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Física – Módulo 1 Vetores, Sistema Internacional de Unidades (SI) e Notação Científica Mentor: Carlos Eduardo (@cadu.leonel) Aluno: Exercícios 1.(UFRGS) A distância que a luz percorre em um ano, chamada ano-luz. é de aproximadamente 38. 45. 512 quilômetros. A notação científica desse número é: a) 9,5. 1010 b) 0,95. 1012 c) 9,5. 1012 d) 95. 1012 a) 9,5. 1014 2.(UFRGS) Um adulto humano saudável abriga cerca de 100 bilhões de bactérias, somente em seu trato digestivo. Esse número de bactérias pode ser escrito como a) 109 b) 1010 c) 1011 d) 1012 e) 1013 3. (FAAP-SP - modificada) A intensidade da resultante entre duas forças concorrentes, perpendiculares entre si, é de 75 N. Sendo a intensidade de uma das forças igual a 60 N, calcule a intensidade da outra. a) 15 N b) 30 N c) 45 N d) 60 N e) 75 N 4.(UFLA) Duas forças F1 e F2, perpendiculares entre si, agem sobre um corpo. Se seus módulos são F1 = 20N e F2 = 15 N, indique a força resultante no objeto. a) 5 N b) 25 N c) 35 N d) 40 N https://instagram.com/cadu.leonel 2 5.(Tópicos de Física - modificado) Três cidades A, B e C, situadas em uma região plana, ocupam os vértices de um triângulo equilátero de 60 km de lado. Um carro viaja de A para C, passando por B. Se o intervalo de tempo gasto no percurso total é de 1,0 h 12 min, determine, em km/h o valor absoluto da velocidade escalar média e a intensidade da velocidade vetorial média, respectivamente: a) 100 km/h e 50 km/h b) 100 km/h e 60 km/h c) 100 km/h e 72 km/h d) 100 km/h e 100 km/h e) 100 km/h e 120 km/h 6.(Tópicos de Física) Se a aceleração vetorial de uma partícula é constantemente nula, suas componentes tangencial e centrípeta também o são. A respeito de um possível movimento executado por essa partícula, podemos afirmar que ele pode ser: a ) acelerado ou retardado, em trajetória retilínea. b) uniforme, em trajetória qualquer. c) apenas acelerado, em trajetória curva. d) apenas uniforme, em trajetória retilínea. e) acelerado, retardado ou uniforme, em trajetória curva. 7.(FGV) A força resistiva (𝐹𝑟) que o ar exerce sobre os corpos em movimento assume, em determinadas condições, a expressão 𝐹𝑟 = 𝑘. 𝑣², em que 𝑣 é a velocidade do corpo em relação a um referencial inercial e 𝑘 é uma constante para cada corpo. Para que a expressão citada seja homogênea, a unidade de 𝑘, no Sistema Internacional de Unidades, deve ser a) m/kg b) kg/m c) kg²/m d) kg/m² e) kg²/m² 8.(UNESP) Um caminhoneiro efetuou duas entregas de mercadorias e, para isso, seguiu o itinerário indicado pelos vetores deslocamentos d1 e d2 ilustrados na figura. Para a primeira entrega, ele deslocou-se 10 km e para a segunda entrega, percorreu uma distância de 6 km. Ao final da segunda entrega, a distância a que o caminhoneiro se encontra do ponto de partida é a) 4 km b) 8 km c) 2√19 𝑘𝑚 d) 8√3 𝑘𝑚 e) 16 km 9.(UFPR) Sobre grandezas físicas, unidades de medida e suas conversões, considere as igualdades abaixo representadas: 1. 6 m² = 60000 cm². 2. 216 km/h = 60 m/s. 3. 3000m³ = 30 litros. 4. 7200s = 2 h. 5. 2,5. 105 g = 250 kg. Assinale a alternativa correta. a) Somente as igualdades representadas em 1, 2 e 4 são verdadeiras. b) Somente as igualdades representadas em 1, 2, 4 e 5 são verdadeiras. c) Somente as igualdades representadas em 1, 2, 3 e 5 são verdadeiras. d) Somente as iguldades representadas em 4 e 5 são verdadeiras. e) Somente as igualdades representadas em 3 e 4 são verdadeiras. 3 10.