Gabarito Autoatividades Física Geral

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Gabarito das Autoatividades
FÍSICA GERAL 
(CIÊNCIAS BIOLÓGICAS)
2008/2
Módulo V
3UNIASSELVI
NEAD
GABARITO DAS AUTOATIVIDADES
F
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A
G
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R
A
L
UNIDADE 1
TÓPICO 1 
1 – Complete as lacunas das frases a seguir para depois assinalar a alternativa 
que apresenta as palavras correspondentes.
Um processo de medição é uma comparação entre duas grandezas (físicas) 
de .................................. espécie(s). Nesse processo, a grandeza a ser medida 
é comparada a um padrão que se chama unidade de medida, verificando-se 
quantas vezes a ................................. está contida na .................................
.... a ser medida.
a) mesma – grandeza – unidade.
b) diferentes – unidade – grandeza.
c) mesma – unidade – grandeza.
d) diferentes – grandeza – unidade.
e) mesma – espécie – unidade.
f) diferentes – espécie – grandeza.
2 – Grandezas escalares são aquelas que ficam perfeitamente caracterizadas 
quando delas se conhecem o valor numérico e a correspondente unidade. 
São exemplos de grandezas escalares:
a) força, velocidade, aceleração, campo elétrico e tempo.
b) deslocamento, força, tempo, energia e massa.
c) área, tempo, potência, comprimento e massa.
d) energia, tempo, massa, quantidade de movimento e campo elétrico.
e) comprimento, corrente elétrica, tempo, massa e velocidade.
f) deslocamento, energia, aceleração, velocidade e tempo.
3 – Assinale, entre as opções a seguir, aquela que completa corretamente 
a afirmativa.
Grandezas vetoriais são aquelas que necessitam de ............................, 
.............................., ................................ e ............................ para serem 
perfeitamente definidas.
a) valor numérico, desvio, unidade, direção.
b) valor numérico, unidade, direção, sentido.
c) desvio, sentido, direção, módulo.
d) módulo, vetor, padrão, quantidade.
e) padrão, valor numérico, unidade, sentido.
GABARITO DAS AUTOATIVIDADES 
DE FÍSICA GERAL
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4 – No Sistema Internacional de Unidades (SI), as unidades de comprimento, 
massa, tempo e temperatura são, respectivamente:
a) quilômetro, grama, minuto, Kelvin.
b) quilômetro, quilograma, hora, Kelvin.
c) metro, quilograma, segundo, Kelvin.
d) centímetro, litro, segundo, Celsius.
e) metro, quilograma, minuto, Celsius.
TÓPICO 2
1 – Quais características de um vetor precisamos conhecer para que ele 
fique determinado?
R.: Precisamos conhecer seu módulo, a sua direção e o seu sentido.
2 – O que é módulo de um vetor? E o que é um vetor resultante?
R.: Módulo de um vetor é o seu valor numérico. Vetor resultante é o vetor 
que resulta da soma vetorial de dois ou mais vetores.
3 – Dois vetores A e B, de módulos A = 6 e B = 7, formam entre si um ângulo 
de 60º. Determine o módulo do vetor resultante R da figura que segue.
Use .
R.:
600
A
B
R
4 – Dois vetores A e B, de módulos A = 3 e B = 4, formam entre si um ângulo 
de 90º. Determine o módulo do vetor resultante R da figura abaixo.
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R.:
5 – O vetor a possui módulo igual a 5 m e forma com a horizontal um ângulo de 
30º. Determine as componentes horizontal e vertical deste valor. Observação: 
problema com decomposição geométrica (semelhante exemplo 1 e 2 da 
seção 2.2). Figura seguinte.
R.:
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TÓPICO 3
1 – A velocidade do corpo varia de 6m/s para 15m/s em 3s. Qual a sua 
aceleração média?
R.:
2 – Um motoqueiro percorre com sua moto uma distância de 350 km com 
velocidade escalar média de 100 km/h. Quanto tempo, em segundos, gastou 
o motoqueiro para percorrer esse percurso?
R.:
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3 – O que é uma força resultante? Qual é a formulação matemática da 
segunda lei de Newton? Em que ocasião o lado direito dessa equação é 
igual a zero?
R.: Sobre um corpo podem estar atuando várias forças em diversas direções e 
sentidos. Podemos sempre encontrar uma força equivalente à soma de todas 
essas forças, que denominamos: força resultante. A segunda lei de Newton 
afirma que a força resultante sobre um corpo é igual ao produto da sua massa 
com a aceleração adquirida pelo corpo. Sua expressão matemática é F = 
ma. O lado direito da equação é igual a zero quando o corpo se move com 
velocidade constante em linha reta (MRU) ou quando está parado. Isso quer 
dizer que a soma das forças que atuam sobre o corpo é nula.
