. Em outro processo de esterilização, uma lâmpada UV de potência P 60 W= funciona sob uma diferença de potencial elétrico U 100 V.= A potência elétrica pode ser expressa também em kVA, sendo 1kVA 1000 V 1A 1000 W.= = A corrente elétrica i do circuito que alimenta a lâmpada é igual a 0,36 A. 0,60 A. 1,6 A. 3,6 A. QUESTÃO 08 Considere uma lâmpada UV de potência P 100 W= que funcione por t 15Δ = minutos durante o processo de esterilização de um objeto. A energia elétrica consumida pela lâmpada nesse processo é igual a 0,0066 kWh. 0,015 kWh. 0,025 kWh. 1,5 kWh. QUESTÃO 09 A bateria de um celular e seu carregador têm as seguintes especificações: Quando a bateria está sendo carregada em uma tensão de 220 V, a potência máxima de saída no carregador e sua carga máxima de armazenamento na bateria são, respectivamente, iguais a 3,41 W e 5940 C 7,75 W e 5940 C 7,75 W e 5900 C 7,75 W e 1650 C 3,22 W e 5840 C QUESTÃO 10 No circuito da figura abaixo, todas as fontes de tensão são ideais e de 10 V, e todos os resistores são de 4 .Ω 71 Quando a chave C for fechada, a potência, emW, dissipada no resistor R, será de 1. 2. 3. 4. 5. QUESTÃO 11 A charge a seguir está representando três grandezas elétricas da Física: Diferença de Potencial Elétrico (VOLT), Intensidade da Corrente Elétrica (AMP = AMPÈR e Resistência Elétrica (OHM). Analise a representação para responder à questão. Tendo em vista as grandezas elétricas da Física, a interpretação adequada para a charge é a seguinte: A corrente elétrica flui livremente no interior de um condutor ôhmico quando submetida a uma diferença de potencial. A resistência elétrica opõe-se à passagem de corrente elétrica quando submetida a uma diferença de potencial. As grandezas físicas diferença de potencial, potência e corrente elétrica não se relacionam entre si. O amperímetro pode substituir a imagem do Ohm para determinar a resistência no ponto entre Amp e Ohm. As grandezas físicas representadas estabelecem a segunda lei de Ohm. QUESTÃO 12 Um estudante tem uma fonte de tensão com corrente contínua que opera em tensão fixa de 12 V. Como precisa alimentar equipamentos que operam em tensões menores, ele emprega quatro resistores de 100 Ω para construir um divisor de tensão. Obtém-se este divisor associando os resistores, como exibido na figura. Os aparelhos podem ser ligados entre os pontos A, B, C, D e E, dependendo da tensão especificada. Ele tem um equipamento que opera em 9,0 V com uma resistência interna de 10 k .Ω Entre quais pontos do divisor de tensão esse equipamento deve ser ligado para funcionar corretamente e qual será o valor da intensidade da corrente nele estabelecida? Entre A e C; 30 mA. Entre B e E; 30 mA. Entre A e D; 1,2 mA. Entre B e E; 0,9 mA. Entre A e E; 0,9 mA. QUESTÃO 13 Uma pessoa percebe que a bateria de seu veículo fica descarregada após cinco dias sem uso. No início desse período, a bateria funcionava normalmente e estava com o total de sua carga nominal, de 60 Ah. Pensando na possibilidade de haver uma corrente de fuga, que se estabelece mesmo com os dispositivos elétricos do veículo desligados, ele associa um amperímetro digital ao circuito do veículo. Qual dos esquemas indica a maneira com que o amperímetro deve ser ligado e a leitura por ele realizada? 72 QUESTÃO 14 Na figura abaixo, está representado um circuito elétrico contendo um gerador ideal de 42 volts, com resistência interna desprezível, o qual alimenta três resistores. Determine o valor da intensidade da corrente elétrica, expressa em ampères, que percorre o amperímetro A conectado ao circuito elétrico. 1,4 A 0,42 A 2,4 A 2 A 0,6 A QUESTÃO 15 Uma célula solar, ou célula fotovoltaica, converte energia solar em energia elétrica por meio do efeito fotovoltaico. Esse efeito consiste no surgimento de uma tensão elétrica em um material semicondutor, quando este é exposto à luz. Assim, a célula funciona como um gerador de corrente contínua. Considerando uma experiência hipotética na qual um condutor ôhmico de resistência igual a 20 Ω é ligado aos terminais de uma célula fotovoltaica que gera uma tensão constante de 0,4 V quando iluminada pela luz solar, é correto afirmar que a potência dissipada no resistor é de: 8 W 20 mW 50 mW 2 W 8 mW QUESTÃO 16 Um enfeite para festas natalinas foi construído com 100 lâmpadas LED (light emitting diode) dispostas ao longo de uma linha, com as lâmpadas eletricamente associadas. Apesar de o fabricante afirmar que as lâmpadas têm 100% de garantia de não apresentarem defeito, uma delas veio, de fábrica, com seus circuitos internos interrompidos. Dessa forma, é correto afirmar que 73 o enfeite não acenderá, caso as lâmpadas sejam ligadas em série. o enfeite não acenderá, caso as lâmpadas sejam ligadas em paralelo. o enfeite acenderá, caso as lâmpadas boas sejam ligadas em paralelo e esta associação seja ligada em série com a lâmpada defeituosa. não há formas de associação das 100 lâmpadas que permita o arranjo acender. QUESTÃO 17 Ainda que haja elevação no custo da energia consumida de