(UNESP) O fluxo (ϕ) representa o volume de sangue que atravessa uma sessão transversal de um vaso sanguíneo em um determinado intervalo de tempo. Esse fluxo pode ser calculado pela razão entre a diferença de pressão do sangue nas duas extremidades do vaso (P1 e P2), também chamada de gradiente de pressão, e a resistência vascular (R), que é a medida da dificuldade de escoamento do fluxo sanguíneo, decorrente, principalmente, da viscosidade do sangue ao longo do vaso. A figura ilustra o fenômeno descrito. Assim, o fluxo sanguíneo pode ser calculado pela seguinte fórmula, chamada de lei de Ohm: ϕ = 𝑃1 − 𝑃2 𝑅 Considerando a expressão dada, a unidade de medida da resistência vascular (R), no Sistema Internacional de Unidades, está corretamente indicada na alternativa a) 𝑘𝑔.𝑠 𝑚5 b) 𝑘𝑔.𝑚4 𝑠 c) 𝑘𝑔.𝑠2 𝑚 d) 𝑘𝑔 𝑚4.𝑠 e) 𝑘𝑔2.𝑚5 𝑠² 11.(UFSJ) Todas as grandezas listadas abaixo são vetoriais, EXCETO a) a energia cinética. b) a força. c) a velocidade. d) o momento linear. 12.(PUC-RJ) A unidade SI de densidade é o kg/m³, e a de massa é o kg. Dado que um corpo possui um volume de 0,0015 m³ e densidade 5,0 g/cm³, determine sua massa: a) 75,0 kg b) 7,5 g c) 3,0 g d) 3,0 kg e) 7,5 kg 13.(UEAP) Acerca das definições da Física, analise as afirmações abaixo e, em seguida, assinale a alternativa que contém a opção incorreta. I. A unidade de campo magnético é o Tesla. II. A unidade da força peso é o quilograma. III. Newton é unidade de empuxo. IV. Temperatura é a energia transferida de um sistema para o ambiente ou vice-versa em virtude de uma diferença de temperatura. a) A afirmativa I está correta. b) A afirmativa II está incorreta. c) As afirmativas III e I estão, respectivamente, correta e incorreta. d) As afirmativas II e IV estão incorretas. e) A afirmativa III está correta. 14.(UCS) A nanotecnologia é um dos ramos mais promissores para o progresso tecnológico humano. Essa área se baseia na manipulação de estruturas em escala de comprimento, segundo o que é indicado no próprio nome, na ordem de grandeza de a) 0,001 m. b) 0,000.1 m. c) 0,000.001 m. d) 0,000.000.001 m. 4 15.(UNICHRISTUS) Suponha que dois músculos com uma inserção comum, mas diferentes ângulos de tração se contraiam simultaneamente como mostra a figura ao lado. O ponto “O” representa a inserção comum dos músculos vastos lateral e medial, do quadríceps da coxa, na patela. AO é o vetor que descreve a tração do vasto lateral. OB é o vetor que descreve a tração do vasto medial. Sendo os dois vetores de módulos iguais a 10u e 15u, o intervalo que representa a variação possível para o módulo do vetor soma v é: a) 1 u ≤ v ≤ 1,5 u. b) 5 u ≤ v ≤ 25 u. c) 10 u ≤ v ≤ 15 u. d) 15 u ≤ v ≤ 25 u. e) 25 u ≤ v ≤ 150 u. 16.(UEMA) Na conta-recibo emitida pela Companhia Energética do Maranhão-CEMAR é mencionado o consumo mensal de energia elétrica de uma residência ou de uma empresa. Essa menção é feita em: a) Kw (quilowatts). b) W (watts). c) J (joules). d) A (ampères). e) Kwh (quilowatts horas). 17.(UFV) Um passageiro de um trem move-se ao longo do corredor de um vagão, afastando-se do maquinista com uma velocidade de módulo 4 km/h. Um observador parado na estação vê, nesse instante, o trem passar com velocidade de módulo 80 km/h. A velocidade do passageiro em relação ao observador na estação é: a) 80 km/h b) 42 km/h c) 84 km/h d) 76 km/h 18.(UFS) Partindo da cidade de São João del- Rei, um automóvel desloca-se sucessivamente pelos seguintes trechos retilíneos: 100 km no sentido leste, 70 km no sentido norte, 50 km no sentido oeste, 30 km no sentido norte e 50 km no sentido oeste. Ao final da viagem, o automóvel terá um deslocamento resultante de a) 100 km no sentido oeste. b) 300 km no sentido oeste. c) 100 km no sentido norte. d) 300 km no sentido norte. 19.(FUVEST) Uma gota de chuva se forma no alto de uma nuvem espessa. À medida que vai caindo dentro da nuvem, a massa da gota vai aumentando, e o incremento de massa em um pequeno intervalo de tempo, pode ser aproximado pelaexpressão:∆𝑚 = 𝛼. 