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FÍSICA Curso Extensivo – B Curso Extensivo – D Curso Extensivo – E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página I C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página II – 1 FÍ S IC A B D E 1. (UEG-2020-MODELO ENEM) – Um estudante dentro de um ônibus, com velocidade horizontal constante, brinca com uma bolinha de borracha jogando-a verticalmente para cima e pegando-a novamente. Descon siderando-se a resistência do ar, qual é o gráfico que melhor representa a trajetória descrita pela bolinha para um observador parado na rua? RESOLUÇÃO: Para um referencial no ônibus, a bolinha sobe e desce verticalmente. Para um referencial no solo terrestre, a bolinha terá um movimento horizontal com a mesma velocidade do ônibus que é mantido por inércia e um movimento vertical sob ação da gravidade; a superposição desses dois movimentos define sua trajetória parabólica. Resposta: C 2. (VUNESP-UNIFACEF-MODELO ENEM) – Em uma viagem de 400km, de São Paulo a Franca, um motorista deseja manter uma velocidade escalar média de 80km/h. Sabendo-se que em um quarto do percurso ele desenvolveu velocidade escalar média de 120km/h, para atingir seu objetivo, o motorista deverá desenvolver no restante do percurso uma velocidade escalar média de a) 36km/h b) 45km/h c) 54km/h d) 63km/h e) 72km/h RESOLUÇÃO: 1) Cálculo do tempo total de viagem: Vm = ⇒ Δt = = (h) ⇒ 2) No primeiro percurso: V1 = ⇒ 120 = ⇒ Δt1 = h 3) No segundo percurso: V2 = ⇒ V2 = km/h V2 = km/h Resposta: E Δs –––– Δt Δs –––– Vm 400 –––– 80 �t = 5,0h Δs1–––– Δt1 100 –––– Δt1 5 –– 6 Δs2–––– Δt2 300 –––––––––– 5,0 – 5 –– 6 300 –––––––– 25 ––– 6 V2 = 72km/h Cinemática 11 C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 1 2 – FÍS IC A B D E 3. (MODELO ENEM) – Em uma corrida olímpica de 100m rasos, o atleta brasileiro Robson Caetano conseguiu a marca de 10,0s, que é o recorde sul-americano. O gráfico da velocidade escalar do atleta em função do tempo, determinado por um computador, tem o formato aproximado apresentado a seguir. A velocidade escalar máxima atingida pelo atleta é um valor mais próximo de: a) 36,0km/h b) 40,0km/h c) 42,0km/h d) 45,0km/h e) 50,0km/h RESOLUÇÃO: Δs N = área (V x t) 100 = (10,0 + 6,0) Vmáx = 12,5 Vmáx = 12,5 . 3,6km/h Resposta: D 4. Um satélite geoestacionário tem órbita circular de raio R contida no plano equatorial da Terra. A velocidade orbital do satélite tem módulo V = 3,0km/s. A aceleração centrípeta do satélite tem módulo a. Adotando-se π = 3, os valores de R e a são mais próximos de: a) R = 4,3 . 106m b) R = 4,3 . 107m a = 0,25m/s2 a = 2,1. 10–1m/s2 c) R = 4,0 . 106m d) R = 4,3 . 107m a = 0 a = 2,1m/s2 e) R = 4,3 . 106m a = 2,1. 10–1m/s2 RESOLUÇÃO: 1) Cálculo de R: V = = 3,0 . 103 = R = 43200 . 103m ⇒ 2) Cálculo de a: a = = a = . 10–1m/s2 ⇒ Resposta: B Vmáx ––––– 2 m ––– s Vmáx = 45,0km/h 2π R –––– T Δs ––– Δt 6 . R –––––– 86400 R � 4,3 . 107m m –– s2 (3,0 . 103)2 ––––––––– 4,3 . 107 V2 ––– R a � 2,1 . 10–1m/s2 9,0 ––– 4,3 C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 2 – 3 5. (UESB) – Um barco que cruza um rio com velocidade de módulo 4,0m/s em relação à água, em direção perpendicular à correnteza, chega à outra margem a 60,0m do ponto diretamente perpendicular ao rio, no sentido da correnteza. Considerando-se que o rio tem uma largura de 100m, conclui-se que o módulo da velocidade da correnteza do rio, em m/s, é igual a: a) 2,4 b) 2,5 c) 2,6 d) 2,7 e) 2,8 RESOLUÇÃO: 1) Cálculo do tempo de travessia: �srel = Vrel . t (MU) 100 = 4,0 . T ⇒ 2) Cálculo do módulo de velocidade da correnteza: �sarr = Varr . t (MU) 60,0 = Vc . 25,0 Resposta: A T = 25,0 s Vc = 2,4 m/s FÍ S IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 3 4 – 1. (GAVE-MODELO ENEM) – Um conjunto formado por um ciclista e sua bicicleta se move, em linha reta, para a direita com movi - mento retardado num dado intervalo de tempo. Em qual dos esquemas se encontram representados o vetor resultante das forças, → F, que atuam nesse conjunto e o vetor aceleração, → a, no intervalo de tempo considerado? RESOLUÇÃO: Sendo o movimento retilíneo e retardado o vetor aceleração tem sentido oposto ao do vetor velocidade (que tem o mesmo sentido do movimento). De acordo com a 2.a Lei de Newton a força resultante → F tem a mesma direção e o mesmo sentido da aceleração vetorial → a. Resposta: D 2. (MODELO ENEM) – Uma esfera de massa 400g está presa por um fio ideal ao teto de um trem que se move horizontalmente, em linha reta, com acele ração cons tante. O fio fica inclinado de �, em relação à vertical, con for me indica a figura. Sendo g = 10m/s2, cos � = 0,80 e sen � = 0,60, o mó dulo da aceleração do trem será igual a: a) zero b) 4,0m/s2 c) 7,5m/s2 d) 8,5m/s2 e) 10,0m/s2 RESOLUÇÃO: 1) Ty = P = mg 2) Tx = ma 3) tg θ = = a = g tg θ = 10 . (m/s2) Resposta: C V � a � F = ma � � ma –––– mg Tx –––– Ty 0,60 –––– 0,80 a = 7,5m/s2 FÍS IC A B D E 22 Dinâmica I C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 4 – 5 3. (UFU-MG-MODELO ENEM) – Em um laboratório de ensino de Física, é realizado o expe ri mento mostrado na figura abaixo: em um sistema no qual as forças dissipativas são desprezíveis, prende-se um corpo (blo co 1) de massa 1,5kg, que se encontra sobre uma superfície horizontal, a outro (bloco 2) de 0,5kg, que se encontra a uma altura de 0,8m do solo e livre para mover-se verticalmente, por meio de um fio inextensível. O sistema é abandonado a partir do repouso. Considere o módulo da aceleração da gravidade local como sendo 10,0m/s2. Qual o módulo da velocidade do sistema quando o bloco 2 atin gir o solo? a) 0,5m/s b) 1,0m/s c) 1,5m/s d) 2,0m/s e) 5,0m/s RESOLUÇÃO: a) PFD (1 + 2): P2 = (m1 + m2) a 5,0 = 2,0 . a ⇒ b) V2 = V0 2 + 2 � �s V2 = 0 + 2 . 2,5 . 0,8 = 4,0 (SI) Resposta: D 4. (UNILAB-2020) – Um bloco A de massa 5,0kg está sobre um plano inclinado como mostra a figura a seguir. Uma corda de massa desprezível, passando por uma roldana ideal, liga o bloco A ao bloco B. Considere que a intensidade da força de atrito estático máxima entre o bloco A e o plano inclinado é 13,0N e que inicialmente os blocos estão parados. Que massa máxima o bloco B pode ter para que o sistema permaneça parado? a) 2,2kg b) 2,5kg c) 3,8kg d) 5,0kg e) 6,0kg RESOLUÇÃO: Na iminência de B escorregar para baixo, temos: T = PB = mB g T = Pt + Fatmáx = mA g sen30° + Fatmáx mB . 10,0 = 50,0 . 0,50 + 13,0 Resposta: C a = 2,5m/s2 V = 2,0m/s Considere g = 10,0m/s2, sen30° = 0,50 e cos30° = 0,87. mB = 3,8kg FÍ S IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 5 6 – 5. (EFOMM-Modificado) – Um objeto de massa m = 1,0 kg é abandonado do repouso de uma altura H = 20,0 m acima do solo. O objeto atinge o solo com uma velocidade de módulo 10,0 m/s. A aceleração da gravidade no local tem módulo g = 10,0 m/s2. O gráfico a seguir representa como a intensidade F da força que o ar aplica no corpo varia com a distância d percorrida pelo corpo. Quando a força aplicada pelo ar se tornou constante, o objeto estava a uma distância do solo de: a) 2,0 m b) 3,0 m c) 4,0 m d) 5,0 m e) 10,0 m RESOLUÇÃO: 1) τF = – área (F x d) τF = – (20,0 + 20,0 – d1) (J) = –200 + 5,0 d1 (J) 2) τP = m g H τP = 1,0 . 10,0 . 20,0 (J) ⇒ τP = 200 J 3) TEC: τtotal = �Ecin τP + τF = ⇒ 200 – 200 + 5 d1 = 5 d1 = 50,0 ⇒ 4) h = H – d1 h = 20,0 m – 10,0 m ⇒ Resposta: E 10,0 –––– 2 m V2 –––––– 2 1,0 . 