4 – Um bloco A homogêneo, de massa igual a 3,0 kg, é colocado sobre um 
bloco B, também homogêneo, de massa igual a 6,0 kg, que por sua vez é 
colocado sobre o bloco C, o qual apoia-se sobre uma superfície horizontal, 
como mostrado na figura. Sabendo-se que o sistema permanece em repouso, 
calcule o módulo da força que o bloco C exerce sobre o bloco B, em Newtons. 
Utilize g = 10 m/s2.
R.:
5 – Dado o esquema da figura, onde m = 5 kg, encontre (utilize g = 10m/
s2):
a) As forças resultantes na direção x e y.
R.:
b) Encontre o módulo da força N da reação de apoio.
R.: 
c) Sabendo que o corpo se move com uma aceleração de 2m/s² e que o 
coeficiente de atrito cinético é 0,5, determine o módulo da força F.
R.:
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Agora podemos encontrar o valor numérico de N do item b:
R.:
6 – A figura ilustra um bloco A, de massa mA = 2,0 kg, atado a um bloco 
B, de massa mB = 1,0 kg, por um fio inextensível de massa desprezível. O 
coeficiente de atrito cinético entre cada bloco e a mesa é µc. Uma força F = 
18,0N é aplicada ao bloco B, fazendo com que ambos se desloquem com 
velocidade constante. Considerando g = m/s2, calcule: a) o coeficiente de 
atrito µc; b) a tração T no fio.
R.: 
a)
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b)
Observação: A tração T no fio tanto sobre o corpo A como sobre o corpo B é 
a mesma, por isso obtemos TA = TB.
TÓPICO 4
1 – Sobre um bloco atuam as forças indicadas na figura a seguir, onde F 
vale 100N, as quais o deslocam 2m ao longo do plano horizontal. Analise 
as afirmações.
R.: A alternativa correta é a letra: D.
2 – Que grandeza é definida pela relação entre a energia e o tempo? 
R.: A potência.
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3 – Toda a potência fornecida é transformada em potência útil? Por quê? 
R.: Não. Parte da energia é dissipada. Sabemos que devido a fatores 
resistivos, como o atrito, parte da potência fornecida HF não é transformada 
em potência útil HU e é perdida como potência dissipada HD. Pelo princípio 
de conservação de energia, tudo o que é fornecido é gasto: HF = HU + HD.
4 – Um automóvel de 1.200kg de massa, movimentando-se, aumenta sua 
velocidade de 10m/s a 40m/s em 5s. Determine a potência média do motor 
do automóvel em W e em cv. (1cv = 735W). 
R.:
5 – Uma bibliotecária apanha um livro do chão e o deposita numa prateleira 
a 2,0m de altura do solo. Sabendo que o peso do livro vale 5,0N e 
desconsiderando o seu tamanho, qual o mínimo trabalho, em joules, realizado 
pela bibliotecária nessa operação? 
R.: .
UNIDADE 2
TÓPICO 1 
1 – Defina a lei zero da termodinâmica. 
R.: Quando dois ou mais corpos estão em equilíbrio térmico significa que 
estão com a mesma temperatura. 
2 – Qualquer indicação na escala absoluta (escala Kelvin) de temperaturas 
é: 
a) sempre inferior ao zero absoluto.
b) sempre igual ao zero absoluto.
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c) nunca superior ao zero absoluto.
d) sempre superior ao zero absoluto.
e) sempre negativa.
3 – Converta as seguintes temperaturas: 
R.: a) 37oC para oF. 
b) 37oC para K.
c) 68oF para oC.
a)
b)
c)
TÓPICO 2
1 – A cada uma das situações descritas (coluna da direita) associe o principal 
processo de transferência de energia (coluna da esquerda) envolvido: 
R.:
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a. irradiação ( c ) a águadentro de uma chaleira.
b. condução ( b ) o metal da panela.
c. convecção ( a ) a luz de uma lâmpada incandescente.
2 – No inverno usamos roupas de lã baseados no fato de a lã... 
(a) ser uma fonte de calor.
(b) ser um bom condutor de calor.
(c) ser um bom absorvente de calor.
(d) impedir que o calor do corpo se propague para o meio exterior.
(e) impedir que o frio penetre através dela até nosso corpo.
3 – Descreva cada um dos processos de transferência de calor. 
