Movimento e Referenciais

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<p>1. Dona Cacilda está sentada em um ônibus que trafega a 100km/h,</p><p>observa uma árvore à beira da estrada e comenta com seu colega</p><p>Ptolomeu:</p><p>“Eu estou parada e a árvore está em movimento ou é a árvore que está</p><p>parada e eu que estou em movimen to?”</p><p>Ptolomeu responde com sua habitual precisão:</p><p>“Para um referencial ligado à estrada, a árvore está em ...............</p><p>................................ e você está em ............................... . Para um</p><p>referencial ligado ao ônibus, a árvore está em ......................................</p><p>e você está em .................................... .”</p><p>Complete as lacunas com as palavras adequadas e justifique.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>Repouso – movimento – movimento – repouso.</p><p>Repouso e movimento são conceitos relativos que dependem do refe rencial</p><p>adotado.</p><p>2. (IJSO-Brasil-MODELO ENEM) – Dois amigos, Carlos e Fran -</p><p>cis co, estão em seus carros parados num semáforo, um ao lado do</p><p>outro. Quando o farol fica verde, Francisco parte e Carlos, não</p><p>percebendo a abertura do sinal, pisa no freio, pois tem a impressão de</p><p>que seu carro está indo para trás. A respeito desta situação, podemos</p><p>afirmar:</p><p>I. A sensação que Carlos teve decorreu do fato de ter tomado o carro</p><p>de Francisco como referencial.</p><p>II. Em relação ao carro de Francisco, o carro de Carlos se deslocou</p><p>para trás, colidindo com outro carro que estava atrás do seu,</p><p>parado em relação ao semáforo.</p><p>III. Em relação ao semáforo, o carro de Carlos não se movimentou.</p><p>Analisando-se as afirmações, conclui-se que:</p><p>a) Somente a afirmação I é correta.</p><p>b) Somente as afirmações I e II são corretas.</p><p>c) Somente as afirmações I e III são corretas.</p><p>d) Somente as afirmações II e III são corretas.</p><p>e) Todas as afirmações são corretas.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>I. ( V) Em relação ao carro de Francisco, o carro de Carlos se deslocou</p><p>para trás.</p><p>II. (F) Em relação ao solo, o carro de Carlos continuou parado e</p><p>portanto, não pode ter colidido com o carro de trás.</p><p>III.(V)</p><p>Resposta: C</p><p>3. (UERJ-MODELO ENEM) – No interior de um avião que se</p><p>des loca horizontalmente em relação ao solo, com velocidade constante</p><p>de módulo 1000km/h, um passageiro deixa cair um copo. Observe a</p><p>ilustração abaixo, na qual estão indicados quatro pontos no piso do</p><p>corredor do avião e a posição desse passageiro.</p><p>O copo, ao cair, atinge o piso do avião próximo ao ponto indicado pela</p><p>seguinte letra:</p><p>a) P b) Q c) R d) S e) P ou Q</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>A trajetória depende do referencial adotado.</p><p>Para um referencial no avião, a trajetória do copo é um segmento de reta</p><p>vertical e o copo atinge o chão no ponto R.</p><p>Resposta: C</p><p>MÓDULO 1</p><p>FUNDAMENTOS DA CINEMÁTICA</p><p>– 1</p><p>FÍ</p><p>S</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>FRENTE 1 – MECÂNICA</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:36 Página 1</p><p>1. Uma partícula, em trajetória retilínea, tem seu movimento descrito</p><p>pela seguinte função horária dos espaços:</p><p>s = 27,0 – 3,0t2</p><p>válida em unidades do SI e para t � 0.</p><p>A respeito do movimento dessa partícula, é correto afirmar que:</p><p>a) o gráfico espaço x tempo é uma reta porque a trajetória é retilínea.</p><p>b) o espaço inicial vale –3,0m.</p><p>c) a partícula não passa pela origem dos espaços.</p><p>d) a partícula passa pela origem dos espaços apenas no instante</p><p>t = 3,0s.</p><p>e) a partícula passa pela origem dos espaços em dois instantes</p><p>distintos.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>a) Falso: o gráfico espaço x tempo tem a forma de uma parábola e não</p><p>tem nada a ver com a trajetória descrita pela partícula.</p><p>b) Falso: t = 0 ⇒ s = s0 = 27,0m</p><p>c) Falso.</p><p>d) Correto: s = 0</p><p>27,0 – 3,0t2 = 0</p><p>A solução t1 = –3,0s é rejeitada porque foi dito no texto: “Válida para</p><p>t � 0”.</p><p>e) Falso.</p><p>Resposta: D</p><p>2. (UNICAMP-2013-MODELO ENEM) – Para fins de registros</p><p>de recordes mundiais, nas provas de 100 metros rasos não são consi -</p><p>deradas as marcas em competições em que houver vento favorável</p><p>(mesmo sentido do corredor) com velocidade de módulo superior a</p><p>2,0m/s. Sa be-se que, com vento favorável de 2,0m/s, o tempo neces -</p><p>sário para a conclusão da prova é reduzido em 0,1s. Se um velocista</p><p>realiza a prova em 10,0s sem vento, qual seria sua velocidade escalar</p><p>média se o vento fosse favorável com velocidade de módulo 2,0m/s?</p><p>a) 8,0m/s. b) 9,9m/s. c) 10,1m/s. d) 12,0m/s.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>1) Velocidade escalar média do atleta na ausência de vento:</p><p>V1 = = = 10m/s</p><p>2) Velocidade escalar média do atleta na condição de vento favorável:</p><p>V2 = = = 10,1m/s</p><p>Resposta: C</p><p>3. (UFRN-MODELO ENEM) – Um carro percorre uma estrada com</p><p>velocidade escalar constante de 120km/h. O motor do carro tem um</p><p>rendimento de 1,6km/�, e o tanque só comporta 60 litros de</p><p>combustível. Supondo-se que o carro inicie o percurso com o tanque</p><p>cheio, o tempo necessário, para que, a essa velocidade, todo o</p><p>combustível seja consumido é:</p><p>a) 0,5h b) 0,6h c) 0,8h d) 1,0h e) 2,0h</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>1) 1� ………… 1,6km</p><p>60� ………… �s</p><p>2) V =</p><p>120 =</p><p>�t = (h)</p><p>Resposta: C</p><p>t1 = –3,0s</p><p>t2 = 9,0</p><p>t2 = 3,0s</p><p>MÓDULO 2</p><p>EQUAÇÃO HORÁRIA DOS</p><p>ESPAÇOS E VELOCIDADE ESCALAR MÉDIA</p><p>�s = 96km</p><p>�s</p><p>–––</p><p>�t</p><p>96</p><p>–––</p><p>�t</p><p>96</p><p>––––</p><p>120</p><p>�t = 0,8h</p><p>Δs</p><p>–––</p><p>Δt</p><p>100m</p><p>–––––</p><p>10s</p><p>Δs</p><p>–––</p><p>Δt</p><p>100m</p><p>–––––</p><p>9,9s</p><p>2 –</p><p>FÍS</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:36 Página 2</p><p>1. A posição escalar de um móvel que se desloca em uma trajetória re -</p><p>ti línea varia com o tempo de acordo com a função s = 2,0 t4 – 4,0 t2 + 8,0,</p><p>para s e t em unidades do SI. A velocidade escalar do móvel no instante</p><p>t = 2,0s, também no SI, vale:</p><p>a) 6,0 b) 12,0 c) 24,0 d) 48,0 e) 64,0</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>s = 2,0t4 – 4,0t2 + 8,0 (SI)</p><p>v = 8,0t3 – 8,0t (SI)</p><p>Para t = 2,0s ⇒ V = 8,0 . 