Estudar 027

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Estudar 027
Questão 1
Um cubo de certo material metálico com 5 cm de lado, e temperatura de 100 ºC é imerso em um
recipiente cilíndrico de diâmetro 10 cm com água a 25 ºC. O nível inicial da água no recipiente antes
da imersão do cubo é 20 cm. O recipiente não perde calor para o ambiente. Desprezando a variação
de volume da água e do material com a variação de temperatura, a temperatura final após o
equilíbrio térmico é, aproximadamente:
Dados: densidade do material mat= 1600 kg/m3, densidade da água água= 1000 kg/m3, calor
específico do material cmat= 418 J/(kg K) e calor específico da água, cágua= 4,18 kJ/(kg K).
(A) 50 ºC
(B) 52 ºC
(C) 37 ºC
(D) 26 ºC
Gabarito:
D
Resolução:
Sabemos que densidade é igual a massa dividida pelo volume.
Então, podemos calcular a massa multiplicando a densidade pelo volume
Observe:
 
Assim:
ma = 1000 · 3,14 · 25 · 10–5 · 2 · 10–1 = 1,57 kg
mm = 1600 · 25 · 10–6 = 0,04 kg
0,04 · 418 (qF – 373) + 1,57 · 4,18 · 103 · ( qF – 298) = 0
qF = 299 K ou qF = 26 °C aproximadamente.
Questão 2
Um corpo A de massa M é abandonado na posição 1 e desliza ao encontro do corpo B. Outro corpo B
de mesma massa está em repouso na posição 2. As forças resistivas são desprezíveis, e o choque é
perfeitamente elástico. Considere nula a energia potencial no nível de referência (NR) indicado na
figura.
Analise as afirmativas a seguir.
 
I. Imediatamente antes do choque, o corpo A tem energia cinética igual a MgH.
II. Após o choque, o corpo A fica em repouso na posição 2, e o corpo B ocupa a posição 3.
III. Após o choque, o corpo A volta à posição 1, e o corpo B ocupa a posição 3.
IV. Após o choque, a energia mecânica do corpo A é Mg (H + h).
 
É CORRETO afirmar que
 
A) apenas a afirmativa II está correta.
B) apenas a afirmativa I está correta.
C) as afirmativas II e IV estão incorretas.
D) as afirmativas I e II estão corretas.
E) as afirmativas II e III estão incorretas.
Gabarito:
D
Resolução:
A afirmação I é verdadeira. A descida do ponto 1 ao ponto 2 (imediatamente antes da colisão) se
constitui um sistema conservativo, portanto:
A afirmação II é correta, pois em uma colisão elástica frontal entre dois objetos de massas idênticas
ocorre permuta das velocidades. Logo, a velocidade do corpo A após a colisão será nula.
A mesma conclusão invalida a afirmação III, pois o corpo A não possuirá velocidade para retornar ao
ponto de partida.
A afirmação IV é falsa, visto que após o choque a energia mecânica do corpo A é dada
exclusivamente pelo termo potencial com altura h:
 .
Questão 3
Um consumidor troca a sua televisão de 29 polegadas e 70 W de potência por uma de plasma de 42
polegadas e 220 W de potência. Se em sua casa se assiste televisão durante 6,0 horas por dia, em
média, pode-se afirmar que o aumento de consumo mensal de energia elétrica que essa troca vai
acarretar é, aproximadamente, de
(A) 13 kWh.
(B) 27 kWh.
(C) 40 kWh.
(D) 70 kWh.
(E) 220 kWh.
Gabarito:
B
Resolução:
E1 = 0,070kW · 6h = 0,42kWh
E2 = 0,22kW · 6h = 1,32kWh
E2 – E1 = 0,90kWh
 
Em 30 dias serão gastos:
 
