QUESTÕES DE FÍSICA ENEM

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FÍSICA 
 
 
 
Sumário 
 
 
 
 
 
Aula 1 – Calorimetria ................................................................................................................................... 3 
Aula 2 – Trabalho, potência e energia .............................................................................................. 9 
Aula 3 – Hidrostática .................................................................................................................................. 14 
Aula 4 – Magnetismo ................................................................................................................................ 21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Módulo de Física 
Professores Eduardo Kílder e Leandro Herston 
3 
Volume 1 
 
 
 
 
 
 
 
1. Define-se meia-vida térmica de um corpo (t1/2) como o tempo 
necessário para que a diferença de temperatura entre esse corpo 
e a temperatura de sua vizinhança caia para a metade. 
 
 
 
 Considere que uma panela de ferro de 2 kg, inicialmente a 110 °C, 
seja colocada para esfriar em um local em que a temperatura 
ambiente é constante e de 30 °C. Sabendo que o calor 
específico do ferro é 0,1 cal/(g ⋅ °C), a quantidade de calor cedida 
pela panela para o ambiente no intervalo de tempo de três meias-vidas 
térmicas da panela é 
a) 16 000 cal. d) 12 000 cal. 
b) 14 000 cal. e) 8 000 cal. 
c) 6 000 cal. 
 
 Comentário: 
 [B] 
 
 As sequências de temperaturas nos três tempos de meia-vida 
térmica são: 
0T 110 C 30 C 80 C∆ = ° − ° = ° 
1/2 1/2 1/2
1 2 3
1t 2t 3t0 0 0
0 Q Q Q
T T T
T
2 4 8
∆ ∆ ∆∆ → → → 
1/2 1/2 1/2
1 2 3
1t 2t 3t
Q Q Q
80 C 40 C 20 C 10 C° → ° → ° → ° 
 Usando o calor sensível para calcular cada um dos intervalos, 
temos: 
( )1 1
cal
Q 2 000g 0,1 80 40 C Q 8 000cal
g C
= ⋅ ⋅ − ° ∴ =
⋅°
 
( )2 2
cal
Q 2 000g 0,1 40 20 C Q 4 000cal
g C
= ⋅ ⋅ − ° ∴ =
⋅°
 
( )3 3
cal
Q 2 000g 0,1 20 10 C Q 2 000cal
g C
= ⋅ ⋅ − ° ∴ =
⋅°
 
 Logo, o calor total cedido da panela para o ambiente foi de: 
 Qtotal = 14 000 cal. 
2. Em uma garrafa térmica, são colocados 200 g de água à temperatura 
de 30 °C e uma pedra de gelo de 50 g, à temperatura de –10 °C. 
Após o equilíbrio térmico, 
 
Dados: 
- calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g; 
- calor específico do gelo = 0,5 cal/g °C; 
- calor específico da água = 1,0 cal/g °C. 
 
a) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 7 °C. 
b) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0,4 °C. 
c) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 20 °C. 
d) nem todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0 °C. 
e) o gelo não derreteu e a temperatura de equilíbrio é –2 °C. 
 
Comentário: 
[A] 
 
 Calor necessário para que todo o gelo atinja 0 °C e derreta: 
( )( )
1 g g g g
1
1
Q m c m L
Q 50 0,5 0 10 50 80
Q 4 250 cal
= ∆θ +
= ⋅ ⋅ − − + ⋅
=
 
 
Calor necessário para que a água atinja 0 °C: 
( )
2 a a a
2
2
Q m c
Q 200 1 0 30
Q 6 000 cal
= ∆θ
= ⋅ ⋅ −
= −
 
 
 Portanto, não é possível que a água esfrie até 0 °C. Sendo θe a 
temperatura de equilíbrio, temos que: 
 Calor necessário para que o gelo derretido (agora água) atinja o 
equilíbrio: 
( )3 e
3 e
Q 50 1 0
Q 50
= ⋅ ⋅ θ −
= θ
 
 
 Calor necessário para que a água a 30 °C atinja o equilíbrio: 
( )4 e
4 e
Q 200 1 30
Q 200 6 000
= ⋅ ⋅ θ −
= θ −
 
 
Portanto, é necessário que: 
1 3 4
e e
e
e
Q Q Q 0
4 250 50 200 6 000 0
250 1 750
7 C
+ + =
+ θ + θ − =
θ =
∴θ = °
 
 
3. Em uma 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 
a) da mão para o objeto metálico; e lenta da mão para o plástico, 
por isso a sensação de frio maior proveniente do objeto metálico. 
b) do objeto metálico para a mão; e lenta do plástico para a mão, 
por isso a sensação de frio maior proveniente do plástico. 
c) da mão para o plástico; e lenta da mão para o objeto metálico, 
por isso a sensação de frio maior proveniente do plástico. 
d) do plástico para a mão; e lenta do objeto metálico para a mão, por 
isso a sensação de calor maior proveniente do objeto metálico. 
e) da mão para o plástico; e lenta da mão para o objeto metálico, por 
isso a sensação de calor maior proveniente do objeto metálico. 
AULA 1 
CALORIMETRIA 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
4 Volume 1 
 Comentário: 
[A] 
 
 O metal é um excelente condutor de calor, enquanto o plástico é 
péssimo. Assim, o calor do corpo do indivíduo flui mais rápido pelo 
metal que pelo plástico, dando a sensação térmica de frio para a 
mão que segura o metal. Materiais com baixo calor específico 
como os metais têm facilidade na condução de calor por 
aquecerem e resfriarem mais rápido em relação a materiais com 
alto calor específico. Já materiais com alto calor específico 
aquecem e resfriam mais lentamente, como no caso do plástico e 
da própria água dos mares, lagos e rios, que, por essa 
característica, ajudam a manter o planeta Terra com uma variação 
de temperatura agradável. 
 
• TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: 
 
 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. 
 
4. 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 m = 2,0 × 10–10 kg, inicialmente a uma temperatura 
Ti = 36 °C, que é aquecida pelo laser a uma temperatura final 
Tf = 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 g = 10 m/s2, 
aproxime π = 3,0 e 1 atm = 105 Pa. 
 
a) 6,0 × 10–6 J. 
b) 6,0 × 10–8 J. 
c) 1,3 × 10–12 J. 
d) 6,0 × 10–13 J. 
 
Comentário: 
[A] 
 
Pela equação do calor sensível: 
( )10
6
J
Q mc 2 10 kg 3 000 46 C 36 C
kg C
Q 6 10 J
−
−
= ∆θ = ⋅ ⋅ ⋅ ° − °
⋅°
∴ = ⋅
 
 
5. Drones vêm sendo utilizados por empresas americanas para 
monitorar o ambiente subaquático. Esses drones podem substituir 
mergulhadores, sendo capazes de realizar mergulhos de até 
cinquenta metros de profundidade e operar por até duas horas e 
meia. 
 
 
 
 Leve em conta, ainda, os dados mostrados no gráfico acima, 
referentes à temperatura da água (T) em função da profundidade 
(d). Considere um volume cilíndrico de água cuja base tem área 
A = 2 m2, a face superior está na superfície a uma temperatura 
constante TA e a face inferior está a uma profundidade d a uma 
temperatura constante TB, como mostra a figura a seguir. 
 
 Na situação estacionária, nas proximidades da superfície, a 
temperatura da água decai linearmente em função de d, de forma 
que a taxa de transferência de calor por unidade de tempo (Φ),por 
condução da face superior para a face inferior, é aproximadamente 
constante e dada por A B
T T
kA ,
d
−Φ = em que Wk 0,6
m C
=
×°
 é a 
condutividade térmica da água. Assim, a razão A B
T T
d
−
é constante 
para todos os pontos da região de queda linear da temperatura da 
água mostrados no gráfico apresentado. 
 
 
 Utilizando as temperaturas da água na superfície e na 
profundidade d do gráfico e a fórmula fornecida, conclui-se que, 
na região de queda linear da temperatura da água em função de d, 
Φ é igual a 
 
 Dados: Se necessário, use aceleração da gravidade g = 10 m/s2, 
aproxime π = 3,0 e 1 atm = 105 Pa. 
 
a) 0,03 W. c) 0,40 W. 
b) 0,05 W. d) 1,20 W. 
 
Comentário: 
[A] 
 
 Utilizando a parte linear do gráficopara d de 0 m a 2 m, obtemos: 
A BT T 19,3 C 19,25 C 0,025 C m
d 2 m
− ° − °= = ° 
 Substituindo esse valor na relação dada, obtemos Φ: 
A BT TkA 0,6 2 0,025
d
0,03 W
−Φ = = ⋅ ⋅
∴Φ =
 
 
 
 
1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
5 Volume 1 
 No dia vinte e três de janeiro de 2018, a cidade de São Paulo ganhou a 
sua 72ª estação de metrô, a estação Higienópolis-Mackenzie que faz 
parte da Linha 4 – Amarela. A estação é totalmente acessível aos 
usuários com deficiência e mobilidade reduzida. Os pavimentos contam 
com cinco elevadores que fazem a interligação da rua com o mezanino e 
com as plataformas, além de 26 escadas rolantes e 13 fixas. Suponha-se 
que uma pessoa com massa 80 kg rejeite os elevadores e as escadas 
rolantes e, disposta a emagrecer dissipando a sua energia, suba 
diariamente os 25 metros de profundidade da estação. 
 
 Considerando-se a massa específica da água 1,0 g/cm3, seu calor 
específico sensível 1,0 cal/g ⋅ °C, a aceleração gravitacional g = 10 m/s2 
e 1,0 cal equivalente aproximada a 4,0 joules, em cinco dias, a energia 
dissipada por essa pessoa aquece um litro de água de um intervalo de 
temperatura em °C igual a 
a) 50. d) 10. 
b) 25. e) 5,0. 
c) 20. 
 
2. Um professor de Física, ao final de seu dia de trabalho, resolve 
preparar um banho de banheira e deseja que sua água esteja 
exatamente a 38 °C. Entretanto, ele se descuida e verifica que a 
temperatura da água atingiu 42 °C. Para solucionar o problema, o 
professor resolve adicionar água da torneira, que está a 18 °C. 
Considerando que há, na banheira, 60 litros de água, e que haja trocas 
de calor apenas entre a água quente e a água fria, qual será o volume 
de água, em litros, que ele deverá acrescentar na banheira para atingir 
a temperatura desejada? 
a) 12 d) 16 
b) 20 e) 6 
c) 18 
 
3. "Blindagem rápida" ganha força no Brasil, mas pode ter 
armadilhas. Em vez da manta balística convencional, a blindagem 
unidirecional usa tecido formado por várias camadas de aramida 
(também conhecida como Kevlar), dotadas de fios paralelos e 
sobrepostos de forma perpendicular. "Essa malha dissipa melhor a 
energia e é mais maleável, dispensando lâminas de aço nas 
extremidades” (...). O nível de proteção é o 3º, o máximo 
permitido por lei para uso civil, que deve suportar disparos de 
submetralhadoras 9 mm e pistolas Magnum de calibre 44, cuja 
velocidade de disparo é de aproximadamente 400 m/s. 
 