8,0 – 8,0 . 2,0 (m/s)</p><p>V = 64,0 – 16,0 (m/s)</p><p>Resposta: D</p><p>2. A equação horária para o movimento de um carro entre os</p><p>instantes t1 = 0 e t2 = 10,0s é dada por:</p><p>s = 2,0t2 – 8,0 (SI), válida para t � 0.</p><p>A trajetória do carro é retilínea.</p><p>A velocidade escalar do carro, em km/h, quando ele passar pela origem</p><p>dos espaços, vale:</p><p>a) 28,8 b) 30,0 c) 45,0 d) 72,0 e) 108</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>1) Passar pela origem dos espaços: s = 0</p><p>2,0t1</p><p>2 – 8,0 = 0</p><p>2,0t1</p><p>2 = 8,0 ⇒ t1</p><p>2 = 4,0 ⇒</p><p>2) V = = 4,0t (SI)</p><p>t = t1 = 2,0s ⇒ V = V1 = 4,0 . 2,0 (m/s)</p><p>V1 = 8,0m/s = 8,0 . 3,6 km/h</p><p>Resposta: A</p><p>3. Uma partícula desloca-se, em trajetória retilínea, com equação</p><p>horária dos espaços dada por:</p><p>s = 2,0t3 – 16,0 (SI)</p><p>No instante t1, a partícula passa pela origem dos espaços.</p><p>No instante t1, a velocidade escalar vale V1 e a ace leração escalar vale</p><p>�1.</p><p>Os valores de V1 e �1 são dados por:</p><p>a) V1 = 24,0m/s e �1 = 12,0m/s2.</p><p>b) V1 = 6,0m/s e �1 = 24,0m/s2.</p><p>c) V1 = 6,0m/s e �1 = 12,0m/s2.</p><p>d) V1 = 12,0m/s e �1 = 12,0m/s2.</p><p>e) V1 = 24,0m/s e �1 = 24,0m/s2.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>1) t = t1 ⇒ s = s1 = 0</p><p>2,0 t3</p><p>1</p><p>– 16,0 = 0</p><p>t3</p><p>1</p><p>= 8,0 ⇒</p><p>2) V = = 6,0t2 (SI)</p><p>t1 = 2,0s ⇒</p><p>3) � = = 12,0t (SI)</p><p>t1 = 2,0s ⇒</p><p>Resposta: E</p><p>1. Um projétil é lançado verticalmente para cima com velocidade</p><p>escalar inicial V0 a partir de uma altura h0 acima do solo.</p><p>O projétil parte no instante t = 0, a origem dos espaços está no solo e</p><p>a trajetória está orientada para cima.</p><p>Nas condições especificadas a altura h do projétil, medida a partir do</p><p>solo terrestre, varia com o tempo t segundo a relação:</p><p>h = 2,0 + 20,0t – 5,0t2 (SI)</p><p>a) Determine os valores de h0 e V0.</p><p>b) Calcule a velocidade escalar e a aceleração escalar no instante</p><p>t1 = 3,0s.</p><p>c) Classifique o movimento como progressivo ou retrógrado e acele -</p><p>rado ou retardado no instante t1 = 3,0s.</p><p>d) Como se alteraria a resposta do item (c) se a trajetória tivesse</p><p>orientada para baixo?</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>a) 1) t = 0 ⇒ h = h0 = 2,0m</p><p>2) V = = 20,0 – 10,0t (SI)</p><p>t = 0 ⇒ V = V0 = 20,0m/s</p><p>V = 48,0 m/s</p><p>t1 = 2,0s</p><p>ds</p><p>–––</p><p>dt</p><p>V1 = 28,8km/h</p><p>MÓDULO 3</p><p>VELOCIDADE ESCALAR</p><p>INSTANTÂNEA E ACELERAÇÃO ESCALAR</p><p>t1 = 2,0s</p><p>ds</p><p>–––</p><p>dt</p><p>V1 = 24,0m/s</p><p>dV</p><p>–––</p><p>dt</p><p>�1 = 24,0m/s2</p><p>MÓDULO 4</p><p>CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS</p><p>dh</p><p>––––</p><p>dt</p><p>– 3</p><p>FÍ</p><p>S</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:36 Página 3</p><p>b) � = = – 10,0m/s2</p><p>V1 = –10,0 m/s</p><p>t1 = 3,0 s � � = –10,0 m/s2</p><p>c) O movimento é retrógrado, porque a velocidade escalar é negativa, e é</p><p>acelerado, porque a velocidade escalar e a aceleração escalar têm o</p><p>mesmo sinal.</p><p>d) Se invertemos a orientação positiva da trajetória</p><p>teremos:</p><p>V1 = 10,0m/s</p><p>� = 10,0m/s2</p><p>o movimento passa a ser progressivo e acelerado.</p><p>2. O gráfico a seguir representa a coordenada de posição (espaço)</p><p>em função do tempo para uma partícula que descreve uma trajetória</p><p>retilínea.</p><p>O gráfico tem a forma de um arco de parábola.</p><p>a) Classifique o movimento no instante t = t1.</p><p>b) Indique o que ocorre no instante t = t2.</p><p>c) Classifique o movimento no instante t = t3.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>No gráfico s = f (t) temos:</p><p>1) A concavidade da parábola indica o sinal da aceleração escalar:</p><p>concavidade para cima ⇔ � > 0</p><p>concavidade para baixo ⇔ � 0</p><p>Espaço decrescente ⇔ V 0 e é acelerado porque</p><p>�V� aumentou (V > 0 e � > 0).</p><p>De 6,0s a 9,0s, o movimento é progressivo porque V > 0 e é retardado</p><p>porque �V� diminuiu (V > 0 e � 0</p><p>�</p><p>na escala Fahrenheit. Dados:</p><p>ponto de fusão do gelo: 32ºF, ponto de ebulição da água: 212ºF.</p><p>a) 17,0ºF b) 62,6ºF c) 30,6ºF</p><p>d) 20,0ºF e) 16,5ºF</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>Δ�C = 25,0°C – 8,0°C</p><p>Δ�C = 17,0°C</p><p>=</p><p>=</p><p>5��F = 153°C</p><p>��F =</p><p>��F = 30,6°C</p><p>Resposta: B</p><p>2. (MACKENZIE-2012) – A diferença entre as temperaturas de</p><p>ebulição do álcool etílico e do éter etílico, sob pressão de 1,0 atm, é</p><p>78,0°F. Sabendo-se que a temperatura de ebulição desse éter é 35,0°C,</p><p>conclui-se que a temperatura de ebulição desse álcool é</p><p>a) 8,3°C b) 35,3°C c) 43,3°C</p><p>d) 78,3°C e) 105,4°C</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>1) =</p><p>= ⇒ ΔθC = °C = °C</p><p>2) ΔθC = θálcool – θéter</p><p>= θálcool – 35,0</p><p>θálcool = �35,0 + �°C = °C</p><p>Resposta: D</p><p>3. Para se transformar graus Fahrenheit em graus Celsius, usa-se a</p><p>fórmula:</p><p>C = (F – 32)</p><p>em que F é o número de graus Fahrenheit e C é o número de graus</p><p>Celsius.