100 –––––––– 2 d1 = 10,0 m h = 10,0 m FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 6 – 7 1. (VUNESP-UNIMES-2019-MODELO ENEM) – Um caminhão pos sui uma plataforma elevatória para auxiliar na colocação da carga no interior do baú. (www.realezafurgoes.com.br) Em uma entrega, a plataforma ergueu do chão230kg de objetos, seus próprios 100kg e ainda o ajudante de entregas, de 70kg. Decorridos 30s, toda a carga encontrava-se a 1,2m do chão, pronta para entrar no baú. Admitindo-se a aceleração da gravidade com módulo igual a 10m/s2 e desconsiderando-se perdas por aquecimento, a potência média empre - gada pelo motor da plataforma tem valor de a) 120 W. b) 160 W. c) 200 W. d) 240 W. e) 360 W. RESOLUÇÃO: 1) Cálculo do trabalho realizado: TEC: τtotal = ΔEcin τmotor + τP = 0 τmotor – MgH = 0 ⇒ 2) Cálculo da potência média do motor: Potm = = Potm = (W) Resposta: B 2. (VUNESP-FSAR-2019) – Considere o patinador da figura lançando-se horizontalmente sobre uma superfície de gelo sem atrito, inicialmente a 40 metros de altitude e com velocidade escalar de 20m/s, como mostra a figura a seguir. A aceleração da gravidade tem módulo igual a 10m/s2 e não há dissipação de energia mecânica em todo o movimento do patinador, considerado como um ponto material. Sabendo-se que ele atinge o declive a 15 metros de altitude, a alternativa que indica corretamente sua velocidade escalar, nesse instante, é a) 25m/s b) 30m/s c) 35m/s d) 40m/s e) 45m/s RESOLUÇÃO: Conservação da energia mecânica entre A e B: EB = EA (referência em B) = mg (hA – hB) + VB 2 = 2g (hA – hB) + V0 2 VB 2 = 20 (40 – 15) + 400 (SI) VB 2 = 500 + 400 (SI) VB 2 = 900 (SI) Resposta: B τmotor = MgH τmotor––––– �t MgH –––––– �t 400 . 10 . 1,2 ––––––––––––– 30 Potm = 160W mV0 2 –––– 2 mVB 2 –––– 2 VB = 30m/s FÍ S IC A B D E 33 Dinâmica II C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 7 8 – 3. (PUC-RJ) – Uma disparadora de bolinhas usa uma mola de constante k = 1,21 N/m. A mola é comprimida em 50 cm, e uma bolinha de massa m = 2,5 g é colocada em sua frente. Quando a mola é solta, ela acelera a bolinha, sem atrito e na horizontal, até a velocidade escalar final V. Calcule V em m/s. a) 0,11 b) 1,1 c) 11 d) 1,1 . 102 e) 1,1 . 103 RESOLUÇÃO: Ee = Ec = V = . 0,50 V = . 0,50 (m/s) V = . 0,50 (m/s) V = . 0,50 (m/s) Resposta: C 4. (VUNESP-CUSC) – Dois blocos, A e B, de massas mA = 6,0kg e mB = 4,0kg, são conectados por um fio que passa por uma polia fixa, como representado na figura a seguir. Quando o corpo A é abandonado, a partir do repouso, de uma altura h = 2,0m do solo horizontal, o sistema move-se livre de resistência do ar. Considerando-se a polia e o fio ideais e g = 10m/s2, a velocidade escalar do bloco B quando o bloco A atingir o solo será: a) ��2m/s b) 2,0m/s c) 2,0 ��2m/s d) 4,0m/s e) 8,0m/s RESOLUÇÃO: Conservação da energia mecânica A energia potencial perdida por A é transformada em: 1) Energia potencial ganha por B 2) Energia cinética ganha pelo conjunto (A + B) mA g h = mB g h + V 2 (mA – mB) g h = V 2 2,0 . 10 . 2,0 = V2 V2 = 8,0 (SI) Resposta: C mV2 –––– 2 kx2 –––– 2 kV = –––– . x m m�––�s1,21–––––––––2,5 . 10–3 1210 –––––– 2,5 12 100 –––––– 25 110 –––– 5,0 V = 11m/s (mA + mB)––––––––– 2 (mA + mB)––––––––– 2 10,0 ––––– 2 V = 2,0 ��2 m/s FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 8 – 9 5. (UnB-MODELO ENEM) – Em uma apresentação de circo em 1901, Allo Diavolo introduziu a acrobacia de bicicletas em pistas com loops. Ele observou que, se partisse com velocidade zero de uma altura mínima, poderia, em um desafio às leis da gravidade, percorrer, sem cair, todo o trajeto, passando inclusive pelo loop. A figura a seguir ilustra o momento dessa situação em que um ciclista desce uma rampa com velocidade necessária e suficiente para completar o loop. Considere que, na situação mostrada na figura: o ciclista parta do repouso e desça a rampa sem pedalar; m seja a massa do sistema acrobata-bicicleta; não existam forças dissipativas; a bicicleta não seja impulsionada pelo acrobata em nenhum instante da trajetória; apenas o centro de massa do acrobata seja analisado; o loop tenha forma de uma circunferência de raio R = 2,0m; a aceleração da gravidade tem módulo g = 10,0m/s2. Para que o ciclista consiga completar o loop, a altura mínima do ponto de partida, na rampa, deve ser: a) 2,0m b) 4,0m c) 5,0m d) 6,0m e) 8,0m RESOLUÇÃO 1) Na posição B: FN + mg = Fcp B FN + mg = Quando FN = 0 ⇔ VB = VB (min) = mg VB (min) = ���g R 2) Conservação da energia mecânica entre A e B: EB = EA (referência em B) mg (Hmin – 2R) = g (Hmin – 2R) = Hmin – 2R = Hmin = 2,5R ⇒ Hmin = 2,5 . 2,0m Resposta: C mVB 2 ––––– R mVB 2 (min) ––––––––– R mVB 2 ––––– 2 gR ––––– 2 R ––– 2 Hmin = 5,0m FÍ S IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 9 10 – FÍS IC A B D E 1. (SBF) – Duas caixas A e B, de massas m e 2m, estão em repouso sobre uma superfície horizontal, uma encostada na outra. A explosão de uma carga de pólvora colocada entre as caixas faz com que elas se afastem, como mostra a figura. A caixa A de massa m percorre uma distância d até parar gastando um tempo TA; a distância percorrida pela caixa B de massa 2m até parar é D gastando um tempo TB. Se as duas têm o mesmo coeficiente de atri to com o solo, podemos afirmar que a) d = e TA = TB b) d = D e TA = 2TB c) d = 2D e TA = 4TB d) d = 4D e TA = 2TB e) d = 4D e TA = TB RESOLUÇÃO: 1) Conservação da quantidade de movimento no ato da explosão: Q → f = Q → i ⇔ Q → A + Q → B = 0 → ⇔ Q → A = –Q → B |Q → A| = |Q → B| m VA = 2m VB 2) TEC: τat = �Ec � M g x (–1) = 0 – = � � 2 3) TI: Iat = �Q –� M g . T = –M V0 Resposta: D D ––– 2 Nota: Despreze o efeito do ar. VA = 2 VB M V0 2 ––––– 2 V 2 0 x = ––––– 2�g VA–––– VB d ––– D d ––––– = 4 D V0T = ––––– � g TA VA––––– = ––––– = 2 TB VB 44 Dinâmica III C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 10 – 11 2. Em um plano horizontal, sem atrito, ocorre uma colisão unidimen - sional entre dois blocos, A e B, de massas mA = M e mB = 4M, sendo M = 0,10kg. Imediatamente antes da colisão, o bloco A tem velocidade com módulo VA = 4,0m/s e o bloco B está em repouso. O coeficiente de restituição na colisão entre A e B vale e = 0,25. No ato da colisão, o impulso trocado entre A e B tem módulo igual a: a) 0,20N.s b) 0,25N.s c) 0,33N.s d) 0,40N.s e) 0,60N.s RESOLUÇÃO: 1) Conservação da quantidade de movimento no ato da colisão: Qf = Qi MV’A + 4MV’B = M . 4,0 V’A + 4,0V’B = 4,0 (I) 2) Coeficiente de restituição: e = ⇔ 0,25 = V’B – V’A = 1,0 (II) 3) (I) + (II): 5,0V’B = 5,0 4) TI: IB = ΔQB = mBV’B IB = 0,40 . 1,0 (SI) Resposta: D 3. (OPF) – A Terceira Lei de Kepler relaciona o período de trans - lação de um planeta em torno do Sol com o raio médio de sua órbita. Considere dois planetas que descrevem órbitas circulares, de raios R1 e R2, em torno do Sol. Se R2 for quatro vezes maior que R1, a relação entre as velocidades escalares dos planetas é: a) V1 = 4 V2 b) V2 = 2 V1 c) V2 = 4 V1 d) V1 = V2 e) V1 = 2 V2 RESOLUÇÃO: 1) = R2 = 4 R1 ⇒ = T 2 2 = 64 T 2 1 ⇒ 2) V = = = . = 4 . = Resposta: E V’B – V’A––––––––– 4,0 Vaf–––– Vap V’B = 1,0m/s IB = 0,40N.s R 3 2––––– T 2 2 R 3 1––––– T 2 1 64 R 3 1––––––– T 2 2 R 3 1––––– T 2 1 T2 = 8 T1 2πR ––––– T �s –––– �t 1 –––– 8 T1–––– T2 R2–––– R1 V2–––– V1 1 –––– 2 V2–––– V1 V1 = 2 V2 FÍ S IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 11 12 – 4. Um bloco de dimensões desprezíveis e massa de 32,0kg é lançado com velocidade de módulo V = 0,50m/s da extremidade de uma tábua homogênea, sem atrito, de massa 30,0kg. A aceleração da gravidade tem módulo g = 10,0m/s2 e despreza-se o efeito do ar. A tábua suporta na sua extremidade direita, sem romper-se, uma força de tração máxima aplicada pelo cabo de sustentação de 350N. Se o bloco foi lançado no instante t = 0, o cabo estará na iminência de romper-se no instante a) T = 4,0s b) T = 5,0s c) T = 8,0s d) T = 10,0s e) T = 20,0s RESOLUÇÃO: 1)A soma dos torques em relação ao apoio O deve ser nula: 320 . x + 300 . 4,0 = 350 . 