EEc = 0,90 kWh · 30 = 27 kWh
Questão 4
Um corpo de massa m desliza sobre o plano horizontal, sem atrito ao longo do eixo AB, sob a ação de
duas forças F1 e F2, de acordo com a figura a seguir. A força F1 é constante, tem módulo igual a 10N e
forma com a vertical um ângulo = 30o.
A força F2 varia de acordo com o gráfico a seguir:
Dados: sen30o = cos60o = 
O trabalho realizado pelas forças F1 e F2, para que o corpo sofra um deslocamento de 0 a 4 m, em
joules, vale
A) 20
B) 47
C) 27
D) 50
E) 40
Gabarito:
B
Resolução:
Como a força F1 é constante:
W1 = = 20 J.
Cálculo da área do gráfico que será numericamente igual a 
W2 = [6 1] + = 27 J. 
WT = W1 + W2 = 20 + 27 = 47 J.
Questão 5
Um circuito de malha dupla é apresentado na figura a seguir.
Sabendo-se que R1 = 10 , R2 = 15 , 1 = 12 V e 2 = 10 V, o valor da corrente i é:
a) 10 A
b) 10 mA
c) 1 A
d) 0,7 A
e) 0,4 A
Gabarito:
E
Resolução:
i = i1 + i2.
Percorrendo o circuito menor no sentido horário: –E2 + R1 × i1 – E1 – R2 × i2 = 0
Percorrendo o circuito maior no sentido horário: R2× i + R1 × i – E2 + R1 × i1 = 0 
Resolvendo o sistema e substituindo os valores, encontra-se: i1 = 1,096, que aproximamos para i1 = 1
A. Então, temos que i = 0,4 A e i2 = –0,6 A.
Questão 6
Um corpo de massa M, inicialmente em repouso, é erguido por uma corda de massa desprezível até
uma altura H, onde fica novamente em repouso. Considere que a maior tração que a corda pode
suportar tenha módulo igual a nMg, em que n > 1. Qual deve ser o menor tempo possível para ser
feito o erguimento desse corpo?
 
Gabarito:
B
Resolução:
O menor tempo está associado à maior aceleração resultante. A máxima na descida deverá ser R =
m · a. Tração – Peso = massa · aceleração ou n · m · g – m = m ·a. Simplificando a massa, teremos a
= g(n – 1), máxima aceleração para cima. O corpo depois vai cair e agora a máxima aceleração será
quando a tração for nula. Então, a aceleração máxima deverá ser a da gravidade. Segundo o
diagrama da velocidade a seguir:
• a velocidade máxima deverá ser: (V – 0) / (t1 – 0), então V = g · (n – 1) · t1;
• t1 é o tempo até a velocidade máxima e
• t2 é o menor tempo de soerguimento desse corpo até a altura H.
Lembrando que a área de um gráfico velocidade × tempo equivale ao deslocamento, essa área
deverá ter o valor H.
Cálculo da área: [(n – 1) · g · t1] · t2 / 2 = H. A aceleração de queda que deverá ser igual à da
gravidade quando a tração for nula, então, em módulo: (n – 1) · g · t1 / (t2 – t1) = g. Assim, temos que
t1 = t2/n e (n – 1) · (t2 · n) · t2 / 2 = H.
E, portanto,
Questão 7
Um cubo maciço e homogêneo, cuja massa é de 1,0 kg, está em repouso sobre uma superfície plana
horizontal. O coeficiente de atrito estático entre o cubo e a superfície vale 0,30. Uma força F,
horizontal, é então aplicada sobre o centro de massa do cubo.
(Considere o módulo da aceleração da gravidade igual a 10 m/s2.)
 
Assinale o gráfico que melhor representa a intensidade f da força de atrito estático em função da
intensidade F da força aplicada.
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
Gabarito:
C
Resolução:
A força de atrito estático tem o mesmo módulo da força aplicada, portanto, os valores dos eixos x e y
são os mesmos, o que justifica a escolha da alternativa C.
Questão 8
Um corredor de 80 kg de massa gasta 2 s para percorrer os primeiros 10 m de uma corrida.
Admitindo que, ao chegar aos 10 m, a sua velocidade era de 10 m/s, conclui-se que a potência média
do corredor, nesse trecho da corrida, foi de:
a) 100 W
b) 200 W
c) 500 W
d) 1.000 W
e) 2.000 W
Gabarito:
E
Resolução:
Pot = 
Neste caso, o trabalho realizado corresponde à variação de energia cinética.
Ecin f – Ecin i = m × – 0 = 80 × = 4.000 J
Pot = = 2.000 W.
Questão 9
Um corpo de massa m, com uma energia cinética desprezível em relação à sua energia potencial,
está situado a uma distância r do centro da Terra, que possui raio R, massa M e g = GM/R2.
Suponha que esse corpo caia em direção à Terra.
Desprezando os efeitos de rotação da Terra e o atrito da atmosfera, assinale a alternativa que contém
a relação que permite calcular a velocidade v do corpo no instante em que ele colide com a Terra.
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
Gabarito:
E
Resolução:
A energia potencial de dois corpos esféricos cujos centros estão separados por uma distância r será:
Na superfície da Terra, podemos dizer que a energia potencial do sistema deve ser igual à energia
cinética, pois o sistema é conservativo.
Sendo h = r – R, temos:
 