Disponível em: https://carros.uol.com.br/noticias/redacao/2015/06/01/blindagem-rapida-ganha-forca-no-
brasil-mas-pode-ter-armadilhas.htm e http://www.hornady.com/assets/files/ballistics/2013-
Standard-Ballistics.pdf. Acesso em: 13 jul. 2017 (adaptado). 
 
 No desenvolvimento de um sistema de blindagem, é necessário 
que um projétil de chumbo de uma Magnum 44 a 27 °C derreta e 
pare completamente após atingir a blindagem do veículo. 
Considere: temperatura de fusão do chumbo como TFC = 327 °C, o 
calor específico do chumbo como cC = 0,03 cal/g°C, o calor latente 
de fusão do chumbo como LFC = 6,0 cal/g. 
 Então, a fração máxima do calor que deve ser absorvido pela 
blindagem no impacto é, aproximadamente, igual a 
a) 0,50. d) 0,10. 
b) 0,44. e) 0,08. 
c) 0,21. 
 
4. Em um recipiente de capacidade térmica desprezível, 300 g de água, 
inicialmente a 20 °C, foram aquecidos. Após 2,0 minutos, quando a 
temperatura da água era 40 °C, mais 300 g de água a 20 °C foram 
adicionados ao recipiente. Considerando que não ocorreu perda de 
calor da água para o meio e que a fonte fornece calor a uma potência 
constante durante o processo, o tempo decorrido, após a adição da 
água, para que a temperatura da água atingisse 80 °C foi de 
a) 5,0 min. d) 15,0 min. 
b) 14,0 min. e) 8,0 min. 
c) 10,0 min. 
5. Um corpo absorve calor de uma fonte a uma taxa constante de 
30 cal/min e sua temperatura (T) muda em função do tempo (t) de 
acordo com o gráfico a seguir. 
 
 
 
 A capacidade térmica (ou calorífica), em cal/°C, desse corpo, no 
intervalo descrito pelo gráfico, é igual a 
a) 1. 
b) 3. 
c) 10. 
d) 30. 
 
6. 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 espe-
cífico 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. 
 
7. Para a prática de esportes olímpicos, é adequada a piscina 
olímpica. As dimensões dela, segundo a Federação Internacional 
de Natação, devem ser de 50 m para o comprimento; 25 m, para 
a largura, e 2,0 m, para a profundidade. A temperatura média 
ideal da água deve ser igual a 25 °C. 
 
 A quantidade de energia necessária, em joules, a ser fornecida 
para deixar a água da piscina na temperatura ideal – sendo essa a 
única troca de energia a se considerar –, observando que 
inicialmente a água, que preenche todo o volume da piscina, 
estava a 20 °C, é igual a 
 
Dados: 
águac 1,0 cal g C= ° (calor específico sensível da água) 
3
água 1,0 g cmρ = (massa específica da água) 
1,0 cal 4,0 J= 
a) 2,0 ⋅ 1010 J. 
b) 3,0 ⋅ 1010 J. 
c) 4,0 ⋅ 1010 J. 
d) 5,0 ⋅ 1010 J. 
e) 6,0 ⋅ 1010 J. 
 
8. Um fabricante de acessórios de montanhismo quer projetar um 
colchão de espuma apropriado para ser utilizado por alpinistas em 
regiões frias. Considere que a taxa de transferência de calor ao solo 
por uma pessoa dormindo confortavelmente seja 90 kcal/hora e que 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
6 Volume 1 
a transferência de calor entre a pessoa e o solo se dê 
exclusivamente pelo mecanismo de condução térmica através da 
espuma do colchão. Nestas condições, o gráfico representa a taxa de 
transferência de calor, em J/s, através da espuma do colchão, em 
função de sua espessura, em cm. 
 
 
 
 Considerando 1 cal = 4 J, a menor espessura do colchão, em cm, 
para que a pessoa durma confortavelmente é 
a) 1,0. 
b) 1,5. 
c) 2,2. 
d) 2,8. 
e) 3,9. 
 
9. As altas temperaturas do verão fazem aumentar a procura por um 
aparelho de ar-condicionado. Todavia, nem todos possuem 
condições de adquirir o equipamento, por causa do seu alto valor, e 
recorrem a resoluções alternativas. Uma delas é a construção de um 
ar-condicionado caseiro. 
 Esse ar-condicionado em questão constitui-se de uma caixa de 
isopor, quatro coolers (ventiladores de PC) e gelo. A proposta 
apresenta um cooler (próximo à tampa da caixa) que joga o ar para 
dentro da caixa e três coolers (próximos à base da caixa) que jogam 
o ar para o ambiente. O gelo, dentro de sacos plásticos, fica sobre 
uma grade feita de palitos, centralizada no meio da caixa. 
 
 Considere a pressão atmosférica de 1 atm, o gelo a 0 °C e o 
ambiente inicialmente a 35 °C. 
 
 Com base no exposto, analise as proposições a seguir, marque 
com V as verdadeiras ou com F as falsas, e assinale a alternativa 
com a sequência correta. 
( ) O isopor é um bom condutor de calor, então, as paredes 
do interior da caixa de isopor devem ser revestidas de pa-
pel alumínio para melhorar o funcionamento do ar- 
-condicionado. 
( ) A posição do cooler que joga o ar para dentro da caixa de-
ve ser próximo da base da caixa para que o ar- 
-condicionado seja mais eficiente, pois o ar frio é menos 
denso que o ar quente. 
( ) Se as paredes do interior da caixa de isopor forem revesti-
das de papel alumínio, o ar-condicionado aumentará sua efi-
ciência. 
( ) O ar que entra na caixa de isopor perde calor para o gelo e 
esfria, descendo para o fundo da caixa. 
( ) O gelo ganha calor latente do ar que entra na caixa e co-
meça a derreter. 
 
a) F - V - V - F - F 
b) V - V - F - F - V 
c)F - F - V - V - V 
d) V - F - F - V - F 
 
10. O gráfico mostra o fluxo térmico do ser humano em função da 
temperatura ambiente em um experimento no qual o 
metabolismo basal foi mantido constante. A linha tracejada 
representa o calor trocado com o meio por evaporação (E) e a 
linha cinza, o calor trocado com o meio por radiação e convecção 
(RC). 
 
 
 
 
 Sabendo que os valores positivos indicam calor recebido pelo 
corpo e os valores negativos indicam o calor perdido pelo corpo, 
conclui-se que 
a) em temperaturas entre 36 °C e 40 °C, o corpo recebe mais calor 
do ambiente do que perde. 
b) à temperatura de 20 °C, a perda de calor por evaporação é 
maior que por radiação e convecção. 
c) a maior perda de calor ocorre à temperatura de 32 °C. 
d) a perda de calor por evaporação se aproxima de zero para 
temperaturas inferiores a 20 °C. 
e) à temperatura de 36 °C, não há fluxo de calor entre o corpo e o 
meio. 
 
11. O fenômeno das ilhas de calor é mais verificado em ambientes 
urbanos, pois os diferentes padrões de refletividade (albedo) são 
altamente dependentes dos materiais empregados na construção 
civil. Nota-se que, dependendo do albedo, mais radiação será 
absorvida e, por consequência, mais calor será emitido pela 
superfície. Esses padrões diferenciados de emissão de calor acabam 
determinando uma temperatura mais elevada no centro e, à medida 
que se afasta desse ponto em direção aos subúrbios, as 
temperaturas tendem a ser mais amenas. 
 
 Albedo: número adimensional que indica a razão entre a 
quantidade de luz refletida por uma superfície e a quantidade de 
luz incidente nela. 
 
BAPTISTA, Gustavo M. de M. Ilhas Urbanas de Calor. Scientific American Brasil Aula aberta. 
Ano I. Nº 2. Duetto: São Paulo, 2010. p.25. 
 
 Dentre as propostas de intervenção no ambiente das cidades 
apresentadas a seguir, marque a que é efetiva para minimizar os 
efeitos das ilhas de calor. 
a) Minimizar as diferenças de altura entre os prédios e demais 
construções civis. 
b) A criação de sistema de escoamento e drenagem da água plu-
vial. 
c) A substituição da pavimentação de concreto de calçadas e ave-
nidas pelo asfalto. 
d) O plantio e manutenção de árvores nas regiões centrais das ci-
dades. 
e) O uso de coberturas e telhados de baixa reflexividade nas cons-
truções civis. 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
7 Volume 1 
 12. Com as elevadas temperaturas sendo uma constante no verão dos 
últimos anos, a instalação de exaustores eólicos, como os da figura 
a seguir, tem aumentado consideravelmente. Mais viáveis 
financeiramente do que os aparelhos de ar-condicionado, eles 
proporcionam a renovação do ar no interior de um ambiente sem 
necessidade de energia elétrica. Isso ocorre em virtude do 
movimento das hélices desses exaustores. 
 
 
 Um dos fatores físicos necessários para ocorrer esse movimento e 
provocar a exaustão do ar é o(a) 
a) irradiação térmica em virtude de o exaustor ser construído de 
metal. 
b) entrada do ar frio da parte externa para a interna através do 
exaustor. 
c) condutibilidade térmica do ar que diminui. 
d) pressão do ar quente na parte superior do ambiente. 
e) aumento da umidade do ar provocado pela presença de uma 
abertura na parte superior do ambiente. 
 
13. Para a preparação de um café, 1 L de água é aquecido de 25 °C até 
85 °C em uma panela sobre a chama de um fogão que fornece 
calor a uma taxa constante. O gráfico representa a temperatura (θ) 
da água em função do tempo, considerando que todo o calor 
fornecido pela chama tenha sido absorvido pela água. 
 
 
 
 Após um certo período de tempo, foram misturados 200 mL de 
leite a 20 °C a 100 mL do café preparado, agora a 80 °C, em uma 
caneca de porcelana de capacidade térmica 100 cal/°C, 
inicialmente a 20 °C. Considerando os calores específicos da água, 
do café e do leite iguais a 1 cal/(g ⋅ °C), as densidades da água, do 
café e do leite iguais a 1 kg/L, que 1 cal/s = 4 W e desprezando 
todas as perdas de calor para o ambiente, calcule: 
a) a potência, em W, da chama utilizada para aquecer a água para 
fazer o café. 
b) a temperatura, em °C, em que o café com leite foi ingerido, su-
pondo que o consumidor tenha aguardado que a caneca e seu 
conteúdo entrassem em equilíbrio térmico. 
14. Um copo de vidro, contendo em seu interior 100 g de água e 100 g 
de gelo, encontra-se sobre uma fonte de calor, inicialmente 
desligada. Em um dado instante, a fonte de calor é ligada e fornece 
calor ao sistema água-gelo-copo a uma taxa constante de 20 cal/s. 
 Considere que a pressão atmosférica é equivalente a 1 atm, que o 
sistema água-gelo-copo encontra-se inicialmente em equilíbrio 
térmico, e despreze as demais interações do sistema com o 
ambiente. 
 
Dados: 
Calor específico da água = 1 cal/g °C 
Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g 
Capacidade térmica do copo de vidro = 5 cal/°C 
 
 Com base nos dados e nas informações acima, responda. 
a) É possível saber em qual temperatura o sistema água-gelo- 
-copo se encontrava antes de a fonte de calor ser ligada? Justi-
fique a sua resposta. 
b) Qual o tempo gasto para que o sistema água-gelo-copo atinja a 
temperatura de 40 °C? 
 