8,0 40,0x + 150 = 350 ⇒ 2) x = x0 + v t 5,0 = 0 + 0,50 . T Resposta: D 5. (VUNESP-UNIVAG) – A figura representa um cubo homogêneo, de lado L, flutuando na água em posição vertical, com 1/3 de sua aresta submerso. Sabendo-se que a densidade da água é 1,0g/cm3, a densidade do cubo é a) g/cm3 b) g/cm3 c) 1,0g/cm3 d) 1,5g/cm3 e) 3,0g/cm3 RESOLUÇÃO: E = P μa Vi g = μc Vc g μa . L 2 . = μc L 3 μc = μa Resp osta: A x = 5,0m T = 10,0s 2 –– 3 1 –– 3 L –– 3 1 –– 3 μc = g/cm 31–– 3 FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 12 – 13 1. (ALBERT EINSTEIN-2020-MODELO ENEM) – O gráfico mostra a relação entre as temperaturas de um mesmo corpo, lidas nas escalas Fahrenheit (�F) e Celsius (�C). Assim, sabendo-se que a temperatura média na superfície de Titã é de aproximadamente –180 ºC, essa temperatura, expressa na escala Fahrenheit, corresponde a a) – 412ºF. b) –324ºF. c) –292 ºF. d) –102ºF. e) –68ºF. RESOLUÇÃO: Equação de conversão entre as escalas Celsius e Fahrenheit: = = –36 �F – 32 = –324 �F = –324 + 32 (°F) Resposta: C 2. (MACKENZIE-2020-MODELO ENEM) – Nas engenharias metalúrgica, mecânica e de materiais, o processo de têmpera é muito uti li zado para conferir dureza aos materiais. Esse processo consiste em submeter o material a um resfriamento brusco após aquecê-lo acima de determinadas temperaturas. Isso causa o surgimento de tensões resi - duais internas, provocando um aumento da dureza e resistência do material. Nos laboratórios da Universidade Presbiteriana Macken zie um aluno deseja realizar a têmpera de uma barra de ferro, cuja massa vale 1000g. A peça é então colocada em um forno de recozimento durante o tempo suficiente para que ocorra o equilíbrio térmico. Em seguida é retira da e rapidamente imersa em um tanque com 10.000g de óleo, cujo calor específico sensível vale 0,40cal/g°C. Sabendo-se que o calor especí - fico sensível do ferro tem valor aproximado de 0,11cal/g°C, e que a temperatura do óleo muda de 28°C para 38°C, a temperatura do forno no mo mento em que a barra é retirada é mais próxima de: a) 100°C b) 200°C c) 300°C d) 400°C e) 500°C RESOLUÇÃO: O somatório dos calores trocados é nulo QF + Qóleo = 0 mF cF ��F + moco ��o = 0 1000 . 0,11 . (38 – �o) + 10 000 . 0,40 . 10 = 0 4,18 – 0,11 �o + 40 = 0 0,11 �o = 44,18 Resposta: D = �F – 32––––––– 9 �C–––– 5 –180 –––– 5 �F – 32––––––– 9 �F – 32––––––– 9 �F = –292°F �o � 402°C FÍ S IC A B D E 55 Termologia C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 13 14 – 3. (FGV-2020-MODELO ENEM) – O calor pode se propagar por meio de três processos, condução, convecção e radiação, embora existam situações em que as condições do ambiente impedem a ocor - rência de alguns deles. Um exemplo é a impossibi lidade de ocorrência da a) radiação na superfície de Mercúrio, onde não há atmosfera. b) convecção na superfície da Lua, onde não há qualquer substância na forma líquida ou gasosa. c) convecção na atmosfera de Vênus, pois nela o efeito estufa é muito intenso. d) condução no interior dos oceanos terrestres, pois as correntes marítimas favorecem a convecção. e) radiação na atmosfera da Terra, pois o calor é absorvido pelos gases que a compõem. RESOLUÇÃO: A transmissão de calor por convecção ocorre pela subida de massas fluidas menos densas com tem peratura maior e pela descida de massas fluidas mais den sas com temperatura menor num campo gravita cional. Na Lua, há um campo gravitacional, mas não há atmosfera e, por isso, não apresenta correntes convec tivas gasosas nas proximidades da superfície. Resposta: B 4. (UCSC-2019) – O gráfico a seguir permite acompanhar o comprimento de uma barra metálica em função de sua temperatura. O coeficiente de dilatação linear do material que constitui essa barra é igual : a) 1,0 . 10–6 °C–1 b) 2,0 . 10–6 °C–1 c) 8,0 . 10–6 °C–1 d) 1,0 . 10–5 °C–1 e) 2,0 . 10–5 °C–1 RESOLUÇÃO: �L = L0 ��� � = � = � = Resposta: E 5. (SANTA CASA-2020) – O diagrama P × V mostra as transfor - mações isotérmica (AB), isovolumétrica (BC) e isobárica (CD) sofridas por certa massa de gás ideal. A energia interna do gás diminuiu a) apenas nas transformações AB e BC. b) apenas nas transformações BC e CD. c) apenas na transformação CD. d) apenas na transformação AB. e) em todas as transformações. RESOLUÇÃO: De acordo com a Equação de Clapeyron, a tempe ratura é diretamente proporcional ao produto P . V. PDVD < PCVC < PBVB = PAVA TD < TC < TB = TA A energia interna é diretamente proporcional à tem pera tura absoluta: A energia interna diminui apenas nas transformações BC e CD. Resposta: B �L –––––– L0 �� 1�–––�°C 80,16 – 80,00 –––––––––––––– 80,00 . (100 – 0) 1�–––�°C 0,16 –––––––– 8000 � = 2,0 . 10–5 °C–1 UD < UC < UB = UA FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 14 – 15 FÍ S IC A B D E 1. (FUVEST-2020-MODELO ENEM) – O experimento de Eratós - tenes consistiu em medir a sombra projetada por duas hastes perpen - diculares ao solo separadas por determinada distância, na mesma hora do dia, calculando-se assim o raio da Terra. O mesmo experimento poderia ser realizado na superfície de Marte. Suponha que os rovers Spirit e Curiosity, separados entre si por uma distância � = 2400km e posicionados conforme indicado na figura, ergam hastes de 1,0m cada. Considere o Sol a pino na Curiosity e a sombra projetada pela haste da Spirit tendo 0,7m. Nas condições descritas para o experimento, o valor calculado para o raio R de Marte, em quilômetros, é mais próximo de: a) 1680. b) 2000. c) 3400. d) 4000. e) 6400. RESOLUÇÃO: (I) Em relação ao rover Spirit: tg θ = ⇒ (II) 0,7 rad –––––––– � = 2400 km 2π rad –––––––– C = 2πR 2π R . 0,7 = 2π . 2400 Da qual: Resposta: C 2. (PUC-SP-2020) – Um carrinho executa um movimento uniforme ao longo de uma trajetória retilínea, que coincide com o eixo principal de um espelho esférico cujo raio de curvatura é de 100cm. O cro - nômetro é zerado, quando o carrinho passa exatamente sobre o centro de curvatura (C) do espelho. A partir daí verifica-se que, no instante 2,5s, o espelho esférico conjuga uma imagem invertida e aumentada de 2 vezes do carrinho. Adotando-se o referencial no vértice (V) do espelho esférico e a orien - tação positiva, conforme indicado na figura, a função horária do espaço em função do tempo para o movimento do carrinho, em unidades do SI, está corretamente expressa na alternativa: a) S = 1,0 + 0,3.t b) S = 1,0 – 0,1.t c) S = 1,0 – 0,3.t d) S = 1,0 + 0,6.t RESOLUÇÃO: 1) A posição inicial do objeto é dada por: s = s0 = 100cm = 1,0m 2) No instante t = 2,5s a posição do objeto é dada por s1 tal que: A = –2 = –1,0 + 2s1 = 0,5 2s1 = 1,5 ⇒ 3) s = s0 + Vt 0,75 = 1,0 + V . 2,5 –0,25 = V . 2,5 Portanto: s = 1,0 – 0,1 t (SI) Resposta: B 0,7 ––– 1,0 θ � 0,7 rad R � 3429 km Note e adote: Assuma tg � � � f ––––– f – s1 0,5 ––––––– 0,5 – s1 s1 = 0,75m V = –0,1m/s 66 Óptica I C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 15 16 – 3. (UDESC-SC-MODELO ENEM) – Consultando o manual de um auto móvel, na seção de retrovisores laterais, você se depara com a seguinte afirmação: “os espelhos dos retrovisores laterais são convexos a fim de ampliar o ângulo de visão.” Suponha que você esteja dirigindo e observa dois carros alinhados atrás do seu; o primeiro (carro 1), a uma distância de 5,0m do espelho retrovisor lateral do motorista; e o segundo (carro 2), a uma distância de 10,0m do mesmo espelho retrovisor. Considerando-se o retrovisor lateral como um espelho esférico convexo de raio de curvatura igual a 5,0m, e que os carros 1 e 2 possuam a mesma altura real, a razão entre as alturas das imagens do carro 1 (y’1) e do carro 2 (y’2), formadas no espelho retrovisor lateral do carro, é:a) y’1 / y’2 = 1 b) y’1 / y’2 = 2/3 c) y’1 / y’2 = 3/2 d) y’1 / y’2 = 3 e) y’1 / y’2 = 5/3 RESOLUÇÃO: (I) Cálculo da distância focal: f = – = – (m) ⇒ (II) Aumento linear transversal: A = = • Para o Carro 1: = ⇒ = (1) • Para o Carro 2: = ⇒ = (2) (III) Dividindo-se as equações (1) e (2) membro, vem: = ⇒ Resposta: E 4. (AFA-MODIFICADO-2019) – Um objeto pontual luminoso que oscila