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– 45 FÍ S IC A B D E 1. (UDESC-2011-MODELO ENEM) – Considere as seguintes proposições sobre grandezas físicas escalares e vetoriais. I. A caracterização completa de uma grandeza escalar requer tão somente um número seguido de uma unidade de medida. Exemplos dessas grandezas são o peso e a massa. II. O módulo, a direção e o sentido de uma grandeza caracterizam-na como vetor. III.Exemplos de grandezas vetoriais são a aceleração, o empuxo e a velocidade. IV. A única grandeza física que é escalar e vetorial ao mesmo tempo é a temperatura. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. e) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras. RESOLUÇÃO: I (F) O peso é grandeza vetorial II (V) III (V) Empuxo é uma força IV (F) Resposta: D 2. Duas forças concorrentes de módulos 8,0N e 6,0N admitem como resultante uma força de módulo R. Das hipóteses que se seguem, a única impossível é a) R < 14,0N b) R > 2,0N c) R > 14,0N d) R = 14,0N e) 2,0N ≤ R ≤ 14,0N RESOLUÇÃO: F1 = 6,0N e F2 = 8,0N F2 – F1 ≤ R ≤ F2 + F1 Resposta: C 3. (VUNESP-2010) – Um aluno desenha a letra Z na lousa, formada por 3 vetores com direção e sentido seguintes: Se o aluno quisesse representar a soma dos deslocamentos que ele fez com a mão por meio de um vetor, este seria mais bem representado por: RESOLUÇÃO: Pela regra do polígono, o vetor soma vai da origem do primeiro vetor para a extremidade do último vetor Resposta: B 4. (MODELO ENEM) – Na figura, temos o perfil vertical de duas escadas rolantes, perpendiculares entre si, que deslizam com velocidades constantes de módulos iguais a 2,0m/s em relação ao solo terrestre. Uma pessoa A utiliza a escada que sobe, enquanto outra pessoa, B, simultaneamente, utiliza a escada que desce; ambas, A e B, permanecem paradas em relação aos degraus. MÓDULO 11 VETORES 2,0N ≤ R ≤ 10,0N FRENTE 1 – MECÂNICA C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 45 46 – FÍS IC A B D E Assinale a opção que caracteriza em módulo, direção e sentido a velocidade da pessoa A em relação à pessoa B ( →VA – → VB). RESOLUÇÃO: | →VA – →VB|2 = | →VA|2 + | →→VB|2 | →VA – →VB|2 = (2,0)2 + (2,0)2 = 2 . (2,0)2 Resposta: C 1. (UNICAMP-SP-2011) – Várias Leis da Física são facilmente verificadas em brin quedos encontrados em parques de diversões. Num carrossel, uma criança se mantém a uma distância r = 4,0m do centro do carrossel e gira com velocidade angular constante ω0. Ba - seado em sua experiência cotidiana, estime o valor de ω0 para o car - rossel e, a partir dele, calcule o módulo da aceleração centrípeta ac da criança nos instantes t = 10 s, t = 20 s, t = 30 s e t = 40 s. Em seguida, esboce o comportamento de ac em função do tempo no gráfico abaixo, marcando claramente com um ponto os valores de ac para cada um dos instantes acima. Considere que, para t = 0, o carrossel já se encontra em movimento. RESOLUÇÃO: 1) Estimando para o período do carrossel o valor de 30s temos: ω0 = = Para π = 3, temos 2) A aceleração centrípeta terá módulo constante dado por: ac = ω0 2 r = 4,0 . 10–2 . 4,0(m/s2) 3) O gráfico ac = f(t) será dado por: 2. A órbita da Terra em torno do Sol, em razão de sua baixa excen - tricidade, é aproximadamente uma cir cunferência. Sabendo-se que a Terra leva um ano para realizar uma volta completa em torno do Sol e que a distância média da Terra ao Sol é 1,5 x 1011m, pede-se calcular o módulo dos vetores: a) velocidade; b) aceleração. Considere π ≅ 3,1 e 1 ano ≅ 3,1 . 107s RESOLUÇÃO: a) V = = b) a = = m/s2 Respostas: a) 30km/s b) 6,0 . 10–3m/s2 Módulo Direção Sentido a) 2,0m/s vertical para cima b) 2,0��2m/s vertical para baixo c) 2,0��2m/s vertical para cima d) 2,0m/s horizontal para a direita e) 4,0m/s horizontal para a esquerda | →VA – →VB| = 2,0 ��2m/s MÓDULO 12 MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORME rad –––– s 2π ––– 30 2π ––– T rad ω0 = 0,20 ––––s ac = 0,16m/s2 m –– s 2 . 3,1 . 1,5 . 1011 ––––––––––––––––– 3,1 . 107 2 π R –––––– T V = 3,0 . 104m/s = 30km/s 9,0 . 108 ––––––––– 1,5 . 1011 V2 ––– R a = 6,0 . 