Questão 10
Um corpo I é colocado dentro de uma campânula de vidro transparente evacuada. Do lado externo,
em ambiente à pressão atmosférica, um corpo II é colocado próximo à campânula, mas não em
contato com ela, como mostra a figura.
As temperaturas dos corpos são diferentes e os pinos que os sustentam são isolantes térmicos.
Considere as formas de transferência de calor entre esses corpos e aponte a alternativa correta.
(A) Não hátroca de calor entre os corpos I e II porque não estão em contato entre si.
(B) Não há troca de calor entre os corpos I e II porque o ambiente no interior da campânula está
evacuado.
(C) Não há troca de calor entre os corpos I e II porque suas temperaturas são diferentes.
(D) Há troca de calor entre os corpos I e II e a transferência se dá por convecção.
(E) Há troca de calor entre os corpos I e II e a transferência se dá por meio de radiação
eletromagnética.
Gabarito:
E
Resolução:
O calor radiante é uma frequência de onda eletromagnética que se propaga em qualquer meio,
inclusive no vácuo.
No problema apresentado, o calor radiante passará do corpo I para o corpo II ou o contrário, por
radiação eletromagnética. O sentido da transmissão do calor deve ser do corpo de maior temperautra
para o de menor temperatura. De qualquer forma, a transmissão será por radiação.
Questão 11
Um dos principais impactos das mudanças ambientais globais é o aumento da frequência e da
intensidade de fenômenos extremos, que quando atingem áreas ou regiões habitadas pelo homem,
causam danos. Responsáveis por perdas significativas de caráter social, econômico e ambiental, os
desastres naturais são geralmente associados a terremotos, tsunamis, erupções vulcânicas, furacões,
tornados, temporais, estiagens severas, ondas de calor etc.
Disponível em: . Acesso em: 20 maio 2015. 
Supondo que um tornado tenha movimento circular uniforme e que seu raio aumente gradativamente
com a altura, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o comportamento da grandeza
física relacionada a eventuais objetos localizados em pontos da superfície externa do tornado.
a) A velocidade angular desses objetos é maior nos pontos mais altos do tornado.
b) A velocidade angular desses objetos é a mesma em qualquer altura do tornado.
c) A velocidade linear desses objetos tem sentido e direção constante em qualquer altura do tornado.
d) A aceleração centrípeta desses objetos tem o mesmo sentido e direção da velocidade linear.
e) A aceleração centrípeta desses objetos é a mesma em qualquer altura do tornado.
Gabarito:
B
Resolução:
(Resolução oficial) 
Considerando que um tornado tem o formato semelhante a um cone, então, com o aumento da altura
do cone há o aumento do seu raio. Comparando o tornado com um cone e considerando que objetos
localizados em pontos da superfície externa do cone descrevem movimento circular uniforme, a
velocidade angular é a mesma em qualquer ponto da circunferência descrita, independentemente do
raio (ou da altura) do cone.
A. Incorreta. A velocidade angular é a mesma em qualquer ponto da circunferência descrita,
independentemente da altura do cone.
B. Correta. A velocidade angular é a mesma em qualquer ponto da circunferência descrita,
independentemente do raio (ou da altura) do cone.
C. Incorreta. O erro está em afirmar que a velocidade linear de um objeto na superfície externa do
tornado tem sentido e direção constante. Ou seja, o sentido e a direção da velocidade linear (ou
tangencial) sempre variam.
D. Incorreta. A aceleração centrípeta de um objeto é sempre perpendicular à direção da velocidade
linear (ou tangencial).
E. Incorreta. A aceleração centrípeta de um objeto varia de acordo com a expressão , ou seja, como
o raio do tornado aumenta com sua altura, a aceleração centrípeta também deve variar.
Questão 12
Um conjunto de placas de aquecimento solar eleva a temperatura da água de um reservatório de 500