uma residência, os seus moradores não abrem mão da possibilidade de um banho aquecido agradável em dias de baixa temperatura. Assim, nesse momento de prazer, a chave seletora do chuveiro é colocada na posição inverno conferindo ao chuveiro uma potência de 5.600 W. Para um banho de quinze minutos de duraחדo, a energia elיtrica consumida, em kWh, vale, 2,3 3,6 1,4 1,2 1,0 QUESTÃO 18 USB é a sigla para Universal Serial Bus. Esta sigla se tornou bastante conhecida com a popularização de telefones celulares. Trata-se de uma tecnologia para conexão de dispositivos como teclados, impressoras, carregadores de celular, dentre outros. Pode-se usar a porta USB de um computador também como uma fonte de energia para ligar componentes eletrônicos como, por exemplo, um resistor. O padrão USB 2.0 fornece 5 V de tensão e até 500 mA de corrente. O menor valor de uma resistência, em Ohms, que pode ser ligada de modo seguro em uma porta USB 2.0 é 0,01. 2.500. 10. 100. QUESTÃO 19 O gráfico a seguir corresponde ao comportamento da corrente elétrica que percorre um condutor, em função da diferença de potencial a ele aplicada. Sabendo-se que este condutor é constituído de um fio de 2 m de comprimento e de um material cuja resistividade, a 20 C, vale 61,75 10 m,Ω− determine a área da seção transversal do fio e o valor da resistência elétrica desse condutor na referida temperatura. 4 20,7 10 cm− e 0,5 Ω 4 20,7 10 cm− e 500 Ω 4 20,83 10 cm− e 12,5 Ω 4 20,83 10 cm− e 500 Ω QUESTÃO 20 O axônio é a parte da célula nervosa responsável pela condução do impulso nervoso, que transmite informações para outras células. Várias propriedades elétricas dos axônios são regidas por canais iônicos, que são moléculas de proteínas que se estendem ao longo de sua membrana celular. Quando aberto, um canal iônico possui um poro preenchido por um fluido de baixa resistividade. Pode-se modelar cada canal iônico como um cilindro de comprimento L 12 nm= com raio da base medindo r 0,3 nm.= 74 Adotando 3,π = sabendo que 91nm 10 m−= e que a resistência elétrica de um canal iônico típico é 1110 , a resistividade do fluido que o preenche é 2,25 m. 0,56 m. 4,50 m. 9,00 m. 1,12 m. QUESTÃO 21 Quatro lâmpadas de filamento, idênticas, são conectadas a duas pilhas obedecendo ao circuito elétrico. Inicialmente, as quatro lâmpadas encontram-se acesas. Se, em dado momento, somente a lâmpada 4L tiver seu filamento rompido, apagando-se, é correto concluir que Admita que, se apenas uma dessas lâmpadas fosse ligada às duas pilhas, ela não se queimaria por sobrecarga. só 3L permanecerá acesa. só 1L e 2L permanecerão acesas. só 1L e 3L permanecerão acesas. as demais lâmpadas permanecerão acesas. nenhuma das lâmpadas permanecerá acesa. QUESTÃO 22 Um circuito eletrônico utilizado pelos alunos da FATEC possui resistores, medidos em ohm, e uma ddp de 12 V entre os pontos A B,− conforme a figura. O valor da corrente elétrica da associação de resistores no circuito apresentado na figura, em ampère, é 6 5 4 3 2 QUESTÃO 23 As redes de alta tensão para transmissão de energia elétrica geram campo magnético variável o suficiente para induzir corrente elétricano arame das cercas. Tanto os animais quanto os funcionários das propriedades rurais ou das concessionárias de energia devem ter muito cuidado ao se aproximarem de uma cerca quando esta estiver próxima a uma rede de alta tensão, pois, se tocarem no arame da cerca, poderão sofrer choque elétrico. Para minimizar este tipo de problema, deve-se: Fazer o aterramento dos arames da cerca. Acrescentar fusível de segurança na cerca. Realizar o aterramento da rede de alta tensão. Instalar fusível de segurança na rede de alta tensão. Utilizar fios encapados com isolante na rede de alta tensão. 75 QUESTÃO 24 Em uma aula de laboratório o professor montou um circuito com 3 resistores ôhmicos 1 2R , R e 3R associados a uma fonte de alimentação ideal (Vt) conforme o circuito abaixo. E solicitou ao aluno que, usando um amperímetro ideal, medisse o valor da intensidade de corrente elétrica que flui através de 2R . O aluno, porém fez a ligação do amperímetro (A) da maneira indicada na figura a seguir. Com base nisso, assinale a alternativa que representa o valor indicado, em ampères, no amperímetro. 0,0 0,2 0,3 0,4 QUESTÃO 25 Uma barra homogênea de grafite no formato de um paralelepípedo, com as dimensões indicadas na figura, é ligada a um circuito elétrico pelos condutores ideais A e B. Neste caso, a resistência elétrica entre os terminais A e B é de ____ ohms. Considere: 1. a resistividade do grafite: 2mm 75 m ρ = 2. a barra como um resistor ôhmico. 