Fís 2 - EXT - Resolução da Semana 5 - FUVEST - 2022 - Elét, Mag, Gravit, Est

Prévia do material em texto

Resolução Semana 5 - FUVEST - 2022 - Elét, Mag, Gravit, Estática 
 
Física 2 - TETRA 
1 
Resposta da questão 1: 
 [D] 
 
Considerações: 
1ª) A expressão que relaciona tensão, potência e 
resistência é 
2U
P .
R
 Com base nessa expressão, 
se definirmos como R a resistência das lâmpadas de 
120 W, as lâmpadas de 60 W e 40 W têm 
resistências iguais a 2 R e 3 R, respectivamente; 
2ª) Na associação em série, lâmpadas de mesma 
resistência estão sob mesma tensão. Se as 
resistências são diferentes, as tensões são divididas 
em proporção direta aos valores das resistências. 
3ª) Na associação em paralelo, a tensão é a mesma em 
todas as lâmpadas; 
4ª) A tensão em cada lâmpada deve ser 110 V. 
 
As figuras abaixo mostram as simplificações de cada um 
dos arranjos, destacando as tensões nas lâmpadas em 
cada um dos ramos. 
Arranjo (I): todas as lâmpadas estão sob tensão de 110 
V. 
 
 
Arranjo (II): somente uma das lâmpadas está sob tensão 
de 110 V. 
 
 
Arranjo (III): todas as lâmpadas estão sob tensão de 110 
V. 
 
 
 
 
Resposta da questão 2: 
 [D] 
 
Dado: A2 = 2 A1. 
Combinando a primeira e a segunda lei de Ohm: 

  

 
   


     
1 1 1
1
2 2 2
1
1 1 1
1 2
2 1 2
L
V R i V i
A
 
L
iV R i V
2 A
V L i 2 A V
 2 V 2 V .
V A L i V
ρ
ρ
ρ
ρ
 
 
Resposta da questão 3: 
 [D] 
 
Dados obtidos a partir da leitura do gráfico: 
ri = 3 10–10 m  Ui = 3 10–18 J; 
rf = 9 10–10 m  Uf = 1 10–18 J. 
 
Como a força elétrica (força conservativa), nesse caso, é 
a própria força resultante, podemos combinar os 
Teoremas da Energia Potencial (TEP) e da Energia 
Cinética (TEC). 
     
 
   

         
Fconservativa
cin
cinFresul tante
18 18
cin f i cin
U
 E U 
E
 E U U 1 3 10 E 2 10 J.
τ Δ
Δ Δ
τ Δ
Δ Δ
 
Ecin > 0  a energia cinética aumenta. 
 
Resposta da questão 4: 
 [B] 
 
Como o circuito está aberto entre os pontos A e B, a 
corrente elétrica entre esses pontos é nula, sendo, 
portanto, também nula a corrente pelo resistor de R2 = 4 
, ligado ao ponto A; ou seja, esse resistor não tem 
função, não entrando no cálculo da resistência 
equivalente. O circuito da figura 2 é uma simplificação do 
circuito da figura 1. 
 
 
 
Calculando a resistência equivalente: 
 
 2 
eq
2
R 4 5 .
2
    
A ddp no trecho é U = 5 V, e a ddp entre os pontos A e B 
(UAB) é a própria ddp no resistor R1. Assim: 
 
eq
eq
AB 1 AB
U 5
U R I I 1 A.
R 5
U R i 4 1 U 4 V.
    
   
 
 
Resposta da questão 5: 
 [C] 
 
Dados: U = 100  106 V; Q = 10 C; 1 J = 3  10-7 kWh. 
  