</p><p>a) Transforme 40°C graus Celsius em graus Fahrenheit.</p><p>b) Qual a temperatura, em Kelvin, em que o número de graus</p><p>Fahrenheit é o dobro do número de graus Celsius?</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>a) C = 40°C ⇒ C = (F – 32)</p><p>40 = (F – 32) → = F – 32 → 72 = F – 32 → F = 104°F</p><p>b) F = 2C ⇒ C = (F – 32) ⇒ C = (2C – 32)</p><p>9C = 10C – 160 ⇒</p><p>T = 160 + 273 → T = 433K</p><p>MÓDULO 1</p><p>ESCALAS TERMOMÉTRICAS</p><p>Δ�C––––</p><p>5</p><p>Δ�F––––</p><p>9</p><p>17,0°C</p><p>––––––</p><p>5</p><p>Δ�F––––</p><p>9</p><p>153°C</p><p>–––––––</p><p>5</p><p>ΔθC––––</p><p>5</p><p>ΔθF––––</p><p>9</p><p>ΔθC––––</p><p>5</p><p>78,0</p><p>––––</p><p>9</p><p>390</p><p>––––</p><p>9</p><p>130</p><p>––––</p><p>3</p><p>130</p><p>––––</p><p>3</p><p>235</p><p>––––</p><p>3</p><p>θálcool � 78,3°C</p><p>130</p><p>––––</p><p>3</p><p>5</p><p>–––</p><p>9</p><p>5</p><p>–––</p><p>9</p><p>5</p><p>–––</p><p>9</p><p>360</p><p>––––</p><p>5</p><p>5</p><p>–––</p><p>9</p><p>5</p><p>–––</p><p>9</p><p>C = 160°C</p><p>FRENTE 2 – TERMOLOGIA</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:36 Página 8</p><p>1. (FEI-2012) – Um corpo sólido de massa m = 100 g possui calor</p><p>específico 0,2 cal/g°C. Para elevarmos a temperatura do corpo em</p><p>20°C, devemos fornecer ao corpo uma quantidade de calor igual a:</p><p>a) 100 cal b) 200 cal c) 50 cal</p><p>d) 500 cal e) 400 cal</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>Q = m c ��</p><p>Q = 100 g . 0,2 . 20°C</p><p>Q = 400 cal</p><p>Resposta: E</p><p>2. (UNESP-2012) – Clarice colocou em uma xícara 50 mL de café</p><p>a 80 °C, 100 mL de leite a 50 °C e, para cuidar de sua forma física,</p><p>adoçou com 2 mL de adoçante líquido a 20 °C. Sabe-se que o calor</p><p>específico do café vale 1 cal/(g.°C), do leite vale 0,9 cal/(g.°C), do</p><p>adoçante vale 2 cal/(g.°C) e que a capacidade térmica da xícara é</p><p>desprezível.</p><p>Considerando que as densidades do leite, do café e do adoçante sejam</p><p>iguais e que a perda de calor para a atmosfera é desprezível, depois de</p><p>atingido o equilíbrio térmico, a temperatura final da bebida de Clarice,</p><p>em °C, estava entre</p><p>a) 75,0 e 85,0. b) 65,0 e 74,9. c) 55,0 e 64,9.</p><p>d) 45,0 e 54,9. e) 35,0 e 44,9.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>No equilíbrio térmico: ∑Q = 0</p><p>QC + QL + QA = 0 ⇒ (mcΔ�)C + (mcΔ�)L + (mcΔ�)A = 0</p><p>�VCcCΔ�C + �VLcLΔ�L + �VAcAΔ�A = 0</p><p>50 . 1 (� – 80) + 100 . 0,9 (� – 50) + 2 . 2 (� – 20) = 0</p><p>50� – 4000 + 90� – 4500 + 4� – 80 = 0</p><p>144� = 8580 ⇒</p><p>Resposta: C</p><p>3. (FATEC-2012) – Em um sistema isolado, dois objetos, um de</p><p>alumínio e outro de cobre, estão à mesma temperatura. Os dois são</p><p>colocados simultaneamente sobre uma chapa quente e recebem a</p><p>mesma quantidade de calor por segundo. Após certo tempo, verifica-</p><p>se que a temperatura do objeto de alumínio é igual à do objeto de cobre,</p><p>e ambos não mu daram de estado. Se o calor específico do alumínio e</p><p>do cobre valem respectivamente 0,22cal/g°C e 0,09cal/g°C, pode-se</p><p>afirmar que</p><p>a) a capacidade térmica do objeto de alumínio é igual à do objeto de</p><p>cobre.</p><p>b) a capacidade térmica do objeto de alumínio é maior que a do objeto</p><p>de cobre.</p><p>c) a capacidade térmica do objeto de alumínio é menor que a do objeto</p><p>de cobre.</p><p>d) a massa do objeto de alumínio é igual à massa do objeto de cobre.</p><p>e) a massa do objeto de alumínio é maior que a massa do objeto de</p><p>cobre.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>O objeto de alumínio e o outro de cobre têm os mes mos comportamentos</p><p>térmicos, ou seja, apresentam a mesma variação de temperatura ao receber</p><p>quanti dades iguais de calor.</p><p>Assim, os dois objetos devem ter capacidades térmicas iguais (C = mc) e se</p><p>o calor específico sensível do alumínio (calumínio) é maior que o do cobre</p><p>(ccobre), a massa de alumínio deve ser menor do que a do cobre.</p><p>Resposta: A</p><p>MÓDULO 2</p><p>CALORIMETRIA I</p><p>cal</p><p>––––</p><p>g°C</p><p>� � 59,6°C</p><p>– 9</p><p>FÍ</p><p>S</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:36 Página 9</p><p>1. (PUC-SP-2012) – Qual o valor de calor específico de uma</p><p>substância de massa 270g que, ao receber 10,8kJ de calor de uma fonte</p><p>térmica de potência constante, tem sua temperatura au mentada de 18°F,</p><p>em um local cuja pressão é de 1atm?</p><p>Adote 1 cal = 4J</p><p>a) 1,00cal/g°C b) 0,005cal/g°C</p><p>c) 1,287cal/g°C d) 0,002cal/g°C</p><p>e) 0,20cal/g°C</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>1) Conversão de temperaturas:</p><p>= ⇒ =</p><p>2) Cálculo do calor específico sensível:</p><p>Q = m c Δ�</p><p>= 270 . c . 10</p><p>Reposta: A</p><p>2. (UNIFESP-2012) – Um calorímetro de capacidade térmica</p><p>10 cal/°C, conten do 500 g de água a 20°C, é utilizado para deter -</p><p>minação do calor específico de uma barra de liga metálica de 200 g, a</p><p>ser utilizada como fundo de panelas para cozimento. A barra é</p><p>inicialmente aquecida a 80°C e imediatamente colocada dentro do</p><p>calorímetro, isolado termicamente. Considerando o calor específico da</p><p>água 1,0 cal/(g . °C) e que a temperatura de equilíbrio térmico atingida</p><p>no calorímetro foi 30°C, determine:</p><p>a) a quantidade de calor absorvido pelo calorímetro e a quantidade de</p><p>calor absorvido pela água.</p><p>b) a temperatura final e o calor específico da barra.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>a) Para o calorímetro:</p><p>Qcal = C��</p><p>Qcal = 10. (30 – 20) (cal)</p><p>Para a água:</p><p>Qágua = mc��</p><p>Qágua = 500 . 