verticalmente em movimento harmônico simples, cuja equação da posição é y = A cos (ωt), é disposto paralelamente a um espelho esférico gaussiano côncavo (E) de raio de curvatura igual a 8A, e a uma distância 3A desse espelho (figura 1). Um observador visualiza a imagem desse objeto conjugada pelo espelho e mede a amplitude A1 e a frequência de oscilação f1 do mo - vimento dessa imagem. Trocando-se apenas o espelho por uma lente esférica gaussiana delgada (L) de distância focal A e índice de refração absoluto n = 2, (figura 2), o mesmo observador visualiza uma imagem projetada do objeto oscilante e mede a amplitude A2 e a frequência de oscilação f2 do movimento da imagem. Considere que o eixo óptico dos dispositivos usados passe pelo ponto de equilíbrio estável do corpo que oscila e que as observações foram realizadas em um meio perfeitamente transparente e homogêneo de índice de refração absoluto nM = 1. Nessas condições, a razão entre as amplitudes A2 e A1, , e entre as frequências de oscilação, , das imagens conjugadas pela lente e pelo espelho valem, respectivamente: a) ; 1 b) ; c) 8 ; 1 d) ; 1 e) 8 ; f = –2,5m 5,0 ––– 2 R ––– 2 f ––––– f – p y’ ––– y 1 –– 3 y’1––– y –2,5 ––––––––– –2,5 – 5,0 y’1––– y 1 –– 5 y’2––– y –2,5 ––––––––– –2,5 – 10,0 y’2––– y 1 –– 3 –––– 1 –– 5 y’1––– y –––– y’2––– y y’1 5––– = ––– y’2 3 A2____ A1f2___ f1 1–– 2 1–– 8 1–– 8 1–– 2 1–– 8 FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 16 – 17 RESOLUÇÃO: (I) Espelho (E): y = A cos (�t); p1 = 3A R1 = 8A ⇒ f1 = ⇒ f1 = � = ⇒ = Da qual: i1 = 4A ⇒ (II) Sendo a lente mais refringente que o meio que a envolve, seu com - portamento é convergente. y = A cos (�t) ; p2 = 3A f2 = A = ⇒ = Da qual: i2 = – ⇒ (III) = ⇒ (IV) Em ambos os casos, as imagens também oscilam em movimento harmônico simples (MHS) com período e frequência idênticos ao do objeto pontual luminoso. � = 2πf ⇒ f = � Logo: Resposta: A 5. (PUC-PR-2020-MODELO ENEM) – Um paciente consulta um oftalmologista alegando dificuldade em observar com nitidez objetos distantes. Ao realizar os exames, fica constatado que a distância máxima de visão distinta do paciente é de 50 cm. Nesse caso, para que ele consiga ver com nitidez objetos “no infinito”, ou seja, muito distantes, o oftalmologista deve receitar uma lente corretiva de vergência igual a a) –2 di. b) – 0,5 di. c) 0,5 di. d) 1 di. e) 2 di. RESOLUÇÃO: Pelas indicações do enunciado, o paciente é míope, sendo recomendados para a correção de sua visão lentes esféricas divergentes (negativas). (I) | f | = Dmáx ⇒ | f | = 50cm = 0,5m (II)V = ⇒ V = – (di) ⇒ Resposta: A 8A ––– 2 R1––– 2 f1 = 4A 4A ––––––– 4A – 3A i1––– A f1––––––– f1 – p1 i1––– o1 A1 = |i1| = 4A A ––––––– A – 3A i2––– A f2––––––– f2 – p2 i2––– o2 A2 = |i2| = A ––– 2 A ––– 2 = 1 ––– 8 A2––– A1 A ––– 2 –––––– 4A A2––– A1 � ––– 2π f2 = f1 = � ––– 2π = 1 f2––– f1 f = –0,5m V = –2di 1 ––– 0,5 1 ––– f FÍ S IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 17 18 – FÍS IC A B D E 1. (IME RJ-2020) – Um foguete desloca-se com aceleração cons - tante a, que forma um ângulo � com a vertical, como mostra a figura, em uma região cujo campo gravitacional local tem intensidade g. Obs: as dimensões do corpo preso ao pêndulo são desprezíveis em relação ao seu comprimento. No interior do foguete há um pêndulo simples de comprimento L. Na condição de equilíbrio, o período T do pêndulo para oscilações de pequenas amplitudes é: a) b) c) d) e) RESOLUÇÃO: (I) No referencial do foguete a massa pendular fica sujeita a duas acele - rações: • → g: aceleração da gravidade terrestre; • – → a: aceleração de inércia devido ao arranque do foguete. A aceleração resultante nesse referencial – gravidade aparente ( → gap) – fica determinada pela soma vetorial: → gap = → g + (– → a ) (II) Soma dos vetores: gap = ������������ g2 + a2 + 2 g a cos α (III) Período de oscilação do pêndulo simples T = 2π Da qual: Resposta: E L –––––––––––––––– g2 + a2 – 2agcosa L –––––––––––––––– g2 + a2 + 2agsena L –––––––––––––––– g2 + a2 + agcosa L –––––––––––––––– g2 + a2 – agsena L –––––––––––––––– g2 + a2 + 2agcosa L ––– gap T = 2π L ––––––––––––––––––––– ������������ g2 + a2 + 2 g a cos α 77 Ondas I C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 18 – 19 2. (UEA) – A figura representa ondas propagando-se numa corda tensa 4s após o início das oscilações da fonte F que as produz. O comprimento de onda (λ) e a frequência (f) da onda produzida pela fonte F valem, respectivamente: a) 3 cm e 0,80 Hz. b) 4 cm e 0,25 Hz. c) 4 cm e 0,50 Hz. d) 8 cm e 0,25 Hz. e) 8 cm e 0,50 Hz. RESOLUÇÃO: (I) 2λ = 8 cm ⇒ (II) Desde o início da produção dos pulsos, transcorreram-se dois perío - dos, já que são notados na ilustração dois ciclos completos de onda. 2T = 4 ⇒ (III) f = ⇒ f = (Hz) Resposta: C 3. (MED. UNITAU-2020-MODELO ENEM) – Louis Victor De Broglie apresentou à faculdade de Ciência da Universidade de Paris a proposta da existência de ondas na matéria. Somente cinco anos mais tarde, Albert Einstein reconheceu a validade da proposta de De Broglie. A hipótese de De Broglie era de que o comportamento dual, isto é, onda-partícula, da radiação também se aplicava à matéria. Em outras palavras, o comportamento dual não se restringia somente à luz (ra - diação), mas também deveria se manifestar, em alguns casos, nos elétrons, prótons, átomos e nas moléculas (matéria), que têm movi - mento ondulatório associado a eles. Diante desses fatos, imagine uma onda eletromagnética propagando-se no vácuo, com velocidade de módulo 3,0 . 108 metros por segundo (radiação). Se a frequência dessa onda, criada por uma fonte geradora, for de 100 megahertz, é correto afirmar que a frequência do campo magnético a ela associada e seu comprimento de onda são de a) 100 megahertz e 3,0 metros. b) 10 megahertz e 30 metros. c) 1,0 megahertz e 300 metros. d) 0,1 megahertz e 3000 metros. e) 100 megahertz e 300 metros. RESOLUÇÃO: (I) A frequência de variação dos campos elétrico e magnético associados à radiação eletromagnética é a mesma da onda, no caso, f = 100 M Hz = 1,0 . 108 Hz. (II) Equação Fundamental da Ondulatória: c = λ f ⇒ 3,0 . 108 = λ 1,0 . 108 Da qual: Resposta: A λ = 4cm T = 2s 1 ––– 2 1 ––– T f = 0,50 Hz λ = 3,0m FÍ S IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 19 20 – 4. (VUNESP-FEMA-2019-MODELO ENEM) – O eco de um som pode ocorrer quando um ruído emitido por uma pessoa reflete em um anteparo e é recebido por ela depois que o som emitido inicialmente já tenha se extinguido. Considere que o som inicial emitido pela pessoa levou 0,2 s para se extinguir. Sabendo-se que a velocidade do som no local tem módulo igual a 340 m/s, a distância mínima entre a pessoa e o anteparo, para que ela consiga ouvir distintamente o eco de seu som, deve ser mais próxima de: a) 340m. b) 170m. c) 68m. d) 34m. e) 17m. RESOLUÇÃO: Para a percepção separada do som principal e do som refletido, o intervalo de tempo Δt gasto pelo pulso sonoro em seu trânsito de vai e vem, em que percorre uma distância total 2d, deve ser maior que 0,2 s. Δt > 0,2s ⇒ > 0,2 ⇒ > 0,2 d > 34 m ⇒ Resposta: D 5. (OLIMPÍADA BRASILEIRA DE CIÊNCIAS) – Enche-se um reci piente cilíndrico (proveta) com água até a borda. Um diapasão é posto a vibrar na boca da proveta. Abrindo-se a torneira T a água começa a escoar e num dado instante,quando a água atinge o nível h = 17cm, ouve-se pela primeira vez um aumento na intensidade do som (ressonância). Sendo 340m/s o módulo da velocidade de propagação do som no ar, o comprimento de onda no ar do som que o diapasão emite e a frequência do som do diapasão, são respectivamente iguais a: a) 0,68m e 500Hz. b) 0,34m e 1000Hz. c) 0,34m e 500Hz. d) 1,02m e 500Hz. e) 0,68m e 1000Hz. RESOLUÇÃO: (I) Cálculo de λ: Na figura, está esboçada a onda estacionária que se for ma sobre a água na situação da