R.: Irradiação é o processo de transmissão de calor que se dá através de 
ondas eletromagnéticas, não sendo necessário haver um meio físico para 
se propagar, ou seja, a propagação também se dá no vácuo. Convecção é 
o processo de transmissão de calor que ocorre devido ao movimento das 
massas de um fluido, trocando de posição entre si, formando o que chamamos 
de correntes de convecção. Condução é a propagação de calor que se dá 
devido a uma diferença de temperatura na matéria, sendo transferida por 
colisões entre as moléculas vizinhas, percorrendo todo o corpo até que o 
equilíbrio térmico se estabeleça.
TÓPICO 3 
1 – Diga, com suas palavras, o que você entende por “estado de equilíbrio 
térmico” e o que isso tem a ver com a lei zero. 
R.: Equilíbrio térmico é o estado em que os corpos atingiram a mesma 
temperatura e cessa o fluxo de calor entre eles. O enunciado da lei zero da 
termodinâmica afirma que quando dois ou mais corpos estão com a mesma 
temperatura, eles estão em equilíbrio térmico.
2 – Todos os calores são iguais? Quero dizer, o calor absorvido por uma 
substância para elevar a sua temperatura é o mesmo que ela absorve para 
mudar de fase? 
R.: Não. Vimos que podemos usar o calor para elevar a temperatura de 
um corpo e, nesse caso, estamos falando de calor sensível , ou 
para fazê-lo mudar de fase e, nesse caso, nos referimos ao calor latente
.
3 – Um corpo de massa 200 g a 50ºC, feito de um material desconhecido, 
é mergulhado em 50 g de água a 90ºC. O equilíbrio térmico se estabelece 
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a 60ºC. Sendo 1 cal/g.ºC o calor específico da água, e admitindo só haver 
trocas de calor entre o corpo e a água, determine o calor específico do 
material desconhecido. 
R.:
4 – O alumínio tem calor específico 0,20 cal/g.ºC e a água 1 cal/g.ºC. Um corpo 
de alumínio, de massa 10 g e à temperatura de 80ºC, é colocado em 10 g de 
água à temperatura de 20ºC. Considerando que só há trocas de calor entre 
o alumínio e a água, determine a temperatura final de equilíbrio térmico. 
R.: 
TÓPICO 4 
1 – Por que podemos dizer que a carga elétrica é quantizada? 
R.: Porque a quantidade de carga é sempre um múltiplo do módulo da carga 
elementar.
2 – Por que a carga elétrica em seu estado natural é nula? 
R.: Porque num estado natural um átomo apresenta a mesma quantidade 
de prótons e elétrons.
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3 – Qual o enunciado do princípio de atração e repulsão entre cargas 
elétricas? 
R.: Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais opostos 
se atraem.
4 – Como é possível a estabilidade do núcleo do átomo, se cargas de mesmo 
sinal repelem-se mutuamente? 
R.: Devido à existência de outra força, mais intensa, conhecida com o nome 
de força nuclear.
5 – O que afirma o princípio de conservação das cargas elétricas? 
R.: A quantidade total de carga de um sistema eletricamente isolado é 
constante.
6 – O que se entende por elétron livre? 
R.: São elétrons fracamente ligados ao núcleo de um átomo e que, por esse 
motivo, apresentam grande mobilidade.
7 – Atrita-se um bastão de vidro com um pano de lã, inicialmente neutros. 
Como fica a distribuição das cargas nos dois corpos, e os seus sinais são 
iguais ou opostos? 
R.: O vidro perde elétrons, ou seja, fica carregado positivamente, e o pano de 
lã ganha elétrons, ou seja, fica carregado negativamente. Ambos possuem a 
mesma quantidade de carga líquida, porém de sinais contrários, pois a carga 
recebida por um material na eletrização por atrito é sempre igual à carga 
perdida pelo outro corpo, respeitando o princípio de conservação.
8 – Em 1990 transcorreu o cinquentenário da descoberta dos “chuveiros 
penetrantes” nos raios cósmicos, uma contribuição da física brasileira que 
alcançou repersussão internacional. No estudo dos raios cósmicos são 
observadas partículas chamadas píons. Considere um píon com carga 
elétrica +e desintegrando-se (isto é: se dividindo) em duas outras partículas: 
um múon com carga elétrica +e e um neutrino. De acordo com o princípio de 
conservação de carga, o neutrino deverá ter carga elétrica:
R.: a) +e. b) –e. c) +2e. d) –2e. e) nula.
TÓPICO 5 
1 – Como se define o vetor campo elétrico? Qual é a sua unidade de medida 
no SI? 
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R.: O campo elétrico E é dado por:
,
onde F é a força elétrica que a carga eletrizada Q exerce sobre uma carga 
de prova qualquer q. No SI o campo elétrico tem como unidade o Newton/
Coulomb (N/C).