15. Um contêiner com equipamentos científicos é mantido em uma 
estação de pesquisa na Antártida. Ele é feito com material de boa 
isolação térmica e é possível, com um pequeno aquecedor elétrico, 
manter sua temperatura interna constante, Ti = 20 °C, quando a 
temperatura externa é Te = –40 °C. As paredes, o piso e o teto do 
contêiner têm a mesma espessura, ε = 26 cm, e são de um mesmo 
material, de condutividade térmica k = 0,05 J/(s ⋅ m ⋅ °C). Suas dimensões 
internas são 2 × 3 × 4 m3. Para essas condições, determine 
 
 Dados: 
 
 A quantidade de calor por unidade de tempo (Φ) que flui através 
de um material de área A, espessura ε e condutividade térmica k, 
com diferença de temperatura ∆T entre as faces do material, é 
dada por: Φ = kA∆T/ε. 
 
a) a área A da superfície interna total do contêiner; 
b) a potência P do aquecedor, considerando ser ele a única fonte 
de calor; 
c) a energia E, em kWh, consumida pelo aquecedor em um dia. 
 
 
 
 
1. O gráfico 1 mostra a variação da pressão atmosférica em função da 
altitude e o gráfico 2, a relação entre a pressão atmosférica e a 
temperatura de ebulição da água. 
 
 
Disponível em: www.seara.ufc.br. (adaptado). 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
8 Volume 1 
 
Disponível em: www.if.ufrgs.br. (adaptado). 
 
 Considerando o calor específico da água igual a 1,0 cal/(g ⋅ °C), 
para aquecer 200 g de água, de 20 °C até que se inicie a 
ebulição, no topo do Pico da Neblina, cuja altitude é cerca de 
3.000 m em relação ao nível do mar, é necessário fornecer para 
essa massa de água uma quantidade de calor de, 
aproximadamente, 
a) 4,0 × 103 cal. 
b) 1,4 × 102 cal. 
c) 1,2 × 103 cal. 
d) 1,2 × 107 cal. 
e) 1,4 × 104 cal. 
 
2. Furacões são sistemas físicos que liberam uma enorme quantidade 
de energia por meio de diferentes tipos de processos, sendo um 
deles a condensação do vapor em água. De acordo com o 
Laboratório Oceanográfico e Meteorológico do Atlântico, um 
furacão produz, em média, 1,5 cm de chuva por dia em uma região 
plana de 660 km de raio. Nesse caso, a quantidade de energia por 
unidade de tempo envolvida no processo de condensação do 
vapor em água da chuva é, aproximadamente, 
 
Dados: 
– π = 3. 
– Calor latente de vaporização da água: 2 × 106 J/kg. 
– Densidade da água: 103 kg/m3. 
– 1 dia= 8,6 × 104 s. 
 
a) 3,8 × 1015 W. 
b) 4,6 × 1014 W. 
c) 2,1 × 1013 W. 
d) 1,2 × 1012 W. 
e) 1,1 × 1011 W. 
 
3. Um médico residente em Vitória, no Espírito Santo, quer aplicar em 
um paciente compressas de um gel que funciona à temperatura de 
15 °C. O médico possui um recipiente com meio litro de água à 
temperatura ambiente (25 °C) e necessita abaixaressa temperatura 
para 15 °C. O médico pensa em misturar certa massa de gelo na 
água para alcançar seu objetivo e possui esferas de gelo de 5 g cada. 
Sabendo que o calor específico do gelo vale 0,5 cal/g ⋅ °C, da água 
vale 1 cal/g ⋅ °C e que o calor de fusão do gelo é de 80 cal/g, 
considere a densidade da água igual a 1 kg/L. 
 
 Se o gelo está inicialmente a –10 °C, o número de esferas de gelo de 
que necessitará para atingir seu objetivo será de, aproximadamente, 
a) 10. c) 26. 
b) 13. d) 50. 
4. Sabe-se que um líquido possui calor específico igual a 0,58 cal/g ⋅ °C. 
Com o intuito de descobrir o valor de seu calor latente de 
vaporização, foi realizado um experimento em que o líquido foi 
aquecido por meio de uma fonte de potência uniforme, até sua total 
vaporização, obtendo-se o gráfico abaixo. O valor obtido para o calor 
latente de vaporização do líquido, em cal/g, está mais próximo de 
 
 
 
 
a) 100. c) 540. 
b) 200. d) 780. 
 
5. O aproveitamento da luz solar como fonte de energia renovável tem 
aumentado significativamente nos últimos anos. Uma das aplicações 
é o aquecimento de água (ρágua = 1 kg/L) para uso residencial. Em 
um local, a intensidade da radiação solar efetivamente captada por 
um painel solar com área de 1 m2 é de 0,03 KW/m2. O valor do calor 
específico da água é igual 4,2 kJ/(kg °C). 
 
 Nessa situação, em quanto tempo é possível aquecer 1 litro de 
água de até 70 °C? 
a) 490s d) 7 000s 
b) 2 800s e) 9 800s 
c) 6 300s 
 
 6. As especificações de um chuveiro elétrico são: potência de 
4 000 W, consumo máximo mensal de 216,6 kWh e vazão máxima 
de 3 L/min. Em um mês, durante os banhos, esse chuveiro foi 
usado com vazão máxima, consumindo o valor máximo de energia 
especificado. O calor específico da água é de 4 200 J/(kg °C) e sua 
densidade é igual a 1 kg/L. 
 
 A variação da temperatura da água usada nesses banhos foi mais 
próxima de 
a) 16 °C. d) 57 °C. 
b) 19 °C. e) 60 °C. 
c) 37 °C. 
 
7. Durante a primeira fase do projeto de uma usina de geração de 
energia elétrica, os engenheiros da equipe de avaliação de 
impactos ambientais procuram saber se esse projeto está de 
acordo com as normas ambientais. A nova planta estará localizada 
a beira de um rio, cuja temperatura média da água é de 25 °C, e 
usará a sua água somente para refrigeração. O projeto pretende 
que a usina opere com 1,0 MW de potência elétrica e, em razão de 
restrições técnicas, o dobro dessa potência será dissipada por seu 
sistema de arrefecimento, na forma de calor. Para atender a 
resolução número 430, de 13 de maio de 2011, do Conselho 
Nacional do Meio Ambiente, com uma ampla margem de 
segurança, os engenheiros determinaram que a água só poderá 
ser devolvida ao rio com um aumento de temperatura de, no 
máximo, 3 °C em relação à temperatura da água do rio captada 
pelo sistema de arrefecimento. Considere o calor específico da 
água igual a 4 kJ/(kg °C). 
 
 Para atender essa determinação, o valor mínimo do fluxo de água, 
em kg/s, para a refrigeração da usina, deve ser mais próximo de 
a) 42. d) 250. 
b) 84. e) 500. 
c) 167. 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
9 Volume 1 
8. Em um 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? 
a) 0,08 g d) 1,80 g 
b) 0,44 g e) 80,0 g 
c) 1,30 g 
 
9. É muito comum o amplo uso de aparelhos de ar-condicionado 
durante o verão intenso do Recife. Nessa cidade, uma residência 
possui uma parede de área 40 m2 e espessura 20 cm, separando o 
ambiente interior do exterior. Se a temperatura externa é de 33 °C 
e deseja-se manter a interna igual a 23 °C, qual será o gasto, por 
hora de aparelho ligado, considerando-se, apenas, essa parede 
separadora? 
 
 Dados: A condutividade térmica da parede é igual a 1,25 × 10–3 kW/(mK), 
e o custo da energia elétrica em kWh é de R$ 0,60. 
a) R$ 0,30. d) R$ 1,50. 
b) R$ 0,90. e) R$ 2,50. 
c) R$ 1,20. 
 
10. A mudança de fase de uma substância é um fenômeno natural que 
ocorre, por exemplo, quando a água líquida se vaporiza ao ferver. 
Sobre esse conteúdo, um professor de Física propôs a seguinte 
questão a seus alunos: 
 
 Medir a temperatura da água fervente em dois recipientes 
idênticos de metal – ambos com o mesmo volume de água e a 
mesma temperatura inicial – que se encontram sobre fogões de 
cozinha que fornecem a mesma quantidade de calor por unidade 
de tempo; um deles no nível do mar e o outro no alto do Pico da 
Neblina. 
 
 
 
 
 Como resultado do exercício proposto, tem-se que a temperatura 
da água fervente é 
a) menor no recipiente que se encontra no Pico da Neblina. 
b) menor no recipiente que se encontra no nível do mar. 
c) menor do que 100 °C, independentemente do local. 
d) sempre 100 °C, independentemente do local. 
e) maior no recipiente no qual a fervura iniciou em menos tempo. 
 
 
AULA 1 – EXERCÍCIOS DE CASA 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
E B A B D B C E D A 
 
 
 
 
 
 
 
1. O gráfico indica como varia a intensidade de uma força aplicada 
ininterruptamente sobre um corpo enquanto é realizado um 
deslocamento na mesma direção e no mesmo sentido das forças 
aplicadas. 
 Na Física, existe uma grandeza denominada trabalho. O trabalho 
de uma força, durante a realização de um deslocamento, é 
determinado pelo produto entre essas duas grandezas quando 
ambas têm a mesma direção e sentido. 
 
 
 
 Considerando o gráfico dado, o trabalho total realizado no 
deslocamento de 8 m, em joules, corresponde a 
a) 160. 
b) 240. 
c) 280. 
d) 320. 
e) 520. 
 
Comentário: 
 Seguindo as instruções do enunciado, o trabalho total (W) é 
( ) ( ) ( )W 60 2 0 40 6 2 20 8 6 120 160 40 W 320 J.= − + − + − = + + ⇒ = 
 
2. Uma criança está sentada no topo de um escorregador cuja 
estrutura tem a forma de um triângulo ABC, que pode ser 
perfeitamente inscrito em um semicírculo de diâmetro 
AC = 4 m. O comprimento da escada do escorregador é AB = 2 m. 
 
 
AULA 2 
TRABALHO, POTÊNCIA E ENERGIA 
 em: 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
10 Volume 1 
 Considerando que a energia potencial gravitacional da criança no 
ponto B, em relação ao solo horizontal que está em AC , é igual a 
342 joules, e adotando g 5,7 3= m/s2, a massa da criança é igual a 
a) 30 kg. d) 24 kg. 
b) 25 kg. e) 18 kg. 
c) 20 kg. 
 
Comentário: 
 Da trigonometria, sabemos que todo triângulo inscrito em uma 
semicircunferência é um triângulo retângulo. Assim, com o 
Teorema de Pitágoras e uma relação métrica no triângulo 
retângulo, descobrimos a altura do ponto B. 
 
 
 
 
Usando o Teorema de Pitágoras: 
2 2 2
2
x 2 4
x 16 4
x 12 x 2 3 m
+ =
= −
= ∴ =
 
 Com a relação métrica do triângulo retângulo, tiramos a altura, 
pois o produto da altura pela hipotenusa é igual ao produto dos 
catetos, então ficamos com: 
h 4 2 2 3 h 3 m⋅ = ⋅ ∴ = 
 Da energia potencial gravitacional, temos: 
pg
pg
E m g h
E
m
g h
= ⋅ ⋅
=
⋅
 
 Substituindo os valores fornecidos e a altura encontrada, teremos 
condições de achar a massa da criança. 
2
342 J
m
5,7 3 m s 3 m
m 20kg
=
⋅
∴ =
 
 
3. Um bloco de massa igual a 1,5 kg é lançado sobre uma superfície 
horizontal plana com atrito com uma velocidade inicial de 6 m/s 
em t1 = 0s. Ele percorre uma certa distância, em uma trajetória 
retilínea, até parar completamente em t2 = 5s, conforme o gráfico 
abaixo. 
 