1,0 . (30 – 20) (cal)</p><p>b) No equilíbrio térmico, a barra terá a mesma temperatura final �f do</p><p>sistema:</p><p>Estando o sistema isolado termicamente, temos</p><p>Qágua + Qcal + Qbarra = 0</p><p>5000 + 100 + 200 . cbarra (30 – 80) = 0</p><p>5100 – 10000 cbarra = 0</p><p>Respostas: a) Qcal = 1,0 . 102 cal</p><p>Qágua = 5,0 . 103 cal</p><p>b) �f = 30°C</p><p>cbarra = 0,51 cal/ g°C</p><p>MÓDULO 3</p><p>CALORIMETRIA II</p><p>Δ�C</p><p>––––</p><p>5</p><p>Δ�F</p><p>––––</p><p>9</p><p>Δ�C</p><p>––––</p><p>5</p><p>18</p><p>–––</p><p>9</p><p>Δ�c = 10°C</p><p>10,8 . 103</p><p>–––––––––</p><p>4</p><p>c = 1,00cal/g°C</p><p>Qcal = 1,0 . 102 cal</p><p>Qágua = 5,0 . 103 cal</p><p>�f = 30°C</p><p>cbarra = 0,51 cal/g°C</p><p>10 –</p><p>FÍS</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:36 Página 10</p><p>3. (PUC-RJ-2012) – Uma barra metálica, que está sendo trabalhada</p><p>por um ferreiro, tem uma massa M = 2,0kg e está a uma temperatura</p><p>Ti. O calor específico do metal é cM = 0,10 cal/g°C. Suponha que o</p><p>ferreiro mergulhe a barra em um balde contendo 10 litros de água a</p><p>20°C. A temperatura da água do balde sobe 10°C com relação à sua</p><p>temperatura inicial ao chegar ao equilíbrio.</p><p>Calcule a temperatura inicial Ti da barra metálica.</p><p>Dado: cágua = 1,0cal/g°C e dágua = 1,0g/cm3</p><p>a) 500°C b) 220°C c) 200°C</p><p>d) 730°C e) 530°C</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>V = 10� = 10 000cm3</p><p>m = d . V</p><p>m = 1,0 . 10 000cm3</p><p>m = 10 000g</p><p>No equilíbrio térmico:</p><p>Qcedido pelo metal + Qrecebido pela água = 0</p><p>(mc��)metal + (mc��)água = 0</p><p>2000 . 0,10 (30 – Ti) + 10 000 .1,0 (30 – 20) = 0</p><p>200 (30 – Ti) + 100 000 = 0</p><p>200 (30 – Ti) = –10 000</p><p>30 – Ti = –500</p><p>–Ti = –530</p><p>Resposta: E</p><p>1. (UFPB-2012) – As usinas siderúrgicas usam em larga escala o</p><p>processo de fundição, no qual uma peça de aço em estado sólido é</p><p>aquecida a partir de uma temperatura inicial até atingir o seu estado</p><p>líquido. Para a realização desse processo, é preciso fornecer calor à</p><p>peça.</p><p>Sabendo que o calor latente de fusão do aço é 300 J/g, identifique as</p><p>afirmativas corretas relacionadas ao processo de fundição:</p><p>I. A quantidade de calor fornecida à peça depende da sua temperatura</p><p>inicial.</p><p>II. A quantidade de calor fornecida à peça é proporcional à sua massa.</p><p>III.A quantidade de calor fornecida para a fusão de uma peça de 20g é</p><p>6.000 J.</p><p>IV. A quantidade de calor fornecida a uma peça diminui se a</p><p>temperatura de fusão do aço também diminuir, mantendo os outros</p><p>parâmetros fixos.</p><p>V. A temperatura da fase líquida é, durante a fusão do aço, maior do</p><p>que a temperatura da fase sólida.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>I. Correta. Quanto menor é a temperatura inicial, maior será a quanti -</p><p>dade de calor fornecida à peça.</p><p>II. Correta. A fórmula do calor latente (Q = mL) mostra que a quantidade</p><p>de calor é proporcional à massa da peça.</p><p>III.Correta.</p><p>Q = mL ⇒ Q = 20 g . 300 J/g ⇒ Q = 6000J</p><p>IV. Correta. A diminuição da temperatura de fusão de aço reduz a</p><p>quantidade de calor para atingir essa temperatura.</p><p>V. Incorreta. A temperatura de fusão é maior ou igual às temperaturas da</p><p>fase sólida.</p><p>MÓDULO 4</p><p>MUDANÇAS DE ESTADO I</p><p>g</p><p>–––––</p><p>cm3</p><p>Ti = 530°C</p><p>– 11</p><p>FÍ</p><p>S</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:36 Página 11</p><p>2. (PUC-2012-Modificada) – No reservatório de um vaporizador</p><p>elétrico são colocados 300g de água, cuja temperatura inicial é 20°C.</p><p>No interior desse reservatório encontra-se um resistor de 12� que é</p><p>percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 10A quando o</p><p>aparelho está em funcionamento.</p><p>Considerando que toda energia elétrica é convertida em energia térmica</p><p>e é integralmente absorvida pela água e que 1/3 de sua massa é</p><p>vaporizada, determine o calor total absorvido pela água.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>1) Calor sensível para aquecer a água:</p><p>Q1 = m c Δ�</p><p>Q1 = 300 . 1,0 . 80 (cal)</p><p>2) Calor latente para vaporizar a água:</p><p>Q2 = LV</p><p>Q2 = 100 . 540 cal</p><p>3) Calor total absorvido pela água:</p><p>Q = Q1 + Q2 = 78 000 cal</p><p>4) Cálculo do tempo:</p><p>Q = Pot . Δt = R i2 Δt</p><p>78 000 . 4,2 = 12 . 100 Δt</p><p>Δt = 273s = 240s + 33s</p><p>3. (UNISA) – Luísa, uma garota esperta e prestativa, tem, entre suas</p><p>tarefas em casa, encher as forminhas de gelo com água e colocá-las no</p><p>congelador. Em determinado dia, a menina usou 250 g de água, à</p><p>temperatura de 20°C, para congelar. Seu congelador utiliza a potência</p><p>constante de 5,0cal/s para formar o gelo, cujo calor latente específico</p><p>de solidificação é igual a 80cal/g. Sendo o calor específico sensível da</p><p>água igual a 1,0cal/g°C, para encontrar a água colocada totalmente</p><p>convertida em gelo, Luísa deverá abrir o congelador em, no mínimo:</p><p>a) 1000s b) 2000s c) 3000s</p><p>d) 4000s e) 5000s</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>a) Qtotal = Qfusão + Qágua</p><p>Qtotal = (mL)solidificação + (mcΔθ)água</p><p>Qtotal = (250g) . �–80 � + (250g) . �1,0 � . (0°C – 20°C)</p><p>Qtotal = (–20 000 cal) + (–5000 cal)</p><p>b) Pot = ⇒ Δt = ⇒ Δt =</p><p>Resposta: E</p><p>cal</p><p>––––</p><p>g°C</p><p>cal</p><p>––––</p><p>g</p><p>Qtotal = –25 000cal</p><p>25000cal</p><p>––––––––––</p><p>cal</p><p>5,0 –––</p><p>s</p><p>.Qtotal.–––––––</p><p>Pot</p><p>.Qtotal.–––––––</p><p>Δt</p><p>Δt = 5000s</p><p>Q1 = 24 000 cal</p><p>m</p><p>–––</p><p>3</p><p>Q2 = 54 000 cal</p><p>Δt = 4min e 33s</p><p>12 –</p><p>FÍS</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 12</p><p>1. (PUC) – Um cubo de gelo de massa 100g e temperatura inicial</p><p>10ºC é colocado no interior de um microondas. Após 5 minutos de</p><p>funcionamento, restava apenas vapor d' água.