0,5 1,0 1,5 2,0 QUESTÃO 26 Qualquer que seja o tipo de usina geradora de eletricidade, as linhas de transmissão têm a função primordial de conduzir a energia elétrica gerada desde as usinas até os centros de consumo (cidades, parques industriais, etc.). É importante que essa energia seja conduzida da maneira mais eficiente e segura possível, objetivando, inclusive, diminuir o efeito Joule. Para tanto, os cabos condutores devem ser feitos de material condutor de baixas densidade e resistividade, e transportar alta corrente sob baixa tensão. baixa densidade com alta resistividade, e transportar baixa corrente sob baixa tensão. altas densidade e resistividade, e transportar qualquer corrente, mas sob baixa tensão. baixas densidade e resistividade, e transportar baixa corrente sob alta tensão. alta densidade com baixa resistividade, e transportar baixa corrente sob alta tensão. QUESTÃO 27 Nos últimos anos, materiais exóticos conhecidos como isolantes topológicos se tornaram objeto de intensa investigação científica em todo o mundo. De forma simplificada, esses materiais se caracterizam por serem isolantes elétricos no seu interior, mas condutores na sua superfície. Desta forma, se um isolante topológico for submetido a uma diferença de potencial U, teremos uma resistência efetiva na superfície diferente da resistência do seu volume, como mostra o circuito equivalente da figura abaixo. 76 Nessa situação, a razão s v i F i = entre a corrente si que atravessa a porção condutora na superfície e a corrente vi que atravessa a porção isolante no interior do material vale 0,002. 0,2. 100,2. 500. QUESTÃO 28 Para obter experimentalmente a curva da diferença de potencial U em função da intensidade da corrente elétrica i para uma lâmpada, um aluno montou o circuito a seguir. Colocando entre os pontos A e B resistores com diversos valores de resistência, ele obteve diferentes valores de U e de i para a lâmpada. Considerando que a bateria de 9,0 V, os aparelhos de medida e os fios de ligação sejam ideais, quando o aluno obteve as medidas U 5,70 V= e i 0,15 A,= a resistência do resistor colocado entre os pontos A e B era de 100 . 33 . 56 . 68 . 22 . QUESTÃO 29 Um empresário do ramo artístico tem um festival de Rock para realizar. Como o evento terá que ocorrer durante cinco dias, resolveu instalar um gerador de energia elétrica, com potência máxima de 440 kW e tensão de saída de 220 V, para ligar um circuito composto por 10 canhões de luz de 1.100 W de potência cada um, todos ligados em paralelo. Desconsiderando as energias elétricas dissipadas, a alternativa correta que apresenta a corrente que percorre um dos canhões e a energia consumida pelo conjunto de canhões em 10 minutos, respectivamente, é: 5,0 A e 566 10 J 2,5 A e 311 10 J 5,0 A e 444 10 J 2,5 A e 522 10 J QUESTÃO 30 Muitos smartphones e tablets não precisam mais de teclas, uma vez que todos os comandos podem ser dados ao se pressionar a própria tela. Inicialmente essa tecnologia foi proporcionada por meio das telas resistivas, formadas basicamente por duas camadas de material condutor transparente que não se encostam até que alguém as pressione, modificando a resistência total do circuito de acordo com o ponto onde ocorre o toque. A imagem é uma simplificação do circuito formado pelas placas, em que A e B representam pontos onde o circuito pode ser fechado por meio do toque. 77 Qual é a resistência equivalente no circuito provocada por um toque que fecha o circuito no ponto A? 1,3 k 4,0 k 6,0 k 6,7 k 12,0 k QUESTÃO 31 “X-MEN APOCALIPSE: Magneto ainda mais poderoso neste filme” O título de *X-Men: Apocalipse* não se refere apenas ao vilão do filme com fome de poder, mas também à grande quantidade de destruição que será mostrada nas telas. Despertado depois de milhares de anos, o antigo mutante Apocalipse acredita que o mundo precisa de um recomeço massivo, e com a ajuda de seus quatro cavaleiros – Magneto, Tempestade, Psylocke e Anjo – irão iniciar uma aniquilação épica. E cabe aos X-Men, incluindo Charles Xavier e Mística parar a carnificina, mas os heróis têm seu trabalho interrompido, pois os quatro cavaleiros são impregnados de poder por terem se juntando ao time do vilão. (Adaptado de: http://universoxmen.com.br/2015/12/x- menapocalipse-magneto-estara-ainda-mais- poderoso-no-filme/. Acessado em: 13/09/2017) Outra personagem de destaque em X-Men Apocalipse é Tempestade. Essa personagem fictícia de quadrinhos, criada e editada até hoje pela Marvel, é o alter ego da africana Ororo Munroe, e é membro da equipe de mutantes chamada X-Men. Um dos poderes especiais de Ororo é lançar fortes descargas elétricas a partir das mãos. Numa dessas descargas, segundo os quadrinhos, a potência pode chegar a 82,0 10 W, se o raio for liberado em 2,5 segundos. Considerando que a resistência elétrica do corpo humano pode chegar a 500.000 ohms 5(5,0 10 ) a tensão elétrica deste raio seria de 71,0 10 V 72,5 10 V 73,5 10 V 75,0 10 V QUESTÃO 32 Na bateria de um telefone celular e em seu carregador, estão registradas as seguintes especificações: Com a bateria sendo carregada em uma rede de 127 V, a potência máxima que o carregador pode fornecer e a carga máxima que pode ser armazenada na bateria são, respectivamente, próximas de Note e adote: - AC : corrente alternada; - DC : corrente contínua. 