 
 
 O valor absoluto do trabalho realizado pela força deatrito sobre o 
bloco é 
a) 4,5 J. 
b) 9,0 J. 
c) 15 J. 
d) 27 J. 
e) 30 J. 
Comentário: 
c
2 2
E
1,5 0 1,5 6
27 J
2 2
27 J
τ = ∆
⋅ ⋅τ = − ⇒ τ = −
∴ τ =
 
 
4. Em uma mesa de 1,25 metro de altura, é colocada uma mola 
comprimida e uma esfera, conforme a figura. Sendo a esfera de 
massa igual a 50 g e a mola comprimida em 10 cm, se ao ser 
liberada a esfera atinge o solo a uma distância de 5 metros da 
mesa, com base nessas informações, pode-se afirmar que a 
constante elástica da mola é 
 Dados: Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2. 
 
 
 
a) 62,5 N/m. 
b) 125 N/m. 
c) 250 N/m. 
d) 375 N/m. 
e) 500 N/m. 
 
Comentário: 
 Após o lançamento horizontal, temos: 
 Em y: 2 2
1 1
h gt 1,25 10 t t 0,5s
2 2
= ⇒ = ⋅ ⋅ ⇒ = (tempo de queda) 
 Em x: d vt 5 v 0,5 v 10 m s= ⇒ = ⋅ ⇒ = (velocidade horizontal da 
esfera) 
 Desprezando o atrito com a mesa, por conservação da energia 
mecânica: 
 
2 2
2 2
kx mv
2 2
k 0,1 0,05 10
k 500 N/m
=
⋅ = ⋅
∴ =
 
 
5. Considere um pneu de 10 kg que gira sem deslizar sobre uma 
estrada horizontal. Despreze as deformações que o pneu possa 
sofrer, considere que o eixo de rotação se mantém sempre 
horizontal e que sobre o pneu haja apenas a força de atrito com a 
estrada (µ = 0,1), a força da gravidade (g = 10 m/s2) e a normal. 
Durante um deslocamento de 2 m sobre a estrada, o trabalho 
realizado pela força de atrito é, em J, 
a) 20. 
b) 2. 
c) 200. 
d) 0. 
 
Comentário: 
 O atrito auxilia apenas na rotação do pneu em torno do seu eixo, 
e, dado que este não desliza, não há “força de arrastamento”, 
devendo ser nulo o valor do trabalho da força de atrito. 
 
 
 
 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
11 Volume 1 
 
 
• 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 be-
leza e no mundo dos esportes. O número de sessões do procedi-
mento depende, entre outros fatores, da coloração da pele, da 
área a ser tratada e da quantidade de pelos nessa área. 
 
1. Uma sessão de depilação a laser utiliza pulsos de alta potência e 
curta duração. O tempo total da sessão depende da área tratada. 
Considere certa situação em que a luz do laser incide 
perpendicularmente em uma área A = 2 mm2 com uma 
intensidade média igual a I = 2,0 ⋅ 104 W/m2. A energia luminosa 
que incide nessa área durante um intervalo de tempo ∆t = 3 ms é 
igual a 
 Dados: Se necessário, use aceleração da gravidade g = 10 m/s2, 
aproxime π = 3,0 e 1 atm = 105 Pa. 
a) 11,3 10 J.−⋅ 
b) 41,2 10 J.−⋅ 
c) 73,0 10 J.⋅ 
d) 133,0 10 J.−⋅ 
 
2. Uma caminhonete, de massa 2 000 kg, bateu na traseira de um 
sedã, de massa 1 000 kg, que estava parado no semáforo, em uma 
rua horizontal. Após o impacto, os dois veículos deslizaram como 
um único bloco. Para a perícia, o motorista da caminhonete alegou 
que estava a menos de 20 km/h quando o acidente ocorreu. A 
perícia constatou, analisando as marcas de frenagem, que a 
caminhonete arrastou o sedã, em linha reta, por uma distância de 
10 m. Com este dado e estimando que o coeficiente de atrito 
cinético entre os pneus dos veículos e o asfalto, no local do 
acidente, era 0,5, a perícia concluiu que a velocidade real da 
caminhonete, em km/h, no momento da colisão era, 
aproximadamente, 
 
Note e adote: 
Aceleração da gravidade: 10 m/s2. 
Desconsidere a massa dos motoristas e a resistência do ar. 
a) 10. 
b) 15. 
c) 36. 
d) 48. 
e) 54. 
 
3. Um operário, na margem A de um riacho, quer enviar um 
equipamento de peso 500 N para outro operário na margem B. 
 Para isso, ele utiliza uma corda ideal de comprimento L = 3 m, em 
que uma das extremidades está amarrada ao equipamento e a 
outra a um pórtico rígido. 
 Na margem A, a corda forma um ângulo θ com a perpendicular ao 
ponto de fixação no pórtico. 
 O equipamento é abandonado do repouso a uma altura de 1,20 m em 
relação ao ponto mais baixo da sua trajetória. Em seguida, ele 
entra em movimento e descreve um arco de circunferência, 
conforme o desenho a seguir e chega à margem B. 
 
 
 Desprezando todas as forças de atrito e considerando o 
equipamento uma partícula, o módulo da força de tração na corda 
no ponto mais baixo da trajetória é 
Dado: considere a aceleração da gravidade 2g 10 m s .= 
a) 500 N. 
b) 600 N. 
c) 700 N. 
d) 800 N. 
e) 900 N. 
 
4. Um elevador de carga de uma obra tem massa total de 100 kg. Ele 
desce preso por uma corda a partir de uma altura de 12 m do nível 
do solo com velocidade constante de 1,0 m/s. Ao chegar ao nível 
do solo, a corda é liberada, e o elevador é freado por uma mola 
apoiada num suporte abaixo do nível do solo. A mola pode ser 
considerada ideal, com constante elástica k, e ela afunda uma 
distância de 50 cm até frear completamente o elevador. 
 Considerando que a aceleração da gravidade seja 10 m/s2, e que 
todos os atritos sejam desprezíveis, o trabalho da força de tração 
na corda durante a descida dos 12 metros e o valor da constante 
da mola na frenagem valem, respectivamente, em kilojoules e em 
newtons por metro, 
a) 0; 400. 
b) 12; 400. 
c) –12;4 400. 
d) –12; 400. 
e) 12; 4 400. 
 
5. O primeiro satélite geoestacionário brasileiro foi lançado ao 
espaço em 2017 e será utilizado para comunicações estratégicas 
do governo e na ampliação da oferta de comunicação de banda 
larga. O foguete que levou o satélite ao espaço foi lançado do 
Centro Espacial de Kourou, na Guiana Francesa. A massa do 
satélite é constante desde o lançamento até a entrada em órbita e 
vale 3m 6,0 10 kg.= ⋅ O módulo de sua velocidade orbital é igual a 
3
orv 3,0 10 m s.= ⋅ 
 Desprezando a velocidade inicial do satélite em razão do 
movimento de rotação da Terra, o trabalho da força resultante 
sobre o satélite para levá-lo até a sua órbita é igual a 
a) 2 MJ. 
b) 18 MJ. 
c) 27 GJ. 
d) 54 GJ. 
 
6. “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. 
 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
12 Volume 1 
 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 
a) 1 minuto. 
b) 144 segundos. 
c) 1 hora. 
d) 1 dia. 
 
7. O gráfico abaixo representa a velocidade em função do tempo das 
corridas de 100 metros rasos dos recordes de Usain Bolt na 
Olimpíada de Pequim (2008) e no Mundial de Atletismo em Berlim 
(2009). 
 
 
YAMASHITA (2013). Revista da Biologia (2013) 11(1): 
8-11 – DOI: 10.7594/revbio. 11.01.02. 
 
 Analisando o gráfico, pode-se afirmar que, entre 2 e 6 segundos, a 
energia cinética do atleta 
a) permaneceu constante. 
b) dobrou. 
c) aumentou 20%. 
d) aumentou 50%. 
e) aumentou entre 30% e 50%. 
 
8. Um carro de 1 000 kg, com o motor desligado, é empurrado em 
uma rua plana e horizontal por um grupo de pessoas que, juntas, 
exercem uma força constante e horizontal de 600 N sobre o 
veículo. A partir do repouso, o carro adquire uma velocidade de 
2 m/s após percorrer 10 m em linha reta. 
 
 
 Disponível em: http:estudio01.proj.ufsm.br. 
 
A energia dissipada ao final desses 10 m foi de 
a) 1 000 J. 
b) 2 000 J. 
c) 3 000 J. 
d) 4 000 J. 
e) 5 000 J. 
 
9. Uma minicama elástica é constituída por uma superfície elástica 
presa a um aro lateral por 32 molas idênticas, como mostra a 
figura. Quando uma pessoa salta sobre esta minicama, transfere 
para ela uma quantidade de energia que é absorvida pela 
superfície elástica e pelas molas. 
 
 
 
 Considere que, ao saltar sobre uma dessas minicamas,uma pessoa 
transfira para ela uma quantidade de energia igual a 160 J, que 
45% dessa energia seja distribuída igualmente entre as 32 molas e 
que cada uma delas se distenda 3,0 mm. 
 Nessa situação, a constante elástica de cada mola, em N/m, vale 
a) 
55,0 10 .⋅ 
b) 
11,6 10 .⋅ 
c) 
33,2 10 .⋅ 
d) 
35,0 10 .⋅ 
e) 
03,2 10 .⋅ 
 
10. Um aquecedor de imersão, ligado a uma fonte de tensão contínua 
de 1,00 ⋅ 102 V, aquece 1,00 kg de água, de 15 °C a 85 °C, em 836s. 
Calcule a resistência elétrica do aquecedor, supondo que 70% da 
potência elétrica dissipada no resistor seja aproveitada para o 
aquecimento da água. Considere o calor específico da água: 
3c 4,18 10 J kg K.= ⋅ ⋅ 
a) 20 Ω. 
b) 35 Ω. 
c) 50 Ω. 
d) 42 Ω. 
e) 32 Ω. 
 
 
 
1. Para que se faça a reciclagem das latas de alumínio são necessárias 
algumas ações, dentre elas: 
1) recolher as latas e separá-las de outros materiais diferentes do 
alumínio por catação; 
2) colocar as latas em uma máquina que separa as mais leves das 
mais pesadas por meio de um intenso jato de ar; 
3) retirar, por ação magnética, os objetos restantes que contêm 
ferro em sua composição. 
 
As ações indicadas possuem em comum o fato de 
a) exigirem o fornecimento de calor. 
b) fazerem uso da energia luminosa. 
c) necessitarem da ação humana direta. 
d) serem relacionadas a uma corrente elétrica. 
e) ocorrerem sob a realização de trabalho de uma força. 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
13 Volume 1 
2. A figura mostra três trajetórias, 1, 2 e 3, através das quais um 
corpo de massa m, no campo gravitacional terrestre, é levado da 
posição inicial i para a posição final f, mais abaixo. 
 