primeira ressonância. h = ⇒ 0,17 = (II) Cálculo de f: V = λf ⇒ 340 = 0,68f Da qual: Resposta: A 2d ––––– 340 2d ––––– Vsom dmín � 34 m T h h = 0,17m λ ––– 4 λ ––– 4 λ = 0,68m f = 500Hz FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 20 – 21 1. (MED. EINSTEIN-2020-MODELO ENEM) – A figura mostra uma pessoa de 1,6 m de altura parada sobre uma superfície horizontal a 10,0m de distância de um muro vertical de 4,0m de altura. Em determinado instante, essa pessoa começa a caminhar em uma trajetória retilínea, perpendicular ao muro, aproximando-se dele com uma velocidade escalar constante de 0,50m/s. Sabendo-se que durante essa caminhada os raios solares projetam uma sombra do muro no solo de comprimento 7,0 m, o intervalo de tempo necessário para que todo o corpo dessa pessoa seja encoberto por essa sombra é de a) 22,8 s. b) 14,4 s. c) 11,6 s. d) 19,5 s. e) 9,2 s. RESOLUÇÃO: 1) Da figura: tg � = = 2) Δs = Vt (MU) 5,8 = 0,50T Resposta: C 2. (IJSO-2019-Doha-Qatar) – Um espelho esférico côncavo gaussiano de distância focal f = 0,50 m é colocado em uma base, como mostrado na figura. Uma bola de massa m cai de uma altura h0 = 1,2m na direção do eixo principal em sentido ao espelho. Se a bola perde 16% de sua energia cinética após cada colisão com o espelho, qual a distância aproximada entre a bola e a imagem formada pelo espelho quando essa bola alcança a altura máxima após a segunda colisão? Assuma que a bola não quebre o espelho. a) 0,36 m. b) 0,55 m. c) 0,66 m. d) 0,75 m. e) 0,80m RESOLUÇÃO: I) E1 = (1,00 – 0,16) E0 ⇒ mgh1 = 0,84 mgh0 � h1 = 0,84 h0 E2 = (1,00 – 0,16) E1 ⇒ mgh2 = 0,84 mgh1 � h2 = 0,84 h1 = 0,84 . 0,84 h0 h2 = (0,84) 2 1,2 (m) Da qual: II) Equação de Gauss: + = ⇒ + = + = ⇒ = – = ⇒ p’ = (m) De onde se obtém: (imagem real) III) A distância aproximada y entre a bola (objeto) e sua imagem conjuga - da pelo espelho fica determinada fazendo-se: y = p’ – h2 ⇒ y = 1,21 – 0,85 (m) Resposta: A 1,6 –––– x 4,0 –––– 7,0 x = 2,8m T = 11,6s h2 � 0,85 m 1 ––– f 1 ––– p’ 1 ––– h2 1 ––– f 1 ––– p’ 1 ––– p 1____ 0,85 1____ 0,50 1 ––– p’ 1____ 0,50 1 ––– p’ 1____ 0,85 0,425_______ 0,35 0,85 – 0,50__________ 0,50 . 0,85 1 ––– p’ p’ � 1,21 m y = 0,36m FÍ S IC A B D E 88 Óptica II – Ondas II C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 21 22 – 3. (OLIMPÍADA NACIONAL DE CIÊNCIAS) – Dois raios de luz chegam na superfície de separação entre o ar e o vidro, confor me a figura. Dados: Índice de refração absoluto do vidro = 1,5 Módulo da velocidade da luz no ar = c sen 49º = 0,75 Podemos afirmar que: a) O seno do ângulo de refração para R1 é 0,6. b) R2 não sofre refração. c) Os raios refratados de R1 e R2 são paralelos entre si. d) A velocidade da luz no vidro tem módulo igual a 1,5c. RESOLUÇÃO: a) Incorreta. Lei de Snell: nV sen r1 = nAr sen i1 1,5 sen r1 = 1,0 . sen 49° ⇒ sen r1 = ⇒ b) Correta. sen L = ⇒ sen L = Da qual: sen i2 > sen L (0,75 > 0,67) Logo: i2 > L e o raio R2 sofre reflexão total. c) Incorreta. R2 não determina raio refratado, já que a luz sofre reflexão total. d) Incorreta. nV = ⇒ VV = = Resposta: B 4. (UNESP) – Uma corda elástica está inicialmente esticada e em repouso, com uma de suas extremidades fixa em uma parede e a outra presa a um oscilador capaz de gerar ondas transversais nessa corda. A figura representa o perfil de um trecho da corda em determinado instante posterior ao acionamento do oscilador e um ponto P que descreve um movimento harmônico vertical, indo desde um ponto mais baixo (vale da onda) até um mais alto (crista da onda). Sabendo-se que as ondas se propagam nessa corda com velocidade constante de módulo 10,0 m/s e que a frequência do oscilador também é constante, a velocidade escalar média do ponto P, em m/s, quando ele vai de um vale até uma crista da onda no menor intervalo de tempo possível é igual a a) 4,0. b) 6,0. c) 8,0. d) 10,0. e) 12,0. RESOLUÇÃO: (I) Determinação do comprimento de onda (λ): 1,5λ = 3,0m ⇒ (II) Determinação do período da onda (T): V = λ f ⇒ V = ⇒ 10,0 = (III) Da posição mais baixa de sua trajetória vertical à mais alta, o ponto P executa meio ciclo em seu movimento oscilatório (MHS). Isso ocorre em um intervalo de tempo Δt = ou �t = 0,10s. A velocidade escalar média de P nesse intervalo fi ca expressa por: Vm = ⇒ Vm = ⇒ Resposta: C 0,75 –––– 1,5 r1 = 30°sen r1 = 0,50 1,0 –––– 1,5 nAr–––– nV senL � 0,67 c –––– 1,5 c –––– nV c –––– VV VV � 0,67c λ = 2,0m 2,0 ––– T λ ––– T T = 0,20s T ––– 2 Vm = 8,0m/s 0,80m –––––– 0,10s �y ––– �t FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 22 – 23 5. (UFV) – Duas fontes de ondas sonoras, situadas nos pontos F1 e F2, emitem ondas de mesma frequência e em fase. Uma pessoa situada no ponto P recebe as duas ondas com a mesma intensidade não nula, vindas diretamente das fontes. A figura abaixo mostra a disposição das fontes e da pessoa. O maior comprimento de onda, em metros, que deve ser emitido pelas fontes para que a pessoa não escute o som produzido por elas é: a) 0,50 b) 1,0 c) 2,0 d) 4,0 e) 8,0 RESOLUÇÃO: Condição de interferência destrutiva (anulamento) em P: �x = i (i = 1, 3, 5...) �x = 5,0m – 3,0m = 2,0m 2,0 = i ⇒ com i = 1 ⇒ λ = 4,0m com i = 3 ⇒ λ = m com i = 5 ⇒ λ = 0,80m . . . . . . O maior valor de λ é 4,0m. Resposta: D 6. (UFAM) – Uma ambulância, cuja sirene emite um som com frequência de 1575Hz, passa por um ciclista que está na margem da pista, pedalando no mesmo sentido do movimento da ambulância, a 18km/h. Depois de ser ultrapassado, o ciclista escuta o som da sirene numa frequência de 1500Hz. Dessa situação, podemos afirmar que o módulo da velocidade da ambulância é mais próximo de: Dado: Módulo da velocidade do som no ar igual a 340m/s. a) 40km/h b) 76km/h c) 80km/h d) 90km/h e) 100km/h RESOLUÇÃO: = ⇒ = 340 + VF = 340 + VF = 362,25 ⇒ VF = 22,25 . 3,6(km/h) ⇒ Resposta: C λ ––– 2 4,0 λ = ––– i λ ––– 2 4,0 ––– 3 Referencial Doppler V F f = 1500Hz 0 V = 18km/h = 5,0m/s 0 f = 1575 HzF 1 575 –––––––– 340 + VF 1 500 –––––––– 340 + 5,0 fF––––––– V � VF f0––––––– V � V0 345 . 1575 ––––––––– 1500 VF = 22,25m/s VF � 80km/h FÍ S IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 23 24 – 1. (UDESC-2019) – Um resistor de resistência elétrica R1 = 10 é ligado em série com um resistor de resistência elétrica R2 = 35 . Uma fonte de tensão de 9,0V é ligada a esta associação. Assinale a alternativa que corresponde à intensidade da corrente elétrica no resistor R1 e a diferença de potencial elétrico entre as extremidades do resistor R2, respectivamente. a) 0,2A e 1,4V b) 1,2A e 4,2V c) 0,5A e 1,8V d) 0,2A e 7,0V e) 1,2A e 1,4V RESOLUÇÃO: O circuito está esquematizado a seguir: O circuito elétrico é simples, formado por uma única malha e percorrido por uma única corrente elétrica, assim: Utotal = Req . i 9,0 = (10 + 35) . i i = A = 0,2A Cálculo da ddp no resistor R2: U2 = R2 . i U2 = 35 . 0,2 (V) Resposta: D 2. (IFPE-2020) – Na figura está representado um circuito elétrico contendo um gerador ideal de 42V com resistência interna des prezível, o qual alimenta três resistores. Determine o valor da intensidade da corrente elétrica, expressa em amperes, que percorre o amperímetro ideal A conectado ao circuito eletrico.a) 0,42A b) 0,60A c) 1,4A d) 2,0A e) 2,4A RESOLUÇÃO: Cálculo da resistência elétrica equivalente: Req = ( ) = ( ) Req = 21 Utilizando a Lei de Pouillet: i = = (A) Resposta: D U2 = 7,0V 9,0 ––– 45 2100 ––––– 100 70 . 30 ––––––– 70 + 30 42 –––– 21 E –––– Req i = 2,0A FÍS IC A B D E 99 Eletrodinâmica I C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 24 – 25 3. (FGV-MODELO ENEM) – Um ferro elétrico de 1200 W – 127 V é ligado a uma to mada de 127 V durante 45 minutos. Suponha que a massa de um fusca seja igual a 0,90 t e que o módulo da aceleração da gravidade seja g = 10m/s2. A energia consumida pelo ferro elétrico nesse intervalo de tempo é igual à variação da energia potencial gravitacional necessária para transportar, desde a base até o topo de um prédio de 36 m de altura, a) 1 fusca. b) 2 fuscas. c) 5 fuscas. d) 10 fuscas. e) 20 fuscas. RESOLUÇÃO: Ferro elétrico: Ee� = P . �t Ee� = 1200 . 