78 25,4 W e 5.940 C. 25,4 W e 4,8 C. 6,5 W e 21.960 C. 6,5 W e 5.940 C. 6,1 W e 4,8 C. QUESTÃO 33 Tecnologias móveis como celulares e tablets têm tempo de autonomia limitado pela carga armazenada em suas baterias. O gráfico abaixo apresenta, de forma simplificada, a corrente de recarga de uma célula de bateria de íon de lítio, em funçãodo tempo. Considere uma célula de bateria inicialmente descarregada e que é carregada seguindo essa curva de corrente. A sua carga no final da recarga é de 3,3 C. 11.880 C. 1.200 C. 3.300 C. QUESTÃO 34 Pela seção de um condutor metálico submetido a uma tensão elétrica, atravessam 184,0 10 elétrons em 20 segundos. A intensidade média da corrente elétrica, em ampere, que se estabelece no condutor corresponde a: Dado: carga elementar 191,6 10 C.−= 21,0 10− 23,2 10− 32,4 10− 34,1 10− QUESTÃO 35 A figura mostra a bateria de um computador portátil, a qual necessita de uma corrente elétrica de 2 A para funcionar corretamente. Quando a bateria está completamente carregada, o tempo máximo, em minuto, que esse notebook pode ser usado antes que ela “descarregue” completamente é 24,0. 36,7. 132. 333. 528. QUESTÃO 36 Dispositivos eletrônicos que utilizam materiais de baixo custo, como polímeros semicondutores, têm sido desenvolvidos para monitorar a concentração de amônia (gás tóxico e incolor) em granjas avícolas. A polianilina é um polímero semicondutor que tem o valor de sua resistência elétrica nominal quadruplicado quando exposta a altas concentrações de amônia. Na ausência de amônia, a polianilina se comporta como um resistor ôhmico e a sua resposta elétrica é mostrada no gráfico. O valor da resistência elétrica da polianilina na presença de altas concentrações de amônia, em ohm, é igual a 00,5 10 . 00,2 10 . 52,5 10 . 55,0 10 . 62,0 10 . 79 QUESTÃO 37 Em algumas residências, cercas eletrificadas são utilizadas com o objetivo de afastar possíveis invasores. Uma cerca eletrificada funciona com uma diferença de potencial elétrico de aproximadamente 10.000 V. Para que não seja letal, a corrente que pode ser transmitida através de uma pessoa não deve ser maior do que 0,01A. Já a resistência elétrica corporal entre as mãos e os pés de uma pessoa é da ordem de 1.000 . Para que a corrente não seja letal a uma pessoa que toca a cerca eletrificada, o gerador de tensão deve possuir uma resistência interna que, em relação à do corpo humano, é praticamente nula. aproximadamente igual. milhares de vezes maior. da ordem de 10 vezes maior. da ordem de 10 vezes menor. QUESTÃO 38 No circuito, mostrado na figura abaixo, a leitura do amperímetro é a mesma, estando ambos interruptores abertos ou fechados. O valor da resistência R, indicado na figura, é: 45,0 38,0 20,0 220 470 QUESTÃO 39 Durante a reforma de sua residência, um casal decidiu que seria prático poder acender a luz do quarto acionando um interruptor ao lado da porta e apagá-la com outro interruptor próximo à cama. Um eletrotécnico explicou que esse sistema usado para controlar uma lâmpada a partir de dois pontos é conhecido como circuito de interruptores paralelos. Como deve ser feita a montagem do circuito da lâmpada no quarto desse casal? QUESTÃO 40 Muitos aparelhos elétricos são acionados por controle remoto. O manual do usuário desses aparelhos informa que para mantê-lo em estado de prontidão (stand-by), isto é, acioná-lo por controle remoto, é necessária uma potência de 80 20 W. A energia consumida por esse aparelho em um dia é, aproximadamente, 61,3 10 J 61,7 10 J 61,9 10 J 62,1 10 J 62,3 10 J 01: [C] 02: [B] 03: [B] 04: [A] 05: [B] 06: [A] 07: [B] 08: [C] 09: [B] 10: [D] 11: [B] 12: [D] 13: [B] 14: [D] 15: [E] 16: [A] 17: [C] 18: [C] 19: [B] 20: [A] 21: [B] 22: [E] 23: [A] 24: [C] 25: [C] 26: [D] 27: [D] 28: [E] 29: [A] 30: [C] 31: [A] 32: [D] 33: [B] 34: [B] 35: [C] 36: [E] 37: [C] 38: [C] 39: [B] 40: [B] GABARITO RASCUNHO 81 QUESTÃO 01 As populares pilhas zinco-carbono (alcalinas e de Leclanché) são compostas por um invólucro externo de aço (liga de ferro-carbono), um ânodo (zinco metálico), um cátodo (grafita) e um eletrólito 2(MnO mais 4NH C ou KOH), contido em uma massa úmida com carbono chamada pasta eletrolítica. Os processos de reciclagem, geralmente propostos para essas pilhas usadas, têm como ponto de partida a moagem (trituração). Na sequência, uma das etapas é a separação do aço, presente no invólucro externo, dos demais componentes. Que processo aplicado à pilha moída permite obter essa separação? Catação manual Aēćo de um eletroķmć Calcinação em um forno Fracionamento por densidade Dissolução do eletrólito em água QUESTÃO 02 A figura representa uma partícula eletrizada que se desloca horizontalmente com movimento retilíneo e velocidade constante. Em certo instante, ela penetra na região demarcada pelo quadrado, na qual existe um campo magnético uniforme de direção vertical e sentido para cima (perpendicular ao plano e apontando para o leitor), que a faz descrever a trajetória mostrada. Para que essa partícula continuasse em movimento retilíneo com velocidade constante, na região em que atua o campo magnético, deveria existir um campo elétrico, também