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INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 1 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 2 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 3 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA QUESTÕES Eletrodinâmica PÁG. 4 Eletromagnetismo PÁG. 12 Dilatação Térmica PÁG. 17 Hidrostática PÁG. 19 Espelhos e Lentes Esféricas PÁG. 23 GABARITO COMENTADO Eletrodinâmica PÁG. 30 Eletromagnetismo PÁG. 36 Dilatação Térmica PÁG. 39 Hidrostática PÁG. 42 Espelhos e Lentes Esféricas PÁG. 45 INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 4 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA ELETRODINÂMICA 1. Um resistor ôhmico é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 5,0 A, quando submetida a uma ddp de 100 V. Determine: a) A resistência elétrica do resistor; b) A intensidade de corrente que percorre o resistor quando submetido a uma ddp de 250 V; c) A ddp a que deve ser submetido o resistor para que a corrente que o percorre tenha intensidade 2,0 A. 2. Determine a resistência elétrica de um resistor ôhmico que é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 0,50 A ao se estabelecer nos seus terminais uma tensão igual a 55 V; 3. Um resistor ôhmico de resistência elétrica 10 ohms é submetido a uma ddp de 100 V. Determine a intensidade da corrente elétrica que o percorre. 4. O gráfico da figura mostra como varia a ddp U nos terminais de um resistor ôhmico em função da intensidade de corrente que o atravessa. Determine: a) A resistência elétrica do resistor; b) A intensidade de corrente elétrica quando a tensão em seus terminais for 4,5 V; c) A tensão em seus terminais para que ele seja percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 2,0 A. 5. No diagrama de tensão por corrente elétrica estão representados os comportamentos de dois resistores, R1 e R2. Determine: a) As resistências elétricas de R1 e R2; b) A intensidade de corrente elétrica em R1 quando a tensão aplicada aos seus terminais for igual a 45 V; c) A tensão em R2 quando a intensidade de corrente elétrica que nele circula for igual a 4,0. 6. Construa o gráfico da ddp em função da intensidade de corrente num resistor ôhmico de resistência elétrica igual a 5,0 ohms, no intervalo compreendido entre 0 V e 20 V. 7. O gráfico a seguir representa a curva característica para um resistor não ôhmico. Determine a resistência elétrica desse resistor quando: a) Submetido à ddp de 16 V; b) Percorrido por corrente de intensidade 0,30 A. 8. No circuito esquematizado na figura temos um gerador ideal de fem igual a 6,0 V, um resistor ôhmico R e um amperímetro ideal. A leitura no INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 5 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA amperímetro é 200 mA. O valor da resistência R é: a) 0,30 Ω b) 3,0 Ω c) 30 Ω d) 3,0 mΩ e) 3,0 kΩ 9. Uma lâmpada está ligada a uma rede elétrica de 220 V e, pelo seu filamento, passa uma corrente elétrica de intensidade 2,0 A. Determine: a) A resistência elétrica de seu filamento; b) A nova intensidade de corrente elétrica se a lâmpada for ligada a uma rede elétrica de 165 V. 10. Um chuveiro elétrico possui dois resistores elétricos que funcionam separadamente: um deles com a chave comutadora na posição inverno e o outro para a posição verão. As suas resistências elétricas são R1 = 22 Ω e R2 = 10 Ω. Admita que o aquecimento da água do chuveiro seja função direta da intensidade de corrente elétrica o resistor. Sendo a tensão elétrica de 220 V: a) Qual dos dois resistores corresponde à posição “inverno”? b) Calcule a intensidade de corrente elétrica com a chave na posição inverno; c) Calcule a intensidade de corrente elétrica com a chave na posição verão. 11. No diagrama de tensão X intensidade de corrente elétrica da figura, temos os gráficos de dois resistores R1 e R2. Analise as proposições que se seguem. I – R1 = 2R2 II – Se aplicarmos uma mesma tensão elétrica U = 3,0 V nos dois resistores, as intensidades das correntes elétricas que os percorrem serão I1 = 50 A e I2 = 30 A, respectivamente em R1 e R2. III – Se eles forem percorridos por uma mesma corrente elétrica de intensidade I = 40 A, então as tensões elétricas serão U1 = 1,8 V e U2 = 4,0 V, respectivamente em R1 e R2. Do que se afirmou, está (ão) correta(s), apenas: a) I b) II c) III d) II e III e) I e III 12. Numa residência, as lâmpadas estão ligadas na rede elétrica de 120 V, e o chuveiro elétrico, na rede de 220 V. Sabe-se que a resistência elétrica do chuveiro é de 11 Ω e que a intensidade da corrente elétrica em cada lâmpada é 1/10 da intensidade da corrente do chuveiro. Determine: a) As intensidades de corrente elétrica no chuveiro (Ich) e numa lâmpada (IL); b) A resistência elétrica dos filamentos das lâmpadas. 13. Um condutor metálico, cilíndrico, de comprimento 50 m, possui uma área de secção transversal igual a 2,0 mm². Esse metal tem resistividade 1,6 . 10-8 Ω.m. a) Determine a resistência elétrica do condutor. b) Qual é a resistência elétrica de 1,0 Km desse mesmo fio? INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 6 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA 14. Um fio metálico é feito de um material cuja resistividade é 0,20 Ω.mm²/m e tem secção transversal de área 0,10 mm². Determine a resistência elétrica desse fio por metro de comprimento. 15. Determine a resistência elétrica de um condutor filiforme com 20 m de comprimento e 0,50 mm² de área de secção transversal. A resistividade do material que constitui o fio vale 1,6 . 10-2 Ω.mm²/m. 16. Qual a resistividade do metal de que é feito um fio de comprimento 10 m e secção transversal 40 mm², que apresenta uma resistência elétrica igual a 20 Ω? Dê a resposta em Ω.m. 17. Um fio metálico é esticado de modo que seu comprimento triplique. O seu volume não varia no processo. Como se modifica a resistência elétrica do fio? 18. Um fio condutor metálico possui um comprimento L, área de secção transversal A e sua resistência elétrica é R. Um segundo fio, do mesmo material, tem comprimento 2L e área de secção transversal A/2. Sua resistência elétrica vale: a) 4R b) 2R c) R d) R/2 e) R/4 19. Se reduzirmos à quarta parte o comprimento de um fio cilíndrico condutor e dobrarmos o seu diâmetro, a sua resistência elétrica: a) Continuará a mesma. b) Ficará reduzida à metade do valor inicial. c) Ficará reduzida à quarta parte do valor inicial. d) Ficará reduzida à oitava parte do valor inicial. e) Ficará reduzida a 1/16 do valor inicial. 20. Aumentando-se o comprimento de um condutor e mantendo-se constante a área da sua secção reta, pode-se afirmar que a resistividade do material: a) Aumenta. b) Diminui c) Permanece constante. d) Depende da ddp aplicada. e) Nada se pode afirmar com segurança. 21. Sabe-se que a resistência elétrica de um fio cilíndrico é diretamente proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à área de sua secção reta. a) O que acontece com a resistência do fio quando triplicamos o seu comprimento, mantendo constante a área de sua secção transversal? b) O que acontece com a resistência do fio quando duplicamos o seu raio, mantendo constante o seu comprimento?22. Os fios condutores F1 e F2 são constituídos de materiais diferentes e suas resistividades são, respectivamente, p1 e p2. O primeiro tem comprimento L, e o segundo, 3L. O primeiro tem área transversal 2S, e o segundo, 3S. No entanto, F1 e F2 têm a mesma resistência elétrica. Determine a razão entre as duas resistividades (p1/p2). 23. No sistema de aquecimento de uma torneira elétrica de cozinha foram encontrados dois resistores conectados entre si e que possibilitavam à torneira fornecer água morna e água quente, mediante um botão comutador. Os resistores possuíam o mesmo diâmetro e eram feitos do mesmo material. Esticaram-se os dois resistores para medir-lhes o comprimento: 2,0 m para o primeiro e 3,5 m para o segundo. O resistor menor possuía uma resistência elétrica igual a 8,0 Ω. Podemos concluir que a resistência elétrica do segundo era: a) 28 Ω b) 21 Ω c) 14 Ω d) 7,0 Ω e) 3,5 Ω INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 7 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA 24. Têm-se três resistores de resistências elétricas R1 = 6,0 Ω, R2 = 10 Ω e R3 = 20 Ω. Esses resistores são associados em série e a associação é submetida à ddp U = 180 V. Determine: a) A resistência elétrica do resistor equivalente à associação; b) A intensidade de corrente elétrica que atravessa a associação; c) A ddp em cada um dos resistores associados. 25. Associam-se em série três resistores de resistências elétricas R1 = 80 Ω, R2 = 12 Ω e R3 = 20 Ω. Determine: a) A resistência elétrica do resistor equivalente à associação; b) A ddp que deve ser estabelecida nos terminais da associação para que a intensidade de corrente em cada resistor seja igual a 7,0 A; c) Nas condições do item b, a ddp em cada resistor associado. 26. Três resistores idênticos de resistência elétrica R, estão associados em série e conectados aos terminais de um gerador que lhes fornece uma tensão elétrica de 66 V. Qual é a tensão elétrica em cada resistor? 27. São associados em paralelo dois resistores de resistência elétrica R1 = 6,0 Ω e R2 = 12 Ω. A associação é submetida à ddp U = 48 V. Determine: a) A resistência elétrica do resistor equivalente à associação; b) A intensidade da corrente elétrica que percorre o resistor equivalente; c) A intensidade da corrente elétrica que percorre cada um dos resistores associados. 