Edição: FACERES 2017 · SetembroFísica: questões 25 a 32Fonte: Gabarito separado fornecido na pasta de origem. Organização por mês de aplicação, sem presumir o ano de ingresso.
Q25
Retorno à origem e distância percorrida
11 25. Em um ensaio de laboratório, uma partícula puntiforme passa pela origem de uma trajetória retilínea em movimento uniformemente variado retardado com velocidade V1 = 5,40 km/h, no mesmo sentido positivo da orientação da trajetória e com taxa de desaceleração constante de módulo a = 1,00 m/s². Após um intervalo de tempo t Δ, a partícula passa novamente pela origem com a mesma velocidade, porém em sentido oposto ao sentido da orientação da trajetória e em movimento retilíneo uniformemente variado acelerado. Sabendo que a aceleração vetorial da partícula manteve-se constante durante todo o intervalo de tempo t Δ, pode-se afirmar que o valor de t Δ, a distância D percorrida e o módulo do deslocamento vetorial S Δ durante o intervalo considerado são, respectivamente:
A)3,00 s; 2,25 m; 2,25 m.
B)3,00 s; 2,25 m; 0,00 m.
C)1,50 s; 2,25 m; 2,25 m.
D)1,50 s; 2,25 m; 0,00 m.
E)6,00 s; 1,12 m; 0,00 m.
Gabarito fornecido · prova amarela.
B
Resolução
A velocidade inicial é:
\[v_0=5{,}40/3{,}6=1{,}50\,m/s\]
Com aceleração a = −1,00 m/s², o tempo até parar é:
\[t_p=1{,}50\,s\]
O retorno simétrico dura outro intervalo igual.
\[\Delta t=3{,}00\,s\]
A distância até o ponto de inversão é:
\[d=\frac{v_0^2}{2\lvert a\rvert}=1{,}125\,m\]
A distância total é 2,25 m e o deslocamento vetorial é zero, pois os pontos inicial e final coincidem.
Alternativa correta: B.
Q26
Força e propriedades dos corpos
Murilo está assistindo a um famoso filme de ficção científica e aventura na TV, quando seu tio passa pela sala no exato momento em que o herói da ficção profere em voz grave: “Que a força esteja com você!”. O tio de Murilo, conhecedor de Física, diz a ele que, do ponto de vista científico, essa frase está incorreta, pois força não é uma propriedade dos corpos. De acordo com o exposto, assinale a alternativa correta:
A)O tio de Murilo enganou-se, pois força é uma propriedade dos corpos.
B)Força é uma ação e não é uma grandeza física vetorial.
C)Força é a potência de um corpo.
D)Na física, força pode ser entendida como sinônimo de inércia.
E)Força é uma ação capaz de alterar velocidade, ou ainda, de deformar os corpos.
Gabarito fornecido · prova amarela.
E
Resolução
No modelo mecânico, força representa interação. A resultante pode acelerar o centro de massa, enquanto forças também podem deformar corpos. Inércia está relacionada à resistência à mudança de velocidade, e potência é taxa de transferência de energia. Nenhuma dessas definições transforma força em uma propriedade armazenada pelo corpo.
Alternativa correta: E.
Q27
Queda livre em gravidade desconhecida
Nas proximidades de um planeta, cuja intensidade da aceleração gravitacional é desconhecida, um corpo é abandonado em queda livre e cai 3 metros durante o primeiro segundo de queda. Sabendo que o corpo levou 3 segundos para atingir a superfície do planeta e que não houve força de resistência ao movimento, qual foi a altura da queda?
A)3 metros.
B)12 metros.
C)15 metros.
D)27 metros.
E)48 metros.
Gabarito fornecido · prova amarela.
D
Resolução
No primeiro segundo:
\[3=\frac12g\cdot1^2\]
\[g=6\,m/s^2\]
Em três segundos:
\[h=\frac12\cdot6\cdot3^2\]
\[h=27\,m\]
Equivalentemente, triplicar o tempo multiplica por nove a distância de queda a partir do repouso.
Alternativa correta: D.
Q28
Equilíbrio de torques na balança romana
12 28. A balança romana é uma haste horizontal sustentada por um gancho em um ponto fixo O. A partir do ponto O, um corpo P é deslocado na direção de uma das extremidades, a fim de equilibrar um corpo pendurado em um prato na outra extremidade da haste horizontal: Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas no período a seguir: “Quando P equilibra um corpo de massa igual a 5 kg, a distância d indicada na figura é 15 cm. Quando P equilibra um corpo de massa igual a 4 kg, a distância d indicada na figura é ________. A balança romana pode ser comparada a uma alavanca ____________.”
A)12 cm – interfixa.
B)12 cm – interpotente.
C)18 cm – inter-resistente.
D)18 cm – interfixa.
E)21 cm – interpotente.
Gabarito fornecido · prova amarela.
A
Resolução
Desprezando o peso próprio da haste e mantendo o braço do prato, o equilíbrio exige:
\[mg\ell=P d\]
Como P e ℓ não mudam, d é proporcional a m.
\[\frac{d_2}{15}=\frac45\]
\[d_2=12\,cm\]
O apoio O fica entre o prato e o contrapeso. A alavanca é interfixa.
Alternativa correta: A.