𝑣. 𝑆. Δ𝑡, em que α é uma constante, 𝑣 é a velocidade da gota, e, 𝑆 a área de sua superfície. No Sistema internacional de Unidades (SI) a constante α é a) expressa em 𝑘𝑔.𝑚³ b) expressa em 𝑘𝑔.𝑚−3 c) expressa em 𝑚3. 𝑠. 𝑘𝑔−1 d) expressa em 𝑚3. 𝑠−1 e) adimensional 5 20.(UNISC) Para representar a força-peso, utilizamos um segmento de reta denominado vetor. Assim, quando da sua representação, a força-peso sempre deve apresentar a) intensidade ou módulo, direção e sentido. b) apenas sentido. c) apenas intensidade ou módulo e direção. d) apenas direção e sentido. e) apenas direção. 21.(UFMG) Um jogador de futebol encontra-se no ponto P, a 50 m de distância do centro do gol e a 30 m da linha de fundo (observe a figura a seguir). Em um dado momento, o jogador avança com uma velocidade v = 5 m/s, em direção ao gol. Nesse instante, a velocidade com que ele se aproxima da linha de fundo vale: a) 2,5 m/s b) 3,0 m/s c) 5,0 m/s d) 30 m/s e) 50 m/s 22.(UNICENTRO) A matéria está organizada em estruturas de diferentes escalas. Um pequeno bloco de cristal apresenta dimensões da ordem de 10−2m, enquanto o átomo de hidrogênio tem dimensões da ordem de 10−8 cm. Com base nessas informações, um pequeno bloco de cristal é maior do que o átomo de hidrogênio um número de vezes igual a a) 1 000 000 000 b) 100 000 000 c) 10 000 000 d) 1 000 000 e) 100 000 23.(ENEM) Nos desenhos animados, com frequência se vê um personagem correndo na direção de um abismo, mas, ao invés de cair, ele continua andando no vazio e só quando percebe que não há nada sob seus pés é que ele para de andar e cai verticalmente. No entanto, para observar uma trajetória de queda num experimento real, pode-se lançar uma bolinha, com velocidade constante (𝑉𝜊), sobre a superfície de uma mesa e verificar o seu movimento de queda até o chão. Qual figura melhor representa a trajetória de queda da bolinha? a) b) c) d) e) 6 24.(Tópicos de Física – modificada) Nas duas situações esquematizadas a seguir, o garoto lança uma bola de borracha contra uma parede vertical fixa. Admita que as colisões sejam perfeitamente elásticas, isto é, que a bola conserve o módulo de sua velocidade vetorial igual a v. Na situação 1, a bola vai e volta pela mesma reta horizontal. Na situação 2, a bola incide sob um ângulo de 60° em relação à reta normal à parede no ponto de impacto, sendo refletida sob um ângulo também de 60° em relação à mesma reta. Calcule o módulo da velocidade vetorial da bola nas duas situações: a) 2𝑣 e 𝑣 b) 2𝑣 e 𝑣 2 c) 𝑣 e 𝑣√3 d) 𝑣 e 𝑣 2 25.(ENEM) SEU OLHAR (Gilberto Gil, 1984) Na eternidade Eu quisera ter Tantos anos-luz Quantos fosse precisar Pra cruzar o túnel Do tempo do seu olhar Gilberto Gil usa na letra da música a palavra composta anos-luz. O sentido prático, em geral, não é obrigatoriamente o mesmo que na ciência. Na Física, um ano luz é uma medida que relaciona a velocidade da luz e o tempo de um ano e que, portanto, se refere a a) tempo. b) aceleração. c) distância. d) velocidade. e) luminosidade. 7 Resolução 1. Resposta: C Comentário: Trata-se de uma questão sobre notação científica. Nela, pede-se a conversão de um produto em notação científica, ou seja, um número 𝑏. 10𝑛, em que b é um número maior do que 1 e menor do que 10 (1 ≤ 𝑏 < 10) e n é um expoente inteiro (𝑛 ∈ 𝑍). No contexto da questão, o produto indicado para conversão é 38. 45. 512.Separando o número, têm-se: i) 38 = 2.19 ii) 45 = (22)5 = 210 iii) Escrevendo a expressão simplificada: 2.19. 210. 512 = 19. 211. 512 = 5.19. 211. 511 = 95. 211. 511 = 95. (2.5)11 = 95. 1011 = 9,5. 