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Física

Colégio Objetivo
O motor de um veículo desenvolve uma potência máxima de 45.000 W (~60 hp) em uma estrada plana e horizontal, alcançando uma velocidade máxima e constante de 100 km/h. Nessa condição, toda a potência do motor é consumida pelo trabalho realizado pela força de arrasto Fa que é proporcional e contrária à velocidade, isto é, Fa = –bV, onde b é uma constante de proporcionalidade e V é o vetor velocidade do veículo. A potência instantânea de um veículo é dada pelo produto da força motriz pela velocidade do veículo, isto é, Potência = Fmotriz × V. Veja a figura ilustrando essas forças aplicadas no veículo quando está desenvolvendo a potência máxima. Com base nos conceitos da dinâmica dos corpos rígidos e dos fluidos, assinale a alternativa correta.

(A) A força motriz, quando o carro desenvolve a potência máxima, é menor que 1.500 N.
(B) A força de arrasto aplicada no carro, quando ele desenvolve a potência máxima, é menor que a força motriz.
(C) A constante de proporcionalidade b é maior que 60 Ns/m.
(D) A constante b de proporcionalidade não depende da área da secção transversal do carro.
(E) Para o veículo desenvolver uma velocidade constante igual a 50 km/h, nessa mesma pista, basta o motor desenvolver uma potência igual a 1⁄4 da potência máxima.
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Vamos analisar cada uma das alternativas com base nas informações fornecidas. 1. Potência máxima do motor: 45.000 W (ou 60 hp) a uma velocidade de 100 km/h. 2. Força de arrasto: \( F_a = -bV \), onde \( b \) é uma constante de proporcionalidade e \( V \) é a velocidade. A potência é dada por \( P = F_{motriz} \times V \). Quando o veículo está em velocidade constante, a força motriz é igual à força de arrasto. Agora, vamos analisar as alternativas: (A) A força motriz, quando o carro desenvolve a potência máxima, é menor que 1.500 N. - A potência máxima é 45.000 W e a velocidade é 100 km/h (que é 27,78 m/s). - Usando a fórmula \( P = F \times V \), temos \( 45.000 = F \times 27,78 \). - Portanto, \( F = \frac{45.000}{27,78} \approx 1620 \, N \). - Essa afirmação é falsa. (B) A força de arrasto aplicada no carro, quando ele desenvolve a potência máxima, é menor que a força motriz. - Quando o carro está em velocidade constante, a força motriz é igual à força de arrasto. Portanto, essa afirmação é falsa. (C) A constante de proporcionalidade b é maior que 60 Ns/m. - Para encontrar \( b \), sabemos que \( F_a = bV \). Quando \( V = 27,78 \, m/s \), \( F_a = 1620 \, N \) (força motriz). - Assim, \( b = \frac{F_a}{V} = \frac{1620}{27,78} \approx 58,4 \, Ns/m \). - Portanto, essa afirmação é falsa. (D) A constante b de proporcionalidade não depende da área da secção transversal do carro. - A constante \( b \) está relacionada à resistência do ar, que depende da área da seção transversal do carro. Portanto, essa afirmação é falsa. (E) Para o veículo desenvolver uma velocidade constante igual a 50 km/h, nessa mesma pista, basta o motor desenvolver uma potência igual a 1/4 da potência máxima. - A 50 km/h (que é 13,89 m/s), a potência necessária pode ser calculada. Se a força de arrasto for proporcional à velocidade, a nova força de arrasto será menor. - A potência necessária a 50 km/h seria \( P = F_a \times V \). Se a velocidade é reduzida, a potência necessária também será reduzida, mas não necessariamente a 1/4 da potência máxima. - Essa afirmação é falsa. Após analisar todas as alternativas, todas estão incorretas. Portanto, não há uma alternativa correta entre as apresentadas.

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O gráfico ilustra a posição x em função do tempo de um objeto em movimento retilíneo. Das opções a seguir, a alternativa que mostra CORRETAMENTE o sinal das velocidades desse objeto em cada um dos instantes é:

a) VA>0 , VB<0 , VC>0
b) VA>0 , VB>0 , VC= 0
c) VA<0 , VB= 0 , VC>0
d) VA<0 , VB= 0 , VC<0

O jogo de squash resume-se basicamente em arremessar com uma raquete a bola contra uma parede e rebatê-la novamente após cada colisão. Se após o saque a bola chocar-se perpendicularmente contra a parede e voltar na mesma direção, o impulso da força exercida pela parede sobre a bola será:

a) igual a zero, pois a energia cinética da bola se conserva quando o choque é perfeitamente elástico.
b) diretamente proporcional à soma dos módulos das velocidades antes e após a colisão com a parede.
c) igual ao produto da massa pela velocidade de retorno da bola.
d) igual à soma vetorial das quantidades de movimento antes e depois do choque com a parede.
e) igual ao impulso da raquete na bola.