2 – O que representa a concentração maior ou menor de linhas de força? 
R.: A concentração das linhas é proporcional ao módulo do vetor campo 
elétrico.
3 – Como se define potencial elétrico? Qual a sua unidade no SI? 
R.: Define-se potencial elétrico V como:
 
Sendo a unidade no SI de potencial elétrico é o volt V, (1volt = 
1joule/1coulomb). 
4 – O que é uma superfície equipotencial? 
R.: Sempre podemos encontrar uma região no espaço (uma superfície 
imaginária) na qual o valor campo elétrico é constante. Chamamos de 
superfície de nível ou equipotencial a superfície formada por todos os pontos 
de mesmo potencial. A propriedade mais importante da superfície de nível é 
que as linhas de força que a atravessam são perpendiculares.
5 – Uma partícula, eletrizada com carga q = 5 µC, é colocada num ponto A 
de um campo elétrico e se observa que ela fica sujeita a uma força horizontal 
para a direita de módulo 50N e adquire uma energia potencial elétrica de 
20 J. Pedem-se: (a) As características do vetor E no ponto A; (b) o valor do 
potencial elétrico no mesmo ponto.
a) Como a carga q é positiva, o vetor do campo E possui a mesma direção 
e o mesmo sentido da força elétrica F. Observe a figura.
Carga q positiva no ponto A imersa no campo elétrico E, sobre a ação de 
uma força F na mesma direção e no mesmo sentido do campo. Podemos 
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calcular o módulo do campo:
Assim, encontramos que o campo elétrico é na direção horizontal, sentido da 
esquerda para a direita, e tem módulo igual a 1,0.107N/C.
b)
6 – Considere uma partícula eletrizada com carga Q = - 8 µC, no vácuo, 
gerando um campo elétrico ao seu redor. Num ponto situado a 10 cm dessa 
carga, determine: (a) o valor do potencial elétrico; (b) o módulo do vetor 
campo elétrico. 
a)
b)
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UNIDADE 3
TÓPICO 1
1 – O que é corrente elétrica?
R.: Chamamos de corrente elétrica o movimento ordenado das cargas elétricas 
através de um condutor. A intensidade da corrente é a quantidade de carga 
que atravessa a seção transversal por unidade de tempo. Assim, se num 
intervalo de tempo ∆t passa através da seção uma quantidade de carga Q, 
a intensidade de corrente i é:
No SI, a unidade de corrente elétrica é o ampère (A).
2 – Qual é o sentido convencional da corrente elétrica?
R.: O sentido convencional da corrente i não é o sentido do movimento 
dos elétrons, como poderia se pensar; é o mesmo do vetor campo elétrico. 
Portanto, oposto ao movimento dos elétrons.
3 – Em um chuveiro com a chave ligada na posição inverno passam por 
segundo na secção transversal de resistência, por onde circula a água, 12,5. 
1019 elétrons. Determine a intensidade da corrente elétrica na resistência, 
sabendo que o valor absoluto da carga do elétron é e = 1,6.10 -19 C.
R.:
.
onde
i:intensidade da corrente elétrica em (A)
∆q: carga elétrica em (C)
∆t: intervalo de tempo em (s)
n: número de elétrons
e: carga elementar
4 – Um fio condutor de certo material tem resistência elétrica de 50 Ω. Qual 
será a resistência de outro fio de mesmo comprimento e material, mas com 
o dobro do raio do primeiro?
R.:
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Portanto:
Logo, a resistência do segundo fio será quatro vezes menor que a do 
primeiro.
5 – (a) Usando os valores na tabela apresentada na seção 3 do Tópico 1 
da Unidade 3, determine a resistência elétrica de um fio de níquel-cromo de 
0,50 m de comprimento e 2,0 mm2 de área de seção transversal a 20ºC. (b) 
Qual a condutância desse fio?
a)
b) A condutância é o inverso de resistência. Assim:
.
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TÓPICO 2 
1 – De que maneira o magnetismo contribui para o nosso desenvolvimento? 
R.: A começar pela invenção da bússola, impulsionando as grandes 
navegações, até o advento da nanotecnologia, que utiliza a força magnética 
para posicionar os átomos, construindo dispositivos e sistemas com 
propriedades que permitem funções específicas, dando uma nova perspectiva 
à indústria da saúde e energia.
2 – Como você caracteriza um ímã? 
R.: Os ímãs possuem a propriedade de atrair materiais e apresentam duas 
regiões distintas, denominadas polos, que possuem o nome de polo norte e 
polo sul. Polos magnéticos de mesmo nome se repelem e de nomes contrários 
se atraem.