45(60) (J) W s Ee� = 3,24 . 10 6 J Carro(fusca): E = n . mgh 3,24 . 106 = n . 900 . 10 . 36 n = ⇒ Resposta: D 4. (UECE-2020-MODELO ENEM) – Um enfeite para festas natalinas foi construído com 100 lâmpadas LED (light emitting diode) dispostas ao longo de uma linha, com as lâmpadas eletricamente associadas. Apesar de o fabricante afirmar que as lâmpadas têm 100% de garantia de não apresentarem defeito, uma delas veio, de fábrica, com seus circuitos internos interrompidos. Dessa forma, é correto afirmar que a) o enfeite não acenderá, caso as lâmpadas sejam ligadas em série. b) o enfeite acenderá, caso as lâmpadas boas sejam ligadas em paralelo e esta associação seja ligada em série com a lâmpada defeituosa. c) o enfeite não acenderá, caso as lâmpadas sejam ligadas em paralelo. d) não há formas de associação das 100 lâmpadas que permita o arranjo acender. e) em qualquer associação o arranjo vai acender. RESOLUÇÃO: Se as lâmpadas forem ligadas em série não acenderão pois aquela que tem os circuitos internos interrompidos deixa o circuito aberto. Nenhuma lâmpada acende nessa situação. Resposta: A 5. (MODELO ENEM) – A figura representa a conexão entre terminais de duas baterias de carro. Uma das baterias está totalmente carregada e tem força eletro motriz E1 =12V. A outra bateria está parcialmente descarregada e tem força eletromotriz E2 = 9V. Sabendo-se que as resistências internas dessas baterias são r1 = r2 = 0,02 e que a resistência elétrica dos cabos de ligação é R = 0,01 , a inten sidade de corrente elétrica que circula por esse circuito, quando em funcionamento, é a) 40A b) 60A c) 80A d) 230A e) 420A RESOLUÇÃO: O circuito esquematizado corresponde a um circuito simples formado por gerador e receptor, assim: i = i = (A) i = (A) ⇒ Resposta: B n = 10 fuscas 3,24 . 106 –––––––––– 3,24 . 105 E1 – E2––––––– ∑R 12 – 9 ––––––––––––––– 0,02 + 0,02 + 0,01 i = 60A 3 –––– 0,05 FÍ S IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 25 26 – 1. (EEAR-2020-MODELO ENEM) – Em uma aula de laboratório o professor montou um circuito com 3 resistores ôhmicos R1, R2 e R3 associados a uma fonte de alimentação ideal (Vt) conforme o circuito abaixo. E solicitou ao aluno que, usando um amperímetro ideal, medis - se o valor da intensidade de corrente elétrica que flui através de R2. O aluno, porém fez a ligação do amperímetro (A) da maneira indicada na figura a seguir. Com base nisso, assinale a alternativa que representa o valor indicado, em ampères, no amperímetro. a) 0,0 b) 0,2 c) 0,3 d) 0,4 e) 0,6 RESOLUÇÃO: É importante observar que o amperímetro, do modo como foi conectado, provoca um curto-circuito no resistor R2. Assim, a resistência elétrica equivalente do circuito será: Req = R1 + R3 Req = 10 + 30 = 40 Portanto, U = Req . i 12 = 40 . i i = (A) Resposta: C 2. (VUNESP-UNINOVE-MEDICINA-MODELO ENEM) – So - mos dependen tes da energia elétrica e constantemente utilizamos vários aparelhos elétricos ao mesmo tempo. Suponha que uma pessoa tenha ligado, simultanea mente, a uma mesma tomada de 127V, um televisor, um carregador de smartphone e um carregador de computador portátil. A intensidade da corrente elétrica no televisor era 0,6A, no carregador de smartphone era 0,4A e no carregador do computador era 1,7A. Considerando-se que a tomada estava corretamente projetada, a diferença de potencial em cada equipamento e a intensidade da corrente elétrica total na tomada eram a) 42V e 2,7A b) 127V e 0,9A c) 381V e 2,7 A d) 42V e 0,9A e) 127V e 2,7A RESOLUÇÃO: Todos os aparelhos estão ligados a uma mesma tomada (provavelmente com uso de um benjamim), dessa maneira todos os aparelhos estão submetidos a mesma tensão elétrica. A intensidade total de corrente elétrica será dada por: itotal = iTV + iCA + iCO itotal = 0,6A + 0,4A + 1,7A Resposta: E 12 ––– 40 i = 0,3A U = 127V itotal = 2,7A FÍS IC A B D E 11 00 Eletrodinâmica II C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 26 – 27 3. (UFU) – Relâmpagos são eventos elétricos, normalmente de curta duração, gerados a partir de nuvens carregadas que possuem potenciais elétricos com altos valores em relação à superfície da Terra e, durante a sua incidência, podem atingir elevados módulos de intensidade de corrente elétrica. Um dado relâmpago tem a duração de 1,0 segundo, é ge ra do em uma nuvem que possui um potencial elétrico de 3,0 . 108V em relação a terra, e atinge o solo com uma corrente elétrica média de intensidade 3,6 . 104A. Quantas lâmpadas, de 60 W cada, seriam mantidas acesas durante 10 mi nutos com a energia desse relâmpago? a) 3,6 . 104. b) 5,0 . 105. c) 6,0 . 107. d) 3,0 . 108. e) 5,0 . 109. RESOLUÇÃO: A energia associada à descarga elétrica pode ser determinada por: εel = P �t εel = iU �t εel = 3,6 . 104 . 3,0 . 108 . 1,0 (J) εel � 1,1 . 1013J Para 1 lâmpada, temos: εel1 = P �t εel = 60 . (10 . 60) (J) εel = 3,6 . 104J Assim: 1 lâmpada –––––– 3,6 . 104J n –––––– 1,1 . 1013J n = Resposta: D 4. (MODELO ENEM) – No circuito da figura temos uma ponte de Wheatstone. A lâmpada L entre C e D encontra-se apagada. Substituin - do-a por outra lâmpada de maior potência, esta também não acendeu. Sabendo-se que A e B estão ligados diretamente aos terminais de uma bateria de 120V, podemos afirmar que o valor de R é: a) indeterminado b) 20 c) 50 d) 50 ��2 e) 100 RESOLUÇÃO: Para que a lâmpada se mantenha apagada devemos ter equilíbrio na ponte. (2R) . = 16 . 25 (unidades SI) R2 = 16 . 25 (SI) R = ����� 16 . 25 Resposta: B 1,1 . 1013 –––––––– 3,6 . 104 n � 3,0 . 108 lâmpadas � R ––– 2� R = 20 FÍ S IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 27 28 – 5. (MODELO ENEM) – Num experimento de sala de aula os alunos deveriam associar três pilhas e, a seguir, medir a ddp nos extremos da associação montada. As pilhas podiam ser consideradas ideais e a força eletromotriz de cada uma era de 1,5V. Os alunos montaram três tipos de associação, como indicam as figuras a seguir. Seus terminais foram denominados por A e B. Relativamente à ddp entre os seus terminais, colocadas em ordem crescente de valores, temos: a) (I), (II) e (III) b) (II), (I) e (III) c) (III), (II) e (I) d) (III), (I) e (II) e) (I), (III) e (II) RESOLUÇÃO: (I) As duas em paralelo nos dão apenas 1,5V. Logo Eeq = 1,5V + 1,5V = 3,0V (II) As três em série nos dão: Eeq = 3 . 1,5V = 4,5V (III) Observemos que a terceira pilha está invertida: Eeq = + 1,5V + 1,5V – 1,5V = 1,5V Em ordem crescente: (III), (I) e (II) Resposta: D FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 28 – 29 1. Três partículas eletrizadas, 1, 2 e 3, respectivamente com cargas elétricas positiva, positiva e negativa, foram lançadas no interior de uma região onde há um campo magnético uniforme. Na figura, o campo magnético ocupa a região sombreada de um plano cartesiano x,y. Aspartículas 1 e 3 foram lançadas na direção y e a partícula 2 na direção x. Indique a alternativa que melhor representa as três possíveis trajetórias das partículas 1, 2 e 3: RESOLUÇÃO: 1) Usando-se a regra da mão esquerda em cada lançamento, deter mi - namos os respectivos vetores das forças magnéticas que agem em cada partícula. Devemos observar que a partícula 3 é negativa, o que nos leva a inverter o sentido da força, obtido na regra da mão esquerda. 