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alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 1 SUMÁRIO Questões CESPE - PRF ........................................................................................................................................ 2 Gabarito ........................................................................................................................................................... 19 Questões Comentadas..................................................................................................................................... 21 https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 2 QUESTÕES CESPE - PRF 1. Ano: 2017 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-AL Prova: Sold (CBM AL)/CBM AL/Combatente/2017 Durante uma tempestade, houve um raio com fluxo de cargas elétricas entre o solo e uma nuvem igual a 16.000 coulomb por segundo. A descarga elétrica durou 810 segundos. Considerando essas informações e os aspectos relacionados a esse fenômeno e à lei de Coulomb, julgue o item subsecutivo. Situação hipotética: Durante a tempestade, uma pessoa observou um relâmpago e, somente após 15 segundos, ela escutou o barulho do trovão. Assertiva: Nessa situação, sabendo-se que a velocidade do som no ar é igual a 340 m/s, é correto afirmar que a pessoa se encontra a mais de 5.000 m do local onde ocorreu a descarga elétrica. Certo ( ) Errado ( ) Com o objetivo de avaliar o sistema de segurança de seus produtos, uma indústria automobilística nacional submeteu um automóvel de 900 kg de massa a um procedimento conhecido como teste de impacto, constituído de duas fases: na primeira, denominada arrancada, o automóvel é acelerado, por 10 s, partindo do repouso até atingir a velocidade de 36 km/h; na segunda fase, identificada como colisão, o veículo, ainda com a velocidade da fase anterior, colide com um bloco de concreto não deformável e para após 0,1 s, tendo sua estrutura sido danificada após o choque. A partir dessa situação hipotética, julgue os três itens a seguir, considerando que o módulo da aceleração da gravidade seja de 10 m/s². 2. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 A velocidade média do automóvel, na primeira fase do teste, foi superior a 15 m/s. Certo ( ) Errado ( ) 3. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Na fase da arrancada, a aceleração média do automóvel foi igual a 1 m/s². Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 3 4. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Na primeira fase do teste, o automóvel deslocou menos de 100 m. Certo ( ) Errado ( ) 5. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Em um ponto A do lago do reservatório de uma usina hidrelétrica, em que a água se encontra, inicialmente, em repouso, uma tubulação de diâmetro constante capta a água que passa a escoar na vazão de 150 m³/s até atingir um gerador de energia elétrica localizado em um ponto B, que está 20 m abaixo do ponto A. A respeito dessa situação hipotética, julgue o seguinte item, desprezando todas as forças dissipativas no sistema e considerando que a densidade da água seja de 1.000 kg/m³ e que o módulo da aceleração da gravidade seja de 10 m/s². A água atinge o ponto B com o módulo da velocidade igual a 20 m/s. Certo ( ) Errado ( ) Nas operações de salvamento de vítimas de afogamento, nadadores de resgate necessitam saltar de um helicóptero diretamente na água. Em uma operação de salvamento, t segundos após o salto, h(t) = 20 – 5t2, em metros, descreve a altura em que se encontra o nadador de resgate acima da água no instante t; v(t) = –10t, em metros por segundo, descreve a velocidade do nadador em queda livre no instante t. No que se refere a essa situação hipotética, julgue os três itens a seguir. 6. Ano: 2014 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-CE Prova: Sold (CBM CE)/CBM CE/2014 O valor absoluto da velocidade com que o nadador de resgate atinge a água é superior a 19 m/s. Certo ( ) Errado ( ) 7. Ano: 2014 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-CE Prova: Sold (CBM CE)/CBM CE/2014 A distância que o nadador percorrerá em queda livre nos primeiros 1,3 s após o salto é superior a 10 m. Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 4 8. Ano: 2014 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-CE Prova: Sold (CBM CE)/CBM CE/2014 O gráfico abaixo descreve, corretamente, a altura do helicóptero em cada instante t e o tempo em que o nadador esteve em queda livre. Certo ( ) Errado ( ) 9. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF/PF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 Especialistas em tiro ao alvo frequentemente treinam em alvos em movimento. A figura acima mostra um desses momentos. No instante em que o atirador disparou o projétil, o alvo (fruta) desprendeu-se da árvore e ambos, alvo e projétil emitido pela arma, começaram a cair. Com base nessas informações, julgue o item seguinte, considerando que: a resistência do ar é desprezível, a aceleração gravitacional g é constante e igual a 10 m/s2, a altura do alvo h = 20 cm, a distância horizontal percorrida pelo projétil d = 100 m e a velocidade inicial horizontal do projétil v0 = 400 m/s. Despreze o tempo gasto pelo projétil ao se deslocar no interior da arma. O tempo de queda t da fruta, na vertical, pode ser corretamente calculado pela relação expressa por 2 2h t g . Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 5 A figura acima mostra uma situação em que uma pessoa cai da janela do quarto andar de um prédio. Na distância de 15,0 m dessa janela, existe uma rede de salvamento elástica que ficou 1,0 m estendida após capturar a pessoa e esta ter ficado em repouso. Com base nessa situação hipotética e nas leis de Newton, julgue os dois itens subsequente, desprezando as forças externas e o atrito com o ar e considerando que a aceleração gravitacional é constante e igual a 10 m/s2. 10. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF/PF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 O módulo da componente vertical da velocidade do corpo da pessoa ao tocar na rede é igual a 10 m/s. Certo ( ) Errado ( ) 11. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF/PF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 O corpo do indivíduo, ao tocar na rede, sofreu uma desaceleração cujo módulo é igual a 7,5 m/s². Certo ( ) Errado ( ) A figura seguinte ilustra uma prova de tiro ao alvo com arma de fogo: o alvo é um círculo de 20 cm de diâmetro e está localizado a 50 m da extremidade do cano da arma. O cano da arma e o centro do alvo estão à altura de 1,5 m do solo. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 6 Nessa situação, um projétil de massa igual a 15 g sai do cano da arma paralelamente ao solo, com velocidade horizontal inicial de 720 km/h. Tendo como referência a situação apresentada, julgue o item a seguir, considerando que a aceleração da gravidade seja de 9,8m/s² e desprezando o atrito do ar sobre o projétil. 12. Ano: 2019 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PRF Prova: PRF/PRF/2019 O deslocamento do projétil na direção horizontal ocorre de acordo com uma função quadrática do tempo. Certo ( ) Errado ( ) 13. Ano: 2019 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PRF Prova: PRF/PRF/2019 Se o alvo fosse retirado da direção do projétil, então o trabalho realizado pela força gravitacional para levar o projétil até o solo seria superior a 0,10 J. Certo ( ) Errado ( ) 14. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Na situação em tela, o projétil atingirá o alvo circular. Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 7 Na figura acima, é mostrada a cena de um bombeiro, que, no plano horizontal, usa um jato de água para apagar o incêndio em um apartamento localizado a hm de altura, em relação ao mesmo plano horizontal. Nessa figura, iv é o vetor velocidade do jato de água ao sair da mangueira; i é o ângulo de inclinação do bico da mangueira em relação ao plano horizontal; e d é a distância entre o bombeiro e o edifício. Com base nessas informações, considerando que sejam nulas as forças de atrito sobre qualquer elemento do sistema e que o jato de água seja uniforme, julgue os três próximos itens. 