1012 Portanto, a alternativa correta é a letra C. 2. Resposta: C Comentário: Trata-se de outra questão sobre notação científica. Nela, pede-se a conversão de um número em notação científica, ou seja, um número 𝑏. 10𝑛, em que b é um número maior ou igual a 1 e menor do que 10 (1 ≤ 𝑏 < 10) e n é um expoente inteiro (𝑛 ∈ 𝑍). No contexto da questão, o número indicado é a quantidade de bactérias encontrada no trato digestivo: 100 bilhões de bactérias. O termo bilhões é dado pela potência de base 10 igual a 109. Assim, têm-se: i) 100 𝑏𝑖𝑙ℎõ𝑒𝑠 = 100. 109 = 102. 109 = 1011 Portanto, a alternativa correta é a letra C. 3. Resposta: C Comentário: Trata-se de uma questão sobre vetores. O enunciado descreve duas forças definidas por vetores perpendiculares, que dão origem a uma força resultante. Nomeando essas forças, têm-se 𝐹1⃗⃗⃗⃗ ⃗ e 𝐹2⃗⃗⃗⃗ ⃗ que são as forças perpendiculares e a sua resultante é 𝐹𝑅⃗⃗⃗⃗ ⃗. O comando da questão pede que se calcule a força 𝐹2⃗⃗⃗⃗ ⃗ sabendo que 𝐹1⃗⃗⃗⃗ ⃗ = 60 𝑁 e que 𝐹𝑅⃗⃗⃗⃗ ⃗ = 75 𝑁 Assim, têm-se a representação geométrica dos vetores: i) O diagrama vetorial ao lado mostra que a força resultante 𝐹𝑅⃗⃗⃗⃗ ⃗ é a hipotenusa de um triângulo retângulo, cujos catetos são as outras forças 𝐹1⃗⃗⃗⃗ ⃗ e 𝐹2⃗⃗⃗⃗ ⃗. Calculando pelo teorema de Pitágoras, têm-se: ii) 𝐹𝑅2 = 𝐹12 + 𝐹22 → 752 = 602 + 𝐹22 → 5625 = 3600 + 𝐹22 → 5625 − 3600 = 𝐹22 → 𝐹22 = 2025 → 𝐹2 = √2025 → 𝐹2 = 45𝑁 Portanto, a alternativa correta é a letra C. Observação: Pode-se observar que os o triângulo retângulo gerado pelas forças é bem conhecido, sendo aquele cujos catetos são iguais a 3 e 4 e a hipotenusa igual a 5. Basta ver que 75 = 5.15, 60 = 4.15 e 45 = 3.15, ou seja, todos os fatores foram multiplicados por 15. 8 4. Resposta: B Comentário: Trata-se de uma questão sobre vetores. O enunciado descreve duas forças perpendiculares de módulos |𝐹1|⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ = 20 𝑁 e |𝐹2|⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ = 15 𝑁 e pede a força resultante 𝐹𝑅⃗⃗⃗⃗ ⃗. Assim, têm-se a representação geométrica dos vetores: i) O diagrama vetorial ao lado mostra que a força resultante 𝐹𝑅⃗⃗⃗⃗ ⃗ é a hipotenusa de um triângulo retângulo, cujos catetos são as outras forças 𝐹1⃗⃗⃗⃗ ⃗ e 𝐹2⃗⃗⃗⃗ ⃗. Calculando pelo teorema de Pitágoras, têm-se: ii) 𝐹𝑅2 = 𝐹12 + 𝐹22 → 𝐹𝑅2 = 202 + 152 → 𝐹𝑅2 = 400 + 225 → 𝐹𝑅2 = 625 → 𝐹𝑅 = √625 → 𝐹𝑅 = 25 𝑁 Portanto, a alternativa correta é a letra B. 5. Resposta: A Comentário: Trata-se de uma questão sobre deslocamento vetorial e cálculo das velocidades escalar e vetorial. É descrito inicialmente que três cidades A, B e C ocupam uma região plana na forma de um triângulo equilátero. Assim, têm-se que a distância entre essas cidades é de 60 km. O percurso realizado pelo carro é ir de A até C, passando por B, ou seja, ele percorre 60 km de A até C e mais 60 km de B até C. Esse deslocamento algébrico é chamado de deslocamento escalar, e ocorre num intervalo de tempo ∆𝑡 = 1ℎ 12 𝑚𝑖𝑛. Calculando a velocidade média escalar, tm-se: ∆𝑆 = 60 𝑘𝑚 + 60 𝑘𝑚 = 120 𝑘𝑚 ∆𝑡 = 1ℎ 12min = 1ℎ + 0,2ℎ = 1,2ℎ i) A velocidade escalar média é dada pela equação: 𝑉𝑚 = ∆𝑆 ∆𝑡 = 120 𝑘𝑚 1,2 ℎ = 100 𝑘𝑚/ℎ ii) Já a velocidade vetorial média é dada pela análise vetorial do deslocamento: O deslocamento vetorial resultante ∆𝑆⃗⃗ ⃗⃗ é dado pela soma vetorial do deslocamento de A até C, passando por B. Contudo, observa-se que como o triângulo ∆𝐴𝐵𝐶 é equilátero, o deslocamento ∆𝑆 = ∆𝑆𝐴𝐶. Nesse contexto, a velocidade vetorial média (𝑉𝑚⃗⃗ ⃗⃗ ) é dada pela mesma equação da velocidade média escalar: 𝑉𝑚⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗ = ∆𝑆⃗⃗ ⃗⃗ ∆𝑡 = ∆𝑆𝐴𝐶 ∆𝑡 = 60 𝑘𝑚 1,2 ℎ = 50 𝑘𝑚/ℎ Portanto, a alternativa correta é a letra A, pois a velocidade escalar média é dada por 𝑉𝑚 = 100 𝑘𝑚/ℎ e a velocidade vetorial média é dada por |𝑉𝑚⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗ | = 50 𝑘𝑚/ℎ . 