10–3m/s2 C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 46 3. Na figura, temos duas polias, A e B, em contato, que giram sem que haja escorregamento entre elas. O raio da polia A é igual ao dobro do raio da polia B. A polia B gira no sentido anti-horário com frequência de 8,0Hz. Determine, justificando: a) o sentido de rotação da polia A; b) a frequência de rotação da polia A. RESOLUÇÃO: a) Polias em contato direto giram em sentidos opostos e, portanto, a polia A gira no sentido horário. b) VP = 2πfBRB = 2πfARA = Como RA = 2RB ⇒ fA = = 4,0Hz. 1. (UFSE) – Uma esfera de aço é atirada com velocidade de módulo 40m/s, formando ângulo de 37° com a horizontal. Despreze a resistência do ar sobre a esfera. Adote g = 10m/s2, sen 37° = 0,60 e cos 37° = 0,80. Analise as afirmações: I. O intervalo de tempo gasto pela esfera até chegar à sua máxima altura é de 4,0s. II. No ponto de altura máxima, o módulo da velocidade da esfera é de 32m/s. III. A altura máxima atingida é de 24m. IV. O alcance horizontal da esfera é de 76m. V. No instante em que a esfera toca o solo, sua velocidade tem módulo 40m/s. RESOLUÇÃO: I. (F) V0y = V0 sen θ = 40 . 0,60(m/s) = 24m/s Vy = V0y + γyt 0 = 24 – 10 ts ⇒ II. (V) No ponto mais alto: Vx = V0x = V0 cos θ = 40 . 0,80(m/s) = 32m/s III. (F) Vy2 = V02y + 2 γy �sy 0 = (24)2 + 2 (–10) H IV. (F) �sx = Vx t D = 32 . 4,8(m) = 153,6m V. (V) Vx = 32m/s Vy = –24m/s V2 = Vx2 + Vy2 RB ––– RA fA ––– fB fB ––– 2 MÓDULO 13 BALÍSTICA ts = 2,4s H = 28,8m |V| = 40m/s – 47 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 47 2. (FUVEST-2011) – Uma menina, segurando uma bola de tênis, corre com velocidade constante, de módulo igual a 10,8 km/h, em trajetória retilínea, numa quadra plana e horizontal. Num certo instante, a menina, com o braço esticado horizontalmente ao lado do corpo, sem alterar o seu estado de movimento, solta a bola, que leva 0,5 s para atingir o solo. As distâncias sm e sb percorridas, respectivamente, pela menina e pela bola, na direção horizontal, entre o instante em que a menina soltou a bola (t = 0 s) e o instante t = 0,5 s, valem: a) sm = 1,25 m e sb = 0 m. b) sm = 1,25 m e sb = 1,50 m. c) sm = 1,50 m e sb = 0 m. d) sm = 1,50 m e sb = 1,25 m. e) sm = 1,50 m e sb = 1,50 m. RESOLUÇÃO: Na direção horizontal, os movimentos são uniformes: Δsx = vx t (MU) sm = sb = . 0,5 (m) Resposta: E (UERJ-2011) – Utilize as informações a seguir para responder às questões de números 3 e 4. Um trem em alta velocidade desloca-se ao longo de um trecho retilíneo e horizontal com uma velocidade constante de módulo 108 km/h. Um passageiro em repouso arremessa horizontalmente ao piso do vagão, de uma altura de 1,0m, na mesma direção e sentido do deslocamento do trem, uma bola de borracha que atinge esse piso a uma distância horizontal de 5,0m do ponto de arremesso. Despreze o efeito do ar e adote g = 10,0m/s2. 3. O intervalo de tempo, em segundos, que a bola leva para atingir o piso é cerca de: a) 0,05 b) 0,20 c) 0,45 d) 1,00 RESOLUÇÃO: Analisando-se o movimento vertical da bola: Δsy = V0y t + t2 1,0 = 0 + T2 ⇒ T2 = 0,20 ⇒ T = ����0,20 s ≅ 0,45s Resposta: C 4. Se a bola fosse arremessada na mesma direção, mas em sentido oposto ao do deslocamento do trem, com velocidade de mesmo módulo em relação ao lançamento anterior, a distância horizontal, em metros, entre o ponto em que a bola atinge o piso e o ponto dearremesso seria igual a que valor? a) 0 b) 5,0 c) 10,0 d) 15,0 RESOLUÇÃO: Para uma referencial fixo no trem, a velocidade horizontal da bola é a mesma e como o tempo de queda também é o mesmo, o alcance horizontal será o mesmo: Resposta: B 1. (UFRN-2011) – Considere um grande navio, tipo transatlântico, movendo-se em linha reta e com velocidade constante (velocidade de cruzeiro). Em seu interior, existe um salão de jogos climatizado e nele uma mesa de pingue-pongue orientada paralelamente ao comprimento do navio. Dois jovens resolvem jogar pingue-pongue, mas discordam sobre quem deve ficar de frente ou de costas para o sentido do deslocamento do navio. Segundo um deles, tal escolha influenciaria no resultado do jogo, pois