2) Uma vez desenhado o vetor força em cada partícula, desenhamos a sua trajetória: um arco de circunferência. O movimento de cada partícula é um MCU. Resposta: A FÍ S IC A B D E 11 11 Eletromagnetismo C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 29 30 – 2. (MODELO ENEM) – Um professor de Física decidiu fazer um experimento com seus alunos usando uma caixa hexagonal grande, seis pequenas bússolas e um ímã em forma de barra. Sem que seus alunos estivessem na sala de aula ele escondeu o ímã dentro da caixa hexagonal, colocando -o bem no centro e numa direção diagonal da caixa. A seguir dispôs as seis bússolas próximas aos vér - tices (numerados de 1 a 6). A figura 4 abaixo mostra a disposição das bússolas e de suas agulhas. Podemos deduzir, da posição das seis bússolas na tampa da caixa que o ímã estava posicionado numa das três diagonais radiais do hexágono como se indica na figura. A pesquisa era descobrir como o ímã estava colocado dentro da caixa hexagonal. Assinale a alternativa correta RESOLUÇÃO: Uma vez que foi dada a pista de que o ímã estava no centro da caixa e na direção de uma das três diagonais radiais, basta tomar como referência as duas agulhas magnéticas que estão alinhadas com uma diagonal radial: agulha 1 e agulha 4. Resposta C FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 30 – 31 3. (FUVEST-2020-MODELO ENEM) – Um solenoide muito longo é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade I, conforme mostra a figura 1. Figura 1 Em um determinado instante, uma partícula de carga q positiva desloca-se com velocidade instantânea →v per pendicular ao eixo do solenoide, na presença de um campo elétrico na direção do eixo do solenoide. A figura ilustra essa situação, em uma seção reta definida por um plano que contém o eixo do solenoide. Figura 2 O diagrama que representa corretamente as forças elétrica → FE e mag - nética → FB atuando sobre a partícula é: RESOLUÇÃO: Como a partícula tem carga positiva, a força elétrica e o cam po elétrico têm mesma direção e sentido: Pela “regra da mão direita”, obtemos a orientação do campo magnético → B no interior do solenoide. Obtemos agora a orientação da força magnética aplicada à carga elétrica usando a “regra da mão esquerda”: As forças são representadas por: Resposta: A FÍ S IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 31 32 – 4. Duas partículas eletrizadas foram simultaneamente lançadas pelos seus respectivos canhões eletrônicos para o interior de um aparelho onde há um campo magnético uniforme representado pelo vetor indução magnética → B e também pelas linhas de indução, perpendi - culares ao plano desta folha. A partícula 1 tem massa m1 e carga elétrica q, ao passo que a partícula 2 tem massa m2 e carga elétrica q2. Pretende-se que haja uma colisão entre as duas partículas no interior do aparelho, como indicam as duas trajetórias circulares de diâmetro igual a d. Admitindo-se que o experimento obteve sucesso total, foram feitas algumas afirmativas que podem estar corretas ou incorretas. Faça a análise de cada uma e as classifique em correta ou incorreta. I) Ambas as partículas realizaram um movimento circular e unifor - me. II) A partícula 1 tem carga elétrica negativa e a partícula 2 positiva. III) As velocidades de lançamento devem ser necessariamente iguais. IV) A relação entre massas, cargas elétricas e módulos das velocidades é dada por: Do que foi dito, estão corretas: a) Todas as afirmativas b) Apenas as afirmativas: I, II e III c) Apenas as afirmativas: I e IV d) Apenas as afirmativas: II, III e IV e) Apenas as afirmativas: I , II e IV RESOLUÇÃO: I) Verdadeira. Toda partícula eletrizada lançada num campo magnético uniforme, em direção perpendicular à linhas de indução, adquire movimento circular uniforme, tendo a força magnética o papel de força centrípeta. II) Verdadeira. A regra da mão esquerda aplicada na entrada de cada partícula no campo magnético indica que a partícula positiva recebe a força magnética orientada para a esquerda (partícula 2) e a par - tícula negativa em sentido inverso, ou seja para direita (partícula 1). III) Falsa. As velocidades não precisam ser iguais, a menos que se im - ponha que o encontro ocorra no ponto médio do arco da circun fe - rência da trajetória. IV) Verdadeira. Basta impor a condição de que os raios sejam iguais: Igualando os raios: R1 = R2, temos: = = m1 . V1 . �q2 � = m2 . V2 . �q1 � Concluindo: apenas são verdadeiras as alternativas : I, II e IV Resposta: E m1 . V1 . �q2 � = m2 . V2 . �q1 � Nota: Admita que as partículas fiquem sob ação exclusiva da força de origem magnética. R1 = m1 . V1–––––––– � q1 � . B R2 = m2 . V2–––––––– � q2 � . B m1 . V1–––––––– � q1 � . B m2 . V2–––––––– � q2 � . B m1 . V1–––––––– � q1 � m2 . V2–––––––– � q2 � FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 32 – 33 5. (MODELO ENEM) – Um tubo cilíndrico, de material isolante, é utilizado para um experimento de laboratório. Em suas bases foram colocadas duas tampas metálicas eletrizadas, respectivamente, com cargas elétricas positivas em A e negativas em C. Formou-se no interior do tubo um campo elétrico uniforme na direção do eixo do tubo e de sentido dado pelo vetor campo elétrico → E. Também um solenoide (bobina), foi enrolado na metade direita do tubo e por ele está circulando uma corrente elétrica cujo sentido pode ser identificado pelas figuras 1 e 2. Formou-se naquela região também uma campo magnético uniforme que se superpôs ao campo elétrico. O experimento: Uma pequena esfera de isopor foi eletrizada positivamente e, a seguir, colocada em repouso no ponto P (fig. 2). Com o auxílio de uma mini web-câmera o movimento da partícula é filmado e sua trajetória foi então gravada num note-book. As ações gravitacionais no experimento são desprezíveis. Sejam as forças atuantes na partícula, ao penetrar no campo magnético do solenoide: → FE = força elétrica na partícula → FM = força magnética na partícula Assinale a alternativa que representa corretamente as duas forças, magnética e elétrica, com a partícula penetrando na região do campo magnético e a sua trajetória nessa região. RESOLUÇÃO: 1) Usando a figura 3 , aplicamos a regra da mão direita e determinamos o sentido do campo magnético → B. 2) Observemos que a partícula foi acelerada pelo campo elétrico e adquire um movimento retilíneo sobre o eixo do tubo. Desse modo o vetor velocidade será paralelo ao vetor → B. Então a força magnética é nula: → FM = → 0 O movimento continua retilíneo uniformemente acelerado e a trajetória se mantém sobre o eixo do tubo ( fig 4). Resposta: B FÍ S IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 33 34 – 6. (MODELO ENEM) – No esquema montado, uma espira fecha - da, foi presa a um quadro de madeira (apenas moldura) por quatro elás - ticos de tal modo que podemos empurrá-la para dentro ou trazê-la para fora do plano do quadro. Sistema semelhante a uma cama elástica. Com ela vamos realizar um experimento denominado de “indução magné - tica”. Na espira foi conectada uma lâmpada (L) de baixa potência e de baixa tensão através de um soquete. O experimento consiste em se acender a lâmpada sem usar pilhas, mas apenas um ímã. O operador, segurando na haste do ímã poderá movi - mentá-lo para frente ou para trás e até mesmo realizarum MHS, sempre na direção de um eixo perpendicular à espira o qual passa pelo seu centro. A finalidade maior é comprovar também as Leis de Faraday e de Lenz. Lei de Faraday Lei de Lenz Outro enunciado da Lei de Lenz Então vamos aos experimentos. Assinale o relatório verdadeiro. a) Se o operador aproximar da espira o polo norte (N) do ímã, a lâm - pada não vai se acender, pois não ocorreu variação do fluxo mag - nético. b) Se o operador aproximar da espira o polo sul (S) do ímã, a lâmpada vai acender, mas se apagará assim que o operador puxar o ímã de volta. c) Se o operador realiza um MHS (movimento de vai e vem) man - tendo sempre a direção do eixo central, a lâmpada acenderá apenas num dos sentidos do movimento do ímã. d) Quando o operador estiver aproximando da espira o polo sul (S) do ímã, ela será empurrada para trás, foi repelida na “cama elástica”. Continuará sendo empurrada para trás quando o operador puxar o ímã de volta. e) Quando o operador aproximar o ímã com o polo N virado para ela, como mostra a figura, ela será repelida na “cama elástica” e se polarizará como um polo (N) , justificando a repulsão. De modo oposto quando o ímã for afastado, ela será atraída e se converterá num polo sul (S). Em ambos os sentidos a lâmpada vai acender. RESOLUÇÃO: O exercício mostra bem a Lei de indução de Faraday e a de Lenz que nos indica o caminho para a determinação do sentido da corrente induzida. As aplicações das duas leis, nos remete para a alternativa E: 1) O movimento de aproximação do ímã gera uma repulsão na espira e ela é empurrada para dentro da “cama elástica”. 