 
 
 Sejam W1, W2 e W3, respectivamente, os trabalhos realizados pela 
força gravitacional nas trajetórias mostradas. 
 Assinale a alternativa que correlaciona corretamente os trabalhos 
realizados. 
a) 1 2 3W W W< < 
b) 1 2 3W W W< = 
c) 1 2 3W W W= = 
d) 1 2 3W W W= > 
e) 1 2 3W W W> > 
 
3. O gráfico a seguir relaciona a intensidade da força (F) e a posição 
(x) durante o deslocamento de um móvel com massa igual a 
10 kg da posição x = 0 m até o repouso em x = 6 m. 
 
 
 
 O módulo da velocidade do móvel na posição x = 0, em m/s, é 
igual a 
a) 3. c) 5. 
b) 4. d) 6. 
 
4. Para subir pedalando uma ladeira íngreme, um ciclista ajusta as 
marchas de sua bicicleta de modo a exercer a menor força possível 
nos pedais. Assim ele consegue pedalar com muito menos esforço, 
porém ele é obrigado a dar muitas voltas no pedal para um 
pequeno deslocamento e demora mais tempo para chegar ao 
topo. 
 Com o procedimento de trocar de marchas, podemos afirmar que 
o ciclista 
a) aumenta o trabalho realizado pela força gravitacional. 
b) diminui a potência aplicada aos pedais. 
c) diminui a sua energia potencial. 
d) aumenta a sua energia cinética. 
e) aumenta seu momento linear. 
 
5. Uma caixa de massa m é abandonada em repouso no topo de um 
plano inclinado (ponto C). 
 
 Nessas condições e desprezando-se o atrito, é possível afirmar que 
a velocidade com que a caixa atinge o final do plano (ponto D), em 
m/s, é (considere g = 10 m/s2). 
a) 6. d) 18. 
b) 36. e) 4. 
c) 80. 
 
6. Um objeto de massa igual a 4,0 kg desloca-se sobre uma superfície 
horizontal com atrito constante. Em determinado ponto da 
superfície, sua energia cinética corresponde a 80 J; dez metros 
após esse ponto, o deslocamento é interrompido. 
 O coeficiente de atrito entre o objeto e a superfície equivale a 
a) 0,15. c) 0,35. 
b) 0,20. d) 0,40. 
 
7. Pequenas argolas de borracha são comumente utilizadas nos 
tratamentos dentários, ou melhor, nos aparelhos ortodônticos, 
conforme a figura. Elas precisam ser encaixadas nos ganchos do 
aparelho e, geralmente, devem ser usadas em tempo integral, 
sendo retiradas apenas para comer e escovar os dentes. 
 
 
 
 Considerando as argolas de borracha obedecendo a Lei de Hooke, 
assinale a alternativa correta que apresenta o melhor esboço do 
gráfico energia potencial versus a deformação para uma delas. 
 a) 
 
 b) 
 
 c) 
 
 d) 
 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
14 Volume 1 
8. Um corpo de massa 2,00 kg é abandonado de uma altura de 
50,0 cm, acima do solo. Ao chocar-se com o solo, ocorre uma 
perda de 40% de sua energia. Adotando a aceleração da gravidade 
local igual a 10 m/s2, a energia cinética do corpo logo após o 
choque parcialmente elástico com o solo é 
a) 2,00 J. 
b) 4,00 J. 
c) 6,00 J. 
d) 8,00 J. 
e) 10,0 J. 
 
9. São várias as reportagens veiculadas na mídia que mostram 
pessoas tentando construir um motor que não necessita 
fornecimento contínuo de energia externa para funcionar, ao que 
se denomina de “moto-perpétuo”. Essas máquinas têm como 
objetivo gerar energia para manter o seu próprio movimento, 
bastando dar um impulso inicial e o movimento se dará de forma 
perpétua. Se essa máquina funcionasse, necessariamente se 
estaria violando a 
a) Lei da Conservação de Energia. 
b) Primeira Lei de Newton. 
c) Lei da Conservação de Quantidade de Movimento. 
d) Lei da Gravitação Universal. 
e) Equação geral dos gases. 
 
10. 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 
a) manter a mesma mola e aumentar duas vezes a sua deforma-
ção. 
b) manter a mesma mola e aumentar quatro vezes a sua defor-
mação. 
c) manter a mesma mola e aumentar dezesseis vezes a sua de-
formação. 
d) trocar a mola por outra de constante elástica duas vezes maior 
e manter a deformação. 
e) trocar a mola por outra de constante elástica quatro vezes 
maior e manter a deformação. 
 
 
 
AULA 2 – EXERCÍCIOS DE CASA 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
E C A B A B A C A B 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Um paralelepípedo reto-retângulo é apoiado sobre uma superfície 
plana, horizontal e lisa, primeiramente sobre a face de lados 10 cm 
e 15 cm, como mostra a figura 1. Nessa situação, a pressão que o 
paralelepípedo exerce sobre a superfície é 16 000 Pa. 
 
 
 
Posteriormente, o paralelepípedo é apoiado na mesma superfície, 
mas sobre a face de lados 15 cm e 20 cm, como mostra a figura 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) Calcule a pressão, em pascals, que o paralelepípedo exerce so-
bre a superfície na situação da figura 2. 
b) Ao ser colocado em um recipiente contendo água, cuja massa 
específica é 3 31,0 10 kg m ,⋅ esse paralelepípedo imerge até se 
apoiar no fundo do recipiente, que é plano e horizontal. Consi-
derando a aceleração gravitacional igual a 10 m/s2, calcule a 
força, em newtons, aplicada pelo fundo do recipiente no para-
lelepípedo. 
 
Comentário: 
a) Como o bloco está em repouso sobre uma superfície horizon-
tal, a força normal tem a mesma intensidade do peso. Então, da 
definição de pressão: 
 
1
1 1 2
2
2 1 2
2
2
P
p
A p A 16 000 20 15
 p 8 000Pa.
P p A p 10 15
p
A
 = ⋅
⇒ = ⇒ = = ⋅ =

 
 
b) Calculando o peso do bloco: 
 
( ) 41 1 1
1
P
p P p A P 16 000 10 15 10 
A
P 240 N.
−= ⇒ = ⇒ = ⋅
⇒ =
 
 
 
AULA 3 
HIDROSTÁTICA 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
15 Volume 1 
 Quando totalmente imerso, agem no bloco a normal (N),
�
 o 
empuxo (E)
�
 e o peso (P),
�
 como ilustra a figura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Do equilíbrio: 
( )3
N E P N P E N P Vg 
N 240 1 10 0,1 0,2 0,15 10 
N 240 30 N 210 N.
+ = ⇒ = − ⇒ = −ρ ⇒
= − × × × × × ⇒
⇒ = − ⇒ =
 
 
2. Projetos de edifícios esbeltos e com alturas que podem chegar até 
150 metros têm gerado um novo tipo de demanda para os centros 
de pesquisa e universidades que fazem ensaios aerodinâmicos. 
Nesses ensaios, uma versão, em escala reduzida do edifício,é 
construída e submetida a condições de vento controladas em um 
equipamento de laboratório chamado túnel de vento, tal como o 
túnel de vento que existe na UECE. Considere que, em um desses 
ensaios, uma dada superfície do prédio (edifício em escala 
reduzida) é submetida a uma pressão, pela ação do vento, de 
0,1 N/m2. Caso essa superfície tenha área de 100,0 cm2, a força 
total devido ao vento nessa área é, em N, igual a 
a) 10. 
b) 10–3. 
c) 1. 
d) 10–2. 
 
Comentário: 
[B] 
A força será dada por: 
4 2 3
2
N
F P A 0,1 100 10 m F 10 N
m
− −= ⋅ = ⋅ ⋅ ∴ =
 
3. Um manômetro de reservatório é composto por dois tubos 
verticais comunicantes pelas respectivas bases e abertos em suas 
extremidades. Esse conjunto é preenchido parcialmente por um 
fluido e, como o dispositivo encontra-se no ar à pressão 
atmosférica padrão, o nível de fluido nos dois tubos é o mesmo. 
Em um dado momento, no tubo à esquerda, é adicionada uma 
pressão manométrica equivalente a 12 mm de coluna de água. 
 
Considerando que não haja vazamento no manômetro, a ascensão 
de fluido no tubo à direita, em mm, é igual a 
 
Dados: 
– Diâmetro do tubo à esquerda: 20 mm; 
– Diâmetro do tubo à direita: 10 mm; 
– Densidade do fluido: 1,2. 
 
a) 20. 
b) 40. 
c) 8. 
d) 4. 
e) 10. 
Comentário: 
[C] 
Após a introdução de pressão equivalente a 12 mm de coluna de 
água, teremos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Como o volume do líquido se mantém, temos que: 
esquerda direita
2 2
V V
10 y 5 x
x 4y (I)
=
π⋅ ⋅ = π⋅ ⋅
=
 
 
Aplicando a lei de Stevin, vem: 
( )
A B
atm água água atm líquido líquido
P P
P g h P g h
1 10 12 1,2 10 x y
x y 10 (II)
=
+ ρ ⋅ ⋅ = + ρ ⋅ ⋅
⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ +
+ =
 
 
Resolvendo (I) e (II), obtemos: 
x = 8 mm 
 
4. Considere um recipiente cilíndrico hermeticamente fechado 
contendo água. Suponha que a altura do cilindro seja igual ao 
diâmetro da base. Sejam duas situações: (i) o cilindro repousa com 
a base em contato com uma mesa; (ii) o cilindro repousa com as 
faces planas perpendiculares à mesa. Sejam HiP e 
H
iiP as pressões 
hidrostáticas na água em pontos mais próximos à mesa para as 
situações (i) e (ii), respectivamente. Da mesma forma, MiP e 
M
iiP 
são as pressões exercidas pelo recipiente cilíndrico sobre a mesa 
nas duas situações anteriores. 
 
Assim, é correto afirmar que 
a) H Hi iiP P= e 
M M
i iiP P .< 
b) H Hi iiP P< e 
M M
i iiP P .= 
c) H Hi iiP P= e 
M M
i iiP P .= 
d) H Hi iiP P< e 
M M
i iiP P .< 
 
Comentário: 
[A] 
Pressões hidrostáticas: 
H
i águaP g H= ρ ⋅ ⋅ e 
H
ii águaP g 2R= ρ ⋅ ⋅ 
 
Como H 2R,= H Hi iiP P .= 
 
Pressões exercidas pelo recipiente sobre a mesa: 
M
i
i
mg
P
A
= e Mii
ii
mg
P
A
= 
 
Como i iiA A ,>
M M
i iiP P .< 
 
 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
16 Volume 1 
5. Os estudos de hidrostática de Arquimedes (288-212 a.C.) levaram-no 
à conclusão de que corpos imersos em um líquido, total ou 
parcialmente, sofrem a ação de uma força vertical, voltada para 
cima, denominada empuxo. Devido às características dessa força, o 
empuxo opõe-se à ação do peso, que atua sobre todos os corpos. 
Quando um corpo se encontra totalmente submerso, a relação 
entre a força peso e a força de empuxo reduz-se a um confronto 
entre densidades: a do corpo e a do líquido no qual ele se 
encontra submerso. 
Para obter o empuxo necessário, alguns peixes ósseos possuem 
um órgão denominado bexiga natatória que os auxilia no controle 
de sua flutuação sem o auxílio de suas nadadeiras, devido à 
presença de gás em seu interior. Quando um peixe desse tipo 
apresenta problemas na bexiga natatória e não consegue manter o 
gás aprisionado, terá dificuldades em manter-se a uma mesma 
profundidade e também em aproximar-se da superfície, tendendo 
a ficar no fundo. 
 