litros de 20 °C para 47 °C em algumas horas. Se no lugar das placas solares fosse usada uma
resistência elétrica, quanta energia elétrica seria consumida para produzir o mesmo aquecimento?
Adote 1,0 kg/litro para a densidade e 4,0 kJ/(kg·°C) para o calor específico da água. Além disso, use 1
kWh = 103 W · 3.600 s = 3,6 · 106 J.
a) 15 kWh.
b) 26 kWh.
c) 40.000 kWh.
d) 54.000 kWh.
Gabarito:
A
Resolução:
A massa de água presente em 500 L é:
m = 500 kg
A quantidade de energia necessária ao aquecimento de 500 kg de água é dada por:
Q = m · c · Δθ
Q = (500 · 1,0) · 4,0 · (47 – 20)
Q = 5,4 · 104 kJ = 5,4 · 107 J
Considerando-se que 1 kWh é igual a 3,6 · 106 J, a energia elétrica consumida para produzir o mesmo
aquecimento seria igual a:
1 kWh — 3,6 · 106 J
E — 5,4 · 107 J
E = 15 kWh
Questão 13
Um componente eletrônico tem curva característica mostrada no gráfico a seguir:
A resistência elétrica do componente na região em que ele se comporta como um resistor ôhmico
vale aproximadamente:
(A) 0,4 Ω
(B) 0,6 Ω
(C) 0,8 Ω
(D) 1,0 Ω
(E) 1,2 Ω
Gabarito:
C
Resolução:
A resistência elétrica do componente na região em que ele se comporta como um resistor ôhmico, ou
seja, em que o aumento da corrente varia quase linearmente com o aumento da diferença de
potencial e que, de acordo com o gráfico, vai de i1 = 0 A a i2 = 0,5 A, vale aproximadamente:
R = U/i
R = 0,2/0,25
R = 0,8 Ω
Questão 14
Um desfibrilador cardíaco faz uso de um capacitor de 40 ?F carregado em uma diferença de potencial
de 3000 V. A energia armazenada no dispositivo é transferida ao paciente através de um pulso de
curta duração, cerca de 2ms. Nessa situação, a potência média transmitida ao paciente durante a
duração do pulso, em kW, é
A) 180.
B) 90.
C) 30.
D) 360.
Gabarito:
B
Resolução:
A potência média P transmitida ao paciente durante a duração do pulso, em kW, é dada por:
P = E/Δt
P = C · U2/2 / Δt
P = 40·10–6 · (3000)2/2 / 2·10–3
P = 9·104 W – 90 kW
Questão 15
Um cilindro homogêneo de 30 cm de comprimento e massa de 4 kg, que se encontra em repouso com
seu eixo de simetria paralelo a uma superfície horizontal sem atrito, é submetido à ação de duas
forças opostas, com intensidades 20 N e 32 N, aplicadas ao longo de seu eixo, tracionando-o.
Considerando que uma seção transversal localizada a 10 cm do ponto de aplicação da força de menor
intensidade divide o cilindro em duas partes que se mantêm em contato, é correto dizer que a força
que mantém as duas porções unidas e atua ao longo da seção transversal corresponde a
A) 28 N.
B) 16 N.
C) 24 N.
D) 12 N.
Gabarito:
C
Resolução:
A aceleração a que a força F causa no cilindro é dada por:
F = m · a
32 – 20 = 4 · a
a = 3 m/s2
A força F que mantém as duas porções unidas e atua ao longo da seção transversal corresponde a
F = m · a
F – 20 = 4/3 · 3
F – 20 = 20 + 4
F = 24 N
Questão 16
Um circuito elétrico com dois pares de terminais é conhecido como quadripolo. Para um quadripolo
passivo, as tensões medidas em cada par de terminais podem ser expressas em função das correntes
mediante uma matriz de impedância , de tal forma que: . Dos
quadripolos propostos nas alternativas seguintes, assinale aquele cuja matriz de impedância seja
 .
a)
b)
c)
d)
e)
Gabarito:
D
Resolução:
 A figura a seguir representa esquematicamente o circuito analisado:
Aplicando a lei de Ohm nas diferentes malhas do circuito podemos determinar as seguintes relações:
Considerando e aplicando na equação anterior, temos:
Sendo e aplicando na primeira equação obtida, temos:
Assim a matriz é obedecida conforme foi explorado no enunciado, e o circuito fica no formato
mostrado na figura anterior.
Questão 17
Um disco rígido de massa M e centro O pode oscilar sem atrito num plano vertical em torno de uma
articulação P. O disco é atingido por um projétil de massa m ? M que se move horizontalmente com
velocidade no plano do disco. Após a colisão, o projétil se incrusta no disco e o conjunto gira em