o movimento do navio afetaria o movimento relativo da bolinha de pingue-pongue. Nesse contexto, de acordo com as Leis da Física, pode-se afirmar que a) a discussão não é pertinente, pois, no caso, o navio se comporta como um referencial não inercial, não afetando o movimento da bola. b) a discussão é pertinente, pois, no caso, o navio se comporta como um referencial não inercial, não afetando o movimento da bola. c) a discussão é pertinente, pois, no caso, o navio se comporta como um referencial inercial, afetando o movimento da bola. d) a discussão não é pertinente, pois, no caso, o navio se comporta como um referencial inercial, não afetando o movimento da bola. RESOLUÇÃO: De acordo com o princípio da relatividade, todos os sistemas inerciais são equivalentes, isto é, qualquer experiência realizada identicamente em um sistema inercial, independentemente de sua velocidade em relação ao solo terrestre (suposto ser um sistema de referência inercial), deve dar o mesmo resultado. Resposta: D 10,8 –––– – 3,6 sm = sb = 1,50m γy ––––– 2 10,0 ––––– 2 D = V0x T = 5,0m NOTE E ADOTE Desconsiderar efeitos dissipativos. MÓDULO 14 1.a E 2.a LEI DE NEWTON 48 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 48 2. (UNIRIO-MODELO ENEM) – A análise sequencial da tirinha e, especialmente, a do quadro final nos leva imediatamente ao (à) a) princípio da conservação da energia mecânica. b) propriedade geral da matéria denominada inércia. c) princípio da conservação da quantidade de movimento. d) segunda Lei de Newton. e) princípio da independência dos movimentos. RESOLUÇÃO: 1.a Lei de Newton (princípio da inércia). Todo corpo tende a manter, por inércia, a velocidade que possui. Resposta: B 3. (UFRJ-MODELO ENEM) – Um sistema é constituído por um barco de 100kg, uma pessoa de 58kg e um pacote de 2,0kg que ela carrega consigo. O barco é puxado por uma corda de modo que a força resultante sobre o sistema seja constante, horizontal e de módulo 240 newtons. Supondo-se que não haja movimento relativo entre as partes do sis - tema, o módulo da força horizontal que a pessoa exerce sobre o pacote vale: a) 1,0N b) 2,0N c) 3,0N d) 4,0N e) 5,0N RESOLUÇÃO: 1) PFD (barco + pessoa + pacote): FR = (mB + mpe + mpa) a 240 = (100 + 58 + 2,0) a 240 = 160 a ⇒ 2) PFD (pacote): F = mpa . a F = 2,0 . 1,5 (N) Resposta: C 4. (UFTPR-MODELO ENEM) – Um motorista, trafegando a 72km/h, avista uma barreira eletrônica que permite velocidade máxima de 40km/h. Quando está a 100m da barreira, ele aciona continuamente o freio e passa por ela a 36km/h. Considerando-se que a massa do carro com os passageiros é de 1,0 . 103kg, qual o módulo da força resul tante, suposta constante, sobre o carro ao longo destes 100m? a) 1,0kN b) 1,5kN c) 2,0kN d) 2,5kN e) 3,0kN RESOLUÇÃO: 1) Cálculo do módulo da aceleração: V2 = V02 + 2γ �s (10)2 = (20)2 + 2 (–a) 100 200a = 300 ⇒ 2) Cálculo da força resultante: PFD: Fr = ma Fr = 1,0 . 103 . 1,5 (N) Resposta: B a = 1,5m/s2 F = 3,0N a = 1,5m/s2 Fr = 1,5kN – 49 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 49 50 – FÍS IC A B D E 1. (UFPB)– Um fio fino de cobre, de comprimento L = 30 cm, encontra-se a uma temperatura T = 40 oC. A que temperatura se deve aquecer o fio para que seu comprimento aumente 2,4 x 10–3 cm, sa ben - do-se que o coeficiente de dilatação linear do cobre vale 1,6 x 10–5 oC–1? RESOLUÇÃO: ΔL = L0 αΔθ Assim: 2,4 . 10–3 = 30 . 1,6 . 10–5 . Δθ Δθ = 5 oC Mas: θ – 40 = 5 Resposta: 45oC 2. (FEI-2010) – Uma barra metálica a 30 oC possui comprimento � = 2,0 m. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear da barra é α = 2 x 10–3 oC–1, em qual temperatura o comprimento da barra terá variado 2%? a) 33 oC b) 10 oC c) 28 oC d) 30 oC e) 40 oC RESOLUÇÃO: Cálculo do percentual: L0 → 100% ΔL → x% ΔL = Como: ΔL = L0 α Δθ Vem: = L0 α Δθ x = 100 α Δθ Portanto: 2 = 100 . 2 . 