</p><p>Considerando que toda a energia foi totalmente absorvida pela massa</p><p>de gelo (desconsidere qualquer tipo de perda) e que o fornecimento de</p><p>energia foi constante, determine a potência utilizada, em W.</p><p>São dados: Pressão local = 1 atm</p><p>Calor específico do gelo = 0,5 cal . g–1.°C–1</p><p>Calor específico da água líquida = 1,0cal . g–1.°C–1</p><p>Calor latente de fusão da água = 80 cal . g–1</p><p>Calor latente de vaporização da água = 540 cal . g–1</p><p>1 cal = 4,2J</p><p>a) 1008 b) 896 c) 1015 d) 903 e) 1512</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>(I) Admitindo-se que o vapor d’água remanescente no forno de micro-</p><p>ondas esteja a 100°C, a quan tidade total de calor absorvida pela água</p><p>é Q, dada por:</p><p>Q = mcgΔθg + mLF + mcaΔθa + mLV</p><p>Q = 100 (0,5 . 10 + 80 + 1,0 . 100 + 540) (cal)</p><p>Q = 72500cal = 72500 . 4,2J</p><p>(II)A potência utilizada fica determinada fazendo-se:</p><p>Pot = ⇒ Pot =</p><p>Da qual:</p><p>Resposta: C</p><p>2. (MACKENZIE) – Um estudante, no laboratório de Física de sua</p><p>escola, forneceu calor a um corpo de massa 50g, utilizando uma fonte</p><p>térmica de potência constante. Com as medidas obtidas, construiu o</p><p>gráfico abaixo, que representa a quantidade de calor ΔQ recebida pelo</p><p>corpo em função de sua temperatura t.</p><p>Analisando o gráfico, pode-se afirmar que o calor es pecífico, no estado</p><p>sólido e o calor latente de vaporização da substância que constitui o</p><p>corpo, valem, respecti vamente,</p><p>a) 0,6 cal/(g.ºC) e 12 cal/g b) 0,4 cal/(g.ºC) e 12 cal/g</p><p>c) 0,4 cal/(g.ºC) e 6 cal/g d) 0,3 cal/(g.ºC) e 12 cal/g</p><p>e) 0,3 cal/(g.ºC) e 6 cal/g</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>1) No estado sólido:</p><p>Q = m c Δ�</p><p>600 � 50 . c . 30 ⇒</p><p>2) Na vaporização:</p><p>Q = m L</p><p>600 = 50L ⇒</p><p>Resposta: B</p><p>Q = 304 500J</p><p>304 500J</p><p>–––––––––</p><p>5 . 60s</p><p>Q</p><p>–––</p><p>Δt</p><p>Pot = 1015W</p><p>MÓDULO 5</p><p>MUDANÇAS DE ESTADO II</p><p>c � 0,4 cal/g°C</p><p>L = 12 cal/g</p><p>– 13</p><p>FÍ</p><p>S</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 13</p><p>3. (UPE-2012) – Em um recipiente, existem 500 g de água a 80°C,</p><p>e nele é colocada uma certa quantidade de gelo a –10°C. Qual a massa</p><p>de gelo, em gramas, necessária para que a temperatura final seja 25°C?</p><p>a) 250 b) 262 c) 239 d) 200 e) 300</p><p>Dados: Lf(gelo) = 80 cal/g</p><p>cágua = 1 cal/gºC</p><p>cgelo = 0,5 cal/gºC</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>Qágua + Qgelo + Qfusão + Qágua do gelo = 0</p><p>(mc��)água + (mc��)gelo + (mL)fusão + (mc��)água do gelo = 0</p><p>[500 . 1 . (25 – 80)]água + {m . 0,5 . (0 – (–10)]}gelo + (m . 80)fusão + [m . 1 . (25 – 0)]água</p><p>do gelo</p><p>= 0</p><p>–27500 + 5m + 80m + 25m = 0</p><p>110m = 27500</p><p>m = 250g</p><p>Resposta: A</p><p>1. (FEI-2012) – O sistema de aquecimento solar é composto de</p><p>placas coletoras, um reservatório de água quente e um reservatório de</p><p>água fria. Para que o sistema funcione corretamente sem o auxílio de</p><p>nenhuma válvula ou bomba, os equipamentos devem ser instalados de</p><p>qual maneira?</p><p>a) O reservatório de água fria deve ficar acima do reservatório de água</p><p>quente e abaixo das placas coletoras.</p><p>b) O reservatório de água quente deve ficar acima das placas coletoras</p><p>e abaixo do reservatório de água fria.</p><p>c) O reservatório de água quente deve ficar acima do reservatório de</p><p>água fria e acima das placas coletoras.</p><p>d) O reservatório de água fria deve ficar abaixo do reservatório de</p><p>água quente e acima das placas coletoras.</p><p>e) O reservatório de água quente deve ficar no mesmo nível das placas</p><p>coletoras e acima do reservatório de água fria.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>A água quente sobe (é menos densa) e a água fria desce (é mais densa). A</p><p>convecção ocorre devido ao campo gravi tacional da Terra.</p><p>Resposta: C</p><p>MÓDULO 6</p><p>TRANSMISSÃO DE CALOR</p><p>14 –</p><p>FÍS</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 14</p><p>2. (ETEC-2012) – Uma outra técnica utilizada é a secagem de</p><p>alimentos em estufas. Nesse processo, a umidade é retirada gradati -</p><p>vamente devido ao fluxo de ar quente. De um modo caseiro, todos</p><p>podem construir uma estufa para secagem de alimentos tal qual a</p><p>desenhada a seguir.</p><p>Pensando nessa técnica, assinale a alternativa cujas palavras com -</p><p>pletam, correta e respectivamente, a afirmação a seguir.</p><p>Nessa estufa, o ar frio é aquecido na câmara de aquecimento e é levado</p><p>até os alimentos por ______________________, extraindo a água por</p><p>______________________.</p><p>a) condução… ebulição. b) condução … evaporação.</p><p>c) convecção… ebulição. d) convecção… evaporação.</p><p>e) irradiação… calefação.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>O ar frio é aquecido na câmara e, por diferença de densidades, sobe até os</p><p>alimentos, caracterizando o processo de convecção.</p><p>O ar, a uma temperatura mais elevada, acelera a vaporização da água dos</p><p>alimentos por evaporação.</p><p>Resposta: D</p><p>3. O uso mais popular de energia solar está asso ciado ao forne -</p><p>cimento de água quente para fins do més ticos. Na figura abaixo, é ilus -</p><p>trado um aquecedor de água cons tituído de dois tanques pretos dentro</p><p>de uma caixa ter micamente iso lada e com cobertura de vi dro, os quais</p><p>absorvem ener gia solar.</p><p>A. Hinrichs e M. Klembach. Energia e meio ambiente. São Paulo:</p><p>Thompson, 3.ª ed. 2004 p. 525 (com adaptações).</p><p>a) Identifique no, aquecedor solar, um exemplo para cada processo de</p><p>transferência de calor.