torno de P até o ângulo . Nestas condições, afirmam-se: 
I. a quantidade de movimento do conjunto projétil + disco se mantém a mesma imediatamente
antes e imediatamente depois da colisão;
II. a energia cinética do conjunto projétil + disco se mantém a mesma imediatamente antes e
imediatamente depois da colisão;
III. a energia mecânica do conjunto projétil + disco imediatamente após a colisão é igual à da
posição de ângulo .
É(são) verdadeira(s) apenas a(s) assertiva(s)
a) I.
b) I e II.
c) I e III.
d) II e III.
e) III.
Gabarito:
E
Resolução:
I. Incorreta. A quantidadede movimento do conjunto antes e após a colisão não se conserva, uma vez
que o sistema está sob a ação de uma força externa devido à articulação P.
II. Incorreta. A colisão é perfeitamente inelástica, de forma que fica claro que não há conservação da
energia cinética.
III. Correta. O problema se trata de um sistema conservativo. Desta forma, a energia mecânica se
conserva.
Questão 18
Um corredor parte do repouso com aceleração constante em uma pista horizontal. Suponha que ele
imponha uma aceleração tal que seus pés fiquem na iminência do deslizamento em relação ao solo.
Se a força de atrito estático máxima corresponde a 60% de seu peso, quantos metros o atleta
percorre nos primeiros 2 segundos?
Considere g = 10 m/s2.
a) 6.
b) 2.
c) 24.
d) 12.
Gabarito:
D
Resolução:
Questão 19
Um corpo de massa m, em queda livre e sob ação de gravidade g constante, parte do repouso e
descreve uma trajetória vertical. Durante a queda, a resistência do ar impõe uma força de atrito
proporcional ao módulo V da velocidade do corpo, o que faz a massa se deslocar com aceleração
variável. O módulo da força de resistência é dado por bV, onde b é uma constante de
proporcionalidade e depende, dentre outros fatores, da forma do corpo. A segunda Lei de Newton,
aplicada ao corpo, mostra que o módulo da força resultante é força = mg − bV = mA, onde A é o
módulo da aceleração. Note que, no instante inicial, V = 0 e a aceleração fica simplesmente A = g. À
medida que o tempo passa, V aumenta e A diminui até um instante de tempo em que a velocidade se
manterá constante. Esta velocidade, chamada de velocidade terminal, tem módulo igual a
a) mg.
b) bmg.
c) .
d) .
Gabarito:
D
Resolução:
Na velocidade terminal, dita constante, a força resultante é nula, de forma que tenhamos:
Questão 20
Um dos esportes olímpicos mais tradicionais é o salto ornamental em piscina. Nele, o atleta salta do
alto de um trampolim visando executar uma trajetória parabólica até atingir a água. Aliado a esse
movimento, ele tem de executar outros movimentos, pontuados pelos juízes, como o de encolher
momentaneamente braços e pernas de modo que, além da trajetória parabólica de seu centro de
massa, ele passe também a girar seu corpo em torno do seu centro de massa. No final do salto, ele
estica novamente os braços e as pernas visando cair de cabeça na água. Essa sequência de
movimentos está representada na figura a seguir.
Comparando o movimento inicial feito pelo atleta com braços e pernas estendidos ao movimento
realizado com esses membros dobrados junto ao tronco, a lei de conservação do momento angular
permite afirmar que
a) há uma diminuição do momento de inércia do atleta e, portanto, uma diminuição na sua
velocidade de rotação.
b) há uma diminuição do momento de inércia do atleta e, portanto, um aumento na sua velocidade de
rotação.
c) há um aumento do momento de inércia do atleta e, portanto, um aumento na sua velocidade de
rotação.
d) há um aumento do momento de inércia do atleta e, portanto, uma diminuição na sua velocidade de
rotação.
Gabarito:
B
Resolução:
Considerando que o momento angular total se conserva, por não haver ação de torques externos, ao
encolher o corpo haverá uma diminuição do momento de inércia. Para que ocorra a conservação, a
velocidade angular deverá aumentar.