28. Dois resistores, de resistência elétrica R1 = 15 Ω e R2 = 10 Ω, são associados em paralelo e submete-se a associação à ddp U = 60 V Determine: a) A resistência elétrica do resistor equivalente à associação; b) A intensidade da corrente elétrica que percorre o resistor equivalente; c) A intensidade da corrente elétrica que percorre cada um dos resistores associados. 29. Três resistores, de resistências elétricas R1 = 6,0 Ω, R2 = 8,0 Ω e R3 = 24 Ω, estão associados em paralelo como mostra a figura. Determine: a) A resistência equivalente da associação; b) A tensão elétrica entre A e B; c) A intensidade de corrente elétrica em cada resistor. 30. Três resistores estão associados em paralelo. A tensão elétrica entre os terminais A e B da associação é igual a 100 V, e a intensidade total da corrente elétrica, 26 A. No primeiro resistor a corrente elétrica parcial tem intensidade 2,0 A. Determine: a) As intensidades de corrente i2 e i3; b) O valor da resistência R2. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 8 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA 31. Na figura temos três resistores conectados por fio ideais, formando a figura de um hexágono regular. Conhece-se a intensidade da corrente elétrica no primeiro resistor de resistência R, que é de 6 A. Determine: a) As intensidade das correntes elétricas i2 e i3; b) A intensidade total da corrente elétrica; c) A resistência elétrica equivalente em função de R. 32. A figura representa um reostato de pontos, no qual a resistência varia descontinuamente quando a chave Ch é colocada nos pontos A, B, C e D. Se a ddp nos terminais da associação vale 210 V, qual a intensidade da corrente elétrica que percorre o reostato para cada uma das posições da chave? 33. No circuito da figura a, temos quatro resistores conectados formando uma associação mista. Determine a resistência equivalente da associação. 34. Nas figuras a, b e c, determine as resistências equivalentes entre os terminais A e B. 35. Determine a resistência equivalente do quadrado de resistores da figura a. Os terminais são os pontos M e N. 36. Determine a resistência equivalente das associações dadas nas figuras a e b a seguir. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 9 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA 37. Dois resistores de 2,0 Ω e 4,0 Ω são ligados em série e, em seguida, o conjunto é conectado em paralelo a um resistor de 12 Ω. A resistência equivalente dessa associação, em Ω, é: a) 2,0 b) 4,0 c) 8,0 d) 12 e) 16 38. Dois resistores R1 e R2, quando associados em série, produzem uma resistência equivalente a 10 Ω e, quando associados em paralelo, produzem uma resistência equivalente de 2,5 Ω. Os valores de R1 e R2 são, respectivamente: a) 7 Ω e 3 Ω b) 6,5 Ω e 3,5 Ω c) 6 Ω e 4 Ω d) 5,5 Ω e 4,5 Ω e) 5 Ω e 5 Ω 39. A resistência equivalente da associação de resistores é: a) 1,4 Ω b) 2,5 Ω c) 3,5 Ω d) 4,2 Ω 40. A associação de resistores esquematizada é submetida, entre seus extremos A e B, a uma ddp igual a 30 V. Determine: a) A resistência do resistor equivalente à associação; b) A intensidade da corrente em cada resistor. 41. No circuito, há três resistores, sendo que um deles está em curto-circuito. Determine a resistência equivalente e esquematize o caminho da corrente elétrica 42. No circuito da figura, os terminais da associação são os pontos A e B. A resistência equivalente da associação vale: INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 10 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA a) 24 Ω b) 18 Ω c) 12 Ω d) 6,0 Ω e) 3,0 Ω 43. Um chuveiro elétrico ligado na rede elétrica de 220 V possui potência de 4,0 kW. Uma pessoa usa este chuveiro por 30 minutos todos os dias. a) Qual é o consumo de energia elétrica em um mês (30 dias) ? b) Sabendo-se que 1 kWh custa R$ 0,50, qual é o custo C de energia elétrica consumida pelo chuveiro em um mês? 44. Uma lâmpada elétrica de potência 60 W fica acesa 10 h por dia a) Qual a energia elétrica consumida durante um mês (30 dias)? b) Qual o custo de energia elétrica consumida no item anterior? Adote o preço do quilowatt-hora como sendo R$ 0,50. 45. Uma máquina de lavar roupa, com referência 200 W – 110 V, e um chuveiro elétrico, com referência 1000 W – 110 V, funcionando 2 horas por dia, durante 30 dias consumirão uma quantidade de energia elétrica igual, em kWh, a: a) 20 b) 40 c) 68 d) 72 e) 90 46. A tensão nominal de uma lâmpada é 220 V e sua potência nominal é 160 W. Devido a uma falha técnica, a tensão caiu para 165 V. Determine: a) A nova potência; b) Os valores aproximados da intensidade de corrente nominal e da nova corrente na lâmpada. 47. Uma lâmpada incandescente saiu de fábrica com os valores de tensão e potência nominal estampados em seu bulbo: 120 V e 80 W. Por um descuido, a lâmpada foi usada numa tensão de apenas 90 V. Pode-se afirmar que: I – Seu brilho aumentou em relação ao que teria na rede de 120 V. II – A nova potência elétrica passou para 45 W. III – A resistência elétrica da lâmpada é 180 Ω. IV – Ao ser ligada na rede de 120 V, a resistência elétrica fica maior do que na rede de 90 V. Do que foi afirmado, está correto apenas o que se disse em: a) I, II e III b) I, III e IV c) II e III d) III e IV e) II, III e IV 48. A resistência de uma lâmpada incandescente é 55 Ω e ela suporta uma tensão máxima de 220 V. Determine: a)A máxima intensidade de corrente e a máxima potenciada lâmpada; b) A nova intensidade de corrente e a nova potência quando ela for ligada em 110 V. 49. Na figura as três lâmpadas são idênticas e estão acesas. O gerador é ideal. Num dado instante a lâmpada L é desrosqueada até se apagar. O que ocorrerá com o brilho de L2 e de L3? INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 11 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA a) L2 e L3 se apagarão. b) L2 e L3 mantêm o seu brilho. c) L2 brilha mais e L3 diminui o brilho. d) Aumenta o brilho de ambas. e) L2 diminui o seu brilho e L3 aumenta. 50. Na figura a chave Ch está inicialmente aberta e as três lâmpadas idênticas estão acesas Fechada a chave Ch, o que acontece com o brilho de cada lâmpada? a) L1: Aumenta; L2: Apaga; L3: Diminui. b) L1: Aumenta; L2: Apaga; L3: não se altera. c) L1 Apaga; L2: Apaga; L3: Aumenta. d) L1: Apaga; L2: Apaga; L3: Diminui. e) L1: Diminui; L2: Apaga; L3: Não se altera. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 12 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA eletromagnetismo 1. Represente a força magnética FM que age numa carga q, lançada com velocidade v, numa região onde há um campo magnético B, nos casos: 2. Três partículas carregadas, A, B e C, são lançadas na região entre duas faces polares de um ímã, que produz na região um campo magnético uniforme. a) Represente a força magnética que age na partícula A. b) O que se pode dizer a respeito das forças magnéticas que agem nas partículas B e C? 3. Na figura temos um cubo geométrico. Uma partícula eletrizada com carga elétrica positiva +q é lançada, a partir do vértice A, sobre a aresta AC, conforme se mostra na figura. Na região existe um campo magnético uniforme B, de direção e sentido mostrados na figura. Ao longo de qual aresta e em que sentido está a força magnética atuante na partícula? 4. Uma partícula com carga elétrica q move-se numa região onde há um campo magnético. Em determinado instante, ela passa com velocidade v por um ponto no qual o campo magnético é B, como ilustra a figura. Dados: |v| = 6,0 · 104 m/s, |B| = 3,0 T e |q| = 4,0 · 10-12 C. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 13 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA Sendo F a força magnética atuante na partícula nesse instante: a) determine o módulo de F; b) represente F para o caso q > 0; c) represente F para o caso q < 0. 5. Numa região onde há um campo magnético uniforme, de intensidade B = 0,40 T, foram lançadas três partículas com as seguintes cargas: qA = 2,0 nC; qB = 3,0 nC; qC = 4,0 nC; e as seguintes velocidades: |vA| = 5,0 · 104 m/s; |vB| = 6,0 · 104 m/s; |vC | = 7,0 · 104 m/s, como ilustra a figura. Calcule os módulos das forças magnéticas atuantes em cada partícula. 6. Um próton é lançado com velocidade v, tal que |v| = 4,0 · 105 m/s, entre as placas de um capacitor plano, onde há um campo magnético uniforme de intensidade B = 0,60 T, como ilustra a figura. Sendo E o campo elétrico entre as placas do capacitor, determine o sentido e o módulo de E, de modo que o próton atravesse a região em linha reta, isto é, sem sofrer desvio. 7. Uma partícula carregada penetra num campo de indução magnética B, com velocidade v, ficando sujeita à força F. Em relação aos vetores v, B e F, podemos afirmar: a) F é perpendicular a v e paralelo a B. b) F é perpendicular a B e paralelo a v. c) F é perpendicular a B e a v. d) F é paralelo a v e a B. e) v é perpendicular ao plano determinado por B e F. 8. Quando uma partícula eletricamente carregada em movimento sofre a ação de uma força devida a um campo magnético, essa força: a) não altera a intensidade (módulo) da velocidade da partícula. b) depende da massa da partícula. c) não depende da carga da partícula. d) não depende da intensidade (módulo) da velocidade da partícula. e) não depende da intensidade (módulo) do campo magnético. 