Problemas de Física: Velocidade, Força, Pressão, Movimento e Termodinâmica

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FÍSICA 
01. Dois amigos caminham em sentidos opostos ao longo 
de uma mesma reta, em um corredor extenso de um 
shopping center. Os módulos das suas velocidades 
são constantes e iguais a 1,0 m/s e 1,5 m/s. Num dado 
instante, a distância entre eles é de 50 m. Em quanto 
tempo, após esse instante, os amigos se encontrarão? 
A) 10 s 
B) 20 s 
C) 30 s 
D) 40 s 
E) 50 s 
 Resposta: B 
 Justificativa: 
 Trata-se de um típico problema de encontro, em que 
ambos os movimentos são retilíneos e uniformes 
(M.R.U.). Considerando D = 50 m a distância inicial 
entre os amigos e vrel = v2 – v1 = 1,5 – (– 1) = 2,5 m/s 
a velocidade relativa entre eles, o tempo até o 
encontro será igual a D/vrel = 20 s. 
 
02. Uma pessoa encontra-se parada dentro de um 
elevador que sobe com aceleração constante, de 
módulo 2 m/s2. Se a pessoa possui massa de 60 kg e 
a aceleração da gravidade vale 10 m/s2, o módulo, em 
newtons, da força que o chão do elevador exerce 
sobre ela nessa situação é igual a: 
A) 480 
B) 600 
C) 720 
D) 880 
E) 900 
 Resposta: C 
 Justificativa: 
 Pela segunda lei de Newton, o módulo da força 
resultante é dado por FR = Felevador – P = Ma, onde 
Felevador denota o módulo da força que o chão do 
elevador exerce sobre a pessoa, M é a massa da 
pessoa, P = Mg é o seu peso, g é o módulo da 
aceleração da gravidade e a é a aceleração constante 
do elevador. Substituindo os valores numéricos do 
enunciado na expressão para FR, encontra-se que FR 
= 720 N. 
 
03. Um copo com água encontra-se em repouso sobre 
uma mesa horizontal. A superfície da água está 8 cm 
acima da base do copo. Sabe-se que a densidade da 
água e a aceleração da gravidade valem, 
respectivamente, 103 kg/m3 e 10 m/s2. Pode-se afirmar 
que a pressão na base do copo devido à água, 
expressa em N/m2, é igual a: 
A) 100 
B) 200 
C) 400 
D) 600 
E) 800 
 Resposta: E 
 Justificativa: 
 A pressão da coluna de água de altura H = 8 cm = 8 × 
10−2 m, em relação à base do copo, é dada pelo 
princípio de Stevin da hidrostática: p = ρgH, onde ρ e 
g denotam, respectivamente, a densidade da água e 
a aceleração da gravidade. Substituindo os valores de 
ρ e g fornecidos no enunciado, obtém-se que p = 800 
N/m2. 
 
04. Um ciclista pedala a sua bicicleta em direção a um 
grande espelho plano vertical (ver figura). Seu 
movimento é retilíneo e uniformemente acelerado, ao 
longo da direção perpendicular ao plano do espelho. 
Entre os instantes t = 0 e t = 3 s, a distância x, em 
metros, do ciclista ao espelho, varia com o tempo t, em 
segundos, de acordo com a equação x(t) = 20 – t2. No 
instante t = 1 s, qual o módulo da velocidade do ciclista 
em relação à sua imagem no espelho? 
 
espelho plano 
 
 
 
A) 4 m/s 
B) 5 m/s 
C) 6 m/s 
D) 7 m/s 
E) 8 m/s 
 Resposta: A 
 Justificativa: 
 A equação do movimento retilíneo uniformemente 
acelerado do ciclista, x(t) = 20 – t2, permite identificar 
a sua velocidade inicial nula, v0 = 0, e a sua 
aceleração, a = −2 m/s2. Com esses dados, a 
equação da velocidade do ciclista pode ser obtida: v = 
v0 + at = −2t. Em t = 1 s, tem-se que v = −2 m/s. Isto 
significa que a sua imagem também se aproxima do 
espelho plano com a mesma velocidade em módulo, 
tal que o valor absoluto da velocidade relativa entre o 
ciclista e a sua imagem é igual ao dobro desse valor, 
isto é, 4 m/s. 
 
05. “Uma máquina térmica, operando em um ciclo 
termodinâmico, jamais consegue transformar todo o 
calor retirado de uma fonte quente em trabalho 
realizado”. Este enunciado diz respeito à: 
A) lei zero da Termodinâmica. 
B) primeira lei da Termodinâmica. 
C) segunda lei da Termodinâmica. 
D) terceira lei da Termodinâmica. 
E) quarta lei da Termodinâmica. 
 Resposta: C 
 Justificativa: 
 O enunciado, no contexto das máquinas térmicas, 
corresponde a uma das possíveis formas de 
expressar a segunda lei da Termodinâmica. 
06. Um cubo de gelo possui 25 g de massa. Considere 
que o calor de fusão do gelo é de 80 cal/g. Que 
quantidade de calor o cubo de gelo, a uma 
temperatura de 0 oC, deve absorver para derreter 
completamente, sem variação de temperatura? 
A) 2 cal 
B) 10 cal 
C) 20 cal 
D) 100 cal 
E) 2000 cal 
 Resposta: E 
 Justificativa: 
 Como não há variação de temperatura, todo o calor 
absorvido pelo cubo de gelo será na forma de calor 
latente de fusão, Qf. Assim, se Qf = mLf, onde m é a 
massa de gelo que derrete e Lf é o seu calor de 
fusão, então, Qf = (25 g) × (80 cal/g) = 2000 cal. 
 
07. Um circuito elétrico é constituído por N resistores 
ôhmicos idênticos, de resistência elétrica R = 1 Ω, 
cada. Quando tais resistores são associados em 
paralelo, a resistência equivalente desse circuito é, em 
Ω, igual a: 
A) 1/N2 
B) 1/N 
C) 1 
D) N 
E) N2 
 Resposta: B 
 Justificativa: 
 Da teoria de circuitos elétricos, tem-se que a 
resistência equivalente de N resistores é dada por 
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/RN. Se R1 = R2 = ... = RN = 
1 Ω, logo 1/Req = N, ou seja, Req = 1/N Ω. 
 
08. Uma casca esférica oca, perfeitamente condutora e 
eletricamente neutra, é mantida imóvel e isolada no 
vácuo. Uma carga elétrica positiva, Q > 0, é então 
fixada próxima à casca (ver figura). Os pontos A e B 
localizam-se na superfície externa da casca esférica, 
enquanto que os pontos C e D encontram-se na sua 
superfície interna. Pode-se afirmar que as cargas 
elétricas nos pontos A, B, C e D são, respectivamente: 
 
A B C D Q > 0 
 
A) negativa, positiva, nula e nula. 
B) negativa, positiva, negativa e positiva. 
C) negativa, positiva, positiva e negativa. 
D) positiva, negativa, nula e nula. 
E) positiva, negativa, positiva e negativa. 
 Resposta: A 
 Justificativa: 
 A carga Q > 0 induzirá uma redistribuição de cargas 
na superfície externa da casca esférica perfeitamente 
condutora com carga total nula, de modo que os 
pontos A e B passarão a apresentar cargas elétricas 
negativa e positiva, respectivamente. Por outro lado, o 
condutor perfeito “blinda” o seu interior com respeito a 
campos elétricos externos. Desse modo, a superfície 
interna da casca esférica, incluindo os pontos C e D, 
permanecerá eletricamente neutra, mesmo na 
presença de Q. Vale mencionar que a carga total da 
casca continuará nula.