     
 
    
 
 
6 9
9 7
E U Q 100 10 10 10 J 
kW h
 E 10 J 3 10 .
J
E 300 kW h.
Δ
Δ
Δ
 
 
Resposta da questão 6: 
 [B] 
 
A potência transmitida é a mesma nos dois casos: 
2 1 2
1 2 1 1 2 2
1 2 1
i U i750
P P U i U i 25.
i U 30 i
       
 
Considerando que a resistência elétrica seja a mesma 
para as duas correntes, as potências elétricas dissipadas 
por efeito Joule nos dois casos são: 
 
 
   
      
  
    
1 2
12
2
2 1
1
22 2
d 1 d 2 2
22
d 11d 2
2d
d d 2 1
d
P R i P i i
 
P iiP R i
P
 25 P 625 P E 625 E .
P
 
 
Resposta da questão 7: 
 [C] 
 
Para maior clareza, destaquemos dois pontos, A e B, do 
gráfico: 
 
 
 
I. Incorreta. Quando a resistência é constante, tensão e 
corrente são diretamente proporcionais, portanto o 
gráfico é uma reta que passa pela origem. 
 
II. Incorreta. Calculemos a resistência para os pontos, A 
e B, destacados na figura: 
 A
A
A
U 2
R
i 0,15
   13,3 . 
 B
B
B
U 6
R
i 0,25
   24 . 
 Portanto, a resistência aumenta com o aumento da 
corrente. 
 
III. Correta. Calculemos as potências dissipadas para os 
valores dos pontos destacados: 
 PA = UA iA = 2 (0,15) = 0,3 W. 
 PB = UB iB = 6 (0,25) = 1,5 W. 
 PB > PA  a potência dissipada no filamento 
aumenta com o aumento da tensão aplicada. 
 
Resposta da questão 8: 
 [B] 
 
A carga positiva colocada em P será mais repelida pelo 
canto superior direito do que pelo canto inferior 
esquerdo. Além disso, será mais atraída pelo canto 
superior esquerdo do que pelo canto inferior direito. 
Assim, a resultante deverá estar apontando para a 
esquerda. 
 
Resposta da questão 9: 
 [C] 
 
A carga transferida no raio é: Q = i t = 300.000(0,5) = 
150.000 C. 
A fração pedida é: 

 
Terra
Q 150.000 1
.
| Q | 600.000 4
 
 
Resposta da questão 10: 
 [E] 
 
Resolução 
Consumo = Potência.t 
Para o decodificador: Consumo = 6W.30d.24h/d = 4320 
W.h = 4,32 kWh 
No caso da lâmpada  4320 = 60.t  t = 72 h 
 
 
Resposta da questão 11: 
 [B] 
 
Resposta da questão 12: 
 [E] 
 
 
 3 
Resposta da questão 13: 
 [A] 
 
Resposta da questão 14: 
 [E] 
 
Resposta da questão 15: 
 [B] 
 
Resposta da questão 16: 
 [E] 
 
Como as partículas estão eletrizadas positivamente, a 
força elétrica  EF tem o mesmo sentido do vetor campo 
elétrico. A força magnética  MF , pela regra prática da 
mão direita nº 2 (regra do “tapa”) é em sentido oposto ao 
da força elétrica, como mostra a figura. 
 
 
 
Nas partículas do grupo 3, a força magnética é 
equilibrada pela força elétrica, ou seja: 
3 3
E
q v B q E v .
B
   
 
Nas partículas do grupo 1, a força magnética é menos 
intensa que a força elétrica. 
1 1 1 3
E
q v B q E v v v .
B
     
 
Nas partículas do grupo 2, a força magnética é mais 
intensa que a força elétrica. 
2 2 2 3 3 2
E E
q v B q E v v v v v .
B B
       
 
Conclusão: 1 3 2
E
v v v .
B
   
 
Resposta da questão 17: 
 [A] 
 
Figura I: linhas de campo eletrostático – placa plana 
eletrizada positivamente. 
Figura II: linhas de campo eletrostático – duas partículas 
eletrizadas positivamente. 
Figura III: linhas de campo magnético – espira percorrida 
por corrente elétrica. 
Figura IV: linhas de campo magnético – fio reto 
percorrido por corrente elétrica. 
 