</p><p>b) Calcule o intervalo de tempo necessário para aquecer 60 litros de</p><p>água de 25°C para 37°C, sendo a densidade da água 1,0 , o</p><p>equivalente mecânico do calor 4,0 , o calor específico sensível</p><p>da água 1,0 , insolação local média 1,0 , a área de</p><p>absorção 2,0m2 e o rendimento do coletor igual a 60%.</p><p>c) Determine o coeficiente de condutividade térmica do material dos</p><p>cilindros com paredes de 2,0 cm de espessura.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>a) Exemplo de condução: passagem do calor do cano para a água.</p><p>Exemplo de convecção: movimentação da água da parte baixa do</p><p>coletor para a mais alta.</p><p>Exemplo de</p><p>radiação: as ondas de infravermelho são refletidas pela</p><p>camada reflexiva e absorvidas pela tintura preta dos tanques.</p><p>b) Energia do coletor solar = calor para aquecer a água</p><p>Ecoletor = Qágua</p><p>0,60 . I . A . �t = M C ��</p><p>. 1000 . 2,0m2 . Δt = 60000g . 4,0 . (37°C – 25°C)</p><p>�t = 2400s = 40 min</p><p>c) Lei de Fourier</p><p>= → = → C = 4,0 . 10–2 J</p><p>–––––––</p><p>m . s . °C</p><p>C . 2,0 . 12</p><p>––––––––––</p><p>0,02</p><p>288000</p><p>–––––––</p><p>600</p><p>CS��</p><p>–––––––</p><p>L</p><p>Q</p><p>––––</p><p>�t</p><p>J</p><p>––––</p><p>cal</p><p>W</p><p>––––</p><p>m2</p><p>60</p><p>––––</p><p>100</p><p>kg</p><p>––––</p><p>�J</p><p>––––</p><p>cal kW</p><p>––––</p><p>m2</p><p>cal</p><p>––––</p><p>g°c</p><p>– 15</p><p>FÍ</p><p>S</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 15</p><p>16 –</p><p>FÍS</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>1. O condutor representado na figura é atravessado em sua área de</p><p>seção A por uma quantidade de carga Q.</p><p>O comprimento do condutor é � e o intervalo de tempo para a travessia</p><p>dessa seção é �t.</p><p>A expressão que fornece a intensidade média de corrente elétrica (i)</p><p>nesse condutor é dada por:</p><p>a) i = Q . A b) i = c) i =</p><p>d) i = Q . A . �t e) i = Q . �t</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>A expressão que fornece a intensidade média de corrente elétrica é:</p><p>Resposta: C</p><p>2. (CESUPA-PA) – A unidade física de carga elétrica coulomb (C),</p><p>da maneira como foi definida, representa uma grande quantidade de</p><p>carga. Para verificar isso, leia os seguintes dados nos quais valores</p><p>médios são fornecidos: uma descarga elétrica na atmosfera (raio)</p><p>conduz uma corrente em torno de 50 000A. Esta corrente é unidi recio -</p><p>nal e tem uma duração total em torno de 2,0 . 10–4s.</p><p>Qual das alternativas corresponde à carga total deslocada durante a</p><p>descarga?</p><p>a) 10C b) 5C c) 25C d) 1C</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>A intensidade média de corrente elétrica na descarga é dada por:</p><p>i =</p><p>50 000 =</p><p>Q = 5,0 . 104 . 2,0 . 10–4(C)</p><p>Resposta: A</p><p>MÓDULO 1</p><p>CORRENTE ELÉTRICA</p><p>Q</p><p>–––</p><p>�</p><p>Q</p><p>–––</p><p>�t</p><p>Q</p><p>i = ––––</p><p>�t</p><p>Q</p><p>–––</p><p>�t</p><p>Q</p><p>––––––––</p><p>2,0 . 10–4</p><p>Q = 10C</p><p>FRENTE 3 – ELETRICIDADE</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 16</p><p>3. (UNICAMP-2013) – Um carro elétrico é uma alternativa aos</p><p>veículos com motor a combustão interna. Qual é a autonomia de um</p><p>carro elétrico que se desloca a 60km/h, se a corrente elétrica empregada</p><p>nesta velocidade é igual a 50A e a carga máxima armazenada em suas</p><p>baterias é q = 75Ah?</p><p>a) 40,0km. b) 62,5km. c) 90,0km. d) 160,0km</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>O intervalo de tempo em que a bateria estará forne cendo energia ao carro</p><p>elétrico será dado por:</p><p>i =</p><p>50A =</p><p>Considerando-se constante a velocidade escalar com que o carro se desloca,</p><p>temos:</p><p>V =</p><p>60,0 =</p><p>Resposta: C</p><p>4. (UFSM-RS) – Uma lâmpada permanece acesa du rante 5 minutos</p><p>por efeito de uma corrente de 2A, fornecida por uma bateria. Nesse in -</p><p>tervalo de tem po, a carga total (em C) que atravessou o seu filamento é:</p><p>a) 0,40 b) 2,5 c) 10 d) 150 e) 600</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>i = ⇒ Q = i . �t ⇒ Q = 2 . 5 . 60 (C) ⇒</p><p>Resposta: E</p><p>1. No gráfico da intensidade instantânea da cor ren te elé trica em</p><p>função do tempo, a área é nume rica men te igual à quantidade de carga</p><p>elétrica que atra vessa a seção transversal do condutor no interva lo de</p><p>tempo �t.</p><p>Em um condutor metálico, mediu-se a intensi dade da cor rente elétrica e</p><p>verificou-se que ela variava com o tempo, de acordo com o gráfico a seguir:</p><p>Determine, entre os instantes 0 e 6,0s, a quanti dade de carga elétri ca</p><p>que atravessa uma seção trans versal do condutor.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>Q =</p><p>N</p><p>Área = = (C) ⇒</p><p>Resposta: Q = 30C</p><p>MÓDULO 2</p><p>TENSÃO ELÉTRICA</p><p>Q = 30C</p><p>6,0 . 10</p><p>–––––––</p><p>2</p><p>base . altura</p><p>––––––––––––</p><p>2</p><p>Q = 600C</p><p>Q</p><p>––––</p><p>�t</p><p>Δt = 1,5h</p><p>Δs</p><p>–––</p><p>Δt</p><p>Δs</p><p>–––</p><p>1,5</p><p>Δs = 90,0km</p><p>q</p><p>–––</p><p>Δt</p><p>75 A . h</p><p>–––––––</p><p>Δt</p><p>– 17</p><p>FÍ</p><p>S</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 17</p><p>2. (UFTM-2012) – O gráfico a seguir representa como varia a</p><p>intensidade de corrente que percorre um fio condutor, em função do</p><p>tempo, e que alimenta um determinado equipamento receptor.</p><p>É possível, por meio desse gráfico, em uma secção transversal do</p><p>condutor, calcular a</p><p>a) corrente elétrica média, que é igual a 5 ampères.</p><p>b) potência dissipada, que é igual a 100 watts.</p><p>c) diferença de potencial, que é igual a 8 volts.</p><p>d) resistência interna, que vale 1 Ohm.</p><p>e) quantidade de carga elétrica, que vale 60 mC.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>No gráfico i x t, a quantidade de carga elétrica é numericamente igual à</p><p>área sob o gráfico, assim:</p><p>Q =N área</p><p>(B + b) . h</p><p>Q =N ––––––––––––</p><p>2</p><p>(10 . 