uniforme, de direção perpendicular ao plano do quadrado e de mesmo sentido que o do campo magnético. horizontal, perpendicular à direção da velocidade inicial da partícula e de sentido para o lado para o qual a partícula foi desviada. horizontal e de mesmo sentido da velocidade inicial da partícula. horizontal, perpendicular à direção da velocidade inicial da partícula e de sentido oposto ao lado para o qual a partícula foi desviada. perpendicular ao plano do quadrado e de sentido oposto ao sentido do campo magnético. QUESTÃO 03 Os aceleradores de partículas são utilizados em estudos para explicar como o Universo era constituído antes do Big Bang. Essas máquinas são capazes de quebrar os componentes mais íntimos da matéria, como as partículas elementares do átomo. Por meio de campos magnéticos, o equipamento acelera as partículas e os sensores registram seus movimentos, de acordo com a velocidade e trajetória, entre outros dados, tornando-se possível identificar cada corpo estudado. https://novaescola.org.br/conteudo/1084/o- que-e-e-como-funciona-um-acelerador-de- particulas (Adaptado) Cientistas, em um experimento, colocam uma partícula positiva de massa 172 10 kg− carga elétrica 2 Cμ que se mantém em uma trajetória circular de raio 5 cm, graças ao campo magnético de 58,0 10 T,− perpendicular à trajetória da partícula. A velocidade da partícula, em m/s, é igual a 54 10 134 10 114 10 84 10 74 10 QUESTÃO 04 Podemos dizer que a Terra e a agulha de uma bússola comportam-se como barras de ímãs, que possuem polos magnéticos Norte e Sul. Na figura a seguir, o Polo Norte magnético da agulha da bússola aponta de forma aproximada para o Polo Norte geográfico terrestre. CAPÍTULO 12 – MAGNETISMO 82 Desta forma, podemos concluir que: o Polo Sul magnético da agulha da bússola aponta para o Polo Norte geográfico terrestre, aproximadamente. o Polo Sul magnético da agulha da bússola é atraído pelo Polo Sul magnético da Terra. o Polo Sul magnético da agulha da bússola aponta para o Polo Sul geográfico terrestre, aproximadamente. o Polo Norte magnético da agulha da bússola aponta para o Polo Sul geográfico terrestre, aproximadamente. os Polosmagnéticos da agulha são atraídos pelos Polos magnéticos terrestres de mesma denominação. QUESTÃO 05 Leia as afirmações e a imagem. - Todo ímã possui dois polos magnéticos, conhecidos como norte e sul. - Nos ímãs, as linhas de campo magnético saem do polo norte, circundam externamente o ímã e entram no polo sul. - Quando dois ímãs são aproximados, os polos de nomes diferentes se atraem enquanto que os polos de nomes iguais se repelem. - A agulha de uma bússola é um ímã. A ponta dessa agulha corresponde ao polo norte desse ímã. - O interior do planeta Terra pode ser comparado a um grande ímã, mantendo um forte campo magnético em torno do planeta. - O Polo Norte Geográfico se encontra no hemisfério do planeta que abriga o Polo Sul Magnético. Do mesmo modo, o Polo Sul Geográfico se encontra no hemisfério do planeta que abriga o Polo Norte Magnético. Considerando cada afirmação e tendo como referência a posição do planeta na imagem apresentada, o ímã que poderia substituir o interior da Terra é QUESTÃO 06 A figura representa um ímã suspenso verticalmente ao longo do eixo de uma bobina ligada a um galvanômetro. 83 A deflexão do ponteiro do galvanômetro para direita/esquerda indica que a corrente elétrica fluindo na espira, vista desde o ponto de suspensão do ímã, tem sentido horário/anti- horário. Em t 0,= o ímã é liberado e cai. Considere três instantes de queda, (1), (2) e (3), mostrados abaixo. Escolha a alternativa que indica, aproximadamente, a posição do ponteiro do galvanômetro nos instantes mostrados acima. QUESTÃO 07 O cientista que deu o nome à grandeza intensidade de corrente elétrica foi o que formulou as leis que relacionam os efeitos de campo magnético com as correntes elétricas. Para Ampère, dois fios longos, retos e paralelos que conduzem correntes elétricas contínuas no mesmo sentido criam um campo elétrico vertical e para baixo. originam campos magnéticos que se cancelam. geram uma corrente induzida em ambos os fios. induzem uma energia potencial em torno dos fios. produzem uma força magnética de atração entre os fios. QUESTÃO 08 O espectrômetro de massa de tempo de voo é um dispositivo utilizado para medir a massa de íons. Nele, um íon de carga elétrica q é lançado em uma região de campo magnético constante B, descrevendo uma trajetória helicoidal, conforme a figura. Essa trajetória é formada pela composição de um movimento circular uniforme no plano yz e uma translação ao longo do eixo x. A vantagem desse dispositivo é que a velocidade angular do movimento helicoidal do íon é independente de sua velocidade inicial. O dispositivo então mede o tempo t de voo para N voltas do íon. Logo, com base nos valores q, B, N e t, pode-se determinar a massa do íon. 84 A massa do íon medida por esse dispositivo será qBt 2 Nπ qBt Nπ 2qBt Nπ qBt N 2qBt N QUESTÃO 09 Analise as figuras abaixo: Cada