9 6. Resposta: D Comentário: Trata-se de uma questãoteórica sobre aceleração vetorial. Assim, têm-se: i) Essa aceleração (𝑎 ) é composta por duas componentes perpendiculares, como mostrado na figura ao lado: Aceleração tangencial (𝑎 𝑡): é a aceleração responsável por variar o módulo da velocidade. Aceleração centrípeta (𝑎 𝑐𝑝): é a aceleração responsável por variar a direção da velocidade. De acordo com o enunciado, a partícula possui aceleração vetorial nula e, consequentemente suas componentes também são nulas. Desse modo, o movimento realizado pela partícula é uniforme (não há variação de velocidade, pois não há aceleração tangencial (𝑎 𝑡))) e retilíneo (não há mudança na direção o movimento devido à ausência de aceleração centrípeta (𝑎⃗⃗⃗⃗ 𝑐𝑝)). Portanto, a alternativa correta é a letra D, pois o movimento é retilíneo e uniforme. 7. Resposta: B Comentário: Trata-se de uma questão sobre unidades de medida e análise dimensional. O enunciado refere-se à força de resistência do ar, dada pela seguinte equação: 𝐹𝑟 = 𝑘. 𝑣2, em que 𝐹𝑟 é uma força dada em newtons (N), 𝑣 é a velocidade dada em metros por segundo (m/s) e 𝑘 é uma constante em que se pede para determinar sua unidade de medida no Sistema Internacional (SI). Analisando as unidades detalhadamente: i) Newtons (N): unidade de força, dada pela massa multiplicada pela aceleração, ou seja, massa é dada em kg (quilograma) e aceleração em metros por segundo ao quadrado (𝑚 𝑠²⁄ ). Logo, pode- se definir newtons como sendo 𝑘𝑔.𝑚 𝑠²⁄ ii) Velocidade (m/s): a velocidade é dada pela unidade de 𝑚 𝑠⁄ , e no contexto da questão em que se pede a velocidade ao quadrado, pode-se definir como sendo 𝑚2 𝑠2⁄ iii) Isolando 𝑘 na equação 𝐹𝑟 = 𝑘. 𝑣2, têm-se: 𝑘 = 𝐹𝑟 𝑣² , substituindo as unidades: 𝑘 = 𝑘𝑔. 𝑚 𝑠2 𝑚² 𝑠² = 𝑘𝑔. 𝑚 𝑠² . 𝑠² 𝑚² → 𝑘 = 𝑘𝑔 𝑚 Portanto, a alternativa correta é a letra B. 10 8. Resposta: C Comentário: Trata-se de uma questão sobre deslocamento vetorial. Um caminhoneiro faz entregas se deslocando respectivamente a distância 𝑑1 = 10 𝑘𝑚 e 𝑑2 = 6 𝑘𝑚. O comando da questão pede a distância do ponto de partida do caminhoneiro até o ponto de chegada após ele ter efetuado os deslocamentos citados anteriormente. Analisando vetorialmente o deslocamento, têm-se: i) O deslocamento resultante que se pede é dado pelo vetor 𝑑𝑟⃗⃗⃗⃗ : ii) O cálculo desse vetor é dado pela lei dos cossenos: 𝑎2 = 𝑏2 + 𝑐2 − 2. 𝑏. 𝑐. cos𝛼 , em que: a é o lado oposto ao ângulo 𝛼. b e c são os lados que formam o ângulo 𝛼. iii) No contexto do enunciado, os lados a, b e c são respectivamente: dr, d1 e d2. Assim, pode-se calcular: iv) 𝑑𝑟2 = 𝑑12 + 𝑑22 − 2. 𝑑1. 𝑑2. cos 60° → 𝑑𝑟2 = 102 + 62 − 2.10.6. 1 2 → v) 𝑑𝑟2 = 100 + 36 − 60 → 𝑑𝑟2 = 76 → 𝑑𝑟 = √76 = √4.19 → 𝑑𝑟 = 2√19 𝑘𝑚 Portanto, a resposta correta é a alternativa C. 9. Resposta: B Comentário: Trata-se de uma questão sobre grandezas físicas e suas unidades. Essa questão cobra um conhecimento prévio acerca de como converter entre unidades de uma mesma grandeza. Analisando: 1. verdadeiro: 6 m² = 60000 cm², pois 1 m² = 10000 cm². 2. verdadeiro: 216 km/h = 60 m/s, pois para se converter de km/h par m/s basta dividir por 3,6 e dividindo 216 por 3,6 o resultado é 60. 3. falso: 3000m³ = 30 litros é falso, pois 1 m³ = 1000 litros. Logo, 3000 m³ = 3000000 litros. 4. verdadeiro: 7200s = 2 h, pois 3600 segundos equivalem a uma hora. 5. verdadeiro: 2,5. 105 g = 250 kg, pois 1 kg equivale a 10³ g. Logo, transformando 2,5. 105 em 250.10³ g, têm-se que o 10³ g pode ser substituindo por 1 kg, ficando 250 kg. Portanto, a resposta correta é a alternativa B, pois apenas os itens 1, 2, 4 e 5 são verdadeiros. 