10–3 + 2 . 10–3) . 10</p><p>Q = –––––––––––––––––––––– (C)</p><p>2</p><p>Q = 60 . 10–3 C</p><p>Q = 60 mC</p><p>Resposta: E</p><p>3. Relativamente a geradores elétricos, julgue as seguintes pro po -</p><p>sições como verdadeiras ou falsas.</p><p>I. Uma bateria de 6,0V é equivalente a quatro pilhas de 1,5V, conec -</p><p>tadas em série.</p><p>II. Na etiqueta de uma bateria, está inscrito o valor 1600mAh (mi liam -</p><p>père-hora). Este número representa a carga elétrica da bateria.</p><p>III.Uma bateria de celular de 3600mAh está sendo recarregada com</p><p>uma corrente elétrica de intensidade de 360mA. Para recarregá-la</p><p>totalmente, bastam 2,0 horas.</p><p>Assinalando verdadeira (V) ou falsa (F), obtemos, respectivamente:</p><p>a) V-V-V b) V-F-V c) V-V-F</p><p>d) F-F-V e) F-F-F</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>I. Verdadeira. Basta fazermos 4 . 1,5V = 6,0V.</p><p>II. Verdadeira. Miliampère-hora (mAh) significa: (mA) . (h). Mi liam père é</p><p>a medida da intensidade de corrente elétrica.</p><p>Hora é a medida do tempo.</p><p>Sabemos que Q = i. �t</p><p>Portanto, miliampère multiplicado por hora é a unidade de carga elé -</p><p>trica.</p><p>III.FALSA.</p><p>3600mAh = 360mA . �t ⇔ �t =10h</p><p>Resposta: C</p><p>4. O circuito abaixo é constituído de uma bateria B de 12V ligada a</p><p>duas lâm pa das, L1 e L2, e uma chave interruptora Ch.</p><p>a) Represente esquematicamente o circuito utili zando os símbolos:</p><p>b) No circuito, com a chave Ch aberta, quais lâmpa das estão acesas?</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>a) Temos o circuito:</p><p>b) No circuito, com a chave Ch aberta, nenhuma lâmpada estará acesa.</p><p>18 –</p><p>FÍS</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 18</p><p>1. Nas figuras abaixo, um resistor ôhmico está ligado a uma bateria.</p><p>Cada uma delas apresenta uma tensão elétrica diferente.</p><p>a) Calcule o valor da resistência elétrica sabendo que a intensidade da</p><p>corrente que atravessa o resistor é de 0,50A no primeiro circui to.</p><p>Indique o sentido convencional da cor ren te.</p><p>b) Sendo o mesmo resistor do item (a), calcule a intensidade de</p><p>corrente que circula no segundo circuito elé trico e indique o seu</p><p>sentido conven cional.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>a)</p><p>U = R . i</p><p>1,5 = R . 0,50</p><p>R = ⇒</p><p>b)</p><p>U = R . i</p><p>12 = 3,0 . i</p><p>2. (UFRN-MODELO ENEM) – Um eletricista instalou uma cerca</p><p>elétrica no muro de uma residência. Nas especificações técnicas do</p><p>sistema, consta que os fios da cerca estão submetidos a uma diferença</p><p>de potencial de 1,0 . 104V em relação à Terra.</p><p>O eletricista calculou o valor da corrente que percorreria o corpo de</p><p>uma pessoa adulta caso esta tocasse a cerca e recebesse uma descarga</p><p>elétrica.</p><p>Sabendo-se que a resistência elétrica média de um adulto é de</p><p>2,0 . 106� e utilizando-se a Lei de Ohm, o valor calculado pelo eletri -</p><p>cista para tal corrente, em ampère, deve ser:</p><p>a) 2,0 . 102 b) 5,0 . 10–3 c) 5,0 . 103 d) 2,0 . 10–2</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>Conforme a 1.ª Lei de Ohm, temos:</p><p>U = R . i</p><p>1,0 . 104 = 2,0 . 106 . i ⇒ i = 0,50 . 10–2A ⇒</p><p>Resposta: B</p><p>3. (PUC-MG-2012) – O gráfico representa a relação entre a corrente</p><p>elétrica em um fio e a diferença de potencial a ele aplicada, com a</p><p>temperatura constante.</p><p>A resistência elétrica do fio, em ohm, é igual a</p><p>a) 2,0 b) 1,0 c) 4,0 d) 0,50</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>Da 1.a Lei de Ohm:</p><p>U = R i</p><p>4,0 = R 2,0</p><p>Resposta: A</p><p>R = 2,0�</p><p>i = 5,0 . 10–3A</p><p>R = 3,0�</p><p>1,5V</p><p>––––––</p><p>0,50A</p><p>i = 4,0A</p><p>MÓDULO 3</p><p>RESISTORES: LEIS DE OHM</p><p>– 19</p><p>FÍ</p><p>S</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 19</p><p>4. (UPE-2012) – Um fio metálico de resistência R e onde passa uma</p><p>corrente I é esticado de modo que seu comprimento triplique e o seu</p><p>volume não varie no processo. A tensão aplicada no fio metálico é a</p><p>mesma para ambos os casos. Assinale a alternativa que corresponde à</p><p>nova resistência elétrica e a intensidade de corrente elétrica, quando o</p><p>fio é esticado.</p><p>a) 6R; I/3 b) 6R; I/6 c) 3R; I/6</p><p>d) 3R; I e) 9R; I/9</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>Vi = A . �</p><p>Ri = �</p><p>Vf = . 3� = A . �</p><p>Rf</p><p>=</p><p>Rf = 9</p><p>↝</p><p>Ri</p><p>∴</p><p>Ainda:</p><p>ii = e if =</p><p>∴</p><p>Resposta: E</p><p>Para as associações a seguir, determine a resistên cia equivalente entre</p><p>os extremos A e B:</p><p>1.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>Rs = 6,0� + 8,0� + 3,0� ⇒</p><p>2.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>produto 12 . 6,0</p><p>Rp = –––––––– ⇒ Rp = –––––––– (�) ⇒</p><p>soma 12 + 6,0</p><p>3.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>Rp = ⇒</p><p>Rs = 17�</p><p>Rp = 4,0�</p><p>R</p><p>––</p><p>n</p><p>R</p><p>Rp = ––</p><p>2</p><p>MÓDULO 4</p><p>ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES I</p><p>�</p><p>–––</p><p>A</p><p>A</p><p>––––</p><p>3</p><p>� 3 �</p><p>––––––––</p><p>A</p><p>–––</p><p>3</p><p>� �</p><p>–––––</p><p>A</p><p>Rf = 9Ri</p><p>U</p><p>––––</p><p>9R</p><p>U</p><p>––––</p><p>R</p><p>iiif = ––––</p><p>9</p><p>20 –</p><p>FÍS</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 20</p><p>4.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>R 6,0�</p><p>Rp = –– ⇒ Rp = –––––– ⇒</p><p>n 3</p><p>5. (UFPE) – Considere o circuito elétrico mostrado a seguir.