Resposta da questão 18: 
 [E] 
 
A aproximação do ímã provoca variação do fluxo 
magnético através do anel. De acordo com a Lei de 
Lenz, sempre que há variação do fluxo magnético , surge 
no anel uma corrente induzida. Essa corrente é num 
sentido tal que produz no anel uma polaridade que tende 
a ANULAR a causa que lhe deu origem, no caso, o 
movimento do ímã. Como está sendo aproximado o polo 
norte, surgirá na face do anel frontal ao ímã, também um 
polo norte, gerando uma força de repulsão entre eles. 
 
Resposta da questão 19: 
 [A] 
 
Se o imã está afastado ou parado dentro das espiras não 
há indução de corrente elétrica. Logo, não haverá um 
campo magnético para desviar a agulha da bússola. Isto 
valida até o momento as opções [A] e [B]. 
O movimento para dentro e para fora do imã produzirá 
correntes de sentidos opostos. Logo, efeitos opostos na 
bússola. A opção [A] ,é portanto, a única correta. 
 
Resposta da questão 20: 
 [A] 
 
Resposta da questão 21: 
 [A] 
 
Resposta da questão 22: 
 [A] 
 
Dados: mS = 20 g = 2010–3 kg; mS = 30 g = 3010–3 kg; 
mS = 70 g = 7010–3 kg; g = 10 m/s2. 
 
1ª Solução: 
 
Podemos pensar de uma maneira simples: 
 
– Se cortarmos o fio superior, os três elefantes cairão. 
Logo, a tração nesse fio superior equilibra os pesos dos 
três elefantes. Sendo TS a tensão nesse fio, temos: 
    3S C M B C M B
S
T P P P m m m g 20 30 70 10 10 
T 1,2 N.
            

 
– Se cortarmos o fio médio, cairão os elefantes do meio 
e de baixo. Logo, a tração nesse fio do meio equilibra os 
pesos desses dois elefantes. Sendo TM a tensão nesse 
fio, temos:
 
 
 4 
    3M M B M B
S
T P P m m g 30 70 10 10 
T 1,0 N.
         

 
 
– Analogamente, se cortarmos o fio inferior, cairá apenas 
o elefante de baixo. Logo, a tração nesse fio equilibra o 
peso desse elefante. SendoTB a tensão nesse fio, 
temos: 
3
B B B
B
T P m g 70 10 10 
T 0,7 N.
     

 
 
2ª Solução: 
 
Racionando de uma maneira mais técnica, analisemos o 
diagrama de forças sobre cada móbile. 
 
 
De Cima (C) Do Meio (M) De Baixo (B) 
 
Como se trata de um sistema em equilíbrio, a resultante 
das forças em cada elefante é nula. Assim: 
 
 
  

    

    

  
    
   
       
  

S C M
M M B
B B
S C M B
S C M B
3
S
2
S
S
(C) T P T 0
(M) T P T 0 + 
(B) T P 0
 T P P P 0 
 T P P P 
T 20 30 70 10 10 
T 120 10 
T 1,2 N.
 
 
Em (B): 
3
B B B B
B
T P 0 T P 70 10 10 
T 0,7 N.
       

 
Em (M):
   3M M B M B B
B
T P T 0 T P T 30 70 10 10 
T 1,0 N.
            

 
 
Resposta da questão 23: 
 [B] 
 
O disco mais pesado é aquele que neutralizará a reação 
do ponto 1S . 
 
Considerando que a barra é homogênea é verdadeiro 
escrever que: 
barra discoP 0,5 P (0,5 0,1)
10 g 0,5 m g 0,4
5 0,4 m
5
m 12,5 kg
0,4
   
    
 
 
 
 
Dentre as opções, o de maior massa que não 
desequilibrará a barra é o de 10 kg. 
 
Resposta da questão 24: 
 [A]