10–3 . (θf – 30) Resposta: E 3. (PUC-RS) – Um termostato é um dispositivo utilizado para con - trolar a temperatura em diversos equipamentos elétricos. Um dos ti pos de termostato é construído com duas lâminas metálicas, 1 e 2, firmemente ligadas, conforme a figura 1. Quando a temperatura aumenta, o conjunto se curva em forma de arco (figura 2), fazendo com que, a partir de certa temperatura, o circuito seja aberto, interrompendo a passagem de corrente elétrica. Supondo que a lâmina seja constituída de ferro e cobre, cujos coeficientes de dilatação linear médios são, respectivamente, 1,2 . 10–5 °C–1 e 1,7 . 10–5 °C–1, para produzir-se o efeito descrito, a lâmina ________ deve ter coeficiente de dilatação _________ do que a outra, corres - pondendo, portanto, ao _________. As informações que preenchem correta e respectivamente as lacunas estão reunidas em a) 1, menor e ferro b) 1, menor e cobre c) 1, maior e cobre d) 2, menor e ferro e) 2, maior e ferro RESOLUÇÃO: Numa lâmina bimetálica, no aquecimento, a de maior coeficiente de dila - ta ção linear dilatar-se-á mais do que a outra (observe que os comprimentos iniciais são iguais). Assim, na curvatura da lâmina, a de maior coeficiente de dilatação ficará na face convexa. No aquecimento, temos: α2 > α1 Portanto, temos: 1) Lâmina 1, coeficiente de dilatação menor, corres - pondendo ao ferro. 2) Lâmina 2, coeficiente de dilatação maior, corres - pondendo ao cobre. Resposta: A MÓDULO 11 DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS E DOS LÍQUIDOS θ = 45 oC L0x____ 100 L0x____ 100 θf = 40 oC FRENTE 2 – TERMOLOGIA E ÓPTICA C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 02/02/11 13:27 Página 50 1. (VUNESP-UFTM-MG-2010) –Para medir distâncias utilizando- se das propriedades geométricas da luz, um estudante providencia uma caixa cúbica, de aresta 16 cm. Após pintar o interior com tinta preta, faz um orifício no centro de uma das faces e substitui a face oposta ao orifício por uma folha de papel vegetal. Feito isso, aponta o orifício para uma porta iluminada, obtendo dela uma imagem nítida, invertida e reduzida, projetada sobre a folha de papel vegetal. Sabendo-se que a altura da imagem observada da porta é 14 cm e que a altura da porta é 2,15 m, conclui-se que a distância aproximada, em metros, entre o orifício da caixa e a porta é: a) 0,9 b) 1,8 c) 2,5 d) 3,5 e) 4,8 RESOLUÇÃO: Usando-se semelhança de triângulos no esquema a seguir, temos: = Assim: = D = 245,7 cm Resposta: C 2. (PUC-MG) – Num dia ensolarado, um aluno de 1,7m mede a sua sombra, encontrando 1,2m. Se, naquele instante, a sombra de um poste nas proximidades mede 4,8m, qual é a altura do poste? a) 3,4m b) 4,3m c) 7,2m d) 6,8m e) 5,3m RESOLUÇÃO: Como os raios de luz, provenientes do Sol, são considerados paralelos, os triângulos ABC e A’B’C’ são semelhantes, valendo: = = Resposta: D 3. (UFRJ-2010) – Corta-se, num pedaço de papel cartão, um objeto com a forma de um triângulo, como na figura. Uma lâmpada, pequena o suficiente para poder ser considerada uma fonte pontual, é colocada atrás do objeto,com um anteparo à sua frente, alinhados como na figura à direita. Numa sala escura, acende-se a lâmpada e observa-se o anteparo. Escolha entre as figuras a seguir qual a que melhor representa a sombra que será formada no anteparo. (Atenção, pois as figuras não estão em escala.) MÓDULO 12 OS PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA I D ___ d H ___ h D ______ 16 cm 215 cm _______ 14 cm D ≅ 2,5m S ––– s H ––– h 4,8 ––– 1,2 H ––– 1,7 H = 6,8m – 51 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 51 RESOLUÇÃO: Utilizando a semelhança de triângulos, temos: = = 1,5 Assim, concluímos que a sombra do triângulo, no anteparo, tem suas dimensões multiplicadas por 1,5, em relação ao objeto. Resposta: E 4. (OLIMPÍADA PAULISTA DE FÍSICA) – O mundo não seria tão alegre se a luz solar não fosse constituída de diversas cores. Com relação à luz e às cores, considere as afirmações: I. A luz solar pode ser decomposta nas cores: vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta, como fez Isaac Newton cerca de 400 anos atrás. II. Sob a luz do Sol, uma blusa é vista como verde porque ela absorve o verde, refletindo todas as outras cores que compõe a luz solar. III. Uma blusa que à luz solar é vista como amarela, quando ilumi - nada com luz azul, será vista como uma blusa escura. a) As afirmações I e II são corretas. b) Apenas a afirmação I é correta. c) As afirmações I e III são corretas. d) Todas as afirmações são corretas. e) Nenhuma das afirmações é correta. RESOLUÇÃO: I. VERDADEIRA. II. FALSA. A blusa verde absorve todas as outras radiações, refletindo apenas a radiação correspondente à cor verde. III. VERDADEIRA. A luz azul incidente é absorvida pelos pigmentos amarelos (que refletem apenas a luz correspondente à cor amarela), tomando o aspecto escuro. Resposta: C 1. (UEL-PR) – Durante um eclipse solar, um observador, a) no cone de sombra, vê um eclipse parcial. b) na região de penumbra, vê um eclipse total. c) na região plenamente iluminada, vê a Lua eclipsada. d) na região da sombra própria da Terra, vê somente a Lua. e) na região plenamente iluminada, não vê o eclipse solar (60 + 30) cm –––––––––––– 60 cm H ––– h violeta anil azul verde amarelo alaranjado vermelho luz branca MÓDULO 13 OS PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA II RESOLUÇÃO: Uma pessoa, estando 1) no cone de sombra, não verá o Sol, portanto estará presenciando um eclipse total do Sol; 2) na região de penumbra, verá apenas uma parte do Sol, portanto estará presenciando um eclipse parcial do Sol; 3) na região plenamente iluminada, verá toda a parte do Sol voltada para ela, portanto não estará presenciando eclipse solar. Resposta: E Para o professor: Explicar também como ocorre o eclipse lunar. 52 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 52 2. Um objeto de 50cm de altura é colocado a 2,0m de um espelho plano. Na sua face voltada para o espe lho, existe a inscrição da letra E. A respeito da imagem conjugada pelo espelho plano, podemos afirmar que a) é virtual, direita, maior que 50cm e distante do espelho menos de 2,0m. b) é real, invertida, com tamanho de 50cm e distante 2,0m do espelho. c) é virtual, direita, menor que 50cm, distante mais de 2,0m do espelho e apresenta a forma E. d) é virtual, direita, com tamanho de 50cm, distante 2,0m do espelho e apresenta a forma . e) é virtual, direita, com tamanho de 50cm, distante menos de 2,0m do espelho e apresenta a forma E. RESOLUÇÃO: Aplicando-se as propriedades do espelho plano, temos: 1) A imagem é simétrica ao objeto em relação ao espelho. 2) A imagem tem natureza oposta à do objeto. 3) A imagem tem o mesmo tamanho do objeto. 4) A imagem é enantiomorfa ao objeto. objeto imagem Resposta: D 3. Um relógio está fixo em uma parede, posicionado frontal men te a um grande espelho plano. Se você olhar no espelho, que horário estará mar can do a imagem desse relógio? RESOLUÇÃO: Colocando-se lado a lado o relógio original e a sua respectiva imagem enantiomorfa, temos: O relógio registra 4h 50min, enquanto a imagem no espelho registra 7h 10min. Resposta: 7h 10min 1. (UNESP-SP) – Um raio de luz monocromática inci de sobre a super fície plana de um bloco de vidro de tal modo que o raio refletido R forma um ângulo de 90° com o raio refra tado r. O ângulo entre o raio incidente I e a superfície de separação dos dois meios mede 32°, como mostra a figura. Os ângulos de incidência e de refração medem, res pec tivamente, a) 62° e 38°. b) 58° e 32°. c) 90° e 38°. d) 32° e 90°. e) 58° e 45°. RESOLUÇÃO: E di = do = 2,0 m objeto real imagem virtual o = i = 50 cm E E MÓDULO 14 IMAGEM DE UM OBJETO NUM ESPELHO PLANO – 53 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 53 1) Cálculo do ângulo de incidência i: i + 32o = 90o ⇒ 2) Cálculo do ângulo de refração r’: Pela 2.a lei da reflexão, sabemos que i = i’ e, portanto, temos: i’ + 90o + r’ = 180o i’ + r’ = 90o 58o + r’ = 90o Resposta: B 2. (UESPI-2011) – Uma bola vai do ponto A ao ponto B sobre uma mesa horizontal, segundo a trajetória mostrada na figura a seguir. Perpendicularmente à superfície da mesa, existe um espelho plano. Pode-se afirmar que a distância do ponto A à imagem da bola quando ela se encontra no ponto B é igual a: a) 8cm b) 12cm c) 16cm d) 20cm e) 32cm RESOLUÇÃO: Aplicando-se a relação de Pitágoras no triângulo AB’C, temos: x2 = 122 + 