Q29
Indução por mudança da área da espira
Uma espira condutora de área variável está imersa em um campo magnético uniforme de indução B , cuja direção é normal ao plano da folha e no sentido de entrada. De acordo com a Lei de Lenz, o sentido da corrente elétrica induzida é tal que, por seus efeitos, opõe-se à causa que lhe deu origem, logo:
A)A variação da área da espira não interfere no fluxo magnético e, portando, não há corrente elétrica induzida na espira.
B)Diminuindo-se a área da espira, o sentido da corrente elétrica induzida na espira é antihorário.
C)Para que haja corrente elétrica induzida na espira é necessário que o fluxo magnético seja constante.
D)Aumentando-se a área da espira, o sentido da corrente elétrica induzida na espira é antihorário.
E)Aumentando-se a área da espira, o sentido da corrente elétrica induzida na espira é horário.
Gabarito fornecido · prova amarela.
D
Resolução
Com campo perpendicular ao plano:
\[\Phi_B=BA\]
Se a área aumenta, aumenta o fluxo dirigido para dentro da folha. A corrente induzida deve produzir campo para fora, contrariando esse aumento. Pela regra da mão direita, a corrente é anti-horária.
Se a área diminuísse, a corrente tenderia a produzir campo para dentro, com sentido horário. Campo constante não significa fluxo constante quando a área varia.
Alternativa correta: D.
Q30
Capacitância por gráfico e associação
Dispõe-se de quatro capacitores idênticos de capacitância C. O gráfico mostra a carga Q armazenada por um deles em função da tensão U. Deseja-se associar os quatro para que a capacitância equivalente também seja C. Qual associação atende ao objetivo? Os valores sobre os capacitores podem ser obtidos pelo quociente Q/U.
A)
B)
C)
D)
E)
Gabarito fornecido · prova amarela.
C
Resolução
Do gráfico:
\[C=\frac QU=\frac{30\,\mu C}{10\,V}=3\,\mu F\]
Dois capacitores idênticos em série equivalem a:
\[C_s=\frac C2\]
Dois desses ramos em paralelo resultam em:
\[C_{eq}=\frac C2+\frac C2=C\]
A associação adequada contém dois ramos de dois capacitores de 3 μF em série. Todos os quatro dispositivos são utilizados.
Alternativa correta: C.
Q31
Doppler com fonte entre dois observadores
Ricardo Fernando e Graziela Vanessa estão parados à beira de uma avenida. Uma ambulância emite som de frequência constante $f_0$ e move-se com velocidade constante $V_F$, afastando-se do garoto e aproximando-se da garota. Sendo $V_S$ a velocidade do som no ar, quais expressões fornecem as frequências $f_{RF}$ e $f_{GV}$ ouvidas por eles?
A)$f_{RF}=f_0\frac{V_S}{V_S+V_F}$ e $f_{GV}=f_0\frac{V_S}{V_S-V_F}$.
B)$f_{RF}=f_0\frac{V_S}{V_S-V_F}$ e $f_{GV}=f_0\frac{V_S}{V_S+V_F}$.
C)$f_{RF}=f_0\frac{V_S+V_F}{V_S}$ e $f_{GV}=f_0\frac{V_S-V_F}{V_S}$.
D)$f_{RF}=f_0\frac{V_S-V_F}{V_S}$ e $f_{GV}=f_0\frac{V_S-V_F}{V_S+V_F}$.
E)$f_{RF}=f_{GV}=f_0\frac{V_F}{V_S}$.
Gabarito fornecido · prova amarela.
A
Resolução
Os dois observadores estão parados em relação ao ar. A fonte afasta-se de Ricardo Fernando, alongando o comprimento de onda recebido.
\[f_{RF}=f_0\frac{V_S}{V_S+V_F}\]
Para Graziela Vanessa, a fonte se aproxima e comprime os comprimentos de onda.
\[f_{GV}=f_0\frac{V_S}{V_S-V_F}\]
Assim, f_RF é menor que f₀ e f_GV é maior que f₀, supondo a fonte subsônica como no modelo usual.
Alternativa correta: A.
Q32
Fator de Lorentz e repouso
Na convenção histórica de massa relativística, a massa m de uma partícula em movimento é dada por $m=m_0/\sqrt{1-(v/c)^2}$, em que m₀ é a massa em repouso e c a velocidade da luz no vácuo. Com base nessa equação, assinale a alternativa incorreta:
A)A inércia de uma partícula é tanto maior quanto mais rapidamente ela estiver se movendo.
B)A equação estabelece que é impossível uma partícula mover-se com velocidade c v ≥ .
C)Se c v < < 0 , a massa m será maior que 0 m .
D)Se c v × = 6,0 , a massa m será 25% maior que 0 m .
E)Para corpos em repouso, ou seja, 0 = v , temse 0 m m > .
Gabarito fornecido · prova amarela.
E
Resolução
Na notação histórica do enunciado:
\[m=\gamma m_0\]
\[\gamma=\frac1{\sqrt{1-v^2/c^2}}\]
Para v = 0,6c:
\[\gamma=\frac1{\sqrt{1-0{,}36}}=1{,}25\]
O valor indicado aumenta 25% nessa convenção. Para repouso:
\[v=0\]
\[\gamma=1\]
\[m=m_0\]
É incorreta a afirmação de que, em repouso, m supera m₀. A restrição v < c refere-se a partículas com massa de repouso positiva; partículas sem massa exigem tratamento distinto.