uma das figuras acima mostra uma bobina de 200 espiras e um ímã cujos polos estão alinhados com o eixo central da bobina. Sendo assim, assinale a opção correta. Se na figura 1 o ímã se aproximar da bobina, surgirá uma corrente elétrica induzida na bobina e terá o sentido B. Se na figura 2 o ímã se afastar da bobina, surgirá uma corrente elétrica induzida na bobina e terá o sentido B. Se na figura 1 o ímã se aproximar ou se afastar da bobina, surgirá uma corrente elétrica ria bobina e terá o sentido B. Se na figura 2 a bobina se aproximar do ímã, surgirá uma corrente elétrica induzida na bobina e terá o sentido de B. O movimento do ímã não pode induzir corrente elétrica na bobina. Só surgirá corrente elétrica na bobina se ela estiver ligada a uma fonte de energia elétrica. QUESTÃO 10 O fogão mostrado na figura 1 abaixo não produz chamas nem propaga calor. O cozimento ou aquecimento dos alimentos deve ser feito em panelas de ferro ou de aço e ocorre devido à existência de campos magnéticos alternados, produzidos em bobinas, conforme representado no esquema da figura 2. Os campos magnéticos penetram na base das panelas, criando correntes elétricas que as aquecem. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. O processo físico que fundamenta essa aplicação tecnológica é conhecido como __________ e é regido pela lei de __________. convecção – Faraday-Lenz indução – Faraday-Lenz indução – Ampère radiação – Gauss radiação – Ampère QUESTÃO 11 O avanço tecnológico mudou nossa vida de várias formas, uma delas está no jeito que cozinhamos alimentos hoje. Se antes tínhamos fogões a gás, hoje temos fogões elétricos, geralmente, chamados de cooktops. Um deles é o cooktop por indução e 85 outro é o cooktop elétrico. O primeiro utiliza um campo magnético para gerar correntes induzidas em uma panela e o segundo utiliza, no lugar do fogo, resistores elétricos para aquecer a panela. De acordo com o exposto, analise as afirmações a seguir. I. O Cooktop de indução tem seu funcionamento baseado na lei de Newton. II. Uma das possibilidades para se aumentar a potência do Cooktop elétrico é reduzir a sua resistência elétrica. III. Os dois Cooktops podem funcionar e aquecer os alimentos se forem ligados a uma bateria. IV. O Cooktop de indução não funciona com panela de barro. V. O Cooktop elétrico tem seu funcionamento baseado no efeito joule. Assinale a alternativa correta. Apenas as afirmativas I, III e IV estão corretas. Apenas as afirmativas II, IV e V estão corretas. Apenas as afirmativas II, III e IV estão corretas. Apenas as afirmativas I, II e III estão corretas. QUESTÃO 12 Uma partícula com carga elétrica igual a 3,2 Cμ e velocidade de 42 10 m s é lançada perpendicularmente a um campo magnético uniforme e sofre a ação de uma força magnética de intensidade igual a 21,6 10 N. Determine a intensidade do campo magnético (em Tesla) no qual a partícula foi lançada. 30,25 10 32,5 10 42,5 10 60,25 10 QUESTÃO 13 A indução eletromagnética é um fenômeno que se encontra presente em diversos equipamentos que utilizamos cotidianamente. Ela é utilizada para gerar energia elétrica e seu princípio físico consiste no aparecimento de uma força eletromotriz entre os extremos de um fio condutor. Para que essa força eletromotriz surja, é necessário haver variação de campo elétrico. resistência elétrica. capacitância elétrica. temperatura. fluxo magnético. QUESTÃO 14 A tecnologia de comunicação da etiqueta RFID (chamada de etiqueta inteligente) é usada há anos para rastrear gado, vagões de trem, bagagem aérea e carros nos pedágios. Um modelo mais barato dessas etiquetas pode funcionar sem baterias e é constituído por três componentes: um microprocessador de silício; uma bobina de metal, feita de cobre ou de alumínio, que é enrolada em um padrão circular; e um encapsulador, que é um material de vidro ou polímero envolvendo o microprocessador e a bobina. Na presença de um campo de radiofrequência gerado pelo leitor, a etiqueta transmite sinais. A distância de leitura é determinada pelo tamanho da bobina e pela potência da onda de rádio emitida pelo leitor. Disponível em: http:eleletronicos.hsw.uol.com.br. Acesso em: 27 fev. 2012 (adaptado). A etiqueta funciona sem pilhas porque o campo elétrico da onda de rádio agita elétrons da bobina.elétrico da onda de rádio cria uma tensão na bobina. magnético da onda de rádio induz corrente na bobina. magnético da onda de rádio aquece os fios da bobina. magnético da onda de rádio diminui a ressonância no interior da bobina. QUESTÃO 15 A corrente elétrica no enrolamento primário de um transformador corresponde a 10 A, enquanto no enrolamento secundário corresponde a 20 A. Sabendo que o enrolamento primário possui 1.200 espiras, o número de espiras do enrolamento secundário é: 600 1.200 2.400 3.600 86 QUESTÃO 16 Uma carga elétrica puntiforme, no interior de um campo magnético uniforme e constante, dependendo de suas condições cinemáticas, pode ficar sujeita à ação de uma força magnética. Sobre essa força pode-se