9. Um feixe composto por nêutrons, prótons e elétrons penetra em uma região onde há campo magnético perpendicular à direção inicial do feixe, como indicado na figura. As três componentes, I, II e III, em que o feixe se subdivide correspondem respectivamente a: a) elétrons, prótons e nêutrons. b) nêutrons, elétrons e prótons. c) prótons, elétrons e nêutrons. d) elétrons, nêutrons e prótons. e) prótons, nêutrons e elétrons. 10. Um aparelho destinado a medir cargas e massas de partículas, utilizado em análises físicas, possui uma região onde estão presentes um campo elétrico uniforme e, perpendicularmente a ele, um campo de indução magnética também uniforme. Quando um elétron é injetado nessa região (ver figura) com determinada velocidade ao longo de uma direção perpendicular a ambos INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 14 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA os campos, observa-se que ele segue um movimento retilíneo uniforme. Considerando que o módulo do campo elétrico seja de 700 V/m e o módulo da indução magnética seja igual a 0,50 T, determine o módulo da velocidade do elétron. 11. Uma partícula eletrizada positivamente penetra em uma região onde existem um campo magnético e um campo elétrico, ambos uniformes. A velocidade da partícula é perpendicular à direção do campo magnético e a ação do campo gravitacional pode ser desprezada. Para que a velocidade da partícula permaneça constante, é necessário que o campo elétrico tenha direção: a) paralela à do campo magnético e sentido oposto. b) perpendicular à do campo magnético e à da velocidade da partícula. c) paralela à da velocidade da partícula e sentido oposto. d) paralela à da velocidade da partícula e mesmo sentido. e) paralela à do campo magnético e mesmo sentido. 12. Uma carga elétrica puntiforme q = 2,0 μC, de massa m = 1,0 · 10−7 kg, penetra com velocidade v = 20 m/s numa região onde ha campo magnético uniforme, de intensidade B = 4,0 T, como ilustra a figura. a) Desenhe a trajetória descrita pela partícula. b) Sendo C o ponto onde a partícula atinge o anteparo, determine a distância OC. c) Determine o tempo gasto pela partícula para ir de O até C. 13. Um elétron e lançado com velocidade v numa região onde ha campo magnético uniforme B, como ilustra a figura. Sendo m a massa do elétron e q sua carga, são dados: m = 9,1 · 10-31 kg; |q| = 1,6 · 10-19 C; v = 3,2 · 106 m/s; B = 0,20 T. Supondo que a trajetória do elétron esteja totalmente contida na região onde há o campo: a) represente a trajetória do elétron; b) calcule o raio da trajetória; c) calcule o período do movimento; d) calcule a frequência do movimento. 14. Na figura representamos um seletor de velocidades associado a um espectrógrafo de massa. Uma partícula de massa m e carga q e lançada numa região onde ha um campo elétrico uniforme E é um campo magnético uniforme B1 (seletor de velocidades). A seguir, a partícula penetra no espectrógrafo de massa, onde ha um campo magnético uniforme B2 e não ha campo elétrico. A partícula descreve uma trajetória curva e atinge o anteparo num ponto P. São dados: q = 4,8 · 10-19 C; B1 = 2,0 · 10-2 T; D = 1,60 m; E = 2,0 · 104 V/m; B2 = 0,26 T. Calcule a massa da partícula. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 15 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA 15. Quando um condutor retilíneo é percorrido por certa corrente elétrica, a indução magnética a 10 cm deste vale 10-4 T. Logo, a intensidade de corrente que flui através do condutor, em ampères, é: (Dado: μ0 = 4π · 10-7 T · m/A.) a) 10 b) 20 c) 30 d) 40 e) 50 16. Um fio longo e reto é percorrido por uma corrente elétrica constante. Se a intensidade do vetor indução magnética produzidopela corrente a 5 cm do fio é B, a 10 cm do fio valerá: a) 4,0 B b) 0,5 B c) 2,0 B d) 0,25 B e) B 17. A figura representa um longo fio conduzindo corrente elétrica i. Em dado instante, duas cargas, uma positiva e outra negativa, estão com velocidade v, uma de cada lado do fio. A configuração que melhor representa as forças do fio sobre cada uma das cargas é: 18. Na figura estão representados dois fios metálicos longos, perpendiculares ao plano da página, percorridos por correntes de intensidades i e 2i, de sentidos iguais. O campo magnético resultante é nulo no ponto P se: a) y/x = 0,25 b) y/x = 0,50 c) y/x = 0,75 d) y/x = 2 e) y/x = 4 19. Dois condutores retilíneos e paralelos, infinitamente longos, imersos no vácuo, estão separados por uma distância 3a pelos quais percorre a corrente elétrica i igual a 4 A. Determine a intensidade do campo de indução magnética, resultante do ponto P, mostrado na figura, sabendo que os condutores e o ponto P estão contidos no mesmo plano. Considere a permeabilidade magnética do vácuo μ0 = 4π · 10–7 T · m/A; a = 0,3 m. 20. Dispõe-se de dois condutores infinitos, retilíneos e paralelos, percorridos pelas correntes i1 e i2 de intensidades iguais a 10 A e de sentidos contrários. Um próton (q = 1,6 · 10-19 C) é “disparado” do ponto A com uma velocidade v0 = 1,6 · 106 m/s segundo uma direção paralela aos condutores e sobre o plano que os contém. A intensidade da força a que esse próton fica sujeito no instante do disparo é: (Dado: μ0 = 4π · 10–7 T · m/A.) INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 16 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA a) zero b) 3,2 · 10–17 N c) 6,4 · 10–17 N d) 1,6 · 10–17 N e) 4,8 · 10–17 N 21. Na figura a representamos duas espiras circulares concêntricas, conduzindo correntes em sentidos opostos. São dados: r1 = 3,0 · 10-2 m; r2 = 5,0 · 10–2 m; i1 = 6,0 A; i2 = 2,0 A. Determine a intensidade do campo magnético resultante no centro das espiras. 22. Na figura a seguir, representamos duas espiras circulares, coplanares e concêntricas, percorridas por correntes i1 = 6,0 A e i2 = 8,0 A. São dados: R1 = 30 cm e R2 = 20 cm. Sendo B o campo magnético resultante no centro da espira, pede-se: a) o módulo de B; b) a direção de B; c) o sentido de B. 23. Duas espiras circulares, concêntricas e coplanares, de raios R1 e R2, sendo R1 = 0,4 · R2, são percorridas, respectivamente, pelas correntes i1 e i2; o campo magnético resultante no centro da espira é nulo. A razão entre as correntes i1 e i2 é igual a: a) 0,4 b) 1,0 c) 2,0 d) 2,5 e) 4,0 24. Um solenoide de comprimento L = 0,80 m tem 2 000 espiras e é percorrido por uma corrente de intensidade i = 2,0 A. Calcule: a) o número de espiras por unidade de comprimento; b) a intensidade do campo magnético no interior do solenoide. 25. Na figura representamos um solenoide enrolado em um tubo de papelão. Qual dos extremos se comporta como um polo norte? INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 17 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA Dilatação térmica 1. Uma barra de ferro tem a 0 °C um comprimento igual a 100,00 cm. Sabendo que o coeficiente de dilatação linear do ferro é 1,2 · 10-5 °C-1, determine, quando a barra for aquecida até 100 °C: a) a variação de comprimento sofrida pela barra; b) o comprimento final da barra. 2. Constrói-se uma barra com uma liga metálica de coeficiente de dilatação linear 1,5 · 10-5 °C-1 e de comprimento 200,00 cm a 20 °C. A barra é aquecida uniformemente até a temperatura de 220 °C. Determine: a) a variação de comprimento sofrida pela barra; b) o comprimento da barra a 220 °C. 3. Uma barra homogênea, ao ser aquecida de 0 °C a 150 °C, tem seu comprimento variando de 2,00 m a 2,03 m. Determine o coeficiente de dilatação linear do material que constitui a barra. 4. Duas barras, uma de zinco e outra de ferro, apresentam a 0 °C comprimentos 110,0 cm e 110,2 cm, respectivamente. Determine a que temperatura devem ser aquecidas, para que fiquem com comprimentos iguais. Os coeficientes de dilatação linear do ferro e do zinco são, respectivamente, 1,2 · 10-5 °C-1 e 2,7 · 10-5 °C-1. 5. Retome o exercício 4 e determine: a) o comprimento final das duas barras quando estas ficarem iguais; b) o gráfico do comprimento em função da temperatura. Represente no gráfico o ponto anterior. 6. Duas barras, uma de cobre e outra de alumínio, apresentam a 0 °C mesmo comprimento. Quando aquecidas a 100 °C, seus comprimentos diferem de 2,0 mm. Determine os comprimentos das barras a 0 °C. Dados: αCu = 1,8 · 10-5 °C-1;αAℓ = 2,2 · 10-5 °C–1. 7. Uma barra de ferro, homogênea, é aquecida de 10 °C até 60 °C. Sabendo-se que a barra a 10 °C tem um comprimento igual a 5,000 m e que o coeficiente da dilatação linear do ferro é igual a 1,2 · 10-5 °C-1 podemos afirmar que a variação de comprimento e o comprimento final da barra eram, respectivamente: a) 5 · 10–3 m; 5,005 m b) 2 · 10–3 m; 5,002 m c) 4 · 10–3 m; 5,004 m d) 3 · 10–3 m; 5,003 m e) 6 · 10–3 m; 5,006 m 8. Uma trena de aço, cujo coeficiente de dilatação linear 11,0 · 10-6 °C-1, tem extensão de 4,0 m e foi confeccionada para ser usada em temperaturas ambientes, em torno de 25 °C. Em que temperatura ela dá um erro absoluto de 2,20 mm para medida de uma barra de 2,000 m de comprimento? a) 0,10 ºC b) 1,0 ºC c) 10,0 ºC d) 100 ºC e) 125 ºC 9. O coeficiente de dilatação linear do aço é 1,1 · 10–5 °C–1. Os trilhos de uma via férrea têm 12 m cada um na temperatura de 0 °C. Sabendo-se que a temperatura máxima na região onde se encontra a estrada é 40 °C, o espaçamento mínimo entre dois trilhos consecutivos deve ser, aproximadamente, de: a) 0,40 cm b) 0,44 cm c) 0,46 cm d) 0,48 cm e) 0,53 cm 10. Uma chapa metálica quadrada tem lado 50 cm a 10 °C. Qual a área da superfície da chapa a 50 °C? O coeficiente de dilatação linear do material que constitui a chapa é 1,8 · 10-5 °C-1. 