11 10. Resposta: A Comentário: Trata-se de uma questão sobre Sistema Internacional de Unidades (SI) e análise dimensional. O enunciado fala sobre o fluxo de sangue que atravessa uma secção transversal do vaso sanguíneo em um determinado intervalo de tempo. Logo, infere-se que: i) O fluxo sanguíneo (ϕ) pode ser definido no SI como o volume em metros cúbicos por segundos, ou seja, 𝑚³ 𝑠 . ii) Já a pressão no SI, é definida como a força aplicada a uma certa área, ou seja, como a força é dada em newtons e a área é dada em m², têm-se: 𝑘𝑔. 𝑚 𝑠2 𝑚2 = 𝑘𝑔. 𝑚 𝑠2 . 1 𝑚2 = 𝑘𝑔 𝑠2.𝑚2 iii) Como o fluxo sanguíneo é dado pela descrita no enunciado, busca-se isolar o R: ϕ = 𝑃1 − 𝑃2 𝑅 → 𝑅 = 𝑃1 − 𝑃2 𝜙 iv) Logo, a unidade de R no SI é dada por: 𝑅 = 𝑃1 − 𝑃2 𝜙 = 𝑘𝑔 𝑠2.𝑚2 𝑚³ 𝑠 = 𝑘𝑔 𝑠2.𝑚² . 𝑠 𝑚³ = 𝑘𝑔. 𝑠 𝑚5 Portanto, a alternativa correta é a letra A, pois a unidade de R no SI é dada por: 𝑘𝑔.𝑠 𝑚5 . 11. Resposta: A Comentário: As grandezas físicas podem ser classificadas em dois grupamentos: 1. Grandezas escalares: necessitam apenas do módulo para serem definidas. Ex: tempo, energia, temperatura, massa, área, volume. 2. Grandezas vetoriais: necessitam de um módulo, uma direção (horizontal ou vertical) e um sentido (direita ou esquerda na horizontal e cima ou baixo na vertical). Ex: velocidade, força, aceleração, deslocamento, campo elétrico e magnético. Item a: verdadeiro. A energia cinética é uma grandeza escalar definida no SI pela unidade J (joule). Item b: falso. A força é uma grandeza vetorial definida no SI pela unidade N (newtons). Item c: falso. A velocidade é uma grandeza vetorial definida no SI pela unidade m/s. Item d falso. O momento linear é uma grandeza vetorial definida no SI pela unidade kg.m/s. Portanto, a resposta correta é a alternativa A, pois apenas a energia cinética é unidade escalar nos itens. 12 12. Resposta: E Comentário: Trata-se de uma questão sobre conversão de unidades e Sistema Internacional de Unidades (SI). O enunciado pede a massa em kg, fornecendo o volume em m³ e a densidade na unidade de g/cm². Assim, é necessário converter a unidade da densidade para o SI, ou seja, transformar a unidade para kg/m³. i) Convertendo de g/cm³ para kg/m³, têm-se:𝑑 = 1 𝑔 1 𝑐𝑚³ = 10−3𝑘𝑔 10−6 𝑚³ = 103𝑘𝑔/𝑚³ ii) Logo, a densidade dada pelo enunciado no SI é 𝑑 = 5.103 𝑘𝑔/𝑚³. Calculando a massa: iii) A fórmula da densidade é: 𝑑 = 𝑚 𝑉 , em que m é a massa e V é o volume. Logo, isolando a massa: 𝑚 = 𝑑. 𝑉. Substituindo, os valores: iv) 𝑚 = 5.103 . 0,0015 = 5.103 . 15. 10−4 → 𝑚 = 75.10−1 → 𝑚 = 7,5 𝑘𝑔 Portanto, a resposta correta é a alternativa E. 13. Resposta: B Comentário: Trata-se uma questão sobre unidades de medida e conceitos das grandezas físicas. Item I: verdadeiro. O campo magnético (B) é uma grandeza vetorial definida no SI pela unidade T (tesla). Item II: falso. A unidade de qualquer força, inclusive a força peso é o N (newtons). Já a medida da massa de um corpo no SI é o kg (quilograma). Item III: verdadeiro. O empuxo é uma força vertical que atua em todo corpo mergulhado em um fluido. Sendo uma força, sua unidade é N (newtons). Item IV: verdadeiro. A temperatura é a energia transferida de um ambiente a outro em razão de uma diferença de temperatura. Portanto, a resposta correta é a alternativa B, pois o único item falso é o II. 14. Resposta: D Comentário: Trata-se uma questão sobre prefixos utilizados para representar potências de base 10. Abaixo, há uma tabela desses tais prefixos importantes no estudo da Física: Portanto, a resposta correta é a alternativa D, pois o nanômetro corresponde a 0,000000001. 