 
 
Para o peixe, nessas condições, pode-se concluir corretamente que o 
a) seu peso é nulo. 
b) empuxo é nulo. 
c) empuxo é maior que seu peso. 
d) empuxo é igual ao seu peso. 
e) empuxo é menor que seu peso. 
 
Comentário: 
[E] 
Se o peixe não consegue aprisionar gás, seu volume imerso não é 
suficiente para provocar um empuxo necessário para equilibrar ou 
superar o peso. Assim, ele desce porque o empuxo é menor que 
seu peso. 
 
 
 
1. Quatro objetos esféricos A, B, C e D, sendo, respectivamente, suas 
massas mA, mB, mC e mD, tendo as seguintes relações mA > mD e 
mB = mC = mD, são lançados dentro de uma piscina contendo um 
líquido de densidade homogênea. Após algum tempo, os objetos 
ficam em equilíbrio estático. Os objetos A e D mantêm metade de 
seus volumes submersos e os objetos C e B ficam totalmente 
submersos conforme o desenho abaixo. 
 
 
Sendo VA, VB, VC e VD os volumes dos objetos A, B, C e D, 
respectivamente, pode-se afirmar que 
a) VA = VD > VC = VB. d) VA < VD = VB = VC. 
b) VA = VD > VC > VB. e) VA = VD < VC < VB. 
c) VA > VD > VB = VC. 
 
2. Uma pessoa mergulhou na água do mar gelado de uma praia 
argentina e desceu até determinada profundidade. Algum tempo 
depois, ela teve a oportunidade de mergulhar à mesma profun-
didade na tépida água de uma praia caribenha. Lembrando que a 
densidade da água varia com a temperatura, é correto afirmar que 
o empuxo sofrido pela pessoa 
a) e a pressão exercida pela água sobre ela foram os mesmos tan-
to na praia argentina como na caribenha. 
b) foi de menor intensidade na praia caribenha, mas a pressão 
exercida pela água foi a mesma em ambas as praias. 
c) foi de maior intensidade na praia caribenha, mas a pressão 
exercida pela água nessa praia foi menor. 
d) foi de menor intensidade na praia caribenha, e a pressão exer-
cida pela água nessa praia foi menor também. 
e) foi de mesma intensidade em ambas as praias, mas a pressão 
exercida pela água na praia caribenha foi maior. 
 
3. Durante uma experiência, um estudante de Física, no interior de 
uma piscina cheia de água, enche com um gás leve um balão feito 
com uma borracha de peso desprezível. Enquanto o estudante 
enche o balão, dois colegas seguram firmemente esse balão no 
fundo da piscina. Quando completamente cheio e vedado, o balão 
tem uma massa de gás de 500 g no seu interior e ocupa um 
volume de 0,02 m3. Desconsiderando a força peso que atua sobre 
o balão, é possível afirmar que, quando os estudantes o soltam, o 
balão sobe com uma aceleração, em m/s2, de 
Dados: Considere a densidade da água da piscina de 1 100 kg/m3 e 
a aceleração gravitacional de 10 m/s2. 
a) 440. d) 2 200. 
b) 22. e) 4 400. 
c) 44. 
 
4. Uma caixa de massa 150 kg, com faces retangulares pintadas nas 
cores verde, vermelho e azul, está apoiada na borda plana e 
horizontal de uma piscina, sobre uma de suas faces azuis, 
conforme a figura 1, que também indica as dimensões de cada 
uma das faces da caixa. Na situação da figura 2, a caixa está dentro 
da piscina, totalmente submersa e apoiada no fundo, em repouso, 
sobre uma de suas faces verdes. 
 
 
 
 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
17 Volume 1 
Considerando que a água da piscina esteja parada, que sua 
densidade seja igual a 103 kg/m3 e que g = 10 m/s2, calcule, em 
pascal, a pressão exercida pela caixa 
a) sobre a borda da piscina, na situação indicada na figura 1. 
b) no fundo da piscina, na situação indicada na figura 2. 
 
6. Durante uma obra em um clube, um grupo de trabalhadores teve 
de remover uma escultura de ferro maciço colocada no fundo de 
uma piscina vazia. Cinco trabalhadores amarraram cordas à 
escultura e tentaram puxá-la para cima, sem sucesso. 
 
Se a piscina for preenchida com água, ficará mais fácil para os 
trabalhadores removerem a escultura, pois a 
a) escultura flutuará. Dessa forma, os homens não precisarão fa-
zer força para remover a escultura do fundo. 
b) escultura ficará com peso menor. Dessa forma, a intensidade 
da força necessária para elevar a escultura será menor. 
c) água exercerá uma força na escultura proporcional a sua mas-
sa, e para cima. Esta força se somará à força que os trabalhado-
res fazem para anular a ação da força peso da escultura.d) água exercerá uma força na escultura para baixo, e esta passa-
rá a receber uma força ascendente do piso da piscina. Esta for-
ça ajudará a anular a ação da força peso na escultura. 
e) água exercerá uma força na escultura proporcional ao seu vo-
lume, e para cima. Esta força se somará à força que os traba-
lhadores fazem, podendo resultar em uma força ascendente 
maior que o peso da escultura. 
 
7. Em um experimento realizado para determinar a densidade da 
água de um lago, foram utilizados alguns materiais conforme 
ilustrado: um dinamômetro D com graduação de 0 N a 50 N e um 
cubo maciço e homogêneo de 10 cm de aresta e 3 kg de massa. 
Inicialmente, foi conferida a calibração do dinamômetro, 
constatando-se a leitura de 30 N quando o cubo era preso ao 
dinamômetro e suspenso no ar. Ao mergulhar o cubo na água do 
lago, até que metade do seu volume ficasse submersa, foi 
registrada a leitura de 24 N no dinamômetro. 
 
 
Considerando que a aceleração da gravidade local é de 10 m/s2, a 
densidade da água do lago, em g/cm3, é 
a) 0,6. d) 2,4. 
b) 1,2. e) 4,8. 
c) 1,5. 
 
8. O pó de café jogado no lixo caseiro e, principalmente, as grandes 
quantidades descartadas em bares e restaurantes poderão se 
transformar em uma nova opção de matéria-prima para a 
produção de biodiesel, segundo estudo da Universidade de 
Nevada (EUA). No mundo, são cerca de 8 bilhões de quilogramas 
de pó de café jogados no lixo por ano. O estudo mostra que o café 
descartado tem 15% de óleo, o qual pode ser convertido em 
biodiesel pelo processo tradicional. Além de reduzir signifi-
cativamente emissões prejudiciais, após a extração do óleo, o pó 
de café é ideal como produto fertilizante para jardim. 
 
Revista Ciência e Tecnologia no Brasil, nº 155, jan. 2009. 
Considere o processo descrito e a densidade do biodiesel igual a 
900 kg/m3. A partir da quantidade de pó de café jogada no lixo por 
ano, a produção de biodiesel seria equivalente a 
a) 1,08 bilhão de litros. 
b) 1,20 bilhão de litros. 
c) 1,33 bilhão de litros. 
d) 8,00 bilhões de litros. 
e) 8,80 bilhões de litros. 
 
9. Os densímetros instalados nas bombas de combustível permitem 
averiguar se a quantidade de água presente no álcool hidratado 
está dentro das especificações determinadas pela Agência 
Nacional do Petróleo (ANP). O volume máximo permitido de água 
no álcool é de 4,9%. A densidade da água e do álcool anidro são de 
1,00 g/cm3 e 0,80 g/cm3, respectivamente. 
 
Disponível em: http://nxt.anp.gov.br. Acesso em: 5 dez. 2011 (adaptado). 
 
A leitura no densímetro que corresponderia à fração máxima 
permitida de água é mais próxima de 
a) 0,20 g/cm3. d) 0,99 g/cm3. 
b) 0,81 g/cm3. e) 1,80 g/cm3. 
c) 0,90 g/cm3. 
 
10. 
 
 
Uma esfera rígida (formada pela junção do hemisfério de densidade 
ρ1 = 0,70 g/cm3 com o hemisfério de densidade ρ2 = 1,1 g/cm3) é 
abandonada em repouso total no interior de um tanque cheio de água 
de densidade ρ = 1,0 g/cm3, na situação mostrada na figura anterior. 
Imediatamente após ser abandonada, a esfera deverá iniciar um 
movimento de: 
a) translação para cima e um de rotação no sentido horário. 
b) translação para baixo e um de rotação no sentido horário. 
c) rotação no sentido anti-horário e nenhum movimento de trans-
lação. 
d) rotação no sentido horário e nenhum movimento de transla-
ção. 
e) translação para baixo e nenhum movimento de rotação. 
 
11. Por meio de um fio que passa por uma roldana, um bloco metálico 
é erguido do interior de um recipiente contendo água, conforme 
ilustra a figura adiante. O bloco é erguido e retirado comple-
tamente da água com velocidade constante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
18 Volume 1 
O gráfico que melhor representa a tração T no fio, em função do 
tempo, é 
a) d) 
 
 
 
 
 
 
b) e) 
 
 
 
 
 
 
c) 
 
 
 
 
 
 
12. Drones vêm sendo utilizados por empresas americanas para 
monitorar o ambiente subaquático. Esses drones podem substituir 
mergulhadores, sendo capazes de realizar mergulhos de até cinquenta 
metros de profundidade e operar por até duas horas e meia. 
Suponha que há um vácuo de 3,0 ⋅ 104 dentro de uma campânula 
de 500 g na forma de uma pirâmide reta de base quadrada 
apoiada sobre uma mesa lisa de granito. As dimensões da 
pirâmide são as mostradas na figura e a pressão atmosférica local 
é de 1,0 ⋅ 105 Pa. O módulo da força F
�
 necessária para levantar a 
campânula na direção perpendicular à mesa é ligeiramente maior 
do que 
a) 700 N. 
b) 705 N. 
c) 1 680 N. 
d) 1 685 N. 
e) 7 000 N. 
 
 
 
 
 
 
13. Um objeto homogêneo colocado em um recipiente com água tem 
32% de seu volume submerso; já em um recipiente com óleo, tem 
40% de seu volume submerso. A densidade desse óleo, em g/cm3, é 
Dado: Densidade da água = 1 g/cm3 
a) 0,32. 
b) 0,40. 
c) 0,64. 
d) 0,80. 
e) 1,25. 
 
14. 
 
Um bloco de madeira impermeável, de massa M e dimensões 
2 × 3 × 3 cm3, é inserido muito lentamente na água de um balde, 
até a condição de equilíbrio, com metade de seu volume 
submersa. A água que vaza do balde é coletada em um copo e tem 
massa m. A figura ilustra as situações inicial e final; em ambos os 
casos, o balde encontra-se cheio de água até sua capacidade 
máxima. A relação entre as massas m e M é tal que 
a) m = 
M
.
3
 d) m = 2M. 
b) m = 
M
.
2
 e) m = 3M. 
c) m = M. 
 