</p><p>A resistência equivalente entre os pontos A e B é igual a:</p><p>a) 8� b) 10� c) 12�</p><p>d) 20� e) 22�</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>= + +</p><p>=</p><p>Resposta: A</p><p>6. (FEI-2012) – No circuito abaixo, quando deve valer a resistência</p><p>x para que a resistência equivalente do circuito seja 2R?</p><p>a) 0 b) 3R/2 c) R d) R/2 e) 2R</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>+ x = 2R</p><p>x = 2R –</p><p>Resposta: B</p><p>1. Quando um fio ideal é ligado aos dois terminais de um resistor, ele</p><p>se constitui num curto-circuito. A corrente elétrica passa toda pelo</p><p>curto-circuito, desviando-se do resistor:</p><p>No circuito abaixo, há três resistores, e um deles es tá em curto-circuito.</p><p>Determine a resistência equi va lente e esquematize o caminho da</p><p>corrente elé tri ca.</p><p>3R</p><p>x = ––––</p><p>2</p><p>R</p><p>–––</p><p>2</p><p>MÓDULO 5</p><p>ASSOCIAÇÃO DE</p><p>RESISTORES II – CURTO-CIRCUITO</p><p>R</p><p>–––</p><p>2</p><p>Rp = 2,0�</p><p>1</p><p>–––</p><p>20</p><p>1</p><p>–––</p><p>40</p><p>1</p><p>–––</p><p>20</p><p>1</p><p>––––</p><p>Req</p><p>2 + 1 + 2</p><p>–––––––––</p><p>40</p><p>1</p><p>––––</p><p>Req</p><p>Req = 8�</p><p>– 21</p><p>FÍ</p><p>S</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 21</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>O resistor de 8,0� está em curto-circuito e, portanto, não é percorrido por</p><p>corrente elétrica. Ele pode ser retirado do circuito.</p><p>O valor da resistência equivalente é 2,0�.</p><p>2. (UNIFOA) – Em cada uma das associações abaixo, temos três</p><p>re sis tores iguais de resistência 11�. Uma fonte mantém entre A e B</p><p>uma d.d.p. de 330V.</p><p>As intensidades de corrente nas associações valem, respectivamente,</p><p>a) 10A, 20A e 30A. b) 30A, 20A e 10A.</p><p>c) 10A, 15A e 20A. d) 30A, 15A e 10A.</p><p>e) 10A, 15A e 30A.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>1.º caso: nenhum resistor em curto-circuito:</p><p>U = Req . i1 ⇒ 330 = 33 . i ⇒</p><p>2.º caso: o primeiro resistor está em curto-circuito:</p><p>U = Req . i2 ⇒ 330 = 22 . i2 ⇒</p><p>3.º caso: os dois primeiros resistores foram curto-circuita dos:</p><p>U = Req . i3 ⇒ 330 = 11 . i3 ⇒</p><p>Resposta: E</p><p>i1 = 10A</p><p>i2 = 15A</p><p>i3 = 30A</p><p>22 –</p><p>FÍS</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 22</p><p>3. Para a associação esquematizada, pe dem-se:</p><p>a) as características fundamentais desse tipo de associação;</p><p>b) a intensidade da corrente em R1 e R2;</p><p>c) a ten são elétrica U1 no resistor R1.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>a) 1) Todos os resistores são percorridos pela mesma cor rente elétrica.</p><p>2) A tensão elétrica total é a soma das tensões parciais.</p><p>U = U1 + U2</p><p>3) Req = R1 + R2 + …</p><p>b)</p><p>U = Rs . i ⇒ 40 = 25 . i ⇒ i = 1,6A</p><p>c) U1 = R1 . i ⇒ U1 = 15 . 1,6 (V) ⇒</p><p>4. Na associação esquematizada, pedem-se:</p><p>a) as características fundamentais desse tipo de as sociação;</p><p>b) os valores de i2 e R2.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>a) 1) A d.d.p. é a mesma para todos os resistores.</p><p>2) A intensidade de corrente elétrica total é igual à soma das</p><p>intensidades parciais.</p><p>I = i1 + i2</p><p>3) = + + …</p><p>b) I = i1 + i2 6,0 = 2,0 + i2 �</p><p>R2i2 = R1i1 R2 . 4,0 = 12 . 2,0 �</p><p>Resposta: E</p><p>1. (UCMG) – Uma ba teria de automóvel apresenta a cur va ca racte -</p><p>rística a seguir.</p><p>A f.e.m. e a re sis tência in terna da ba te ria va lem, respecti va men te:</p><p>a) 12V; 8,0� b) 3,0V; 4,0� c) 3,0V; 3,0�</p><p>d) 12V; 3,0� e) 24V; 6,0�</p><p>1</p><p>–––</p><p>R2</p><p>1</p><p>–––</p><p>R1</p><p>1</p><p>––––</p><p>Req</p><p>i2 = 4,0A</p><p>R2 = 6,0�</p><p>MÓDULO 6</p><p>GERADORES ELÉTRICOS</p><p>U1 = 24V</p><p>– 23</p><p>FÍ</p><p>S</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 23</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>U = E – ri</p><p>i = 0 ⇒ U = E</p><p>Logo:</p><p>12</p><p>r</p><p>N</p><p>= tg � = –––– (�)</p><p>4,0</p><p>Resposta: D</p><p>2. (UFV) – Um resistor variável R é ligado a uma fonte de corrente</p><p>contínua, de força eletromotriz ε e resistência interna rint, constantes,</p><p>configurando um circuito fechado de corrente total i. Para diferentes</p><p>valores de R, são medidas a corrente total do circuito i e a diferença de</p><p>potencial de saída V da fonte. O gráfico abaixo apresenta algumas</p><p>dessas medidas efetuadas.</p><p>Determine a força eletromotriz ε e a resistência interna rint da fonte.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>tg 	 =</p><p>N</p><p>rint = (�) = (�) = 0,5�</p><p>Fazendo uso do ponto A do gráfico, temos:</p><p>U = E – r i</p><p>5 = E – 0,5 (2)</p><p>3. (UFJF) – A curva característica de um dispositivo elétrico é o</p><p>gráfico que descreve o comportamento da diferença de potencial do</p><p>dispositivo em função da corrente elétrica que o atravessa. A figura (I)</p><p>mostra as curvas características de uma bateria (V =</p><p>– ri) e de um</p><p>resistor ôhmico R em função da corrente i . Esses dois dispositivos são</p><p>utilizados no circuito da figura (II). Com base nesses gráficos, calcule:</p><p>a) a força eletromotriz da bateria;</p><p>b) o valor da resistência interna r da bateria e o valor da resistência R</p><p>do resistor;</p><p>c) a intensidade da corrente elétrica mantida no circuito.</p><p>RESOLUÇÃO:</p><p>a) Conforme o gráfico:</p><p>Para i = 0 ⇒</p><p>b) r =</p><p>N</p><p>tg � = (�)</p><p>R =</p><p>N</p><p>tg � = (�)</p><p>c) i =</p><p>i = (A)</p><p>V = E = 20V</p><p>20</p><p>–––</p><p>10</p><p>r = 2,0�</p><p>25</p><p>–––</p><p>10</p><p>R = 2,5�</p><p>E</p><p>–––</p><p>�R</p><p>20</p><p>–––</p><p>4,5</p><p>i � 4,4A</p><p>3</p><p>–––</p><p>6</p><p>5 – 2</p><p>–––––</p><p>8 – 2</p><p>rint = 0,5�</p><p>E = 6V</p><p>E = 12V</p><p>r = 3,0�</p><p>24 –</p><p>FÍS</p><p>IC</p><p>A</p><p>B</p><p>D</p><p>E</p><p>C1_BDE_Curso_Fisica_Alelex 11/11/12 18:37 Página 24</p>