13 15. Resposta: B Comentário: Trata-se de uma questão sobre vetores. Ao se calcular a resultante vetorial, o valor calculado pertence a uma certo intervalo, determinado pela seguinte relação: |𝑎 − 𝑏| ≤ 𝑅 ≤ 𝑎 + 𝑏 . i) Essa relação diz que o vetor soma ou resultante é maior ou igual que o módulo da subtração algébricados dois vetores e menor ou igual que a soma algébrica dos dois vetores. ii) No contexto do enunciado, têm-se que substituindo os valores de AO e OB na relação anterior, têm-se: |15 − 10| ≤ 𝑣 ≤ 15 + 10 → 5 ≤ 𝑣 ≤ 25 . Portanto, a resposta correta é a alternativa B, pois corresponde à relação mostrada no item. 16. Resposta: E Comentário: Trata-se de uma questão sobre unidades de medida, em que se pede a unidade correspondente à menção da quantidade de energia elétrica gasta por uma residência ou uma empresa. Analisando os itens: Item a: falso. A unidade quilowatts (Kw) é uma medida de potência e não de energia. Item b: falso. A unidade watts (W) está relacionada à potência e não a energia. Item c: falso. Embora a unidade joule (J) esteja relacionada com energia, ela não é utilizada nos recibos de contas de consumo elétrico. Item d: falso. A unidade ampères (A) é uma medida de corrente elétrica e não de energia elétrica. Item e: verdadeiro. A unidade quilowatts-hora (Kwh) é utilizada para indicar o consumo de energia elétrica. Portanto, a resposta correta é a alternativa E. 17. Resposta: D Comentário: Trata-se de uma questão sobre velocidade em relação a um certo referencial. O enunciado fala que um passageiro se afasta com velocidade igual a 4km/h do motorista dentro de um trem, e este trem se desloca com velocidade igual a 80 km/h. O comando pede a velocidade desse passageiro em relação a um observador parado na estação. i) Como a velocidade do passageiro e do trem estão em sentidos opostos, deve-se realizar uma soma vetorial, ou seja, subtrair a maior velocidade que é a do trem pela menor que a do passageiro, para assim descobrirmos a velocidade relativa do passageiro em relação a um observador parado. ii) Assim, têm-se que a velocidade relativa é dada algebricamente (em módulo) pela equação abaixo: 𝑉𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 = 𝑉𝑡𝑟𝑒𝑚 − 𝑉𝑝𝑎𝑠𝑠𝑎𝑔𝑒𝑖𝑟𝑜 → 𝑉𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 = 80 − 4 → 𝑉𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎=76 𝑘𝑚/ℎ Portanto, a resposta correta é a alternativa D. 14 18. Resposta: C Comentário: Trata-se de outra questão sobre deslocamento vetorial. O enunciado descreve deslocamentos sucessivos em diferentes direções e ao final pede o deslocamento resultante e em qual direção ele ocorreu. Assim, analisando os deslocamentos, têm-se: i) O deslocamento resultante é dado ligando-se o ponto de partida até o ponto de chegada. ii) Observa-se que o ∆𝑆 é dado pela seguinte soma algébrica: ∆𝑆 = 70 + 30 → ∆𝑆 = 100 𝑘𝑚 Portanto, a resposta correta é a alternativa C, pois além do deslocamento ser de 100 km, ele foi realizado na direção norte. 19. Resposta: B Comentário: Trata-se de uma questão sobre análise dimensional e Sistema Internacional de Unidades (SI). O enunciado descreve um processo em que uma gota de água ao longo de um intervalo de tempo vai aumentando de tamanho e de massa dando origem à chuva que conhecemos. O comando da questão pede para determinar a unidade de medida de uma constante que está relacionada a uma equação que descreve esse incremento de massa. Assim, têm-se: i) A equação citada anteriormente é dada por: ∆𝑚 = 𝛼. 𝑣. 𝑆. Δ𝑡. ii) As unidades de medida no SI são, respectivamente: ∆𝑚 é dada por kg, 𝑣 é dada por m/s, 𝑆 é dada por m² e ∆𝑡 é dada por segundos (s). iii) Isolando a constante 𝛼, e fazendo as manipulações algébricas necessárias têm-se: α = Δ𝑚 𝑣. 𝑆. Δ𝑡 = 𝑘𝑔 𝑚 𝑠 .𝑚 2. 𝑠 = 𝑘𝑔 𝑚³ Portanto, a resposta correta é a alternativa B, pois 𝑘𝑔 𝑚³ = 𝑘𝑔.