15. Um recipiente contém dois líquidos homogêneos e imiscíveis, A e B, 
com densidades respectivas ρA e ρB. Uma esfera sólida, maciça e 
homogênea, de massa m = 5 kg, permanece em equilíbrio sob ação de 
uma mola de constante elástica k = 800 N/m, com metade de seu 
volume imerso em cada um dos líquidos, respectivamente, conforme 
a figura. Sendo ρA e 4ρ e ρB e 6ρ, em que ρA e ρ é a densidade da 
esfera, pode-se afirmar que a deformação da mola é de 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) 0 m. d) 
1
m.
4
 
b) 
9
m.
16
 e) 
1
m.
8
 
c) 
3
m.
8
 
 
 
 
 
1. O sistema representado na figura a seguir corresponde a uma 
prensa hidráulica com acionamento por meio de uma alavanca. O 
sistema está dimensionado de tal maneira que a alavanca aciona o 
êmbolo do cilindro menor da prensa no seu ponto central e o raio 
do êmbolo do cilindro maior é o triplo do raio do êmbolo do 
cilindro menor. 
 
 
 
 Demonstre qual seria a força F2 disponível no cilindro maior em 
relação à força F1, vertical, aplicada no cilindro menor. 
tração 
tempo 
tração 
tempo 
tração 
tempo 
tração 
tempo 
tração 
tempo 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
19 Volume 1 
2. Um dos laboratórios de pesquisa da UFJF recebeu um equipa-
mento de 400 kg. É necessário elevar esse equipamento para o 
segundo andar do prédio. Para isso, eles utilizam um elevador 
hidráulico, como mostrado na figura abaixo. O fluido usado nos 
pistões do elevador é um óleo com densidade de 700 kg/m3. A 
força máxima aplicada no pistão A é de 250 N. Com base nessas 
informações, responda aos itens. 
 
 
 
a) Calcule a razão mínima entre os raios dos pistões A e B para 
que o elevador seja capaz de elevar o equipamento. 
b) Sabendo que a área do pistão A é de 0,05 m2, calcule a área do 
pistão B. 
c) Com base no desenho, calcule a pressão manométrica no pon-
to C, situado a uma distância h = 0,2 m abaixo do ponto onde a 
força F é aplicada. 
 
3. Considere uma situação em que uma pessoa segura um prego 
metálico com os dedos, de modo que a ponta desse prego fique 
pressionada pelo polegar e a cabeça pelo indicador. Assumindo 
que a haste do prego esteja em uma direção normal às superfícies 
de contato entre os dedos e o prego, é correto afirmar que a 
a) força que atua na ponta do prego é maior que a atuante na ca-
beça. 
b) pressão do metal sobre o indicador é maior que sobre o polegar. 
c) pressão do metal sobre o indicador é menor que sobre o 
polegar. 
d) força que atua na ponta do prego é menor que a atuante na 
cabeça. 
 
4. O município de Fortaleza experimentou, nos primeiros meses de 
2019, uma intensa quadra chuvosa.Em abril, por exemplo, dados 
de uma instituição de meteorologia revelaram que a média de 
chuva no mês inteiro, no município, foi, aproximadamente, 
500 mm. Supondo que a densidade da água seja 103 kg/m3, 
considerando que o município de Fortaleza tenha uma área de, 
aproximadamente, 314 km2, e que a chuva tenha se distribuído 
uniformemente em toda a área, é correto estimar que a massa 
total de chuva foi 
a) 500 ⋅ 109 kg. 
b) 157 ⋅ 109 kg. 
c) 157 ⋅ 109 toneladas. 
d) 500 ⋅ 109 toneladas. 
 
5. No processo de respiração, o ar flui para dentro e para fora dos 
pulmões devido às diferenças de pressão, de modo que, quando 
não há fluxo de ar, a pressão no interior dos alvéolos é igual à 
pressão atmosférica. Na inspiração, o volume da cavidade torácica 
aumenta, reduzindo a pressão alveolar de um valor próximo ao de 
uma coluna de 2,0 cm de H2O (água). Considerando a aceleração 
gravitacional igual a 10 m/s2 e a massa específica da água igual a 
1,0 ⋅ 103 kg/m3, a variação da pressão hidrostática correspon-
dente a uma coluna de 2,0 cm de H2O é 
a) 2,0 ⋅ 101 Pa. 
b) 0,5 ⋅ 103 Pa. 
c) 0,5 ⋅ 102 Pa. 
d) 2,0 ⋅ 102 Pa. 
e) 2,0 ⋅ 103 Pa. 
 
6. Uma pedra cujo peso vale 500 N é mergulhada e mantida 
submersa dentro d’água em equilíbrio por meio de um fio 
inextensível e de massa desprezível. Este fio está preso a uma 
barra fixa como mostra a figura. Sabe-se que a tensão no fio vale 
300 N. Marque a opção que indica corretamente a densidade da 
pedra em kg/m3. 
Dados: Densidade da água = 1 g/cm3 e g = 10 m/s2. 
 
 
a) 200 
b) 800 
c) 2 000 
d) 2 500 
e) 2 800 
 
7. Em uma pescaria é utilizada uma linha com boia e anzol. 
Inicialmente, na posição de espera, a linha acima da boia mantém-
-se frouxa e a boia flutua, ficando com 
1
3
 do seu volume 
submerso (figura 1). Quando o peixe é fisgado, a boia é puxada, 
ficando totalmente submersa e momentaneamente parada; 
simultaneamente, a linha que a une ao anzol fica esticada 
verticalmente (figura 2). A parte superior da linha, acima da boia, 
mantém-se frouxa. 
 
 
 
 Nessa situação, quanto vale o módulo da tensão da linha que une 
a boia ao anzol? Despreze as massas da linha e do anzol, bem 
como o atrito viscoso com a água. 
 
Dados: Se necessário, use aceleração da gravidade g = 10 m/s2, 
aproxime π = 3,0 e 1 atm = 105 Pa. 
a) O peso da boia. 
b) O dobro do peso da boia. 
c) O peso do peixe menos o peso da boia. 
d) O peso do peixe menos o dobro do peso da boia. 
 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
20 Volume 1 
8. Um gigantesco iceberg desprendeu-se recentemente da Antártida, 
no extremo sul do planeta. O desprendimento desse iceberg, 
batizado de A68, foi considerado um dos maiores eventos do 
gênero já registrados pela ciência moderna. Segundo a NASA, é 
difícil prever se o iceberg permanecerá como um único bloco, mas 
é mais provável que ele se fragmente. 
a) Considere que o iceberg tem o formato aproximado de uma 
placa de 6 000 km2 de área e 500 m de espessura. Sendo a den-
sidade do gelo ρg = 900 kg/m3, calcule o empuxo sobre o ice-
berg que o mantém flutuando. 
b) Suponha um iceberg com velocidade de deriva constante. Em um 
dado momento, tensões internas fazem com que dois blocos de 
gelo menores, A e B, desprendam-se e sejam lançados em senti-
dos opostos e perpendicularmente à direção da velocidade de 
deriva do iceberg. As massas dos blocos são mA = 2,0 ⋅ 105 kg e 
mB = 5,0 ⋅ 104 kg. Sabendo que, imediatamente após a fragmen-
tação, a direção da velocidade de deriva do iceberg se mantém, e 
que o módulo da velocidade do bloco A é VA = 0,5 m/s, calcule o 
módulo da velocidade do bloco B imediatamente após a ruptura. 
 
9. Os balões desempenham papel importante em pesquisas 
atmosféricas e sempre encantaram os espectadores. Bartolomeu 
de Gusmão, nascido em Santos, em 1685, é considerado o 
inventor do aeróstato, balão empregado como aeronave. Em 
temperatura ambiente, Tamb = 300 K, a densidade do ar 
atmosférico vale ρamb = 1,26 kg/m3. Quando o ar no interior de um 
balão é aquecido, sua densidade diminui, sendo que a pressão e o 
volume permanecem constantes. Com isso, o balão é acelerado 
para cima à medida que seu peso fica menor que o empuxo. 
a) Um balão tripulado possui volume total V = 3,0 ⋅ 106 litros. En-
contre o empuxo que atua no balão. 
b) Qual será a temperatura do ar no interior do balão quando sua 
densidade for reduzida a ρquente = 1,05 kg/m3? Considere que o 
ar se comporta como um gás ideal e note que o número de mo-
les de ar, no interior do balão, é proporcional à sua densidade. 
 
Gabarito: 
Resposta da questão 1: 
A força aplicada 1F é multiplicada na alavanca inter-resistente da figu-
ra, sendo a força F aplicada no êmbolo menor calculada pelo princípio 
de Arquimedes: 
1 1
L
F L F F 2 F
2
⋅ = ⋅ ∴ = 
 
Para relacionar as forças na prensa hidráulica, usamos o Princípio de 
Pascal, em que as pressões nos dois ramos são iguais, mas ambas são a 
razão entre força e área: 
( )
1 2 1
2 2
2 F F 2 F
R 3R
= ⇒
π π π 2R
2F=
π 29 R
2 1F 18 F∴ = 
 
Resposta da questão 2: 
a) Do Teorema de Pascal: 
2
A A A
2 2
B B BB A
P F r F r F 250 r 1
 .
r P r P 4000 r 4r r
 
= ⇒ = ⇒ = = ⇒ =  
 
 
b) Aplicando novamente o Teorema de Pascal: 
2
B B
BB A
P F 4000 250 4 000 0,05
 A A 0,8 m .
A 0,05 250A A
×= ⇒ = ⇒ = = 
 
c) A pressão manométrica corresponde à pressão da coluna líquida. 
2p dgh 700 10 0,2 p 1 400 N/m .= = × × ⇒ = 
 
Resposta da questão 3: 
[C] 
Da relação 
F
P ,
A
= pode-se concluir que a pressão exercida é maior na 
superfície de menor área. Logo, o indicador sofrerá uma pressão menor 
do que o polegar. 
 
Resposta da questão 4: 
[B] 
Volume da chuva: 
6 2 3 6 3V 314 10 m 500 10 m 157 10 m−= ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ 
Portanto, a massa de chuva será de: 
3 6 3 9M 10 kg 157 10 m 157 10 kg= ⋅ ⋅ = ⋅ 
 
Resposta da questão 5: 
[D] 
3 2
2
P d g h
P 10 10 2 10
P 2 10 Pa
−
= ⋅ ⋅
= ⋅ ⋅ ⋅
∴ = ⋅
 
 
Resposta da questão 6: 
[D] 
O equilíbrio de forças nos fornece o empuxo: 
E P T E 500 N 300 N E 200 N= − ⇒ = − ∴ = 
 
Com o empuxo, podemos descobrir o volume da pedra: 
3
liq
~liq
3 2
E 200 N
E V g V V V 0,02 m
kg mg 1 000 10
m s
= µ ⋅ ⋅ ⇒ = ⇒ = ∴ =
µ ⋅ ⋅
 
Logo, a massa específica da pedra será: 
3 3
m 50 kg kg
2 500
V 0,02 m m
µ = ⇒ µ = ∴µ = 
 
Resposta da questão 7: 
[B] 
Forças atuantes das situações 1 e 2, respectivamente: 
 
 
 
Em que E e E’ são os empuxos, P o peso da boia e T a tensão da 
linha que une a boia ao anzol. Sendo ρ a densidade do líquido, 
obtemos: 
V
P E g
Vg3 T 2 2P
Vg 2 3
P T E' T Vg Vg
3 3
 = = ρ ρ ∴ = ⋅ = ρ + = ⇒ = ρ − = ρ

 
 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
21 Volume 1 
Resposta da questão 8: 
a) Dados: 
3 2 9 2 2
g 900 kg m ; A 6 000 km 6 10 m ; e 500 m; g 10 m s .ρ = = = ⋅ = = 
A figura mostra as forças peso e empuxo, agindo no iceberg. 
 