11. Uma chapa metálica retangular, de lados 40 cm e 50 cm, sofre um aumento de área de 4,8cm² quando é aquecida de 80 °C. Determine o coeficiente de dilatação linear do material que constitui a chapa. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 18 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA 12. Uma chapa homogênea de aço apresenta as seguintes dimensões: comprimento 40 cm e largura 20 cm, à temperatura de 20 °C. A chapa foi aquecida de 50 °C, dilatando-se. Sendo α = 11 · 10-6 °C-1 o coeficiente de dilatação linear do aço, determine a sua área a 70 °C. 13. Uma chapa plana de uma liga metálica de coeficiente de dilatação linear 2 · 10–5 °C–1 tem área A0 à temperatura de 20 °C. Para que a área dessa placa aumente 1%, devemos elevar a sua temperatura para: a) 520 °C b) 470 °C c) 320 °C d) 270 °C e) 170 °C 14. Um sólido de cobre sofre aquecimento até seu volume ser aumentado em 0,81%. Calcule a variação de temperatura, sabendo que o coeficiente de dilatação linear do cobre é 1,8.10- 5 ºC-1. 15. Um cilindro reto de ferro tem a 0 °C volume de 1 000 cm3. Aquece-se o cilindro até 20 °C e constata-se que sua geratriz passa a ter comprimento de 10 cm. Qual a área da base do cilindro a 20 °C? O coeficiente de dilatação linear do ferro é 1,2 · 10-5 °C-1. 16. Uma liga metálica apresenta coeficiente de dilatação superficial igual a X. Podemos afirmar que os coeficientes de dilatação linear (α) e volumétrico (γ) valem, respectivamente: a) X/3 e 2X b) X/2 e 2X/3 c) 2X e 3X d) X/2 e 3X/2 e) 2X/3 e 3X/2 17. Uma casca esférica de alumínio de diâmetro 20,0 cm é aquecida de 100 °C. Conhecido o coeficiente de dilatação do alumínio α = 24 · 10- -6 °C-1 determine: a) o novo diâmetro da casca esférica. Despreze a sua espessura. b) a dilatação volumétrica da casca. Adote π = 3.18. Um bloco de aço contém uma cavidade de 20 cm3 a 0 °C. Sendo de 36 · 10-6 °C-1 o coeficiente de dilatação volumétrica do aço, o volume dessa cavidade, a 100 °C: a) se reduz de 18 · 10-3 cm³. b) se reduz de 72 · 10-3 cm³. c) aumenta de 18 · 10-3 cm³. d) aumenta de 36 · 10-3 cm³. e) aumenta de 72 · 10-3 cm³. 19. O coeficiente de dilatação superficial do ferro é 2,4 · 10–5 °C–1. O valor do coeficiente de dilatação cúbica é: a) 1,2 · 10-5 °C-1 b) 3,6 · 10-5 °C-1 c) 4,8 · 10-5 °C-1 d) 7,2 · 10-5 °C-1 INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 19 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA hidrostática 1. Numa região em que g = 10 m/s2, um tijolo de massa 1,2 kg está apoiado sobre uma mesa horizontal como mostra a figura. Calcule a pressão exercida pelo tijolo sobre a mesa. 2. Uma pessoa comprime um percevejo contra uma mesa de madeira, exercendo uma força de 20 N. Sabendo que a ponta do percevejo tem área 0,10 mm², calcule, em N/m², a pressão exercida pela ponta do percevejo. 3. Um corpo em forma de cubo, cuja aresta mede 2,0 metros, apoia-se no solo, exercendo nos pontos de contato uma pressão de 3,0 · 104 Pa. Qual é o peso do corpo? 4. Um edifício de massa de 30 000 toneladas deverá ser construído sobre um terreno que suporta pressões de no máximo 7,5 · 104 Pa. Sabendo que g = 10 m/s2, calcule a área mínima que deverá ter a base desse edifício. 5. Um tubo cilíndrico contém mercúrio até uma altura h = 80,0 cm. Adotando g = 9,81 m/s² e sabendo que a massa específica do mercúrio é 13,6 . 10³ kg/m³, calcule a pressão exercida por ele na base do tubo em Pa. 6. Um gás está contido em um recipiente cúbico, tendo cada face área igual a 2,0 m2. As moléculas do gás bombardeiam continuamente as faces do recipiente exercendo sobre elas uma pressão média de 5,0 · 103 Pa. Qual o módulo da força média exercida pelo gás sobre cada face? a) 1,0 . 104 N b) 7,5 . 10³ N c) 5,0 . 10³ N d) 2,5 . 10³ N e) 1,0 . 10³ N 7. Para filmar uma região submarina, um cinegrafista entra em uma câmara cilíndrica, de paredes de aço e provida de uma janela de vidro reforçado. A massa da câmara (incluindo o cinegrafista) é m = 3 200 kg e a área da base do cilindro é A = 1,50 m². A câmara é mantida na profundidade indicada na figura por meio de um cabo de aço preso a uma embarcação. Suponha que a aceleração da gravidade valha g = 10,0 m/s², que a densidade da água seja d = 1,00 · 10³ kg/m³ e que a pressão atmosférica seja patm = 1,00 · 105 Pa. Calcule a intensidade da: a) força exercida pela água na base superior da câmara; b) força exercida pela água na base inferior da câmara; c) força resultante exercida pela água sobre a câmara; d) força de tração no fio. 8. Um recipiente contém líquido de densidade d = 1,5 g/cm³ (veja a figura). Sabe-se que a pressão no ponto X é 1,1 · 105 Pa. Sendo g = 10 m/s², calcule a pressão no ponto Y. 9. Um corpo cilíndrico cuja área da base é A = 0,50 m² e cuja massa é 1 400 kg está mergulhado na água de um lago, preso a um cabo, como mostra a figura. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 20 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA Sabe-se que g = 10 m/s², a densidade da água é 1,0 · 10³ kg/m³ e a pressão atmosférica é 1,0 · 105 N/m². Calcule: a) a pressão na face superior do corpo; b) a pressão na face inferior do corpo; c) a intensidade da força total exercida pela água sobre o corpo; d) a intensidade da força exercida pelo cabo sobre o corpo. 10. Na figura a temos o gráfico da pressão em função da profundidade h de um líquido contido em um recipiente aberto (fig. b). a) Qual é o valor da pressão atmosférica? b) Qual é a densidade do líquido? 11. Na figura a representamos um tubo em U contendo dois líquidos imiscíveis em equilíbrio: a água, cuja densidade é dA = 1,0 g/cm³, e o óleo de oliva, cuja densidade é dO = 0,90 g/cm³. Sabendo que hO = 20 cm, calcule o desnível h entre as superfícies livres dos dois líquidos. 12. Dois líquidos imiscíveis A e B, de densidade dA = 0,90 g/cm³ e dB = 2,4 g/cm³, estão em equilíbrio num tubo em U, como ilustra a figura. Calcule o desnível h entre as superfícies livres dos dois líquidos. 13. O dispositivo representado foi montado para medir a pressão de um gás contido em um recipiente. O gás comprime uma coluna de mercúrio, cuja densidade é 13,6 · 10³ kg/m³, de modo que o desnível h vale 0,380 m. Sabendo que g = 10,0 m/s² e que a pressão atmosférica vale patm = 1,01 · 105 Pa, calcule: a) a pressão manométrica do gás; b) a pressão absoluta do gás. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 21 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA 14. No sistema hidráulico esquematizado, os êmbolos X e Y, de massas desprezíveis, têm áreas AX = 20 cm² e AY = 50 cm². Aplicando- se, durante um intervalo de tempo Δt, uma força de intensidade FX = 60 N ao êmbolo X, este sofre um deslocamento dX = 5 cm. Calcule: a) a intensidade da força FY exercida pelo líquido no êmbolo Y; b) o deslocamento sofrido pelo êmbolo Y; c) os trabalhos de FX e FY. 15. O sistema hidráulico representado estava inicialmente em repouso, tendo os êmbolos X e Y áreas respectivamente iguais a 50 cm² e 20 cm² e pesos desprezíveis. Aplicando-se durante um intervalo de tempo Δt uma força de intensidade FY = 400 N ao êmbolo Y, este desce 15 cm. Responda: a) Quanto subirá o êmbolo X no intervalo de tempo Δt? b) Qual é a intensidade da força FX exercida pelo líquido sobre o êmbolo X? c) No intervalo de tempo Δt, quais são os trabalhos realizados pelas forças FX e FY ? 16. Na figura representamos um bloco de massa mB = 60 kg e densidade dB = 3,0 · 103 kg/m3, imerso em um líquido de densidade dL = 0,90 · 103 kg/m3 e preso por um fio ideal a um dinamômetro. Considere g = 10 m/s2 e calcule: a) o volume do bloco; b) o módulo do empuxo exercido pelo líquido sobre o bloco; c) o peso aparente do bloco. 17. Um bloco de volume 2,0 · 10-3 m³ e densidade 3,0 · 10³ kg/m³ está totalmente submerso na água, cuja densidade é 1,0 · 10³ kg/m³, e preso por um fio a um dinamômetro, como mostra a figura. Considere g = 10 m/s2. Calcule: a) a massa do bloco; b) o empuxo sobre o bloco; c) a marcação do dinamômetro (peso aparente). 18. Um corpo esférico de volume 12 cm³ flutua em um líquido de densidade 0,80 g/cm3, de modo que o volume da parte imersa é 3,0 cm³. a) Qual é a massa do corpo? b) Qual é a densidade do corpo? 19. Um bloco de madeira em forma de cubo de aresta igual a 10 cm flutua na água, como mostra a figura. Sabendo que as densidades dessa madeira e da água são respectivamente iguais a 0,75 g/cm³ e 1,00 g/cm³, calcule a altura da parte submersa. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 22 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA 20. Uma bolinha de madeira, cuja densidade é 0,80 g/cm3, é abandonada no interior da água de uma piscina, a uma profundidade de 5,0 metros. Sabendo que g = 10 m/s², que a densidade da água é 1,0 g/cm³ e desprezando os atritos, responda: a) Qual é a aceleração adquirida pela bolinha? b) Depois de quanto tempo a bolinha atinge a superfície livre da água? 21. O organismo humano pode ser submetido, sem consequências danosas, a uma pressão de no máximo 4 · 105 N/m2 e a uma taxa de variação de pressão de no máximo 104 N/m² por segundo. Nessas condições qual a máxima profundidade recomendada a um mergulhador? Adote pressão atmosférica igual a 105 N/m². 22. Sabendo que a densidade do mercúrio é 13,6 g/cm³ e a de determinado tipo de óleo é 0,80 g/cm³, a pressão de uma atmosfera corresponde a que altura de uma coluna desse óleo? 23. Na figura representamos um recipiente contendo álcool, cuja densidade é0,80 g/cm3. Sabendo que g = 9,8 m/s², a densidade do mercúrio é 13,6 g/cm³ e a pressão no ponto A é 800 mmHg, calcule a pressão no ponto B, em mmHg. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 23 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA Espelhos e lentes esféricas 1. Colocou-se diante de um espelho esférico de Gauss um objeto extenso, perpendicularmente a seu eixo principal. Sua imagem formou-se a 2,0 cm do espelho; é direita e tem metade da altura do objeto. Determine: a) a abscissa do objeto e a natureza da imagem; b) a distância focal e a natureza do espelho. 2. Um objeto extenso é colocado diante de um espelho esférico de Gauss. Forma-se uma imagem com as seguintes características: virtual, medindo metade da altura do objeto e situada a 6,0 cm do vértice do espelho. a) Em relação ao objeto, a imagem é direita ou é invertida? b) Qual é a abscissa da imagem? c) Qual é a distância focal do espelho? d) Qual é a natureza do espelho: côncavo ou convexo? 3. Dispomos de um espelho côncavo cuja distância focal vale 7,2 m. Pretende-se projetar sobre uma parede a imagem de 1,5 m de uma lâmpada fluorescente muito potente, cujo comprimento real é de 1,0 m. O experimento será realizado num ambiente totalmente escurecido. Estando a lâmpada a 12 m do espelho, determine: a) a distância que o espelho deve ficar da parede; b) a distância entre a lâmpada e a parede. 4. Num anteparo, a 10 cm de um espelho esférico, forma-se a imagem nítida, com 10 cm de altura, de um objeto real de 2,5 cm de altura. Determine: a) A posição do objeto; b) O raio de curvatura do espelho e sua natureza (Convexo ou Côncavo). 5. Necessitamos projetar a chama de uma vela numa parede e queremos que ela esteja ampliada cinco vezes, isto é, sua altura é cinco vezes a do objeto. Dispomos de um espelho côncavo e de um espelho convexo, ambos de raio de curvatura 60 cm. a) Como você deve proceder? Qualquer um dos espelhos vai servir? b) Escolhido o espelho, determine a distância entre o espelho e a parede. 6. A imagem de um objeto extenso, conjugada por um espelho esférico côncavo, de distância focal f, tem o triplo da altura desse objeto. Sabendo- se que a imagem é invertida, podemos afirmar que a distância p do objeto ao espelho, em função da distância focal f, pode ser determinada por: a) P = f/2 b) P = 3f/4 c) P = 4f/3 d) P = 3f e) P = 4f 7. Usando um espelho convexo fixo numa parede e um objeto extenso diante dele, obteve-se uma imagem reduzida em 50% e situada a 15 cm de distância do vértice. Sabendo que o objeto é perpendicular ao eixo principal, determine: a) a distância focal do espelho; c) a distância entre o objeto e a imagem. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 24 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA 8. Um objeto de altura 6,0 cm, colocado diante de um espelho convexo, perpendicularmente ao eixo, apresentou uma imagem virtual reduzida em 1/3 do seu tamanho. A distância do objeto ao espelho é 12 cm. Determine: a) a altura da imagem; b) a abscissa da imagem; c) a distância focal do espelho. 9. A figura a seguir representa um espelho esférico côncavo, um objeto frontal e a imagem conjugada pelo espelho. A distância entre o objeto e a imagem é 24 cm. Tendo a imagem uma altura quatro vezes maior que o objeto, obtenha: a) as abscissas gaussianas do objeto e da imagem; b) a distância focal do espelho. 10. Um objeto frontal a um espelho côncavo, perpendicular ao seu eixo, apresenta a imagem invertida e distanciada de 60 cm dele. Sabe-se que ela tem apenas 50% da altura do objeto. Considere que o sistema seja gaussiano. Determine: a) a natureza da imagem; b) as abscissas do objeto e da imagem; c) a distância focal do espelho. 11. Um objeto está diante de um espelho esférico. Ele é extenso e perpendicular ao eixo principal. A respeito de sua imagem são feitas as seguintes afirmativas: I. Sendo o objeto real a sua imagem será invertida. II. Se a imagem for real ela será invertida. III. Se a imagem for virtual ela será direita. IV. Se o espelho for côncavo a imagem será invertida. Do que se afirmou, são verdadeiras, apenas: a) I e II b) II e III c) II, III e IV d) I e IV e) I, II e IV 12. A respeito de um objeto luminoso, extenso, situado perpendicularmente ao eixo de um espelho esférico e frontalmente a ele, são feitas as seguintes afirmativas: I. Se o espelho for convexo, a imagem será reduzida. II. Se o espelho for convexo, a imagem será virtual e direita. III. Se o espelho for côncavo, a imagem será ampliada. IV. Se o espelho for côncavo, a imagem será real e invertida. V. Se o espelho for côncavo e a imagem virtual, esta será direita e ampliada. São verdadeiras apenas: a) I, II e V b) I, II, III e IV c) III e V d) II, III e IV e) I e V 13. Deseja-se projetar sobre uma tela a imagem de um objeto extenso, ampliada seis vezes e conjugada por um espelho esférico côncavo. O objeto é disposto perpendicularmente ao eixo do espelho. A distância entre a tela e o objeto é de 35 cm. a) A imagem será direita ou invertida? b) Calcule a distância entre o objeto e o espelho para que a imagem seja nítida na tela. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 25 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA c) Calcule a distância focal do espelho. 14. A imagem de um objeto forma-se a 40 cm de um espelho côncavo com distância focal de 30 cm. A imagem formada situa-se sobre o eixo principal do espelho, é real, invertida e tem 3 cm de altura. a) Determine a posição do objeto. b) Determine a altura do objeto. 15. Um objeto PQ é colocado frontalmente a uma lente convergente a uma distância maior que 2f do seu centro óptico, ou seja, aquém do ponto antiprincipal A. Classifique a imagem em relação à lente e em relação ao objeto. 16. Na figura dada temos um objeto extenso PQ colocado frontalmente a uma lente convergente e de tal modo que a extremidade Q está sobre o ponto antiprincipal A, e o segmento PQ é perpendicular ao eixo principal. Classifique a imagem em real ou virtual; direita ou invertia; maior ou menor. 17. Com uma vela acesa e uma lente convergente, de distância focal f, projetamos a imagem da chama de uma vela sobre a parede. Estando a imagem nítida, pode-se afirmar que: a) ela é real, direita e a vela estava entre o foco e o ponto antiprincipal da lente. b) ela é real, invertida e a vela estava sobre o foco da lente. c) ela é virtual, direita e a vela estava no ponto antiprincipal da lente. d) ela é real, invertida e a vela estava a uma distância maior que a distância focal f da lente. e) ela é virtual, direita e a vela estava a uma distância menor que a distância focal f da lente. 18. Com um palito de fósforo aceso e uma lente convergente, projetamos numa parede a imagem de sua chama, e esta ficou do mesmo tamanho que a chama real. Sendo A e A' os pontos antiprincipais e F e F ' os dois focos, podemos afirmar que a chama real estava exatamente: a) no ponto antiprincipal objeto, A, da lente. b) no foco objeto, F, da lente. c) no ponto médio do segmento AF. d) no ponto médio do segmento AO. e) fora do segmento AF. 19. Nos projetores cinematográficos a película é colocada antes de uma lente. Uma vez iluminada, tem-se a imagem projetada ampliada. Pode-se concluir que a película está passando entre os pontos: a) F e O e que a lente é divergente, pois a imagem não está invertida. b) A e F e que a lente é divergente, pois a imagem não está invertida. c) F e O e que a lente é convergente, pois a imagem não está invertida. d) A e F e que a lente é convergente. A imagem é real, ampliada e invertida, porém a película é colocada de ponta-cabeça. INSTAGRAM.COM/PROJETOESPECIALISTA 26 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA e) A e F e que a lente é divergente. A imagem é real, ampliada e invertida, porém a película é colocada de ponta-cabeça. 20. Um estudante deseja queimar uma folha de papel, no menor tempo possível, usando os raios solares e uma lente convergente de distância focal f. Para tanto, ele deverá manter a folha de papel num plano perpendicular ao eixo óptico da lente, a uma distância desta igual a: a) 0,5 f b) 1,0 f c) 1,5 f d) 2,0 f e) 2,5 f 21. Um ponto objeto luminoso foi colocado sobre o eixo de uma lente, a 18 cm do centro óptico. Sua imagem formou-se entre ele e o centro óptico, exatamente no ponto médio dos dois. Determine: a) A abscissa e a natureza dessa imagem; b) A distância focal da lente e sua natureza. 22. Uma lente convergente de distância focal f projeta sobre um anteparo a imagem de um objeto luminoso pontual que se encontra sobre o seu eixo. Para que a imagem ficasse nítida, ela foi colocada a uma distância 4f do anteparo. A distância do objeto ao anteparo vale: a) 5f b) 16f/3 c) 5f/3 d) 4f/3 e) f/3 23. Uma lente produz uma imagem com um aumento linear transversal igual a +1/2, desde que o objeto esteja colocado frontalmente a ela e a uma distância de 24 cm. Determine: a) a abscissa da imagem e sua natureza; b) a posição relativa da imagem em relação ao objeto; c) a distância focal da lente e seu comportamento óptico. d) Esta imagem poderia ser projetada num anteparo? 24. Um objeto extenso de altura 5,0 cm é colocado frontalmente a uma lente convergente de distância focal f = +8,0 cm. Sendo de 16 cm a distância do objeto à lente, determine: a) a abscissa e a natureza da imagem; b) a posição relativa da imagem em relação ao objeto; c) a altura da imagem e o aumento linear transversal. 