𝑚−3 20. Resposta: A Comentário: Trata-se de uma questão sobre definição de uma grandeza vetorial. Para ser conceituada, uma grandeza vetorial como a força peso (P), precisa de três características: Módulo ou intensidade: valor do vetor. Direção: horizontal ou vertical. Sentido: direita ou esquerda para horizontal e cima ou baixo para vertical. Portanto, a resposta correta é a alternativa A, pois é o item que contém as características: módulo, direção e sentido para definir uma grandeza vetorial. 15 21. Resposta: B Comentário: Trata-se de uma questão sobre velocidade vetorial. O enunciado fala que um jogador de futebol tem uma velocidade 𝑣 = 5 𝑚/𝑠 com direção ao gol, a uma distância de 50 metros deste e uma distância de 30 metros da linha de fundo. O comando da questão pede qual a velocidade que o atleta imprime em relação à linha de fundo. Analisando o diagrama vetorial abaixo: i) Calculando o tempo que leva para chegar ao gol: ∆𝑡 = ∆𝑆1 𝑣 = 50 𝑚 5 𝑚/𝑠 = 10 𝑠 ii) Para percorrer um espaço de 30 metros, num intervalo de tempo igual a 10 segundos, a velocidade necessária é: 𝑉𝑓 = ∆𝑆2 ∆𝑡 = 30 10 → 𝑉𝑓 = 3 𝑚/𝑠 Portanto, a alternativa correta é a letra B. 22. Resposta: B Comentário: Trata-se de uma questão sobre conversão de unidades e notação científica. O enunciado fornece o tamanho de um bloco de cristal da ordem de 10−2 m e de um átomo de hidrogênio da ordem de 10−8 cm. É pedido a razão de quantas vezes um bloco de cristal é maior que um átomo de hidrogênio. Assim, calculando o que se pede: i) Deve-se inicialmente convertê-los para a mesma unidade medida: convertendo 10−8 cm para m, têm-se 10−8 . 10−2 = 10−10 m. ii) Realizando a razão entre o tamanho do bloco de cristal e do átomo de hidrogênio, têm-se: 10−2 10−10 = 108 = 100000000 Portanto, a resposta correta é a alternativa B, pois corresponde ao número encontrado. 23. Resposta: D Comentário: Trata-se de uma questão sobre lançamento horizontal em que se é pedida uma análise vetorial para descobrir a trajetória da bolinha. Assim, têm-se: i) A trajetória da bolinha é definida pelas duas componentes vetoriais nos eixos x (𝑉0𝑥⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗ ) e y (𝑉𝑦⃗⃗⃗⃗ ⃗). ii) Essa trajetória é parabólica como mostrada na imagem ao lado, devido à influência do campo gravitacional no movimento. iii) Em uma situação em que não houvesse gravidade a trajetória seria uma linha reta infinitamente. Portanto, a resposta correta é a alternativa D, pois a trajetória da bolinha é parabólica. 16 24. Resposta: A Comentário: Trata-se de uma questão sobre velocidade vetorial. São ilustradas duas situações em que se pede o cálculo da variação da velocidade vetorial. Esta, é calculada pela seguinte equação: Δ𝑉⃗⃗⃗⃗ ⃗ = 𝑉𝑓⃗⃗ ⃗ − 𝑉𝑖⃗⃗ , em que é feita a subtração da velocidade final pela velocidade inicial do movimento. Assim, deve-se analisar as duas situações: i) 1ª situação: A velocidade final e a inicial têm o mesmo valor, porém, 𝑉𝑖 = −𝑣 e 𝑉𝑓 = 𝑣. Isso acontece por que apesar de terem o mesmo módulo, os sentidos são opostos. Assim: Δ𝑉⃗⃗⃗⃗ ⃗ = 𝑉𝑓⃗⃗ ⃗ − 𝑉𝑖⃗⃗ → |∆𝑉⃗⃗⃗⃗ ⃗| = 𝑣 − (−𝑣) = 2𝑣 ii) 2ª situação: A velocidade final e a inicial têm o mesmo valor, sendo 𝑉𝑖 = 𝑉𝑓 = 𝑣, devido ao diagrama formado resultar em um triângulo equilátero. Analisando-o, nota-se também que |∆𝑉⃗⃗⃗⃗ ⃗| = 𝑉𝑖 = 𝑉𝑓 = 𝑣 Portanto, a resposta correta é a alternativa A, pois a variação da velocidade nas duas situações é 2𝑣 e 𝑣, respectivamente. 25. Resposta: C Comentário: Trata-se de uma questão sobre conceitos físicos. A grandeza ano luz é definida fisicamente como a distância que a luz percorre durante um intervalo de tempo de um ano. Comumente, essa grandeza é confundida como sendo uma unidade de tempo ou até mesmo de velocidade. Contudo, é uma unidade de distância, sendo utilizada para simplificar as distâncias astronômicas a que ela se aplica. Portanto, a resposta correta é a alternativa C.
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