2) Uma repulsão somente ocorre com polos iguais que estejam se aproxi - mando. Logo a espira se converteu em polo N. 3) Quando o operador puxar o ímã, a força de oposição é de atração. Logo a espira se converterá em polo S, contrariando o movimento de afastamento do polo N do ímã. 4) Evidentemente , qualquer movimento do ímã no eixo central vai gerar uma indução eletromagnética, gerando corrente e acendendo a lâmpa - da. Resposta: E A indução magnética é um fenômeno físico decorrente da varia - ção do fluxo magnético que atravessa, por exemplo, uma espira. Em consequência, ela passa a ser percorrida por corrente elétrica. O sentido da corrente induzida na espira é tal que o campo magnético induzido, produzido por essa corrente, se opõe à variação do fluxo que a originou. O sentido da corrente induzida na espira é tal que ela a polariza magneticamente gerando nela um polo magnético que se opõe ao movimento do ímã. FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 34 – 35 1. Seis esferinhas condutoras idênticas, eletrizadas, estão alinhadas numa mesa de madeira. Elas estão divididas em dois grupos: grupo 1 (ne gativas) e grupo 2 (positivas). No grupo 1 todas têm cargas elétricas iguais a –2,0 nC e no grupo 2, iguais a +3,0 nC. Juntamos, em contato simultâneo, cinco esferinhas sendo duas apenas do grupo 1 e três do grupo 2. Então a carga elétrica final da esfera 5 é: a) –4,0nC b) –3,0nC c) Zero (ficou neutra) d) + 1,0 nC e) +4,0nC RESOLUÇÃO: Colocando as cinco esferas em contato a carga final adquirida por cada uma das esferinhas será dada pela equação: 2 . Q1 + 3 . Q2 = 5 . Qf 2 . (–2,0) + 3 . (+3,0) = 5 Qf –4,0 + 9,0 = 5 . Qf +5,0 = 5 . Qf ⇒ Concluindo: qualquer uma das três esferinhas do grupo 2 ficou com a carga elétrica final igual a +1,0 nC. Então a esfera 5 também ficou com essa mesma carga elétrica: +1,0 nC. Resposta: D 2. Uma partícula de carga elétrica positiva q foi deslocada no interior de um campo elétrico ao longo de um eixo x. No primeiro deslo ca - men to, a partícula saiu da posição A para B e o trabalho da força elé - trica foi de 40 keV (quilo-eletronvolt). No segundo deslocamento a par tícula foi levada de B para C e em seguida para a posição A. Os potenciais elétricos nas posições A, B e C são dados no gráfico a seguir. Os trabalhos da força elétrica no deslocamento de B para C e no deslocamento de C para A valem, respecti vamente: . a) 20 keV e –60 keV b) 40 keV e 60 keV c) 20 keV e 60 keV d) 10 keV e –40 keV e) 80 keV e –120 keV RESOLUÇÃO: 1) Valor da carga q τAB = q (VA – VB) q = q = 2) Trabalho BC: τBC = q (VB – VC) τBC = 20 e . (2,0 – 1,0) kV 3) Trabalho CA: τCA = q (VC – VA) τCA = 20 e . (1,0 kV – 4,0 kV) Resposta: A Outro modo de calcular o trabalho de A até C: τAC = τAB + τBC τAC = 40 keV + 20 keV = 60 keV Sendo: τAC = – τCA ⇒ τAC = – 60 keV Qf = +1,0nC τAB––––––––– (VA – VB) 40 keV ––––––– 2,0 kV q = 20 e τBC = 20 keV τCA = – 60 keV FÍ S IC A B D E 11 22 Eletrostática C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 35 36 – 3. (EFOMM-2020) – Duas esferas condutoras idênticas de carga q = 2,0μC estão penduradas em fios não condutores de comprimento L = 30,0 cm conforme apresentado na figura abaixo. Se o ângulo entre os fios vale � = 90°, qual é o valor das massas das esferas? a) 4,0 . 10–2 kg b) 2,0 . 10–2 kg c) 1,0 . 10–2 kg d) 4,0 . 10–3 kg e) 1,0 . 10–3 kg RESOLUÇÃO: 1) Desenho das forças relevantes : F = força elétrica de repulsão entre as cargas elétricas P = peso de cada esferinha T = tração do fio 2) Determinação do módulo da força elétrica: Inicialmente observemos que a distância d entre as duas esferinhas é dada por: d = 2 L . cos 45° d = 2 L . = L . ��2 F = F = Sendo: q = 2,0 �C = 2,0 . 10–6 C L = 30,0 cm = 30,0 . 10–2 m = 3,0 . 10–1 m k = 9,0 . 109 N . m2/C2 Substituindo: F = (unid SI) (1) 3) Equilíbrio das forças F, P e T Como o ângulo do fio com a vertical é de 45°, podemos concluir que, na posição de equilíbrio, as forças F e P terão o mesmo módulo. Então: P = F m . g = F ⇒ m = m = (kg) ⇒ Resposta: B Dado: constante dielétrica: k = 9,0 . 109N.m2/C2 módulo da aceleração da gravidade: g = 10,0m/s2 ��2 –––– 2 k . q . q ––––––– d2 k . q2 –––––– 2 L2 9,0 . 109 . (2,0 . 10–6)2 –––––––––––––––––– 2 . (3,0 . 10–1)2 F = 2,0 . 10–1 N F ––– g m = 2,0 . 10–2 kg 2,0 . 10–1 –––––––– 10,0 FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 36 – 37 4. (FUVEST-MODIFICADO) – Duas pequenas esferas, E1 e E2, feitas de materiais isolantes diferentes, inicialmente neutras, são atri - ta das uma na outra durante algum tempo e ficam eletrizadas. Em se gui - da, as esferas são afastadas e mantidas a uma distância de 30,0 cm uma da outra. A esfera E1 ficou com carga elétrica positiva Q1 = + 0,80 nC. É dada a constante eletrostática do meio K = 9,0 . 109 N . m2/C2 e o valor da carga elétrica elementar e = 1,6 . 10–19C. A quantidade n do número de elétrons transferidos entre as duas esferas e o módulo da força elétrica F entre elas depois de afastadas, são: RESOLUÇÃO: 1) Cálculo da quantidade de elétrons transferidos entre as esferas. Após o atrito as esferas ficarão com carga elétricas de mesmo módulo, mas de sinais contrários. Q2 = –Q1 Q2 = –0,80 nC Sendo: |Q1| = |Q2| = 0,80 nC = 0,80 . 10 –9 C = 8,0 . 10–10 C Q = N.e 8,0 . 10–10 = N . 1,6 . 10–19 N = ⇒ 2) Cálculo do módulo da força elétrica entre as esferinhas Vale lembrar que a força será de atração, pois as cargas são opostas. F = F = Resposta C n F (N) a) 2,0 . 109 8,0 . 102 b) 5,0 . 109 8,0 . 10 c) 5,0 . 109 6,4 . 10–8 d) 1,6 . 1010 3,2 . 10–9 e) 8,0 . 109 6,4 . 10–8 N = 5,0 . 109 elétrons 8,0 . 10–10 ––––––––– 1,6 . 10–19 K . Q1 . |Q2| ––––––––––– d2 9,0 . 109 . (8,0 . 10–10) 2 ––––––––––––––––––– (3,0 . 10–1)2 F = 6,4 . 10–8 N FÍ S IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 37 38 – 5. Considere um campo elétrico uniforme de intensidade E = 5,0 . 104 V/m. Na figura estão representadas suas linhas de força e duas equipotenciais: de A e de B, sendo que a primeira indica um potencial de 5,0 . 103 V para o ponto A. Uma partícula de carga elétrica positiva q = 2,0 �C é transportadadesde o ponto A até o ponto B, sob a ação de duas forças : uma força elétrica e a força de um operador que a guiou pela diagonal AB. Devemos determinar o potencial elétrico em B e também o trabalho da força elétrica no deslocamento AB. Respectivamente, seus valores serão: a) 1,0 . 103 V e 8,0 . 10–3 J b) 9,0 . 103 V e 6,0 . 10–3 J c) 1,0 . 103 V e 8,0 . 10–4 J d) 1,0 . 103 V e 6, . 10–4 J e) 9,0 . 103 V e 8,0 . 10–4 J RESOLUÇÃO: 1) Cálculo da ddp entre A e B U = VA – VB E . d = U 5,0 . 104 . 8,0 . 10–2 = U VA – VB = U = 4,0 . 10 3 V 2) Cálculo do potencial em B: VA – VB = 4,0 . 10 3 V Sendo VA = 5,0 . 10 3 V ⇒ VB = 5,0 . 10 3 – 4,0 . 103 (V) 3) Trabalho da força elétrica τAB = q . (VA – VB) τAB = 2,0 . 10 – 6 . 4,0 . 103 J Resposta: A VB = 1,0 . 10 3 V τAB = 8,0 . 10 – 3 J FÍS IC A B D E C1_REV_GERAL_BDE_FISICA_Alelex_2020.qxp 15/09/2020 19:55 Página 38
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