afirmar que tem a mesma direção do campo magnético, se a carga elétrica tiver velocidade perpendicular a ele. é nula se a carga elétrica estiver em repouso. tem máxima intensidade se o campo magnético e a velocidade da carga elétrica forem paralelos. é nula se o campo magnético e a velocidade da carga elétrica forem perpendiculares. tem a mesma direção da velocidade da carga elétrica. QUESTÃO 17 Uma máquina de ressonância magnética necessita criar um campo magnético para gerar as imagens utilizadas para diagnósticos médicos. Isso nos mostra a relação entre medicina e tecnologia e o grande avanço que essa parceria proporciona. Uma forma de gerar campo magnético de intensidade constante de 2T é utilizando supercondutores resfriados a temperaturas inferiores a 200 C.− Entretanto, esses supercondutores, são muito bem isolados por vácuo, não atrapalhando e causando desconforto aos pacientes em exame. Qual seria a intensidade da força magnética sobre um elétron que incidisse perpendicularmente nesse campo magnético a uma velocidade de 300 m s? (Considere a carga elementar 191,6 10 C).− 0 N. 79,6 10 N. 179,6 10 N.− 199,6 10 N. 199,6 10 N.− QUESTÃO 18 Uma massa m de carga q gira em órbita circular de raio R e período T no plano equatorial de um ímã. Nesse plano, a uma distância r do ímã, a intensidade do campo magnético é 3B(r) r ,μ= em que μ é uma constante. Se fosse de 4R o raio dessa órbita, o período seria de T 2. 2T. 8T. 32T. 64T. QUESTÃO 19 “X-MEN APOCALIPSE: Magneto ainda mais poderoso neste filme” O título de *X-Men: Apocalipse* não se refere apenas ao vilão do filme com fome de poder, mas também à grande quantidade de destruição que será mostrada nas telas. Despertado depois de milhares de anos, o antigo mutante Apocalipse acredita que o mundo precisa de um recomeço massivo, e com a ajuda de seus quatro cavaleiros – Magneto, Tempestade, Psylocke e Anjo – irão iniciar uma aniquilação épica. E cabe aos X-Men, incluindo Charles Xavier e Mística parar a carnificina, mas os heróis têm seu trabalho interrompido, pois os quatro cavaleiros são impregnados de poder por terem se juntando ao time do vilão. (Adaptado de: http://universoxmen.com.br/2015/12/x- menapocalipse-magneto-estara-ainda-mais- poderoso-no-filme/. Acessado em: 13/09/2017) Peça chave desse filme, Magneto é um personagem criado em 1963 e publicado, desde então, pela editora Marvel Comics. Ele é um mutante com enormes poderes de manipulação de campos magnéticos, sendo um dos mais poderosos mutantes do Universo Marvel. 87 Imagine que Magneto tenha manipulado o campo magnético do seu próprio corpo a ponto de transformá-lo num “ímã humano” com seu polo norte magnético localizado em sua cabeça. Uma bússola é então colocada no ponto A, em frente a Magneto, conforme a figura. Sabendo que o vermelho da agulha corresponde ao polo norte da bússola, qual alternativa melhor representa a orientação da agulha? QUESTÃO 20 Pela primeira vez, cientistas detectaram a presença de partículas de poluição que interferem no funcionamento do cérebro, podendo inclusive ser uma das causas de Alzheimer. A conexão entre esses materiais e o mal de Alzheimer ainda não é conclusiva. Um desses materiais poluentes encontrados no cérebro é a magnetita, um óxido de ferro que constitui um ímã natural. <http://tinyurl.com/hzvm3fh> Acesso em: 30.09.16. Adaptado. Sobre o óxido citado no texto, é correto afirmar que ele apresenta dois polos magnéticos: norte e sul, e ambos atraem o ferro. dois polos magnéticos: norte e sul, mas apenas o polo sul atrai o ferro. dois polos magnéticos: norte e sul, mas apenas o polo norte atrai o ferro. quatro polos magnéticos: norte, sul, leste e oeste, e todos atraem o ferro. quatro polos magnéticos: norte, sul, leste e oeste, mas apenas o norte e o sul atraem o ferro. QUESTÃO 21 Uma partícula eletrizada positivamente, de massa desprezível, penetra na região do espaço onde existe um campo elétrico uniforme de intensidade 5 N 1,0 10 , C orientado verticalmente para baixo, conforme a figura acima. A partícula descreve uma trajetória retilínea, pela presença de um campo magnético uniforme B, de intensidade 34,0 10 T, perpendicular ao campo elétrico e de sentido entrando no plano do papel. A intensidade da velocidade da partícula é, em m , s 40 35 30 25 20 QUESTÃO 22 A tomografia, por emissão de pósitrons ou PET- SCAN, é um exame de imagem que utiliza uma substância radioativa (18-Fluordesoxiglicose) para rastrear células tumorais no organismo. A técnica ou exame mais utilizado em oncologia é o chamado PET/CT, que consiste na fusão de imagens geradas pelo PET (Tomografia por Emissão de Pósitrons) com as imagens geradas pela Tomografia Computadorizada. 88 Diferentemente de uma radiografia ou tomografia que analisa uma estrutura ou órgão do corpo de uma forma estática, o PET é um exame funcional, ou seja, tem a capacidade de mostrar o funcionamento de um tecido em nível molecular. Disponível em: http:<//www.oncomedbh.com.br/site/?menu=Inf orma%E7%F5es&submenu= Fique%20por%20dentro&i=73&pagina=O%20que %20%E9%20PET-SCAN?