15. Ano: 2014 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-CE Prova: Sold (CBM CE)/CBM CE/2014 O jato de água atinge o alcance máximo na horizontal quando θi = 45º. Certo ( ) Errado ( ) 16. Ano: 2014 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-CE Prova: Sold (CBM CE)/CBM CE/2014 A projeção no eixo horizontal do movimento das partículas de água, após saírem da mangueira, descreve um movimento uniformemente acelerado. Certo ( ) Errado ( ) 17. Ano: 2014 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-CE Prova: Sold (CBM CE)/CBM CE/2014 A orientação do vetor velocidade do jato de água e de suas componentes nos eixos vertical e horizontal do plano cartesiano que contém a trajetória do jato de água e que apresenta um dos eixos contido no plano horizontal em que se encontra o bombeiro pode ser corretamente representada pela seguinte figura, em que 𝑥𝑀 é o ponto no qual o jato de água atinge sua altura máxima. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 8 Certo ( ) Errado ( ) 18. Ano: 2012 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: ERAC Prova: ERAC (ANAC)/ANAC/Área 1/2012 Considerando os princípios da cinemática dos corpos rígidos no espaço, julgue o item seguinte. Suponha que o piloto de uma aeronave que voa à velocidade constante de 30 m/s deseja seguir na direção norte, porém, observa a ocorrência de um vento soprando de leste para oeste com uma velocidade de 15 m/s. Nesse caso, para alcançar o seu objetivo, ele deverá escolher, entre as opções mostradas na figura abaixo, voar na direção indicada em D. Certo ( ) Errado ( ) 19. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 Como um vetor se caracteriza tanto por um módulo como por uma direção, a adição de vetores não obedece as regras usuais da álgebra. Julgue o item a seguir, acerca da adição de vetores. Considere que a figura a seguir mostra os vetores velocidade média ( 1, ,5)iv i relativos ao deslocamento de um veículo que partiu do ponto A e retornou a este ponto após certo intervalo https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 9 de tempo. Nessa situação, é correto concluir que o vetor resultante da soma vetorial das velocidades médias é nulo. Certo ( ) Errado ( ) Especialistas em tiro ao alvo frequentemente treinam em alvos em movimento. A figura acima mostra um desses momentos. No instante em que o atirador disparou o projétil, o alvo (fruta) desprendeu-se da árvore e ambos, alvo e projétil emitido pela arma, começaram a cair. Com base nessas informações, julgue os dois itens seguintes, considerando que: a resistência do ar é desprezível, a aceleração gravitacional g é constante e igual a 10 m/s2, a altura do alvo h = 20 cm, a distância horizontal percorrida pelo projétil d = 100 m e a velocidade inicial horizontal do projétil v0 = 400 m/s. Despreze o tempo gasto pelo projétil ao se deslocar no interior da arma. 20. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 Após um intervalo de tempo t, o projétil percorrerá a mesma distância vertical que o alvo. Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 10 21. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 De acordo com os dados apresentados, o atirador acertou o alvo. Certo ( ) Errado ( ) Uma testemunha afirmou ter visto uma pessoa equilibrando-se no parapeito da varanda de um apartamento no 8.o andar de um edifício e em seguida ter saltado para a frente, o que resultou em óbito, tendo o corpo permanecido no local onde caiu. Na perícia realizada, considerou-se a posição do corpo representada pelo seu centro de massa. Verificou-se ainda que a altura do solo até o parapeito do 8.o andar era igual a 30 m, que a massa da vítima era igual a 80 kg; e que o corpo tinha sido encontrado a 9 m de distância a partir da projeção vertical de onde a pessoa supostamente saltou. Para a elaboração do laudo, considerou-se a aceleração da gravidade igual a 10 m/s²; a resistência do ar desprezível; e ainda que um atleta padrão, parado e no solo, consegue saltar no máximo 1,80 m para a frente. Com base nessa situação hipotética e nos dados apresentados acima e desprezando as alturas da vítima e de um atleta padrão, julgue os quatro itens a seguir. 22. Ano: 2003 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PC-RR Prova: Per Crim (PC RR)/PC RR/2003 Para que um atleta padrão atinja, partindo do solo, a distância de 1,80 m após o salto, é necessário que as componentes horizontal e vertical do seu vetor velocidade sejam iguais. Certo ( ) Errado ( ) 23. Ano: 2003 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PC-RR Prova: Per Crim (PC RR)/PC RR/2003 Os dados obtidos na perícia não são condinzentes com o relato da testemunha, uma vez que nem um atleta padrão, após saltar do referido apartamento, atingiria a posição onde o corpo foi encontrado. Certo ( ) Errado ( ) 24. Ano: 2003 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PC-RR Prova: Per Crim (PC RR)/PC RR/2003 Se um atleta padrão saltasse da posição de onde a vítima supostamente saltou, de forma a atingir a máxima distância possível, então a trajetória do seu centro de massa seria dada pela equação y = 30 + x – 0,5x², em que y é a posição vertical medida a partir do solo e x é a posição horizontal medida a partir da projeção vertical do ponto inicial do salto. Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 11 25. Ano: 2003 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PC-RR Prova: Per Crim (PC RR)/PC RR/2003 O tempo de queda da vítima foi inferior a 2 s. Certo ( ) Errado ( ) 26. Ano: 2019 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PRF Prova: PRF/PRF/2019 Um veículo de 1.000 kg de massa, que se desloca sobre uma pista plana, faz uma curva circular de 50 m de raio, com velocidade de 54 km/h. O coeficiente de atrito estático entre os pneus do veículo e a pista é igual a 0,60. A partir dessa situação, julgue o item que se segue, considerando a aceleração da gravidade local igual a 9,8m/s². O veículo está sujeito a uma aceleração centrípeta superior à aceleração gravitacional. Certo ( ) Errado ( ) Em uma bicicleta, os diâmetros da roda, coroa e catraca são, respectivamente, iguais a 80 cm, 30 cm e 10 cm. Um ciclista que está utilizando a bicicleta consegue dar 2 pedaladas por segundo, sendo cada pedalada correspondente a uma volta completa. Considerando essa situação hipotética, julgue os próximos três itens, assumindo que 3 seja o valor de π. 27. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 A velocidade angular da catraca é três vezes maior que a velocidade angular da coroa. Certo ( ) Errado ( ) 28. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 A velocidade escalar da bicicleta é superior a 14 m/s. Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 12 29. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 A velocidade escalar de qualquer ponto na borda da coroa é superior a 2 m/s. Certo ( ) Errado ( ) 30. Ano: 2011 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-DF Prova: Sold BM (CBM DF)/CBM DF/Operacional/2011 Com relação à mecânica, julgue o item a seguir. Um corpo em movimento circular uniforme é submetido a uma aceleração centrípeta tangencial à sua trajetória. Certo ( ) Errado ( ) A figura I precedente ilustra um bloco de massa M que parte do repouso e desliza sobre um plano inclinado de 30°, com atrito, durante 5 s, até atingir sua base. A figura II mostra o gráfico do módulo da velocidade, v, do bloco nesse intervalo de tempo. Com base nas informações e nas figuras apresentadas, julgue os quatro itens a seguir, considerando que o seno de 30° é igual a 0,5. 31. Ano: 2018 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PM-MA Prova: 1º Ten (PM MA)/PM MA/Psicólogo/2018 A altura em que o bloco se encontrava no início do movimento era superior a 2 m. Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 13 32. Ano: 2018 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PM-MA Prova: 1º Ten (PM MA)/PM MA/Psicólogo/2018 Ao se dobrar a massa desse bloco, a força de atrito atuante também será dobrada. Certo ( ) Errado ( ) 33. Ano: 2018 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PM-MA Prova: 1º Ten (PM MA)/PM MA/Psicólogo/2018 O trabalho realizado pela força de atrito não é conservativo, visto que o atrito gera calor ao longo de todo o trajeto. Certo ( ) Errado ( ) 34. Ano: 2018 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PM-MA Prova: 1º Ten (PM MA)/PM MA/Psicólogo/2018 A força resultante sobre o bloco é nula. Certo ( ) Errado ( ) 35. Ano: 2017 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-AL Prova: Of (CBM AL)/CBM AL/Combatente/2017 A figura a seguir mostra um sistema de roldanas utilizado para resgatar um homem de 80 kg. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 14 Considerando a figura, que as roldanas sejam ideais, os fios inextensíveis e que a gravidade local seja igual a 10 m/s², julgue o item a seguir. Se a corda presa ao homem a ser resgatado se romper quando ele estiver a 3,2 m do solo, ele chegará ao solo com uma velocidade superior a 10 m/s. Certo ( ) Errado ( ) Com o objetivo de avaliar o sistema de segurança de seus produtos, uma indústria automobilística nacional submeteu um automóvel de 900 kg de massa a um procedimento conhecido como teste de impacto, constituído de duas fases: na primeira, denominada arrancada, o automóvel é acelerado, por 10 s, partindo do repouso até atingir a velocidade de 36 km/h; na segunda fase, identificada como colisão, o veículo, ainda com a velocidade da fase anterior, colide com um bloco de concreto não deformável e para após 0,1 s, tendo sua estrutura sido danificada após o choque. A partir dessa situação hipotética, julgue os três itens a seguir, considerando que o módulo da aceleração da gravidade seja de 10 m/s². 36. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Durante todo o teste de impacto, a variação da energia cinética do automóvel foi superior a 40 kJ. Certo ( ) Errado ( ) 37. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Considerando-se apenas a fase da arrancada, se a mesma velocidade final fosse atingida na metade do tempo, o trabalho da força resultante média sobre o automóvel teria sido o dobro. Certo ( ) Errado ( ) 38. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Na segunda fase do teste, a força de impacto sobre o veículo foi equivalente ao peso de um objeto de 9 toneladas de massa. Certo ( ) Errado ( ) 39. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 15 Em um ponto A do lago do reservatório de uma usina hidrelétrica, em que a água se encontra, inicialmente, em repouso, uma tubulação de diâmetro constante capta a água que passa a escoar na vazão de 150 m³/s até atingir um gerador de energia elétrica localizado em um ponto B, que está 20 m abaixo do ponto A. A respeito dessa situação hipotética, julgue o seguinte item, desprezando todas as forças dissipativas no sistema e considerando que a densidade da água seja de 1.000 kg/m³ e que o módulo da aceleração da gravidade seja de 10 m/s². Desconsiderando-se todas as perdas de energia, a potência hídrica na entrada do gerador será de 30 MW. Certo ( ) Errado ( ) Em um local onde a aceleração da gravidade é constante, uma escada rolante foi projetada para se movimentar com velocidade escalar constante e transportar passageiros entre dois pisos separados por uma distância vertical de altura H. Considerando que não haja força dissipativa no sistema e que 100% do trabalho do motor que movimenta a escada seja transferido para os passageiros, julgue o item subsequente. 40. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Caso todos os passageiros estejam em repouso em relação à escada, é correto afirmar que durante a subida, à medida que os passageiros da escada rolante se deslocam entre os dois pisos, a energia cinética de cada um deles diminui, sendo transformada em energia potencial gravitacional. Certo ( ) Errado ( ) 41. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Devido ao fato de não haver forças dissipativas no sistema, a energia mecânica de cada passageiro permanece constante durante todo o percurso. Certo ( ) Errado ( ) Considerando que um veículo com massa igual a 1.000 kg se mova em linha reta com velocidade constante e igual a 72 km/h, e considerando, ainda, que a aceleração da gravidade seja igual a 10 m/s², julgue os itens a seguir. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 16 42. Ano: 2013 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PRF Prova: PRF/PRF/2013 Quando o freio for acionado, para que o veículo pare, a sua energia cinética e o trabalho da força de atrito, em módulo, deverão ser iguais. Certo ( ) Errado ( ) 43. Ano: 2013 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PRF Prova: PRF/PRF/2013 Antes de iniciar o processo de frenagem, a energia mecânica do veículo era igual a 200.000 J. Certo ( ) Errado ( ) 44. Ano: 2013 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2013 Considerando a figura acima, que ilustra um projétil de massa m lançado com uma velocidade v contra um bloco B de massa M inicialmente em repouso, julgue o item subsecutivo. Considerando-se que v = 3 m/s, m = 1 kg, M = 10 kg e que o projétil tenha cedido apenas um quarto de sua energia cinética ao bloco B, é correto afirmar que o projétil atravessou o bloco. Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 17 O pêndulo balístico, dispositivo frequentemente usado por peritos para medir a velocidade de projéteis, pode ser completamente caracterizado por meio da dinâmica hamiltoniana ou lagrangiana. Considere que um projétil de massa m = 5,4 g foi disparado horizontalmente na direção de um bloco de madeira inerte de massa M = 5,4 kg, que estava suspenso por fios finos idênticos, de forma semelhante a um pêndulo simples, e cujo centro de massa estava a uma altura L do suporte. O projétil penetrou o bloco, por meio de uma colisão inelástica, e o sistema bloco/projétil oscilou, atingindo a altura máxima h. A figura acima ilustra essa situação antes do choque do projétil e após esse choque. A partir dessas informações, julgue o item que se segue, desprezando qualquer força de atrito e considerando que g é a aceleração da gravidade e que o momentum é conservado. 45. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 O módulo da velocidade 𝑣 do projétil varia linearmente com a altura h, isto é 2 M m v gh m em que g é a aceleração da gravidade. Certo ( ) Errado ( ) 46. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 A energia total antes e depois do choque é a mesma. Certo ( ) Errado ( ) 47. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 A energia mecânica do sistema bloco/projétil, ao atingir a sua altura máxima, é igual à energia potencial gravitacional desse sistema. Certo ( ) Errado ( ) 48. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 Apenas 1% da energia cinética inicial do projétil, antes da colisão, é convertida em energia mecânica do pêndulo. Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 18 49. Ano: 2013 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PRF Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Uma bala de revólver de massa igual a 10 g foi disparada, com velocidade v, na direção de um bloco de massa igual a 4 kg, suspenso por um fio, conforme ilustrado na figura acima. A bala ficou encravada no bloco e o conjunto subiu até uma altura h igual a 30 cm. Considerando essas informações e assumindo que a aceleração da gravidade seja igual a 10 m/s2, julgue o item abaixo. Se toda a energia cinética que o conjunto adquiriu imediatamente após a colisão fosse transformada em energia potencial, a velocidade do conjunto após a colisão e a velocidade com que a bala foi disparada seriam, respectivamente, superiores a 2,0 m/s e a 960 m/s. Certo ( ) Errado ( ) 50. Ano: 2011 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PC-ES Prova: Per Of Crim (PC ES)/PC ES/"Antiga Carreira"/Especial/2011 Com relação aos princípios da física e suas aplicações, julgue o item a seguir. Considere que um objeto de massa 10 M, em estado de repouso, sofra uma explosão interna ao sistema e fragmente-se em dois corpos de massas 3 M e 7 M. Nesse caso, sabendo-se que o corpo de massa 7 M encontra-se a 6 km da posição original do objeto, então a distância entre os fragmentos é de 20 km. Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 19 GABARITO 1. CERTO 2. ERRADO 3. CERTO 4. CERTO 5. CERTO 6. CERTO 7. ERRADO 8. ERRADO 9. ERRADO 10. ERRADO 11. ERRADO 12. ERRADO 13. CERTO 14. ERRADO 15. CERTO 16. ERRADO 17. ERRADO 18. ERRADO 19. CERTO 20. CERTO 21. CERTO 22. CERTO 23. CERTO 24. ERRADO 25. ERRADO 26. ERRADO 27. CERTO 28. CERTO 29. ERRADO 30. ERRADO 31. ERRADO 32. CERTO 33. CERTO 34. ERRADO 35. CERTO 36. CERTO 37. ERRADO 38. CERTO 39. CERTO 40. ERRADO 41. ERRADO 42. CERTO 43. CERTO 44. CERTO 45. ERRADO 46. CERTO 47. CERTO 48. ERRADO https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 20 49. CERTO 50. CERTO https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 21 QUESTÕES COMENTADAS 1. Ano: 2017 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-AL Prova: Sold (CBM AL)/CBM AL/Combatente/2017 Durante uma tempestade, houve um raio com fluxo de cargas elétricas entre o solo e uma nuvem igual a 16.000 coulomb por segundo. A descarga elétrica durou 810 segundos. Considerando essas informações e os aspectos relacionados a esse fenômeno e à lei de Coulomb, julgue o item subsecutivo. Situação hipotética: Durante a tempestade, uma pessoa observou um relâmpago e, somente após 15 segundos, ela escutou o barulho do trovão. Assertiva: Nessa situação, sabendo-se que a velocidade do som no ar é igual a 340 m/s, é correto afirmar que a pessoa se encontra a mais de 5.000 m do local onde ocorreu a descarga elétrica. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Se o tempo decorrido foi de 15 segundos (desprezando o tempo mínimo entre a produção do trovão e o relampejar), como a velocidade do som é de 340m/s, temos que: Δ𝑠 = 𝑣 ⋅ Δ𝑡 = 340 ⋅ 15 = 5100 𝑚 Temos então que, de fato, a descarga aconteceu a mais de 5000 metros do local. Com o objetivo de avaliar o sistema de segurança de seus produtos, uma indústria automobilística nacional submeteu um automóvel de 900 kg de massa a um procedimento conhecido como teste de impacto, constituído de duas fases: na primeira, denominada arrancada, o automóvel é acelerado, por 10 s, partindo do repouso até atingir a velocidade de 36 km/h; na segunda fase, identificada como colisão, o veículo, ainda com a velocidade da fase anterior, colide com um bloco de concreto não deformável e para após 0,1 s, tendo sua estrutura sido danificada após o choque. A partir dessa situação hipotética, julgue os três itens a seguir, considerando que o módulo da aceleração da gravidade seja de 10 m/s². 2. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 A velocidade média do automóvel, na primeira fase do teste, foi superior a 15 m/s. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 22 Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO No MUV a velocidade média entre dois instantes pode ser calculada como a média aritmética das velocidades instantâneas nesses dois instantes. Dessa forma, podemos calcular: 𝑣𝑚 = 𝑣 + 𝑣0 2 = 10 + 0 2 = 5 𝑚/𝑠 Dessa forma vemos que se trata de uma afirmação errada feita pela questão. 3. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Na fase da arrancada, a aceleração média do automóvel foi igual a 1 m/s². Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Passando a velocidade para m/s: 36km/h = 36/3,6 m/s = 10m/s. Como em um MUV a aceleração média é igual à aceleração instantânea, basta utilizarmos as nossas conhecidas equações do MUV: 𝑣 = 𝑣0 + 𝑎𝑡 10 = 0 + 𝑎 ⋅ 10 𝑎 = 1 𝑚/𝑠² Afirmação correta! 4. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Na primeira fase do teste, o automóvel deslocou menos de 100 m. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 23 Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Já calculamos antes que o móvel possui velocidade média de 5m/s. Como o tempo decorrido na primeira fase foi de 10 segundos, temos que seu deslocamento foi de: Δ𝑠 = 𝑣𝑚 ⋅ Δ𝑡 = 5 ⋅ 10 = 50𝑚. Outra forma de chegarmos ao mesmo resultado seria a partir da equação de Torricelli. Dessa forma, temos um gabarito correto! 5. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Em um ponto A do lago do reservatório de uma usina hidrelétrica, em que a água se encontra, inicialmente, em repouso, uma tubulação de diâmetro constante capta a água que passa a escoar na vazão de 150 m³/s até atingir um gerador de energia elétrica localizado em um ponto B, que está 20 m abaixo do ponto A. A respeito dessa situação hipotética, julgue o seguinte item, desprezando todas as forças dissipativas no sistema e considerando que a densidade da água seja de 1.000 kg/m³ e que o módulo da aceleração da gravidade seja de 10 m/s². A água atinge o ponto B com o módulo da velocidade igual a 20 m/s. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Apesar do que ele nos informa em relação à densidade da água, sabemos que em condições ideais a massa não é um fator que importe na conservação de energia não-elástica. Basta, então, transformarmos a energia potencial gravitacional inicial no topo com a energia cinética ao final: 𝑚 ⋅ 𝑔 ⋅ ℎ = 𝑚𝑣2 2 𝑔 ⋅ ℎ = 𝑣2 2 𝑣 = √2𝑔ℎ = √2 ⋅ 10 ⋅ 20 = √400 = 20𝑚/𝑠 Temos, então, uma afirmação correta feita pela questão. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 24 Nas operações de salvamento de vítimas de afogamento, nadadores de resgate necessitam saltar de um helicóptero diretamente na água. Em uma operação de salvamento, t segundos após o salto, h(t) = 20 – 5t2, em metros, descreve a altura em que se encontra o nadador de resgate acima da água no instante t; v(t) = –10t, em metros por segundo, descreve a velocidade do nadador em queda livre no instante t. No que se refere a essa situação hipotética, julgue os três itens a seguir. 6. Ano: 2014 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-CE Prova: Sold (CBM CE)/CBM CE/2014 O valor absoluto da velocidade com que o nadador de resgate atinge a água é superior a 19 m/s. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Como h(t) é medido a partir da superfície da água, temos que h = 0 corresponde justamente à superfície. Dessa forma, para que encontremos o tempo para que o nadador chegue à superfície basta resolvermos a equação h(t) = 0. Vejamos: 20 − 5𝑡2 = 0 5𝑡2 = 20 𝑡2 = 4 𝑡 = 2𝑠. Daí, calculando o módulo de sua velocidade: |𝑣| = |−10 ⋅ 𝑡| = |−10 ⋅ 2| = 20m/s. Temos com isso uma afirmação correta feita pela questão! 7. Ano: 2014 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-CE Prova: Sold (CBM CE)/CBM CE/2014 A distância que o nadador percorrerá em queda livre nos primeiros 1,3 s após o salto é superior a 10 m. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Veja que no instante inicial, isto é, no instante em que 𝑡 = 0, a altura do nadador é de: ℎ(0) = 20 − 5𝑡2 = 20 − 5 ⋅ 02 = 20𝑚. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 25 Agora, vamos calcular a altura com a qual o nadador se encontra em relação à superfície da água no instante 𝑡 = 1,3𝑠: ℎ(1,3) = 20 − 5 ⋅ 1,32 = 20 − 5 ⋅ 1,69 = 20 − 8,45 = 11,55𝑚. Porém, devemos tomar muito cuidado para não acharmos que esse valor é o procurado pela questão. Não é. Esse é o valor da altura com a qual ele se encontra. Mas para descobrirmos a distância percorrida, basta calcularmos a diferença entre as alturas: 𝑑 = 20 − 11,55 = 8,45𝑚. Dessa forma temos uma questão com afirmação final errada! 8. Ano: 2014 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-CE Prova: Sold (CBM CE)/CBM CE/2014 O gráfico abaixo descreve, corretamente, a altura do helicóptero em cada instante t e o tempo em que o nadador esteve em queda livre. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Basta analisarmos se os valores estão, de fato, corretos. Bom, o formato gráfico está correto. Trata-se de uma semi-parábola (pois 𝑣0 = 0) com a concavidade voltada para baixo (veja que o coeficiente de t² é negativo em h(t) = 20 – 5t2). Já analisamos também que o valor 20 é justamente a altura inicial; dessa forma, precisamos analisar somente aquele 5s: ℎ(5) = 20 − 5 ⋅ 52 = 20 − 125 = −105. Veja que esse valor não constitui o valor que o gráfico nos mostra, que seria um zero da função (isto é, h(5) deveria ser nulo). Dessa forma, temos uma questão com afirmação errada. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 26 9. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF/PF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 Especialistas em tiro ao alvo frequentemente treinam em alvos em movimento. A figura acima mostra um desses momentos. No instante em que o atirador disparou o projétil, o alvo (fruta) desprendeu-se da árvore e ambos, alvo e projétil emitido pela arma, começaram a cair. Com base nessas informações, julgue o item seguinte, considerando que: a resistência do ar é desprezível, a aceleração gravitacional g é constante e igual a 10 m/s2, a altura do alvo h = 20 cm, a distância horizontal percorrida pelo projétil d = 100 m e a velocidade inicial horizontal do projétil v0 = 400 m/s. Despreze o tempo gasto pelo projétil ao se deslocar no interior da arma. O tempo de queda t da fruta, na vertical, pode ser corretamente calculado pela relação expressa por 2 2h t g . Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Veja que, como não há velocidade inicial, a fruta cai em queda livre. Devemos tomar muito cuidado, entretanto, em relação à altura de queda da fruta. Veja que não será nem ℎ nem ℎ2; será 𝐻 = ℎ − ℎ2, pois devemos descontar a altura do próprio objeto. Sabemos que o deslocamento sofrido por um móvel em queda livre pode ser calculado por: Δ𝑠 = 𝑔𝑡2 2 Temos, então: 𝐻 = 𝑔𝑡2 2 𝑡2 = 2𝐻 𝑔 𝑡 = √ 2𝐻 𝑔 𝑡 = √ 2(ℎ − ℎ2) 𝑔 Temos, portanto, uma afirmação errada feita pela questão. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 27 A figura acima mostra uma situação em que uma pessoa cai da janela do quarto andar de um prédio. Na distância de 15,0 m dessa janela, existe uma rede de salvamento elástica que ficou 1,0 m estendida após capturar a pessoa e esta ter ficado em repouso. Com base nessa situação hipotética e nas leis de Newton, julgue os dois itens subsequente, desprezando as forças externas e o atrito com o ar e considerando que a aceleração gravitacional é constante e igual a 10 m/s2. 10. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF/PF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 O módulo da componente vertical da velocidade do corpo da pessoa ao tocar na rede é igual a 10 m/s. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Novamente temos um corpo que cai em queda livre. O instante em que o corpo toca na rede pode ser calculado sabendo que o deslocamento sofrido pelo corpo foi de 15m: Δ𝑠 = 𝑔𝑡2 2 https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 28 15 = 10𝑡2 2 10𝑡2 = 30 𝑡2 = 3 𝑡 = √3𝑠 Calculando a velocidade do corpo da pessoa: 𝑣 = 𝑣0 + 𝑔𝑡 𝑣 = 0 + 10 ⋅ √3 = 10√3𝑚/𝑠. Temos, com isso, uma afirmação errada. 11. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF/PF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 O corpo do indivíduo, ao tocar na rede, sofreu uma desaceleração cujo módulo é igual a 7,5 m/s². Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Sabemos o deslocamento da pessoa após tocar a rede. Podemos, com isso, calcularmos a sua desaceleração a partir da equação de Torricelli: 𝑣2 = 𝑣0 2 + 2 ⋅ 𝑎𝑚 ⋅ Δ𝑠 02 = (10√3) 2 − 2 ⋅ 𝑎𝑚 ⋅ 1 0 = 300 − 2𝑎𝑚 𝑎𝑚 = 150𝑚/𝑠² Veja, portanto, que a aceleração média do corpo não é igual ao afirmado pela questão. Temos, portanto, uma afirmação errada. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 29 A figura seguinte ilustra uma prova de tiro ao alvo com arma de fogo: o alvo é um círculo de 20 cm de diâmetro e está localizado a 50 m da extremidade do cano da arma. O cano da arma e o centro do alvo estão à altura de 1,5 m do solo. Nessa situação, um projétil de massa igual a 15 g sai do cano da arma paralelamente ao solo, com velocidade horizontal inicial de 720 km/h. Tendo como referência a situação apresentada, julgue o item a seguir, considerando que a aceleração da gravidade seja de 9,8m/s² e desprezando o atrito do ar sobre o projétil. 12. Ano: 2019 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PRF Prova: PRF/PRF/2019 O deslocamento do projétil na direção horizontal ocorre de acordo com uma função quadrática do tempo. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Errado. O deslocamento na horizontal ocorre de acordo com uma função linear do tempo. Considerando que 720km/h = 200m/s, temos que: Δ𝑠𝑥 = 200 ⋅ 𝑡. 13. Ano: 2019 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PRF Prova: PRF/PRF/2019 Se o alvo fosse retirado da direção do projétil, então o trabalho realizado pela força gravitacional para levar o projétil até o solo seria superior a 0,10 J. Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 30 SOLUÇÃO Calculando a força gravitacional (isto é, a força peso), sabendo que 𝑚 = 15𝑔 = 0,015𝑘𝑔: 𝑃 = 𝑚𝑔 = 0,015 ⋅ 9,8 = 0,147𝑁. Como a distância percorrida foi de 1,5m, temos que: 𝜏 = 𝑃 ⋅ 𝑑 = 0,147 ⋅ 1,5 = 0,2205 𝐽. 14. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Na situação em tela, o projétil atingirá o alvo circular. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Precisamos descobrir o deslocamento vertical do projétil. Podemos fazer isso descobrindo o tempo que o móvel leva para atingir a vertical que contém o alvo. Como a velocidade horizontal é de 200m/s e o deslocamento horizontal é de 50m, podemos calcular o tempo: Δ𝑡 = Δ𝑠 𝑣 = 50 200 = 0,25𝑠. Agora, basta calcularmos o deslocamento vertical: 𝑦 = 𝑦0 + 𝑣0𝑡 + 𝑎𝑡2 2 𝑦 − 𝑦0 = 𝑣0𝑡 + 𝑎𝑡2 2 Δ𝑦 = 0 ⋅ 0,25 + 9,8 ⋅ 0,252 2 = 0,30625𝑚 = 30,625𝑐𝑚. Veja que 30cm ultrapassa o valor do raio do círculo; dessa forma o lançamento não atingirá o alvo. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 31 Na figura acima, é mostrada a cena de um bombeiro, que, no plano horizontal, usa um jato de água para apagar o incêndio em um apartamento localizado a hm de altura, em relação ao mesmo plano horizontal. Nessa figura, iv é o vetor velocidade do jato de água ao sair da mangueira; i é o ângulo de inclinação do bico da mangueira em relação ao plano horizontal; e d é a distância entre o bombeiro e o edifício. Com base nessas informações, considerando que sejam nulas as forças de atrito sobre qualquer elemento do sistema e que o jato de água seja uniforme, julgue os três próximos itens. 15. Ano: 2014 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-CE Prova: Sold (CBM CE)/CBM CE/2014 O jato de água atinge o alcance máximo na horizontal quando θi = 45º. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Perfeito, é como sabemos da nossa teoria. O alcance máximo acontece quando o ângulo de lançamento é de 45º. 16. Ano: 2014 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-CE Prova: Sold (CBM CE)/CBM CE/2014 A projeção no eixo horizontal do movimento das partículas de água, após saírem da mangueira, descreve um movimento uniformemente acelerado. Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 32 SOLUÇÃO Errado. A projeção horizontal descreve um movimento uniforme; a velocidade dessa projeção é justamente a velocidade horizontal do projétil. 17. Ano: 2014 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-CE Prova: Sold (CBM CE)/CBM CE/2014 A orientação do vetor velocidade do jato de água e de suas componentes nos eixos vertical e horizontal do plano cartesiano que contém a trajetória do jato de água e que apresenta um dos eixos contido no plano horizontal em que se encontra o bombeiro pode ser corretamente representada pela seguinte figura, em que 𝑥𝑀 é o ponto no qual o jato de água atinge sua altura máxima. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Veja que a velocidade vertical se encontra constante na figura e isso não é o que acontece na realidade. A velocidade vertical varia em MUV, na realidade. Dessa forma temos uma afirmação errada feita pela questão. 18. Ano: 2012 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: ERAC Prova: ERAC (ANAC)/ANAC/Área 1/2012 Considerando os princípios da cinemática dos corpos rígidos no espaço, julgue o item seguinte. Suponha que o piloto de uma aeronave que voa à velocidade constante de 30 m/s deseja seguir na direção norte, porém, observa a ocorrência de um vento soprando de leste para oeste com uma velocidade de 15 m/s. Nesse caso, para alcançar o seu objetivo, ele deverá escolher, entre as opções mostradas na figura abaixo, voar na direção indicada em D. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 33 Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Vejamos a situação vetorial exposta na situação: Veja que a direção azul da aeronave é ajustada pelo vento (vetor vermelho) para o deslocamento representado pelo vetor verde. Utilizando trigonometria: 𝑠𝑒𝑛 𝛼 = 15 30 = 1 2 𝛼 = 30° Dessa forma, temos que a direção de deslocamento do avião deverá ser aquela do item B. 19. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 Como um vetor se caracteriza tanto por um módulo como por uma direção, a adição de vetores não obedece as regras usuais da álgebra. Julgue o item a seguir, acerca da adição de vetores. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 34 Considere que a figura a seguir mostra os vetores velocidade média ( 1, ,5)iv i relativos ao deslocamento de um veículo que partiu do ponto A e retornou a este ponto após certo intervalo de tempo. Nessa situação, é correto concluir que o vetor resultante da soma vetorial das velocidades médias é nulo. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Quando uma soma vetorial se fecha em um polígono, a soma vetorial é, de fato, nula. Afirmação correta! Especialistas em tiro ao alvo frequentemente treinam em alvos em movimento. A figura acima mostra um desses momentos. No instante em que o atirador disparou o projétil, o alvo (fruta) desprendeu-se da árvore e ambos, alvo e projétil emitido pela arma, começaram a cair. Com base nessas informações, julgue os dois itens seguintes, considerando que: a resistência do ar é desprezível, a aceleração gravitacional g é constante e igual a 10 m/s2, a altura do alvo h = 20 cm, a distância horizontal percorrida pelo projétil d = 100 m e a velocidade inicial horizontal do projétil v0 = 400 m/s. Despreze o tempo gasto pelo projétil ao se deslocar no interior da arma. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 35 20. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 Após um intervalo de tempo t, o projétil percorrerá a mesma distância vertical que o alvo. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Um lançamento horizontal e uma queda livre que sejam realizados de uma mesma altura terão sempre mesmo tempo de voo e mesmos deslocamentos verticais (isso acontece porque ambos movimentos se iniciam com velocidade vertical inicial nula). 21. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 De acordo com os dados apresentados, o atirador acertou o alvo. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Como os projéteis partem de uma mesma altura inicial, certamente ocorrerá o encontro (visto que os deslocamentos verticais de ambos serão iguais). Uma testemunha afirmou ter visto uma pessoa equilibrando-se no parapeito da varanda de um apartamento no 8.o andar de um edifício e em seguida ter saltado para a frente, o que resultou em óbito, tendo o corpo permanecido no local onde caiu. Na perícia realizada, considerou-se a posição do corpo representada pelo seu centro de massa. Verificou-se ainda que a altura do solo até o parapeito do 8.o andar era igual a 30 m, que a massa da vítima era igual a 80 kg; e que o corpo tinha sido encontrado a 9 m de distância a partir da projeção vertical de onde a pessoa supostamente saltou. Para a elaboração do laudo, considerou-se a aceleração da gravidade igual a 10 m/s²; a resistência do ar desprezível; e ainda que um atleta padrão, parado e no solo, consegue saltar no máximo 1,80 m para a frente. Com base nessa situação hipotética e nos dados apresentados acima e desprezando as alturas da vítima e de um atleta padrão, julgue os quatro itens a seguir. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 36 22. Ano: 2003 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PC-RR Prova: Per Crim (PC RR)/PC RR/2003 Para que um atleta padrão atinja, partindo do solo, a distância de 1,80 m após o salto, é necessário que as componentes horizontal e vertical do seu vetor velocidade sejam iguais. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO O salto máximo acontecerá quando a inclinação for de 45°. Nessa ocasião temos a situação única em que, de fato, as componentes vertical e horizontal da velocidade são iguais (visto que vcos45° = vsen45°). 23. Ano: 2003 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PC-RR Prova: Per Crim (PC RR)/PC RR/2003 Os dados obtidos na perícia não são condinzentes com o relato da testemunha, uma vez que nem um atleta padrão, após saltar do referido apartamento, atingiria a posição onde o corpo foi encontrado. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Vamos dar uma olhada numa figura para ilustrar a situação: O problema nos diz que o alcance máximo atingido por um atleta no chão é 1,8m. Isso acontece quando o ângulo de inclinação é de 45°. Dessa forma, temos que a velocidade de salto é calculável da seguinte forma: 𝐴 = 𝑣0 2 ⋅ 𝑠𝑒𝑛 2𝜃 𝑔 https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 37 1,8 = 𝑣0 2 ⋅ 𝑠𝑒𝑛 2 ⋅ 45° 10 1,8 = 𝑣0 2 ⋅ 𝑠𝑒𝑛 90° 10 𝑣0 2 = 18 𝑣0 = √18 = 3√2𝑚/𝑠 Podemos então calcular a velocidade vertical desse salto: 𝑣𝑦 = 𝑣0 ⋅ 𝑠𝑒𝑛 45º = 3√2 ⋅ √2 2 = 3𝑚/𝑠 Essa também será a velocidade horizontal, pois quando o alcance é máximo, as componentes terão módulos iguais. Podemos com isso calcular o tempo de voo desde o início do salto, porém dessa vez levando em conta o prédio (tomarei o referencial para vertical para cima; com isso, apenas a velocidade inicial vertical será positiva; o deslocamento e a gravidade serão negativas): Δ𝑦 = 𝑣0𝑡 + 𝑎𝑡2 2 −30 = 3𝑡 − 10𝑡2 2 5𝑡2 − 3𝑡 − 30 = 0 Calculando Δ: Δ = (−3)2 − 4 ⋅ 5 ⋅ (−30) = 9 + 600 = 609 Daí, temos: 𝑡 = −(−3) ± √609 2 ⋅ 5 = 3 ± √609 10 𝑠. Aproximando a raiz quadrada de 609, temos que: √609 ≈ 24,7 Adotando t como a raiz positiva, temos então: 𝑡 ≈ 3 + 24,7 10 = 27,7 10 = 2,77𝑠. Daí, o deslocamento horizontal do móvel será: Δ𝑠𝑥 = 𝑣𝑥Δ𝑡 ≈ 3 ⋅ 2,77 = 8,31𝑚. Veja que de fato os dados não são condizentes, é impossível o alcance de 9m. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 38 24. Ano: 2003 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PC-RR Prova: Per Crim (PC RR)/PC RR/2003 Se um atleta padrão saltasse da posição de onde a vítima supostamente saltou, de forma a atingir a máxima distância possível, então a trajetória do seu centro de massa seria dada pela equação y = 30 + x – 0,5x², em que y é a posição vertical medida a partir do solo e x é a posição horizontal medida a partir da projeção vertical do ponto inicial do salto. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO A equação do deslocamento horizontal do projétil é: 𝑥 = 𝑣𝑥𝑡 = 3𝑡. Dessa forma, temos que 𝑡 = 𝑥 3 . Agora, a equação do deslocamento vertical: 𝑦 = 𝑦0 + 𝑣0𝑡 + 𝑎𝑡2 2 𝑦 = 30 + 3𝑡 − 10𝑡2 2 = 30 + 3𝑡 − 5𝑡2 Temos, então: 𝑦 = 30 + 3𝑡 − 5𝑡2 = 30 + 3 ⋅ 𝑥 3 − 5 ⋅ ( 𝑥 3 ) 2 = 30 + 𝑥 − 5𝑥2 9 . Temos portanto uma equação errada atribuída pela questão. 25. Ano: 2003 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PC-RR Prova: Per Crim (PC RR)/PC RR/2003 O tempo de queda da vítima foi inferior a 2 s. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Como vimos, o tempo de queda foi de 2,77s. Isso não é inferior a 2s. Afirmação errada feita pela questão. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 39 26. Ano: 2019 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PRF Prova: PRF/PRF/2019 Um veículo de 1.000 kg de massa, que se desloca sobre uma pista plana, faz uma curva circular de 50 m de raio, com velocidade de 54 km/h. O coeficiente de atrito estático entre os pneus do veículo e a pista é igual a 0,60. A partir dessa situação, julgue o item que se segue, considerando a aceleração da gravidade local igual a 9,8m/s². O veículo está sujeito a uma aceleração centrípeta superior à aceleração gravitacional. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Temos que 54km/h = 15m/s. Como o atrito é a força centrípeta sobre o corpo, temos: 𝐹𝑎𝑡 = 𝐹𝑐𝑝 𝜇 ⋅ 𝑁 = 𝑚 ⋅ 𝑎𝑐𝑝 𝜇 ⋅ 𝑚 ⋅ 𝑔 = 𝑚 ⋅ 𝑎𝑐𝑝 𝑎𝑐𝑝 = 𝜇 ⋅ 𝑔. Como 𝜇 < 1, temos que 𝑎𝑐𝑝 < 𝑔. Afirmativa errada. Em uma bicicleta, os diâmetros da roda, coroa e catraca são, respectivamente, iguais a 80 cm, 30 cm e 10 cm. Um ciclista que está utilizando a bicicleta consegue dar 2 pedaladas por segundo, sendo cada pedalada correspondente a uma volta completa. Considerando essa situação hipotética, julgue os próximos três itens, assumindo que 3 seja o valor de π. 27. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 A velocidade angular da catraca é três vezes maior que a velocidade angular da coroa. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO A coroa e a catraca são associadas por uma correia. Dessa forma, sabemos que as velocidades lineares são iguais. Temos, então: 𝑣𝑐𝑎𝑡𝑟𝑎𝑐𝑎 = 𝑣𝑐𝑜𝑟𝑜𝑎 https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 40 𝜔𝑐𝑎𝑡𝑟𝑎𝑐𝑎 ⋅ 𝑅𝑐𝑎𝑡𝑟𝑎𝑐𝑎 = 𝜔𝑐𝑜𝑟𝑜𝑎 ⋅ 𝑅𝑐𝑜𝑟𝑜𝑎 𝜔𝑐𝑎𝑡𝑟𝑎𝑐𝑎 ⋅ 5 = 𝜔𝑐𝑜𝑟𝑜𝑎 ⋅ 15 𝜔𝑐𝑎𝑡𝑟𝑎𝑐𝑎 = 3𝜔𝑐𝑜𝑟𝑜𝑎 Veja então que temos uma afirmação verdadeira feita pela questão. 28. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 A velocidade escalar da bicicleta é superior a 14 m/s. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Para descobrirmos a velocidade escalar da bicicleta, precisamos descobrir a velocidade da roda. Como a roda e a catraca estão associadas coaxialmente, elas possuem a mesma velocidade angular. O problema nos afirma que o ciclista aplica 2 voltas por segundo nessa bicicleta; isto é, uma frequência de 2Hz. Logo, a velocidade angular da coroa é: 𝜔𝑐𝑜𝑟𝑜𝑎 = 2𝜋𝑓 = 2 ⋅ 3 ⋅ 2 = 12𝑟𝑎𝑑/𝑠 Daí: 𝜔𝑐𝑎𝑡𝑟𝑎𝑐𝑎 = 3 ⋅ 12 = 36𝑟𝑎𝑑/𝑠. Como o raio da roda é de 40cm=0,4m, temos: 𝑣 = 𝜔𝑟𝑜𝑑𝑎 ⋅ 𝑅𝑟𝑜𝑑𝑎 = 36 ⋅ 0,4 = 14,4𝑚/𝑠. Temos então uma afirmação correta. 29. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 A velocidade escalar de qualquer ponto na borda da coroa é superior a 2 m/s. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 41 A velocidade angular da coroa é 𝜔𝑐𝑜𝑟𝑜𝑎 = 12𝑟𝑎𝑑/𝑠; dessa forma, a velocidade na borda da coroa será: 𝑣𝑐𝑜𝑟𝑜𝑎 = 𝜔𝑐𝑜𝑟𝑜𝑎 ⋅ 𝑅 = 12 ⋅ 0,15 = 1,8𝑚/𝑠. Trata-se, portanto, de uma afirmação errada feira pela questão. 30. Ano: 2011 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-DF Prova: Sold BM (CBM DF)/CBM DF/Operacional/2011 Com relação à mecânica, julgue o item a seguir. Um corpo em movimento circular uniforme é submetido a uma aceleração centrípeta tangencial à sua trajetória. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Tem tanta coisa errada dita na mesma questão que precisamos citar em partes. Em primeiro lugar não existe isso de aceleração centrípeta tangencial: ou se é centrípeta ou se é tangencial. Outra coisa importante é que um MCU não possui aceleração tangencial, visto que o módulo do vetor velocidade não varia. Um MCU é, porém, um movimento acelerado sim: possui aceleração centrípeta, somente. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 42 A figura I precedente ilustra um bloco de massa M que parte do repouso e desliza sobre um plano inclinado de 30°, com atrito, durante 5 s, até atingir sua base. A figura II mostra o gráfico do módulo da velocidade, v, do bloco nesse intervalo de tempo. Com base nas informações e nas figuras apresentadas, julgue os quatro itens a seguir, considerando que o seno de 30° é igual a 0,5. 31. Ano: 2018 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PM-MA Prova: 1º Ten (PM MA)/PM MA/Psicólogo/2018 A altura em que o bloco se encontrava no início do movimento era superior a 2 m. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Podemos, observando o gráfico, calcular a aceleração do móvel: 𝑎 = 1 5 = 0,2𝑚/𝑠². Dessa forma, calculando o deslocamento sofrido pelo móvel: Δ𝑠 = 𝑣0𝑡 + 𝑎𝑡2 2 = 0 ⋅ 5 + 0,2 ⋅ 52 2 = 2,5𝑚. Dessa forma, por trigonometria, temos que a altura h é encontrada por: 𝑠𝑒𝑛 30° = ℎ 2,5 1 2 = ℎ 2,5 ℎ = 1,25𝑚. Dessa forma não temos uma altura inicial superior a 2m. 32. Ano: 2018 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PM-MA Prova: 1º Ten (PM MA)/PM MA/Psicólogo/2018 Ao se dobrar a massa desse bloco, a força de atrito atuante também será dobrada. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 43 Vejamos as forças agindo sobre o bloco: Como não há deslocamento vertical em relação ao plano, temos que 𝑁 = 𝑃𝑐𝑜𝑠30° = 𝑃√3 2 . Daí, a força de atrito pode ser calculada por: 𝐹𝑎𝑡 = 𝜇 ⋅ 𝑁 = 𝜇 ⋅ 𝑚𝑔√3 2 . Veja então que a força de atrito depende linearmente da massa; dessa forma, se uma dobra a outra também será dobrada. 33. Ano: 2018 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PM-MA Prova: 1º Ten (PM MA)/PM MA/Psicólogo/2018 O trabalho realizado pela força de atrito não é conservativo, visto que o atrito gera calor ao longo de todo o trajeto. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO De fato, não é conservativo. O atrito dissipa parte da energia do sistema em forma de calor, fazendo a energia mecânica do sistema se reduzir. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 44 34. Ano: 2018 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PM-MA Prova: 1º Ten (PM MA)/PM MA/Psicólogo/2018 A força resultante sobre o bloco é nula. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Não há como ser, visto que o sistema é acelerado. Caso a força resultante sobre o sistema fosse nula, o sistema estaria ou em repouso ou em MRU. 35. Ano: 2017 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: CBM-AL Prova: Of (CBM AL)/CBM AL/Combatente/2017 A figura a seguir mostra um sistema de roldanas utilizado para resgatar um homem de 80 kg. Considerando a figura, que as roldanas sejam ideais, os fios inextensíveis e que a gravidade local seja igual a 10 m/s², julgue o item a seguir. Se a corda presa ao homem a ser resgatado se romper quando ele estiver a 3,2 m do solo, ele chegará ao solo com uma velocidade superior a 10 m/s. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 45 Independentemente do sistema que o sustentava, temos uma situação de queda livre. Podemos facilmente resolver o problema utilizando-nos da equação de Torricelli: 𝑣2 = 𝑣0 2 + 2 ⋅ 𝑎 ⋅ Δ𝑠 𝑣2 = 02 + 2 ⋅ 10 ⋅ 3,2 𝑣2 = 64 𝑣 = 8𝑚/𝑠. Temos, com isso, uma afirmação errada feita pela questão. Com o objetivo de avaliar o sistema de segurança de seus produtos, uma indústria automobilística nacional submeteu um automóvel de 900 kg de massa a um procedimento conhecido como teste de impacto, constituído de duas fases: na primeira, denominada arrancada, o automóvel é acelerado, por 10 s, partindo do repouso até atingir a velocidade de 36 km/h; na segunda fase, identificada como colisão, o veículo, ainda com a velocidade da fase anterior, colide com um bloco de concreto não deformável e para após 0,1 s, tendo sua estrutura sido danificada após o choque. A partir dessa situação hipotética, julgue os três itens a seguir, considerando que o módulo da aceleração da gravidade seja de 10 m/s². 36. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Durante todo o teste de impacto, a variação da energia cinética do automóvel foi superior a 40 kJ. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO A velocidade mínima durante o teste é a velocidade nula. A velocidade máxima ocorre a 10m/s (os 36km/h). Dessa forma a energia cinética mínima obtida é de 0 joules, enquanto que a máxima foi de: 𝐸𝑐𝑖𝑛 = 𝑚𝑣2 2 = 900 ⋅ 102 2 = 45000𝐽 = 45𝑘𝐽. Assim, durante todo o teste, a máxima variação de energia cinética foi de 45kJ. Afirmação correta feita pela questão. Temos de tomar muito cuidado para não acharmos que o pedido é a variação desde o início até o final, situação em que a resposta teria sido nula. 37. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 46 Considerando-se apenas a fase da arrancada, se a mesma velocidade final fosse atingida na metade do tempo, o trabalho da força resultante média sobre o automóvel teria sido o dobro. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Podemos resolver essa questão facilmente se nos recordarmos do teorema da energia cinética. Esse teorema nos diz que dada a velocidade final e inicial de um percurso, podemos calcular o trabalho da força resultante sobre o móvel simplesmente pela variação de sua energia cinética. Veja que independentemente do tempo que o corpo leva para atingir a mesma velocidade final, como se trata da mesma, se trata também da mesma energia cinética final. Como a inicial permanece nula, temos que a variação permanecerá a mesma, encontrando, portanto, o mesmo trabalho resultante que antes. Afirmação errada feita pela questão. 38. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Na segunda fase do teste, a força de impacto sobre o veículo foi equivalente ao peso de um objeto de 9 toneladas de massa. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO O móvel de 900kg para em 0,1s, iniciando a colisão a 10m/s. Calculando a sua desaceleração: 𝑎 = − 10 0,1 = −100𝑚/𝑠². Dessa forma, temos que a força resultante sobre o veículo foi: 𝐹𝑅 = 𝑚 ⋅ |𝑎| = 900 ⋅ 100 = 90000𝑁. Agora, basta analisarmos se esse valor encontrado é, de fato, igual ao peso de um corpo de 9 toneladas de massa, isto é, 9000kg: 𝑃 = 9000 ⋅ 10 = 90000𝑁. Visto que se trata do mesmo valor, temos uma afirmação correta feita pela questão. 39. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 47 Em um ponto A do lago do reservatório de uma usina hidrelétrica, em que a água se encontra, inicialmente, em repouso, uma tubulação de diâmetro constante capta a água que passa a escoar na vazão de 150 m³/s até atingir um gerador de energia elétrica localizado em um ponto B, que está 20 m abaixo do ponto A. A respeito dessa situação hipotética, julgue o seguinte item, desprezando todas as forças dissipativas no sistema e considerando que a densidade da água seja de 1.000 kg/m³ e que o módulo da aceleração da gravidade seja de 10 m/s². Desconsiderando-se todas as perdas de energia, a potência hídrica na entrada do gerador será de 30 MW. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Em 1 segundo uma quantidade de 150m³ de água escoa. Visto que a densidade da água é de 1000 kg/m³, temos que a quantidade de água escoada é de 150000 kg. Daí, podemos calcular a energia potencial gravitacional dessa água escoada: 𝐸𝑝𝑜𝑡 = 𝑚 ⋅ 𝑔 ⋅ ℎ = 150000 ⋅ 10 ⋅ 20 = 30000000𝐽 = 30𝑀𝐽. Temos, com isso, uma afirmação correta feita pela questão. Em um local onde a aceleração da gravidade é constante, uma escada rolante foi projetada para se movimentar com velocidade escalar constante e transportar passageiros entre dois pisos separados por uma distância vertical de altura H. Considerando que não haja força dissipativa no sistema e que 100% do trabalho do motor que movimenta a escada seja transferido para os passageiros, julgue o item subsequente. 40. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Caso todos os passageiros estejam em repouso em relação à escada, é correto afirmar que durante a subida, à medida que os passageiros da escada rolante se deslocam entre os dois pisos, a energia cinética de cada um deles diminui, sendo transformada em energia potencial gravitacional. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 48 Visto que a velocidade escalar é constante, temos que não há variação de energia cinética. Afirmação errada. 41. Ano: 2016 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Devido ao fato de não haver forças dissipativas no sistema, a energia mecânica de cada passageiro permanece constante durante todo o percurso. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Errado. Apesar das energias cinéticas serem constantes, os passageiros estão aumentando suas energias potenciais gravitacionais dada a altura que a escada os dá; isso faz com que a energia mecânica de cada passageiro aumente. Considerando que um veículo com massa igual a 1.000 kg se mova em linha reta com velocidade constante e igual a 72 km/h, e considerando, ainda, que a aceleração da gravidade seja igual a 10 m/s², julgue os itens a seguir. 42. Ano: 2013 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PRF Prova: PRF/PRF/2013 Quando o freio for acionado, para que o veículo pare, a sua energia cinética e o trabalho da força de atrito, em módulo, deverão ser iguais. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Quando o veículo está em movimento, sua energia cinética é 𝐸𝑐 . Visto que a sua energia cinética final é nula, o trabalho do atrito deverá ser exatamente a energia cinética do corpo, pois é justamente a energia mecânica do mesmo. 43. Ano: 2013 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PRF Prova: PRF/PRF/2013 Antes de iniciar o processo de frenagem, a energia mecânica do veículo era igual a 200.000 J. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 49 Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Antes da frenagem o corpo possui apenas energia cinética. Para calcularmos essa energia, basta utilizarmos a nossa conhecida expressão (lembrando que 72km/h = 20m/s): 𝐸𝑐𝑖𝑛 = 𝑚𝑣2 2 = 1000 ⋅ 202 2 = 200000𝐽. Afirmação correta! 44. Ano: 2013 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: FUB Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2013 Considerando a figura acima, que ilustra um projétil de massa m lançado com uma velocidade v contra um bloco B de massa M inicialmente em repouso, julgue o item subsecutivo. Considerando-se que v = 3 m/s, m = 1 kg, M = 10 kg e que o projétil tenha cedido apenas um quarto de sua energia cinética ao bloco B, é correto afirmar que o projétil atravessou o bloco. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Vamos calcular inicialmente a energia cinética do projetil: 𝐸𝑐𝑝 = 1 ⋅ 32 2 = 4,5𝐽. Dessa energia, um quarto foi cedido ao bloco, isto é, 4,5/4 = 1,125J. Com isso, sobram para o projétil um total de 4,5 – 1,125 = 3,375J; essa é a energia cinética do projetil após o choque. Sua velocidade será, então: 3,375 = 1 ⋅ 𝑣2 2 https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 50 𝑣2 = 6,75 Um truque para estimarmos rapidamente essa raiz é nos recordarmos que 26² = 676. Dessa forma, temos que: 𝑣 = √6,75 ≈ 2,6𝑚/𝑠. Essa é a velocidade do projétil pós-choque. Agora, vejamos a velocidade do bloco após o choque: 1,125 = 10 ⋅ 𝑉2 2 𝑉 ≈ 0,47𝑚/𝑠 Como a velocidade do projétil é maior que a do bloco, temos que certamente ele será atravessado. Afirmação correta. O pêndulo balístico, dispositivo frequentemente usado por peritos para medir a velocidade de projéteis, pode ser completamente caracterizado por meio da dinâmica hamiltoniana ou lagrangiana. Considere que um projétil de massa m = 5,4 g foi disparado horizontalmente na direção de um bloco de madeira inerte de massa M = 5,4 kg, que estava suspenso por fios finos idênticos, de forma semelhante a um pêndulo simples, e cujo centro de massa estava a uma altura L do suporte. O projétil penetrou o bloco, por meio de uma colisão inelástica, e o sistema bloco/projétil oscilou, atingindo a altura máxima h. A figura acima ilustra essa situação antes do choque do projétil e após esse choque. A partir dessas informações, julgue o item que se segue, desprezando qualquer força de atrito e considerando que g é a aceleração da gravidade e que o momentum é conservado. 45. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 51 O módulo da velocidade 𝑣 do projétil varia linearmente com a altura h, isto é 2 M m v gh m em que g é a aceleração da gravidade. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Conservando a quantidade de movimento, sendo v’ a velocidade do sistema após o choque: 𝑄𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 = 𝑄𝑑𝑒𝑝𝑜𝑖𝑠 𝑚𝑣 = (𝑀 + 𝑚) ⋅ 𝑣′ 𝑣 = 𝑀 + 𝑚 𝑚 ⋅ 𝑣′ Agora, conservando a energia: 𝐸𝑐𝑖𝑛 = 𝐸𝑝𝑜𝑡 (𝑀 + 𝑚) ⋅ 𝑣′2 2 = (𝑀 + 𝑚) ⋅ 𝑔 ⋅ ℎ 𝑣′ = √2𝑔ℎ Com isso podemos ver que o módulo da velocidade do projétil não varia linearmente com h, varia dentro de uma raiz quadrada. Afirmação errada feita pela questão. 46. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 A energia total antes e depois do choque é a mesma. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Sim. O sistema é livre de força externas, isto é, é isolado. O sistema também é conservativo. Dessa forma, certamente haverá conservação da energia mecânica. 47. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 52 A energia mecânica do sistema bloco/projétil, ao atingir a sua altura máxima, é igual à energia potencial gravitacional desse sistema. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Como há conservação de energia mecânica, toda a energia cinética do corpo, de fato, é transformada em energia potencial gravitacional. 48. Ano: 2004 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PCF Prova: PCF/PF/Área 16/"Sem Especialidade"/2004 Apenas 1% da energia cinética inicial do projétil, antes da colisão, é convertida em energia mecânica do pêndulo. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Como vimos, o sistema é conservativo. Isso garante que não só 1%, mas 100% da energia cinética inicial do projétil seja convertida em energia mecânica do pêndulo balística. 49. Ano: 2013 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PRF Prova: Tec (FUB)/FUB/Laboratório/Física/2016 Uma bala de revólver de massa igual a 10 g foi disparada, com velocidade v, na direção de um bloco de massa igual a 4 kg, suspenso por um fio, conforme ilustrado na figura acima. A bala https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 53 ficou encravada no bloco e o conjunto subiu até uma altura h igual a 30 cm. Considerando essas informações e assumindo que a aceleração da gravidade seja igual a 10 m/s2, julgue o item abaixo. Se toda a energia cinética que o conjunto adquiriu imediatamente após a colisão fosse transformada em energia potencial, a velocidade do conjunto após a colisão e a velocidade com que a bala foi disparada seriam, respectivamente, superiores a 2,0 m/s e a 960 m/s. Certo ( ) Errado ( ) SOLUÇÃO Primeiro, devemos conservar a energia mecânica do sistema, a fim de encontrarmos a velocidade do sistema pós alojamento: 𝐸𝑚𝑒𝑐0 = 𝐸𝑚𝑒𝑐𝑓 (𝑀 + 𝑚) ⋅ 𝑉2 2 = (𝑀 + 𝑚) ⋅ 𝑔 ⋅ ℎ 𝑉2 = 2𝑔ℎ 𝑉 = √2 ⋅ 10 ⋅ 0,3 = √6 ≈ 2,45𝑚/𝑠. Isso garante uma parte da afirmativa correta. Vejamos a velocidade do projétil. Conservando a quantidade de movimento: 𝑄𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 = 𝑄𝑑𝑒𝑝𝑜𝑖𝑠 𝑚 ⋅ 𝑣 = (𝑀 + 𝑚) ⋅ 𝑉 0,01 ⋅ 𝑣 = (4 + 0,01) ⋅ 2,45 𝑣 = 982,45 𝑚/𝑠. Visto que esse item está correto, temos que a questão tem afirmação perfeitamente correta! 50. Ano: 2011 Banca: CEBRASPE (CESPE) Órgão: PC-ES Prova: Per Of Crim (PC ES)/PC ES/"Antiga Carreira"/Especial/2011 Com relação aos princípios da física e suas aplicações, julgue o item a seguir. Considere que um objeto de massa 10 M, em estado de repouso, sofra uma explosão interna ao sistema e fragmente-se em dois corpos de massas 3 M e 7 M. Nesse caso, sabendo-se que o corpo de massa 7 M encontra-se a 6 km da posição original do objeto, então a distância entre os fragmentos é de 20 km. Certo ( ) Errado ( ) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 54 SOLUÇÃO Temos então um corpo inicialmente em repouso com massa 10M. Esse corpo se fragmenta em dois corpos de massas 3M e 7M com velocidades respectivamente iguais a v e v’. Conservando a quantidade de movimento, temos: 10𝑀 ⋅ 0 = 3𝑀 ⋅ 𝑣 + 7𝑀 ⋅ 𝑣′ 3𝑀𝑣 = −7𝑀𝑣′ 𝑣 = − 7 3 𝑣′. Δ𝑠 Δ𝑡 = − 7 3 Δ𝑠′ Δ𝑡 . Δ𝑠 = − 7 3 Δ𝑠′ Δ𝑠 = − 7 3 ⋅ 6 Δ𝑠 = −14𝑘𝑚. Dessa forma, a distância entre os fragmentos pode ser calculada por: 𝑑 = 6 − (−14) = 6 + 14 = 20𝑘𝑚. https://www.alfaconcursos.com.br/
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