 
 
Como ele se mantém flutuando, essas duas forças têm a mesma 
intensidade. 
9
g g
16
E P mg Vg Aeg 900 6 10 500 10
E 2,7 10 N.
= = = ρ = ρ = × × × × ⇒
⇒ = ⋅
 
b) Dados: 5 4A B Am 2 10 kg;m 5 10 kg; v 0,5m s.= ⋅ = ⋅ = 
 Pela conservação da quantidade de movimento na direção do 
movimento dos blocos: 
 
antes depois A B B A B A
5
A A
B B A A B B4
B
Q Q 0 Q Q Q Q Q Q 
m v 2 10 0,5
m v m v v v 2 m s.
m 5 10
= ⇒ = + ⇒ = − ⇒ = ⇒
⋅ ⋅= ⇒ = = ⇒ =
⋅
� � � � � � � � �
 
 
Resposta da questão 9: 
a) Dados: 6 3 3 2 3ambV 3 10 L 3 10 m ; g 10 m / s ; 1,26 kg / m .= ⋅ = ⋅ = ρ = 
Da expressão do empuxo: 
3 4
ambE V g 1,26 10 3 10 E 3,78 10 N.= ρ = ⋅ ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅ 
b) Dados: 
3 3
amb quente
quente amb quente amb
1,26 kg / m ; 1,05 kg / m ;
P P ; V V .
ρ = ρ =
= =
 
Da equação de Clapeyron: 
PV
PV nRT R (cons tante).
nT
= ⇒ = 
Então: 
quente quente amb amb
quente quente amb amb
quente quente amb amb
quente amb
amb quente
P V P V
 n T n T 
n T n T
n T
.
n T
= ⇒ = ⇒
=
 
 
O enunciado afirma, porém, que o número de mols de ar, no 
interior do balão, é proporcional à sua densidade. Então:quente quente amb
amb amb quente quente
quente quente
n T 1,05 300
 
n T 1,26 T
1,26 300
T T 360 K.
1,05
ρ
= = ⇒ = ⇒
ρ
⋅
⇒ = ⇒ =
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Uma partícula com carga elétrica igual a 3,2 µC e velocidade de 
2 ⋅ 104 m/s é lançada perpendicularmente a um campo magnético 
uniforme e sofre a ação de uma força magnética de intensidade 
igual a 1,6 ⋅ 102 N. Determine a intensidade do campo magnético 
(em Tesla) no qual a partícula foi lançada. 
a) 0,25 ⋅ 103 
b) 2,5 ⋅ 103 
c) 2,5 ⋅ 104 
d) 0,25 ⋅ 106 
 
Comentário: 
 Pela fórmula da força magnética sobre uma partícula, temos 
2 6 4
2
4
2
3
F Bqvsen
1,6 10 B 3,2 10 2 10 sen90
1,6 10
B 0,25 10
6,4 10
B 2,5 10 T
−
−
= θ
⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ °
⋅= = ⋅
⋅
∴ = ⋅
 
 
2. A figura a seguir descreve uma região do espaço que contém um 
vetor campo elétrico E
�
 e um vetor campo magnético B.
�
 
 
 
 
 Mediante um ajuste, percebe-se que, quando os campos elétricos 
e magnéticos assumem valores de 1,0 ⋅ 103 N/C e 2,0 ⋅ 10–2 T, res-
pectivamente, um íon positivo, de massa desprezível, atravessa os 
campos em linha reta. A velocidade desse íon, em m/s, foi de 
a) 
45,0 10 .⋅ d) 33,0 10 .⋅ 
b) 
51,0 10 .⋅ e) 41,0 10 .⋅ 
c) 
32,0 10 .⋅ 
 
Comentário: 
 A partícula ultrapassa a região de campo elétrico e magnético sem 
sofrer desvios porque suas forças derivadas, quando somadas 
vetorialmente, anulam-se. Assim, temos que a força elétrica é 
igual à força magnética: 
e mF F E q= ⇒ ⋅ B v q= ⋅ ⋅
3
sen 90 1
2
4
E 1 10
sen 90 v
B 2 10
v 5 10 m s
°=
−
⋅⋅ ° → = = ∴
⋅
= ⋅
 
 
 
 
AULA 4 
MAGNETISMO 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
22 Volume 1 
3. Considere as seguintes afirmações. 
I. A denominação de polo norte de um ímã é a região que se vol-
ta para o norte geográfico da Terra e polo sul, a região que se 
volta para o sul geográfico da Terra. 
II. Ímãs naturais são formados por pedras que contém óxido de 
ferro (Fe3O4), denominadas magnetitas. 
III. Ímãs artificiais são obtidos a partir de processos denominados 
imantação. 
 
Com relação às afirmações, pode-se dizer que 
a) apenas I é correta. 
b) apenas I e II são corretas. 
c) apenas I e III são corretas. 
d) apenas II e III são corretas. 
e) todas são corretas. 
 
Comentário: 
I. Verdadeira. No magnetismo, polos contrários se atraem, por-
tanto, o polo norte de um ímã é atraído pelo polo sul magnéti-
co da Terra, que se encontra próximo ao norte geográfico da 
Terra, assim como o polo sul de um ímã é atraído pelo polo 
norte magnético da Terra, que se encontra próximo ao sul geo-
gráfico da Terra. 
II. Verdadeira. 
III. Verdadeira. 
 
4. A figura representa um ímã em forma de barra, seus dois polos 
magnéticos norte e sul e algumas linhas de indução, contidas no 
plano da figura, do campo magnético criado pelo ímã. Sobre essas 
linhas estão assinalados os pontos de A até H. 
 
 
 
 Desprezando a ação de quaisquer outros campos magnéticos, o 
vetor campo magnético criado por esse ímã tem a mesma direção 
e o mesmo sentido em 
a) B e H. d) A e C. 
b) B e D. e) D e H. 
c) E e G. 
 
Comentário: 
[E] 
 O vetor campo magnético criado por esse ímã em cada ponto está 
representado na figura abaixo: 
 
 
 Logo, a mesma direção e sentido do vetor campo magnético está 
representado em D e H, A e E, B e F e, finalmente, em C e G. 
 
 
5. Para que se possa efetuar a reciclagem do lixo, antes é necessário 
separá-lo. Uma dessas etapas, quando não se faz a coleta seletiva, 
é colocar o lixo sobre uma esteira, para que passe, por exemplo, 
por um ímã. Esse processo permite que sejam separados materiais 
magnéticos, como o metal 
a) alumínio. 
b) ferro. 
c) cobre. 
d) zinco. 
e) magnésio. 
 
Comentário: 
 Dentre os materiais apresentados, o ferro é o que possui 
característica ferromagnética (capacidade de sofrer atração por 
ímãs). 
 
 
 
1. Dois fios condutores retos, muito compridos, paralelos e muito 
próximos entre si, são percorridos por correntes elétricas 
constantes, de sentidos opostos e de intensidades 2A e 6A, 
conforme esquematizado na figura. 
 
 
 
 A razão entre os módulos das forças magnéticas de um fio sobre o 
outro e o tipo de interação entre essas forças é igual a 
a) 1, repulsiva. 
b) 3, atrativa. 
c) 12, atrativa. 
d) a resultante das forças será nula, portanto, não haverá intera-
ção entre elas. 
 
2. 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 nem 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? 
 Dado: Considere a carga elementar 1,6 ⋅ 10–19 C. 
a) 0 N. 
b) 9,6 ⋅ 107 N. 
c) 9,6 ⋅ 10–17 N. 
d) 9,6 ⋅ 1019 N. 
e) 9,6 ⋅ 10–19 N. 
 
 
FÍSICA TURMAS 15+ 
23 Volume 1 
3. Na figura abaixo, está representada a trajetória de uma partícula 
de carga negativa que atravessa três regiões onde existem campos 
magnéticos uniformes e perpendiculares à trajetória da partícula. 
 
 
 Nas regiões I e III, as trajetórias são quartos de circunferências e, 
na região II, a trajetória é uma semicircunferência. A partir da 
trajetória representada, pode-se afirmar corretamente que os 
campos magnéticos nas regiões I, II e III, em relação à página, 
estão, respectivamente, 
a) entrando, saindo e entrando. 
b) entrando, saindo e saindo. 
c) saindo, saindo e entrando. 
d) entrando, entrando e entrando. 
e) saindo, entrando e saindo. 
 
• A figura e o texto a seguir referem-se à(s) questão(ões) a seguir. 
 
 
 
 A figura representa um circuito em que consta um gerador de 
corrente contínua de força eletromotriz 24 V e resistência interna 
de 2,0 Ω. O gerador alimenta uma associação em paralelo de um 
resistor ôhmico de 10 Ω e um solenoide com certos comprimento 
e número de espiras, com resistência ôhmica de 15 Ω. 
 
4. Se o solenoide for substituído por outro, de comprimento duas 
vezes maior e com o dobro do número de espiras, mas 
apresentando a mesma resistência elétrica, o campo magnético no 
interior do novo solenoide, gerado pela corrente elétrica, terá sua 
intensidade, em relação ao valor inicial, 
a) quadruplicada. 
b) duplicada. 
c) mantida. 
d) reduzida à metade. 
e) reduzida à quarta parte. 
 
5. Dois condutores paralelos extensos são percorridos por correntes 
de intensidade i1 = 3 A e i2 = 7 A. Sabendo-se que a distância entre 
os centros dos dois condutores é de 15 cm, qual a intensidade da 
força magnética por unidade de comprimento entre eles, em 
µN/m? 
Adote: 70
T m
4 10
A
− ⋅µ = π⋅ ⋅ 
a) 56 
b) 42 
c) 28 
d) 14 
6. Três fios longos, retilíneos e paralelos, indicados pelas letras A, B e 
C, são percorridos pelas correntes elétricas constantes, IA, IB e IC, 
conforme mostra a figura abaixo. Assinale a alternativa correta 
que indica a razão entre IA e IB para que a resultante da força 
magnética no fio C, exercida pelos fios A e B, seja nula. 
 
 
 
a) A
B
I 1
I 2
= 
b) A
B
I
2
I
= 
c) A
B
I 1
I 4
= 
d) A
B
I
4
I
= 
e) Não existe razão possível, já que ambas as forças apontam na 
mesma direção. 
 
7. 
 
 
 Uma partícula eletrizada positivamente, de massa desprezível, 
penetra na região do espaço onde existe um campo elétrico 
uniforme de intensidade 51,0 10 N/ 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