%A0>. Acesso em: 15/05/2017. O pósitron usado nesse exame é a antipartícula do elétron e apresenta a mesma massa do elétron, porém carga elétrica positiva. Ele foi descoberto por Paul Dirac em 1928, mas a sua existência foi observada por Andersen em 1936. As partículas eletrizadas como o pósitron interagem com campos magnéticos e isso resulta em várias aplicações práticas importantes, como a descrita no texto acima. Ao se lançar, com velocidades iguais, um próton, um elétron e um pósitron perpendicularmente a um campo magnético uniforme, essas partículas ficam sujeitas a forças magnéticas de intensidades diferentes, com direção paralela ao campo magnético a que elas estão submetidas. apresentam movimento circular uniforme, sendo todas as partículas com trajetórias de raios com valores distintos. alteram a sua energia cinética enquanto estiverem no interior do campo magnético. descrevem trajetórias circulares, e o próton apresentará a menor frequência no movimento circular, quando comparado com as outras partículas. não terão qualquer variação nos seus respectivos momentos lineares, ou seja, o vetor quantidade de movimento de cada uma das partículas permanecerá inalterado. QUESTÃO 23 A figura (i) abaixo esquematiza um tubo de raios catódicos. Nele, um feixe de elétrons é emitido pelo canhão eletrônico, é colimado no sistema de foco e incide sobre uma tela transparente que se ilumina no ponto de chegada. Um observador posicionado em frente ao tubo vê a imagem representadaem (ii). Um ímã é então aproximado da tela, com velocidade constante e vertical, conforme mostrado em (iii). Assinale a alternativa que descreve o comportamento do feixe após sofrer a influência do ímã. O feixe será desviado seguindo a seta 1. O feixe será desviado seguindo a seta 2. O feixe será desviado seguindo a seta 3. O feixe será desviado seguindo a seta 4. O feixe não será desviado. QUESTÃO 24 No mundo, existe uma grande variedade de elementos químicos metálicos, cujas propriedades físicas e químicas são similares ou bastante distintas. Comumente, os metais são separados em dois grandes grupos: os ferrosos (compostos por ferro) e os não ferrosos (ausência de ferro). O primeiro grupo é considerado magnético, enquanto que o segundo não. Desta forma, uma maneira eficiente e rápida para fazer a separação destes elementos é pela utilização de eletroímãs, que são dispositivos que atraem apenas os metais ferromagnéticos. Considere as quatro barras QR, ST, UV e WX aparentemente idênticas. Verifica- se, experimentalmente, que Q atrai T, repele U e atrai W; R repele V, atrai T e atrai W. Diante do exposto, assinale a alternativa correta. QR e ST são ímãs. QR e UV são ímãs. RS e TU são ímãs. QR, ST e UV são ímãs. As quatro barras são ímãs. 89 QUESTÃO 25 Desde o aparecimento de sistemas artificiais de estimulação cardíaca, dotados de circuitos de sensibilidade (os marca-passos), tem-se observado sua relativa vulnerabilidade frente a interferências de diferentes naturezas, tanto em situações ambientais características do dia a dia do paciente portador de marca-passo, quanto em circunstâncias em que há a necessidade de submetê-lo a procedimentos terapêuticos envolvendo correntes elétricas, ondas eletromagnéticas ou radiações. Campos magnéticos da ordem de 17,5 Tμ são encontrados em regiões próximas a condutores de altas correntes como, por exemplo, alarmes antirroubo, detectores de metais, linhas de transmissão etc. e podem inibir o gerador de estímulos cardíacos, mudando consequentemente seu comportamento. http://paginas.fe.up.pt/~mam/Linhas-01.pdf [Adaptado] Determine até que distância aproximada, em metros, de uma linha de transmissão muito comprida (condutor retilíneo), percorrida por uma corrente contínua de 217 A, a uma tensão de 400 kV, o campo magnético produzido teria magnitude capaz de poder alterar o comportamento do gerador de estímulos cardíacos. Adote: 7 1 0 4 10 T m A .μ π − −= 2,48 4,96 17,5 24,8 QUESTÃO 26 As bússolas são muito utilizadas até hoje, principalmente por praticantes de esportes de aventura ou enduros a pé. Esse dispositivo funciona graças a um pequeno imã que é usado como ponteiro e está dividido em polo norte e polo sul. Geralmente, o polo norte de uma bússola é a parte do ponteiro que é pintada de vermelho e aponta, obviamente, o Polo Norte geográfico. Na Física, a explicação para o funcionamento de uma bússola pode ser dada porque as linhas de campo magnético da Terra se orientam do polo Sul magnético ao polo Leste magnético. do polo Norte magnético ao polo Sul magnético. na direção perpendicular ao eixo da Terra, ou seja, sempre paralelo à linha do Equador. na direção oblíqua ao eixo da Terra, ou seja, oblíqua à linha do Equador. na direção do campo gravitacional. 01: [B] 02: [B] 03: [A] 04: [C] 05: [B] 06: [A] 07: [E] 08: [A] 09: [D] 10: [B] 11: [B] 12: [B] 13: [E] 14: [C] 15: [A] 16: [B] 17: [C] 18: [E] 19: [C] 20: [A] 21: [D] 22: [D] 23: [B] 24: [B] 25: [A] 26: [B] GABARITO RASCUNHO