25. Sobre o eixo de uma lente convergente, de distância focal 6,0 cm, encontra-se um objeto, afastado 30 cm da lente. Nessas condições a distância da imagem à lente será: a) 3,5 cm b) 4,5 cm c) 5,5 cm d) 6,5 cm e) 7,5 cm 26. Um objeto real é colocado perpendicularmente ao eixo principal de uma lente convergente de distância focal f. Se o objeto está a uma distância 3f da lente, a distância entre o objeto e a imagem conjugada por essa lente é: a) f/2 b) 3f/2 c) 5f/2 d) 7f/2 e) 9f/2 27. Uma lente convergente pode servir para formar uma imagem virtual, direita, maior e mais afastada do que o próprio objeto. Uma lente empregada dessa maneira é chamada lupa, e é utilizada para observar, com mais detalhes, pequenos objetos ou superfícies. Um perito criminal utiliza uma lupa de distância focal igual a 4,0 cm e fator de ampliação da imagem igual a 3,0 para analisar vestígios de adulteração de um dos números de série identificador, de 0,7 cm de altura, tipado em um motor de um automóvel. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 27 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA a) A que distância do número tipado no motor o perito deve posicionar a lente para proceder sua análise nas condições descritas? b) Em relação à lente, onde se forma a imagem do número analisado? Qual o tamanho da imagem obtida? 28. Uma lente convergente de distância focal d é colocada entre um objeto e uma parede. Para que a imagem do objeto seja projetada na parede com uma ampliação de 20 vezes, a distância entre a lente e a parede deve ser igual a: a) 20/d b) 20d c) 19d d) 21d e) 21/d 29. Um anteparo é colocado a 90 cm de um objeto, e uma lente situada entre eles projeta, no anteparo, a imagem do objeto diminuída 2 vezes. Pode-se afirmar que: I. o objeto está posicionado a 60 cm do centro óptico. II. a distância focal da lente é de 20 cm. III. a convergência da lente é de 5 dioptrias. IV. a imagem é real, invertida, menor e está posicionada a 20 cm da lente. V. a imagem é virtual, invertida, menor e está posicionada a 20 cm da lente. Quais são as afirmativas verdadeiras? 30. Suponha que em uma lente delgada a face côncava tenha raio de valor absoluto |R1| = 10 cm e que a face convexa tenha raio de curvatura R2 = 20 cm. Suponha ainda que a lente tenha índice de refração absoluto n2 = 1,52 e que o ambiente seja o ar, n1 = 1,0. a) Determine a distância focal e a vergência da lente nesse meio. c) Qual é o seu comportamento óptico? 31. Precisamos de uma lente convergente, para trabalhar mergulhada na água, que seja biconvexa e de faces simétricas (raios iguais). Sua vergência deve ser igual a 8,0 dioptrias, dentro da água. Determine o raio de curvatura de suas faces, usando os seguintes índices de refração: para a água: n1 = 1,4 para o material da lente: n2 = 7,0 32. Uma lente biconvexa, simétrica, é fabricada com um polímero cujo índice de refração vale n2 = 2,2. Estude o comportamento dessa lente quando mergulhada nos seguintes meios: a) no ar, em que o índice de refração é n1 = 1,0; b) em um líquido transparente, muito denso, em que o índice de refração é n1 = 4,4. 33. Uma lente esférica delgada biconvexa tem índice de refração 1,5. Com ela imersa sucessivamente em dois meios A e B de índices de refração respectivamente iguais a 1,0 e 1,7, faz-se incidir sobre ela raios luminosos paralelos ao seu eixo principal. Os feixes de luz emergentes serão: a) convergentes em A e B. b) convergentes em A e divergentes em B. c) divergentes em A e convergentes em B. d) divergentes em A e B. e) convergentes ou divergentes, dependendo da luz visível incidente. 34. Uma vela se encontra a uma distância de 30 cm de uma lente plano-convexa que projeta uma imagem nítida de sua chama em uma parede a 1,2 m de distância da lente. Qual é o raio de curvatura da parte convexa da lente se o índice de refração da mesma é 1,5? a) 60 cm b) 30 cm c) 24 cm d) 12 cm e) 6 cm INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 28 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA 35. Uma lente delgada, convergente, biconvexa, de índice de refração 1,5 em relação ao meio que a envolve, tem superfícies esféricas de raios 4,0 cm e 6,0 cm. A distância focal da lente vale: a) 2,4 cm b) 3,6 cm c) 4,8 cm d) 7,2 cm e) 10,0 cm INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 29 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 30 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA eletrodinâmica 1. a) 20 Ω ; b) i = 12,5 A ; c) U = 40 V Para encontrar a resistência elétrica, usamos a Primeira Lei de Ohm (U = R.i), assim temos que 100 = R.5, que nos dá 20 ohms. Na letra B, ainda utilizando a Lei de Ohm, encontramos que 250 = 20.i, que nos dá 12,5 A de corrente. Na letra C, teremos que U = 20.2, que nos dá 40 V. 2. R = 110 Ω Para encontrar a resistência elétrica, vamos utilizar a Primeira Lei de Ohm (U = R.i), assim temos que 55 = R.0,5, que nos dá uma resistência de 110 Ohms 3. I = 10 A Utilizando a Primeira Lei de Ohm (U = R.i) encontramos o valor da corrente. Teremos que 100 = 10.i, que nos dá uma corrente de 10 A. 4. a) R = 15 Ω ; b) i = 0,30 A ; c) U = 30 V Pelo gráfico podemos ver que, quando aplicamos uma tensão de 3,0 V, uma corrente de 0,20 A percorre o resistor. Temos então que, utilizando a Primeira Lei de Ohm, 3 = R.0,2, que nos dá uma resistência de 15 Ohms. Na letra B, teremos que 4,5 = 15.i, que nos dará uma corrente de 0,3 A. Na letra C, temos que U = 15.2, que nos dá uma tensão de 30 V. 5. a) R1 = 10 Ω ; R2 = 4,0 Ω ; b) i1 = 4,5 A ; c) U2 = 16V Pelo gráfico podemos ver que, quando aplicamos uma tensão de 30 V, uma corrente de 3,0 A passa no Resistor 1 e outra de 7,5 A passa no resistor 2. Assim, utilizando a Lei de Ohm, temos que 30 = R1.3 e 30 = R2.7,5, que nos dá R1 = 10 Ohms e R2 = 4 Ohms. Na letra B, ainda utilizando a Lei de Ohm, temos que 45 = 10.i, que nos dá uma corrente de 4,5 A. Na letra C, teremos que U2 = 4.4, que nos dá uma tensão de 16 V. 6. O gráfico da tensão pela corrente, é uma reta ascendente. Assim, temos que, quando aplicamos 0V, a corrente será igual a 0A. Quando aplicamos 20 V, pela Lei de Ohm, teremos 20 = 5.i, que nos dá uma corrente de 4 A. Assim o gráfico é uma reta que sai de 0 V até 20 V e 0A até 4,0 A 7. a) R = 40 Ω ; b) R = 30 Ω Como podemos ver pelo gráfico, o resistor não é ôhmico, assim, quando aplicada uma tensão de 16 V, passará uma corrente de 0,40 A, o que nos dá 16 = R.0,4, e a resistência fica igual a 40 Ohms. Na letra B, quando percorrido por uma corrente de 0,3 A, a tensão será 9 V, o que nos dá 9 = R.0,3, e a resistência fica igual a 30 Ohms. 8. C Aplicando a Primeira Lei de Ohm, teremos que 6 = R.0,2, que nos dá R = 30 Ohms. 9. a) R = 110 Ω ; b) i2 = 1,5 A Aplicando a Primeira Lei de Ohm, teremos que 220 = R.2, que nos dá 110 Ohm. Na letra B, temos que 165 = 110.i, que nos dá uma corrente elétrica de 1,5 A. 10. a) R2 = 10Ω. Maior corrente implica menor resistência ; b) i2 = 22 A ; c) i1 = 10 A Temos que, quanto maior a corrente, mais quente será a água. Como precisamos da água mais quente no inverno, a corrente mais alta ficará para este modo. Utilizando a Lei de Ohm, temos que 220 = 22.i1, i1 = 10 A e 220 = 10.i2, i2 = 22 A. Logo, no resistor 2 passa a maior INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 31 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA corrente, que é o modo inverno. 11. B Pelo gráfico, descobrimos que, para uma tensão de 2 V, uma corrente de 20 A percorre o resistor R2, o que dá um valor de 2 = R2.20, R2 = 0,1. Para uma tensão de 3V, uma corrente de 50 A percorre o resistor R1, o que dá um valor de 3 = R1.50, R1 = 3/50. Assim a afirmação I está incorreta. A afirmação II está correta, conforme mostra o gráfico. E a afirmação III está incorreta, pois com 40 A a tensão no resistor 1 será U = 40.3/50, que da 2,4 V. 12. a) Ich = 20 A ; IL = 2,0 A ; b) RL = 60 Ω. Temos que a resistência do chuveiro é de 11 Ohms, a tensão no chuveiro é de220 V, logo teremos que 220 = 11.ich, ich = 20 A. Para uma lâmpada, teremos que a corrente é de 1/10 da corrente do chuveiro, logo 20/10 = 2 A. Na letra B, utilizando a Lei de Ohm, teremos que 120 = R.2, R = 60 Ohm. 13. a) R = 0,40 Ω ; R = 8 Ω Como a resistividade está em Ω.m, temos que o comprimento precisa estar em metros e a área tem m². Temos que R = p.L/A. O comprimento é 50 m e a área será de 2 mm² (2 . 10-6 m²). Substituindo os valores e a permissividade dada pela questão, encontramos o valor da Resistência. 14. R = 2,0 Ω Como a resistividade está em Ω.mm²/m, temos que o comprimento estará em metros e a área em mm². Assim temos que o comprimento será de 1 metro e a área de 0,10 mm². Substituindo os valores e a permissividade dada pela questão, encontramos a resistência. 15. R = 0,64 Ω Como a resistividade está em Ω.mm²/m, temos que o comprimento estará em metros e a área em mm². Temos que o comprimento é 20 metros e a área de 0,5 mm². Substituindo os valores na segunda Lei de Ohm, encontramos o valor da resistência elétrica. 16. 8,0 . 10-5 Ω.m A questão pede a resposta em Ω.m, logo teremos que usar o comprimento em metros e a área em m². O comprimento é de 10 m e a área é de 40 mm² (40 . 10-6 m²). Substituindo a resistência, na segunda Lei de Ohm (R = p.L/A), por 20 Ohms. Encontramos o valor da resistividade. 