162 x2 = 144 + 256 = 400 Resposta: D 3. (UFPR-2011) – Uma haste de comprimento H está em frente a um espelho plano de comprimento h, conforme a figura abaixo. Suponha que na ponta superior dessa haste haja uma microcâmera C. Suponha também que a pessoa que montou esse sistema deseja observar em seu monitor a imagem completa da haste que contém a câmera refletida no espelho E. Para que isso seja possível, a relação mínima entre H e h deve ser: a) h = H. b) h = 2H. c) h = H/2. d) h = H/3. e) h = H/4. RESOLUÇÃO: O tamanho mínimo de um espelho plano é a metade do tamanho do objeto, se quisermoss observar todo o objeto no espelho. Atenção: este assunto deve ser explicado com mais detalhes. Fazer o esque - ma na lousa e explicar. Resposta: C 4. Uma jovem entrou na univesidade. No primeiro dia de aula, comprou uma camiseta na qual está inscrita a sigla da universidade. Ela corre a um espelho plano e observa a imagem formada. Qual a imagem da sigla observada no espelho? a) USP b) PSU c) SU d) U e) RESOLUÇÃO: A imagem observada é a enantiomorfa de USP: Resposta: D i = 58o r’ = 32o x = 20cm H h = –––– 2 USP 54 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 54 – 55 FÍ S IC A B D E 1. (UNIFOR-CE) – O circuito elétrico da figura abaixo está inicial - mente com a chave K aberta e a potência dissipada no resistor de 28 Ω é P. Fechando-se a chave K, a nova potência dissipada, nesse resistor, é a) b) c) P d) 2P e) 4P RESOLUÇÃO: 1º.) Com a chave aberta: i = = = 0,2A P = RI2 = 28 . (0,2)2 (W) � 2º.) Com a chave fechada: i’ = = = 0,4A P’ = R(i’)2 = 28 . (0,4)2 (W) � Como i’ = 2i, verificamos nas equações � e � que P’ = 4P. Resposta: E 2. (VUNESP-2010) – Determinado conjunto de lâmpadas para árvore de natal, pronto para ligar sob diferença de potencial de 110V, traz a informação de que contém 50 lâmpadas e que a potência total dissipada pelo conjunto é de 25W. Sabe-se que se uma lâmpada queima, outras nove lâmpadas se apagam, qualquer que seja a lâmpada que ofereça defeito. Pode-se concluir que para uma única lâmpada adequadamente em funcio namento, a potência dissipada e a difernça de potenciala que está submetida são, respectivamente, em W e em V, a) 0,5 e 11. b) 0,5 e 110. c) 1,0 e 22 d) 2,0 e 110. e) 5,0 e 11. RESOLUÇÃO: Ptotal = n . Pindividual 25 = 50 . Pindividual Quando uma lâmpada queima, outras nove apagam-se então temos 5 filas de 10 lâmpadas associadas em série e estas 5 filas estão associadas em paralelo. Utotal = nUindividual 110 = 10Uindividual Resposta: A 3. (VUNESP-2010-MODELO ENEM) – Para indicar obras em uma pista de rodagem, na viatura da concessionária da estrada, um painel formado por 10 lâmpadas de 12V – 30W forma a imagem de uma grande seta. O conjunto é ligado à bateria de 12V da viatura. No momento em que está funcionando, o painel luminoso requisita da bateria uma corrente elétrica, em A, de intensidade a) 5 b) 12 c) 20 d) 25 e) 50 RESOLUÇÃO: Com as 10 lâmpadas em funcionamento, temos: Ptotal = 10 x 30W = 300W Assim: Ptotal = itotal . Utotal 300 = itotal 12 Resposta: D MÓDULO 11 ENERGIA ELÉTRICA, POTÊNCIA ELÉTRICA E POTÊNCIA DISSIPADA PELO RESISTOR I P –– 2 P –– 4 12V –––––– 60Ω E ––––∑R 12V –––– 30Ω E ––––∑R Pindividual = 0,5W Uindiv = 11V itotal = 25A FRENTE 3 – ELETRICIDADE E MECÂNICA C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 55 4. (PUC-PR-2011) – No circuito abaixo, todas as lâmpadas têm a mesma resistência de 20Ω e a bateria fornece uma diferença de potencial de 12 volts entre os seus terminais. São necessários pelo menos 10 watts numa lâmpada para que ela acenda. Assim, quando a chave S é fechada: I. As lâmpadas 5 e 6 acendem. II. A lâmpada 6 acende. III.Todas as lâmpadas acendem. IV. Nenhuma lâmpada acende. Avalie as assertivas acima e marque a alternativa correta. a) As assertivas I, II e III são verdadeiras. b) Apenas as assertivas I e II são verdadeiras. c) Apenas a assertiva IV é verdadeira. d) Apenas a assertiva II é verdadeira. e) Apenas a assertiva I é verdadeira. RESOLUÇÃO: As únicas lâmpadas com alguma possibilidade de acender são 5 e 6, pois as demais estão em