3 – Um fio condutor retilíneo e muito longo é percorrido por uma corrente 
elétrica de intesidade 2,0A. Qual a intensidade do campo magnético do fio 
a 50cm?
R.:
 
4 – Uma partícula elétrica de -3µC desloca-se com velocidade de 500m/s, 
formando um ângulo de 60ºC com um campo magnético uniforme de 
intensidade 104T. Qual é a intensidade da força magnética que atua sobre 
a partícula?
R.:
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TÓPICO 3 
1 – Qual a importância do estudo da luz para a humanidade? 
R.: O estudo da luz tem grande importância na construção de instrumentos 
óticos, tais como telescópio, luneta, binóculo, microscópio, máquina fotográfica 
e outros. Os cabos submarinos, por exemplo, têm uma capacidade de 
transmissão de dados 48 vezes maior do que os atuais. Numa entrevista, 
o diretor da rede do Energia utilizou a seguinte frase para descrever a 
capacidade das fibras óticas. “Um único cabo de fibra ótica pode transmitir 
o conteúdo dos 4 milhões de livros da Biblioteca do Congresso dos Estados 
Unidos, de Washington a Lima, em menos de um minuto. Se fosse utilizado 
um modem de 56 k, conectado a uma linha telefônica comum, a transmissão 
só seria realizada em 81 anos”. 
2 – O que é possível afirmar a respeito da trajetória da luz? 
R.: Quando a luz muda de um meio menos denso para outro mais denso, 
sua velocidade de propagação varia com o comprimento de onda de cada 
cor. Porém, mesmo que a luz branca possa se dispersar em outras cores do 
espectro, ela não perde sua característica de se propagar em linha reta em 
meios homogêneos e transparentes.
3 – Explique e exemplifique fontes primárias e fontes secundárias. 
R.: Para que possamos ver um objeto é necessário que ele irradie alguma 
luz até nossos olhos. Essa luz pode ser própria ou simplesmente o reflexo de 
alguma luz incidindo sobre ele. Esses corpos emitindo luz são denominados 
fontes de luz e podem ser de dois tipos. Fontes primárias, que fornecem a 
própria luz, ou fontes secundárias, que fornecem a luz proveniente da reflexão 
sobre a sua superfície. Temos o exemplo de uma fonte primária, o Sol, e uma 
fonte secundária, a Terra.
4 – Enuncie os princípios da ótica geométrica. 
R.: Princípio de propagação em linha reta; Princípio da independência dos 
raios luminosos; Princípio da reversibilidade dos raios luminosos.
5 – Qual é a velocidade da luz? 
R.: A luz viaja com velocidade de c = 3.108 m/s em linha reta.
6 – Um feixe de luz monocromático, ao atravessar um meio, possui velocidade 
de 2.108m/s. Considerando a velocidade que a luz tem no vácuo igual a 
3.108m/s, determine o índice de refração do meio.
R.:
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TÓPICO 4 
1 – Quando você anda em um velho ônibus urbano é fácil perceber que, 
dependendo da frequência do giro do motor, diferentes componentes do 
ônibus entram em vibração. O fenômeno físico que está sendo produzido 
nesse caso é conhecido como: 
a) eco
b) dispersão
c) refração
d) ressonância
2 – O radar é um dos equipamentos utilizados para controlar a velocidade dos 
veículos nas estradas. Ele é fixado no chão e emite um feixe de micro-ondas 
que incide sobre o veículo e, em parte, é refletido para o aparelho. O radar 
mede a diferença entre a frequência do feixe emitido e a do feixe refletido. 
A partir dessa diferença de frequências é possível medir a velocidade do 
automóvel. O que fundamenta o uso do radar para essa finalidade é o(a): 
a) lei da refração
b) lei da reflexão
c) efeito Doppler
d) efeito fotoelétrico
3 – O alarme de um automóvel está emitindo um som de uma determinada 
frequência. Para um observador que se aproxima rapidamente desse 
automóvel, esse som parece ser de ................... frequência. Ao afastar-se, 
o mesmo observador perceberá um som de ...................... frequência.
a) maior – igual
b) maior – menor
c) igual – igual
d) menor – maior
4 – Defina as qualidades fisiológicas do som. 
R.: A altura do som permite ao ouvido distinguir entre um som agudo ou grave. 
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A intensidade permite ao ouvido distinguir entre um som fraco, de pequena 
intensidade, e um som forte, de grande intensidade. O timbre caracteriza 
sons com a mesma frequência, mas provenientes de instrumentos musicais 
diferentes.