17. R’ = 9R O volume do fio é dado pela área x comprimento. Como o volume não varia, temos que a área inicial x comprimento inicial = área final x comprimento final. Como o comprimento triplicou, a área final será três vezes menor que a área inicial. Assim temos que L’ = 3L e A’ = A. R = p.L/A e R’ = p.L’/A’, substituindo as informações que sabemos teremos que R’ = p.3L/A’/3, assim R’ = 9.p.L/A = 9.R 18. A Temos que a resistência do primeiro fio é R = p.L/A. No segundo fio temos a resistência R’ = p.2L/A/2, R’ = 4.p.L/A = 4R 19. E Ao dobrarmos o diâmetro do fio, fazemos com que sua área aumente em 4 vezes, assim A’ = 4A. Ao reduzirmos a quarta parte o comprimento do fio, teremos que L’ = L/4. Assim temos que R’ = p.L/4.4A = R’ = p.L/16 A = R’ = R/16. Assim a resistência diminuiu em 16 vezes. 20. C A permissividade do material depende apenas do material, de forma que, ao aumentar o comprimento do condutor e manter sua área INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 32 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA constante, o que se altera é a resistência 21. a) Triplica ; b) Reduz-se à quarta parte. Ao triplicarmos o comprimento do fio, mantendo a área constante, teremos que sua resistência irá aumentar em três vezes (triplicando). Ao duplicarmos o raio, dobramos a área. Ao dobrar a área do fio e manter o comprimento constante, a resistência do fio cai em quatro vezes. A resistência é diretamente proporcional ao comprimento do fio e inversamente proporcional à área. 22. 2 Temos que R1 = R2, Assim teremos que p1.L/2S = p2.3L/3S. Cortando o L e o S e simplificando o 3, teremos que p1/p2 = 2 23. C Como os resistores são de mesmo material, temos que a resistividade de cada um deles serão iguais. Temos que R = p.L/A, logo p = R.A/L. Assim teremos que R1.A1/L1 = R2.A2/L2. Como o diâmetros deles são iguais, A1 = A2. Logo teremos que R1/L1 = R2/L2. Substituindo os valores, encontramos o valor da resistência do resistor de 3,5 m. 24. a) Rs = 36 Ω ; b) i = 5,0 A ; c) U1 = 30 V U2 = 50 V U3 = 100 V Como os resistores estão em série, teremos que a resistência equivalente será de 6 + 10 + 20 = 36 Ohms. Na letra B, temos que a corrente total será de 180 = 36.i, i = 5 A. Na letra C, utilizando a Lei de Ohm para cada resistor e sabendo que a corrente será igual em todos os resistores , teremos que U1 = 6. 5 = 30 V. U2 = 10.5 = 50 V e U3 = 20.5 = 100 V. 25. a) Req = 40 Ω ; b) U = 280 V ; c) U1 = 56 V U2 = 84 V U3 = 140 V Como os resistores estão em série, teremos que a resistência equivalente será de 8 + 12 + 20 = 40 Ohms. Na letra B, temos que a corrente total será de U = 40.7, U = 280 V. Na letra C, utilizando a Lei de Ohm para cada resistor e sabendo que a corrente será igual em todos os resistores , teremos que U1 = 8. 7 = 56 V. U2 = 12.7 = 84 V e U3 = 20.7 = 140 V. 26. 22 V Como os resistores estão em série, e são iguais, temos que cada um irá receber uma tensão igual. Temos que os 66 V irão ser divididos igualmente pelos três resistores. 27. a) 4,0 Ω ; b) i = 12 A ; c) i1 = 8,0 A e i2 = 4,0 A Fazendo o produto/soma, descobrimos o valor da resistência equivalente. Na letra B, temos que 48 = 4.i, logo a corrente total será de 12 A. Utilizando a tensão sobre cada resistor, descobrimos a corrente que passará sobre eles. 48 = 6. I1, i1 = 8,0 A e 48 = 12.i2, i2 = 4,0 A 28. a) Req = 6,0 Ω ; b) i = 10 A ; c) i1 = 4,0 A e i2 = 6,0 A Utilizando o produto/soma, encontramos o valor da resistência equivalente. Na letra B, temos que 60 = 6.i, i = 10 A. Na letra C temos que 60 = 15.i1, i1 = 4,0 A e 60 = 10.i2, i2 = 6,0 A 29. a) Req = 3,0 Ω ; b) U = 48 V ; c) i1 = 8,0 A i2 = 6,0 A e i3 = 2,0 A Todos os resistores estão em paralelos, fazendo a resistência equivalente, temos Req = 3,0 Ohms. Como a resistência equivalente é 3,0 Ohms e a corrente total 16,0 A, a tensão total será U = 3.16, U = 48 V. Utilizando a tensão em cada resistor e suas resistências, podemos descobrir a corrente em cada resistor. 48 = 6.i1 = 8,0 A. 48 =8.i2 = 6,0 A e 48 = 24.i3 = 2,0 A 30. a) i3 = 20 A ; b) i2 = 4,0 A ; c) R2 = 25 Ω Como os resistores estão em paralelo, temos que a tensão de 100 V será igual para todos os resistores. Assim, temos que 100 = 5.i3, i3 = 20 INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 33 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA A. Como i1 = 2,0 A e o total é 26,0 A, a corrente i2 será 4,0 A. Para encontrarmos a resistência R2, temos que 100 = R2. 4, assim encontramos R2 = 25 Ohms. 31. a) i2 = 3 A e i3 = 2 A; b) i = 11 A ; c) Req = R/2 Como os resistores estão em paralelo, a tensão neles são iguais. Assim 6.R = 2R.i2, i2 = 3,0 A. Temos também que 6.R = 3R.i3, i3 = 2,0 A. Na letra B, temos que a corrente total será a soma das correntes em cada resistor, logo 6 + 3 + 2 = 11 A. Fazendo a resistência equivalente, encontramos aproximadamente 0,5R 32. i1 = 42 A i2 = 14 A e i3 = 7,0 A No ponto A, temos a resistência de 5 Ohms, logo teremos que 210 = 5.i, i = 42 A. Na posição B, teremos a resistência de 15 Ohms, logo teremos que 210 = 15.i, i = 14 A. Na posição C, temos a resistência de 30 Ohms, logo teremos que 210 = 30.i, i = 7,0 A. 33. Req = 24 Ω Os resistores de 6 ohms estão em série, gerando um resistor de 12 ohms, que estará em paralelo com outro resistor de 12 ohms, gerando um resistor de 6 Ohms. Os dois resistores em série, de 18 ohms e de 6 ohms, irão gerar uma resistência equivalente de 24 Ohms. 34. a) 2,0 Ω ; b) 12 Ω ; c) 4,0 Ω Na letra A, temos que os resistores de 2 e 1 estão em série, gerando um resistor de 3 Ohms, que estará em paralelo com o resistor de 6 Ohms. Assim a resistência equivalente será de 2 Ohms. Na letra B, os resistores 12 e 6 estão em paralelo, gerando um resistor de 4 Ohms, que estará em série com o resistor de 8 Ohms, gerando uma resistência equivalente de 12 Ohms. Na letra C, Temos novamente o resistor de 2 e 1 em série (3 Ohms) e depois em paralelo com o resistor de 6 Ohms, gerando um resistor equivalente de 2 Ohms, que estará em série com o outro resistor de 2 ohms. 35. Req = 1,0 Ω Devido ao fio de resistência desprezível, todos os resistores estarão em paralelo. Fazendo a resistência equivalente dos quatro resistores em paralelo, encontramos a resistência equivalente de 1 Ohm. 36. a) R/2 ; b) 5,23 Na letra A, teremos que os resistores R e 3R estarão em paralelo com o resistor de 4R, o que gera um resistor equivalente de 2R, este resistor estará em paralelo com os dois resistores R, o que vai gerar um resistor equivalente de R, que estará em paralelo com o resistor R, gerando uma resistência equivalente de R/2. Na letra B, teremos que os resistores 5 e 1 (6 Ohms) estarão em paralelo com o resistor de 6 Ohms, gerando uma resistência equivalente de 3 Ohms, que vai estar em série com o resistor de 8 Ohms, que vai gerar uma resistência equivalente de 11 Ohms, em paralelo com o resistor de 10 Ohms, gerando a resistência equivalente de 5,23 Ohms. 37. B Ao ligarmos os dois resistores (2 e 4) em série, temos um resistor equivalente de 6 Ohms. Ao ligarmos o resistor de 6 Ohms em paralelo com um de 12 Ohms, temos um resistor equivalente de 12.6/12 + 6 = 4 Ohms. 38. E Quando os resistores estão em série, teremos que R1 + R2 = 10. Quando estão em paralelo teremos que R1.R2/R1 + R2 = 2,5. Utilizando as duas equações encontramos o valor de cada resistência. 39. C Temos que o resistor de 3 Ohms está em paralelo com os resistores de 2 Ohms e 4 Ohms (que se encontram em série). Dessa associação INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 34 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA sairá um resistor de 2 Ohms. Assim teremos dois resistores em paralelo , um de 7 ohms em cima e outra de 7 ohms em baixo, que nos dará uma Req = 3,5 Ohms. 40. a) R = 1,5 Ω ; b) i1 = 5,0 A i2 = 7,5 A e i3 = 7,5 A O resistor de 5,0 Ohms estará fora do circuito, devido ao fio de resistência desprezível. Assim, teremos que a resistência equivalente sairá da associação em paralelo. Temos que a Req = 1,5 Ohm. A corrente total no circuito será de 30 = 1,5. I, i = 20 A. Utilizando a Lei de Ohm em cada um dos resistores, que terá a tensão de 30 V, encontramos cada corrente. 41. Req = 2,0 Ω O fio de resistência desprezível, faz com que o resistores de 8 Ohms fique fora do circuito. Assim teremos que a resistência equivalente será igual à associação em paralelo dos resistores de 6,0 Ohms e 3,0 Ohms, que da Req = 6 x 3/6 + 3 = 2,0 Ohms. 42. E Pelo fio de resistência desprezível, teremos apenas dois resistores de 6 Ohms em paralelos, assim a resistência equivalente será de 3,0 Ohms. 43. a) 60 kWh ; b) R$ 30,00 O chuveiro dissipa 4,0 kW e fica ligado por 0,5h por 30 dias, o que dá um total de 15 horas. Assim o consumo será de 15 x 4,0 kW = 60 kWh. Como cada kWh equivale a R$ 0,50, teremos que o consumo total será de R$ 30,00 44. a) 18 kWh ; b) R$ 9,00 A lâmpada consome 0,06 kW, em 30 dias ela ficará acesa por 300 horas, o que dará um consumo de 300 x 0,06 = 18 kWh. Como cada kWh equivale a R$ 0,50, o consumo será de R$ 9,00. 