curto-circuito, assim: i = = (A) ⇒ P5 = P6 = R i2 = 20 (0,30)2 ⇒ Dessa maneira nenhuma lâmpada acende. Resposta: C 1. (UFAM-2010-MODELO ENEM) – Um consumidor observa em sua conta de luz que a leitura do medidor (em kWh ) do mês anterio foi de 66420 e do mês atual é de 67080. Ele nota que sua conta a pagar está muito alta e resolve calcular o motivo do consumo elevado de energia. Desconfia que a causa de tanto gasto venha de seu chuveiro elétrico e resolve averiguar. Seu chuveiro está ligado a uma rede elétrica de 220V de tensão e tem resistência de 22Ω. Considerando o mês comercial de 30 dias, e sabendo que o chuveiro é utilizado durante uma hora por dia, o percentual do consumo do chuveiro em relação ao consumo mensal total da casa é: a) 1% b) 5% c) 10% d) 20% e) 50% RESOLUÇÃO: εel = P . Δt (chuveiro) εel = . Δt εel = . 30 W h εel = 2200W x 30h εel = 2,2kW . 30h P = = = 0,1 Resposta: C 2. (VUNESP-2011) – A potência elétrica de uma torradeira é de 600W. Embora toda a energia envolvida seja transformada em calor, apenas 80% dela é absorvida pelas duas fatias de pão de forma que estão no interior de seu compartimento. Para preparar essas duas fatias, é preciso que a torradeira permaneça ligada durante 1 minuto. Nessas condições, cada fatia de pão, para que fique devidamente torrada necessita absorver uma energia térmica, em kJ, mais próxima de a) 10 b) 14 c)19 d) 24 e) 28 RESOLUÇÃO: A energia que será absorvida pelas duas fatias de pão é dada por: εel = P . Δt ε = 0,80 . 600 . 60 ε = 28800J = 28,8kJ Para uma fatia, temos: Resposta: B i = 0,30A12 ––– 40 E ––– ∑R P5 P6 = 1,8W MÓDULO 12 ENERGIA ELÉTRICA, POTÊNCIA ELÉTRICA E POTÊNCIA DISSIPADA PELO RESISTOR II U2 ––– R (220)2 –––––– 22 εel = 66kWh 66 ––– 660 66 –––––––––––– 67080 – 66420 P = 10% 80 –––– 100 ε’ = 14,4kJ 56 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 56 3. (UNIFOR-CE) – Um aquecedor elétrico que fornece 840W é utilizado para aquecer 600g de água, inicialmente à temperatura de 30°C. Supondo que todo o calor fornecido aqueça a água, a temperatura por ela atingida após 1,0 minuto é, em °C, Dados: cágua = 1,0cal/g ºC = 4,2J/g ºC a) 35 b) 40 c) 45 d) 50 e) 55 RESOLUÇÃO: εel = Q P Δt = m . c . Δθ 840 . 60 = 600 . 4,2 . Δθ Δθ = 20ºC ∴ Δθ = θf – θi 20 = θf – 30 Resposta: D 4. (IJSO-BRASIL-2010) – Um esquema de uma instalação elétrica residencial é apresentado abaixo. Considere os fios de ligação ideais. www.IJSO.com.br Podemos afirmar que a) se a lâmpada L1 queimar, a lâmpada L2 apaga. b) se a lâmpada L3 queimar, o ferro elétrico passa a ser percorrido por corrente elétrica de maior intensidade. c) com a chave na posição ”inverno” a resistência elétrica do chuveiro é menor do que com a chave na posição “verão”. d) o chuveiro elétrico está sob tensão de 220V quando está funcio - nando com a chave na posição “inverno”. Ao passar a chave para a posição “verão”, a tensão elétrica no chuveiro passa a ser de 110V. e) as lâmpadas, o ferro elétrico e o chuveiro estão sob tensão de 110V. RESOLUÇÃO: a) FALSA. L1 e L2 estão associadas em paralelo. b) FALSA. A ddp no ferro elétrico e a resistência elétrica do ferro elétrico não se alteram, logo, a intensidade de corrente elétrica permanece constante. c) VERDADEIRA. O chuveiro está sob tensão U = 220V (constante). Com a chave na posição “inverno”, a potência P dissipada é maior do que quando a chave está na posição “verão”. De P = . concluímos que, para U constante, maior P implica menor valor da resistência elétrica R. d) FALSA. No chuveiro, a ddp não se altera (U = cte). e) FALSA. O chuveito está sob ddp de 220V. Resposta: C 1. (CESGRANRIO) No circuito esquematizado acima, todas as resis tên cias são iguais a R. Assim, a resistência equivalente en tre os pontos A e B será igual a: a) R/2 b) R c) 2R d) 4R e) 5R RESOLUÇÃO: Estando a ponte em equilíbrio, o resistor situado entre C e D não é percorrido por corrente e pode ser retirado do circuito. Resposta: B θf = 50ºC U2 ––– R MÓDULO 13 PONTE DE WHEATSTONE – 57 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 57 2. No circuito da figura, L1 é o dobro de L2, sendo L1 e L2 partes do mesmo fio homogêneo e de seção reta uniforme, e R2 é igual a 400 ohms. Quando não passar corrente no galvanômetro G, o valor da resistência x será a) 200 ohms. b) 80 ohms. c) 800 ohms. d) 1200 ohms. e) 600 ohms. RESOLUÇÃO: Observemos que as resistências elétricas dos trechos L1 e L2 serão direta- mente proprocionais aos seus comprimentos �R = �, assim: R2 . L1 = x . L2 400 . (2L2) = x L2 Resposta: C 3. (PUC-SP) – A figura a seguir mostra o esquema de uma Ponte de Wheatstone. Sabe-se que E = 3,0V; R2 = R3 = 5,0Ω e o galvanômetro é de zero central. A pon te entra em equi lí brio quando R1 = 2,0Ω. As correntes i1 e i2, em ampères, valem, res pec ti va men te: a) zero e zero b) 2 e 2 c) 0,75 e 0,30 d) 0,30 e 0,75 e) 0,43 e 0,43 RESOLUÇÃO: R1 . R3 = Rx . R2 ⇒ 2,0 . 5,0 = Rx . 5,0 ∴ Rx = 2,0Ω Resposta: C 4. (UNESP) – Um circuito contendo quatro resistores é ali men tado por uma fonte de tensão, conforme figura. Calcule o valor da resis tência R, saben do-se que o poten cial eletrostático em A é igual ao potencial em B. RESOLUÇÃO: Sendo VA = VB , ou seja, UAB = 0, o conjunto de resis to res fornecidos forma uma Ponte de Wheatstone em equi líbrio. Assim: R . 120 = 90 . 60 ⇒ Resposta: R = 45Ω ρ� ––––– A x = 800Ω U = (R2 + R3) . i2 3,0 = (5 + 5) . i2� U = (R1 + Rx) . i1 3,0 = (2,0 + 2,0) . i1� i1 = 0,75A i2 = 0,30A R = 45Ω 58 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31Página 58 1. (Olimpíada Brasileira de Física-MODELO ENEM) – Numa oficina mecânica, usa-se um acoplamento de polias para levantar peças pesadas. O diagrama abaixo repre senta um desses dispositivos, no qual as massas das polias e das cordas, bem como os atritos, podem ser considerados despre zíveis. Nessas condições, a força → F2 que equilibra o sistema tem intensidade igual a a) 800N b) 600N c) 400N d) 300N e) 200N RESOLUÇÃO: Para o equilíbrio: 4F2 = F1 F2 = = N Resposta: D 2. (FGV-2011) – Durante a cerimônia de formatura, o professor de física, teve seu pensamento absorvido pela pilha de duas camadas de estojos de diplomas, todos iguais, escorada de ambos os lados, por um copo contendo água. O professor lembrava que sen 30° = cos 60° = e que sen 60° = cos 30° = . Admitindo que cada estojo tivesse o mesmo peso de módulo P, determinou mental mente a intensidade da força de contato exercida por um estojo da fila superior sobre um da fila inferior, força que, escrita em termos de P, é a) . P b) . P c) ���3 . P d) e) RESOLUÇÃO: Para o equilíbrio de uma das esferas de cima, a força resultante deve ser nula: 2 F cos 30° = P 2 F . = P Resposta: B 1200 –––– 4 F1 ––– 4 F2 = 300N 1 –– 2 ���3 ––––– 2 ���3 ––––– 3 ���3 ––––– 6 P ––2 P ––4 ��3 –––– 2 P P ��3F = ––––– = –––––– ��3 3 MÓDULO 14 ESTÁTICA DO PONTO MATERIAL – 59 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 59 3. (AMAN-2011) – Um bloco de massa m = 24kg é mantido suspenso em equilíbrio pelas cordas L e Q, inextensíveis e de massas desprezíveis, conforme figura abaixo. Desenho ilustrativo A corda L forma um ângulo de 90° com a parede e a corda Q forma um ângulo de 37° com o teto. Considerando-se a aceleração da gravidade com módulo igual a 10m/s2, a intensidade da força de tração que a corda L exerce na parede é de: a) 144N b) 180N c) 192N d) 240N e) 320N (Dados: cos 37° = 0,8 e sen 37° = 0,6) RESOLUÇÃO: Para o equilíbrio o polígono de forças deve ser fechado tg 37° = = Resposta: E 4. (UNIUBE-MG-MODELO ENEM) – A figura abaixo re presenta um sistema de roldanas utilizado em um pronto-socorro para tracionar pés fraturados. O mó dulo da força que o sistema está exercendo sobre a perna do paciente vale: a) 10N b) 10��3N c) 20N d) 20��3N e) 30N Considere o módulo da aceleração da gravidade igual a 10m/s2. RESOLUÇÃO: 1) Na direção y, temos: T1 cos 60° = T2 cos 60° ⇒ 2) Na direção x, temos: F = T1 cos 30° + T2 cos 30° F = 2 . 20 . (N) ⇒ Resposta: D P ––––– TL 240 ––––– TL 0,6 ––––– 0,8 TL = 320N T1 = T2 = 20N F = 20 ��3 N ��3 ––––– 2 60 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 01/02/11 13:31 Página 60
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