45. D A máquina de lavar consome, por dia, 0,2 kW, enquanto o chuveiro consome 1kW. Assim, temos um consumo diário de 1,2 kW. O tempo será de 60 horas (2h x 30 dias), o que dará 60 h x 1,2 kW, um consumo de 72 kWh 46. a) P2 = 90 W ; b) i1 = 0,72 A i2 = 0,55 A Mesmo ligando em uma outra tensão, a resistência da lâmpada não irá mudar. Temos que P = U²/R, assim R = U²/P. Teremos que 220²/160 = 165²/Px, teremos que a nova potência será igual a 90 W. na letra B, temos que P = U.i, assim, para a tensão de 220 V, teremos a potência de 160 W, que nos dá uma corrente de 160 = 220.i, i = 0,72. Já a nova corrente será 90 = 165.i, i’ = 0,55 A. 47. C Mesmo ligando em uma outra tensão, a resistência da lâmpada não irá mudar. Temos que P = U²/R, assim R = U²/P. Teremos que 80²/120 = 90²/Px, teremos que a nova potência será igual 45 W. Como a potência diminui, o brilho da lâmpada será menor, logo a afirmação I é falsa. A afirmação II é verdadeira. A afirmação III também é verdadeira, pois 120²/80 = 180 Ohms. A afirmação IV é falsa, pois a resistência não muda. 48. a) i = 4,0 A; P = 880 W ; b) i’ = 2,0 A; P’ = 220 W Utilizando a Primeira Lei de Ohm, teremos que 220 = 55.i, que nos dá uma corrente elétrica de 4,0 A. Na letra B, teremos que a 110 = 55.i’, que nos dá uma corrente de 2,0 A e um Potência de P = U.i, 110.2, que dá 220 W 49. C Ao tirarmos a lâmpada L1 do circuito, a associação em paralelo irá sumir, assim teremos que L2 e L3 estarão em série. Como aumentamos a resistência equivalente, a corrente que passa por L3 irá diminuir, assim seu brilho será menor. Anteriormente, L2 dividia INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 35 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA a corrente com L1, o que não ocorre agora. Assim toda corrente irá passar pela lâmpada, logo seu brilho irá aumentar. 50. B Ao fecharmos a chave Cg, colocamos a lâmpada L2 em curto circuito. Assim L2 irá ser apagar. Temos que a tensão sobre a associação em paralelo é E, e que essa tensão não se altera. Assim, pela Lei de Ohm, teremos que E = L3.i3, como a resistência da lâmpada 3 não se altera, e a tensão sobre ela também não, a corrente i3 será igual, mesmo ao fechar Ch, logo o brilho de L3 não se altera. Para L1, após fechar a chave, teremos que E = L1.i1 Antes de fechar a chave, havíamos que E = 2.L1.i1, logo a resistência nesse trecho diminui, o que faz com que a corrente aumente, assim o brilho de L1 irá aumentar. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 36 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA Eletromagnetismo 1. Utilizando a regra da mão esquerda, encontramos, em cadaitem, a direção e sentido da força magnética. 2. a) Saindo do papel ; b) São nulas. Na letra A, o campo magnético é na horizontal para a direita, enquanto a velocidade é na vertical e para baixo, assim a força magnética será, utilizando a regra da mão esquerda, saindo do papel. Como as partículas B e C possuem velocidades paralelas ao campo magnético, não haverá força magnética sobre elas. 3. AG; Sentido de A para G Utilizando a regra da mão esquerda, com a velocidade de A para C e com o campo para cima, encontramos a força magnética atuando no sentido de A para G. 4. a) 3,6 . 10-7 N ; b) Saindo do papel ; b) Entrando no papel Para encontrar o módulo da força magnética, temos que F = q.v.b.senθ. Assim encontramos a Força Magnética igual a 3,6 . 10-7 N. Na letra B, utilizando a regra da mão esquerda, encontramos a direção e sentido da Força magnética. Na letra C, como a carga é negativa, o sentido será oposto ao sentido encontrado na letra B. 5. Fa = Fc = 0; Fb = 7,2 . 10-5 N Como as partículas A e C possuem as velocidade paralelas ao campo magnético, a força magnética nelas serão nula. Para a partícula B, utilizamos a fórmula F = qB.v.B.senθ e encontramos o seu módulo. 6. 2,4 . 105 V/m Utilizando a regra da mão esquerda, temos que a força magnética terá direção vertical e sentido para cima. Para o próton percorrer em linha reta é necessário que haja uma outra força, na vertical e para baixo, para equilibrar, essa força será a força elétrica gerada pelo campo elétrico. Como a carga é positiva, a força elétrica terá a mesma direção que as linhas de força do campo elétrica, que então será de cima para baixo. Teremos então que Fm = Fe, q.v.B.sen90º = E.q, assim encontramos o módulo do campo elétrico. 7. C A força magnética é perpendicular ao campo magnético e à velocidade.} 8. A A força magnética não altera a velocidade da partícula. 9. E Utilizando a regra da mão esquerda, vemos que a força magnética ficará na vertical para cima. Assim a partícula I será positiva (próton), a partícula III teve uma força pra baixo, logo é negativa (elétron) e a partícula II não sofreu desvio, então é neutra. 10. 1400 m/s Para a partícula percorrer o caminho com velocidade constante, a força magnética e a força elétrica precisam se anular. Assim temos que Fm = Fe, logo q.v.B.sen90º = E.q, assim temos que E = v.B. O campo elétrica vale 700, enquanto o campo magnética vale 0,5, logo a velocidade será 1400 m/s 11. B Conforme vimos na questão anterior, para que isso ocorra, o campo elétrica precisa ser perpendicular ao campo magnético e à velocidade da partícula. 12. a) Sendo o angulo θ de v com B igual a 90°, concluímos que a partícula descreve uma trajetória circular. Esta tem centro no anteparo, INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 37 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA e, portanto, a trajetória e uma semicircunferência de diâmetro OC. b) OC = 0,50 m. d) 0,039 s Na letra A, temos que, como a velocidade é perpendicular ao campo magnético, a trajetória será circular, com a força magnética sendo a força centrípeta. Teremos a figura de uma semi circunferência, de forma que a distância de A até C será o diâmetro. Assim, utilizando a fórmula do raio R = m.V/q.B, e multiplicando por 2, encontramos a distância. Para encontrar o tempo, temos que perceber que o tempo será metade do período, assim, utilizando a fórmula do período T = 2π.m/q.B, e dividindo por 2, encontramos o tempo para percorrer a semicircunferência. 13. a) Circular ; b) 9,1 . 10-5 m ; c) 1,8 . 10-10 s ; d) 5,5 . 109 Hz Como a velocidade é perpendicular ao campo, teremos uma trajetória circular. Para calcular o raio da trajetória, utilizamos a fórmula R = m.v/q.B. Para calcular o período, utilizamos a fórmula T = 2.π.m/q.B. Para calcular a frequência utilizamos a fórmula f = 1/T. 14. 1,0 . 10-25 Kg Através do seletor, podemos ver que a trajetória da partícula não sofre desvio, então teremos que a força magnética = força elétrica, assim q.v.b.sen90º = E.q, temos então que B1.v = E. Substituindo os valores, encontramos a velocidade. Após, para descobrir a massa, temos que a distância D é o diâmetro da semicircunferência, então o raio será metade deste valor. Utilizando a fórmula do raio R = m.v/q.B2, encontramos o valor da massa da partícula. 15. E A fórmula para descobrir o campo magnético gerado pelo fio é B = Mo.i/2.π.R, sendo R a distância do ponto ao centro do fio. Temos que R = 10 cm (0,1 m), que o B = 10-4 . Substituindo os valores, encontramos a corrente elétrica 16. B O valor do campo magnético produzido pelo fio é inversamente proporcional a distância. Se dobrarmos o valor da distância, o campo magnético irá cair pela metade. 17. B Utilizando a regra da mão direita, temos que, na parte superior ao fio, o campo magnético estará saindo do papel, enquanto na parte inferior estará entrando. Utilizando a regra da mão esquerda em cada partícula (e invertendo o sentido na partícula negativa) encontramos a direção e sentido de cada força magnética. 18. D Como a corrente do condutor da direita é o dobro da corrente do condutor da esquerda, temos que a distância x precisa ser metade da distância Y, dessa forma o campo magnético será igual. 19. 4 . 10-6 T Pela regra da mão direita, vemos que o campo magnético no ponto P será a soma dos dois campos magnéticos. B1 = Mo.i1/2.π.a = 8.10- 7/0,3, enquanto B2 = 8.10-7/0,6. Somando os dois campos magnéticos, teremos o valor do campo resultante. 20. C Utilizando a regra da mão direita, temos que a o campo magnético resultante será a soma do campo magnético gerado por cada fio. Assim Br = 2.B. B = Mo.i/2.π.R. Encontrando B e multiplicando por 2, temos o valor do campo resultante. A questão pede o valor da força magnética, que será F = q.v.B.sen90º. 21. 3,2π . 10-5 T O campo magnético será a diferença dos campos, uma vez que possuem sentidos opostos. Assim temos que B1 = 4.π.10- 7.6/2.3.10-2 = 4.π.10-5 T. B2 = 4.π.10-7.2/2.5.10-2 = INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 38 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA 0,8 . 10-5 T. Assim o campo resultante será 3,2π . 10-5 T. 22. a) 4π · 10–6 T ; b) Perpendicular ao plano da figura ; c) Saindo do plano da figura. O módulo de B1 = Mo.i1/2.R1 = 4.π.10-6 T. O módulo de B2 = Mo.i2/2.R2 = 8.π.10-6 T. B1 estará entrando no papel, enquanto B2 estará saindo do papel. Teremos que o campo magnético resultante será de B2 – B1 = 4.π.10-6 T. A direção será saindo do papel, pois B2 é maior. 23. A Para o campo magnético ser nulo, temos que B1 = B2. Assim, temos que Mo.i1/2.R1 = Mo.i2/2.R2.Então, i1/i2 = R1/R2 = 0,4. 24. a) N = 2500 espiras/metro ; b) 2,0π · 10-3 T Para encontrar o valor do campo magnético no interior do solenoide, utilizamos a fórmula B = M.N.i/l. Teremos então que 4.π.10-7.2.10³.2/0,8, que dá o valor do campo magnético. Se em 0,8m temos 2000 espiras, então em 1m teremos 2500 espiras. 25. Y Utilizando a regra da mão direita, vemos que o campo magnético, no interior do solenoide, será de Z para Y, sendo que, no interior do imã, o campo vai de Sul para Norte, logo o lado Y é o norte do solenoide. INSTAGRAM.COM/PROJETO ESPECIALISTA 39 FÍSICA PARA A EEAR | PROJETO ESPECIALISTA Dilatação térmica 1. Lf = 100,12 cm Utilizando a fórmula da variação de comprimento (ΔL = Lo.α. Δθ), temos que Lo = 10² cm e a variação de temperatura será 10² ºC. Assim teremos 10².1,2.10-5.10², que nos dá uma variação de 0,12 cm. Como o comprimento inicial era 100, temos que o comprimento final será 100,12 cm. 2. a) 0,60 cm ; b) 200, 60 cm Utilizando a fórmula da variação de comprimento (ΔL = Lo.α. Δθ), temos que Lo = 2.10² cm e a variação de temperatura
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