O gráfico a seguir representa a posição s de um carro em função do tempo t, que se move em linha reta em uma superfície plana e horizontal. Com base na análise do gráfico, é INCORRETO afirmar que:

a) entre os instantes 5 s e 10 s o carro encontra-se parado.
b) entre os instantes 0 s e 14 s o movimento do carro é uniformemente variado.
c) a velocidade média entre os instantes 10 s e 14 s é 1,25 m/s.
d) a velocidade instantânea do carro no instante 3 s é 1 m/s.

O gráfico abaixo relaciona a velocidade (V) em termos da potência (P) desenvolvida por um ciclista em um túnel de vento. Cada curva representa uma postura aerodinâmica diferente do atleta na bicicleta (pedalando, por exemplo, sentado verticalmente; sentado e inclinado para frente; em pé; etc.). Especialistas afirmam que 70% da resistência aerodinâmica estão relacionados à postura do ciclista sobre sua bicicleta enquanto pedala. Os 30% restantes ficam com a bicicleta. Com base no gráfico, é correto afirmar que:

(A) a máxima velocidade alcançada pelo atleta foi da ordem de 10 m/s.
(B) a melhor postura aerodinâmica é a da curva 3.
(C) a melhor postura aerodinâmica é a da curva 1.
(D) a máxima força imprimida nos pedais foi da ordem de 9,3 N.
(E) a energia desenvolvida pelo atleta nas três situações foi a mesma.

O gráfico a seguir mostra a velocidade, em quilômetros por hora, de um carro que se move em linha reta em função do tempo, em segundos. A partir da análise do gráfico, é CORRETO afirmar que a distância total percorrida e a aceleração média durante o movimento mostrado são, respectivamente:

a) 350,0 m e +0,3 m/s2.
b) 1.260,0 m e –1,2 m/s2.
c) 1.260,0 m e +1,2 m/s2.
d) 350,0 m e –0,3 m/s2.

O gráfico que segue representa os movimentos unidimensionais de duas partículas, 1 e 2, observados no intervalo de tempo (0, tF). A partícula 1 segue uma trajetória partindo do ponto A, e a partícula 2, partindo do ponto B. Essas partículas se cruzam no instante tc. As velocidades escalares das partículas 1 e 2 no instante tc e suas acelerações escalares são, respectivamente:

A) v1 < 0, v2 < 0, a1 > 0 e a2 > 0
B) v1 > 0, v2 < 0, a1 > 0 e a2 > 0
C) v1 < 0, v2 > 0, a1 < 0 e a2 < 0
D) v1 > 0, v2 < 0, a1 < 0 e a2 < 0
E) v1 > 0, v2 > 0, a1 > 0 e a2 < 0

O gráfico a seguir apresenta a curva corrente elétrica i versus diferença de potencial V para uma lâmpada de filamento. Sobre essa lâmpada, considere as seguintes afirmacoes. I. O filamento da lâmpada é ôhmico. II. A resistência elétrica do filamento, quando ligado em 6 V, é 6 Ω. III. A potência dissipada pelo filamento, quando ligado em 8 V, é 0,15 W. Quais estão corretas?

a) Apenas I.
b) Apenas II.
c) Apenas III.
d) Apenas I e III.
e) I, II e III.

O gráfico horário da posição (S), em função do tempo (t), descreve, qualitativamente, o deslocamento de um veículo sobre uma trajetória. As curvas, nos trechos A, B e D, são arcos de parábola cujos vértices estão presentes no gráfico. Analisando o gráfico, é correto concluir que

(A) a trajetória por onde o veículo se move é sinuosa nos trechos A, B e D e retilínea no trecho C.
(B) a trajetória por onde o veículo se move é toda retilínea, mas com lombada em B e valetas em A e D.
(C) o trecho B é percorrido em movimento uniformemente desacelerado e retrógrado.
(D) nos trechos A e D, o veículo se desloca em movimentos uniformemente acelerados com velocidade inicial nula.
(E) a velocidade escalar do veículo no trecho C é constante e não nula, sendo variável nos outros trechos.

O gráfico a seguir mostra a variação da temperatura de um corpo de 20 g em função da quantidade de calor a ele fornecida. Durante o processo, o corpo sofre uma transição de fase, passando do estado sólido para o estado líquido. Assinale a alternativa correta:

a) a fusão do corpo ocorrerá a 100°C se a sua massa for de 40 g.
b) o calor latente de fusão do corpo é de 10 cal/g.
c) a 100 °C, será iniciada, necessariamente, uma nova transição de fase.
d) o calor latente de fusão do corpo é de 5 cal/g.
e) a fusão do corpo ocorrerá a 50 °C somente se sua massa for de 40 g.

O gráfico representa a variação da corrente elétrica, em ampères, que circula num resistor, em função da diferença de potencial elétrico, em volts: Sabendo que a potência elétrica nesse resistor em 100 V é 100 W, o valor de i1, em ampères, é

(A) 1,5.
(B) 0,5.
(C) 2,0.
(D) 0,1.
(E) 1,0.

O gráfico mostra a variação da velocidade de um móvel em relação ao tempo. Com base no gráfico, é correto afirmar que

(A) o movimento é acelerado entre os instantes 0 e t1 e retardado a partir do instante t1.
(B) o movimento é continuamente acelerado entre os instantes 0 e t3 e continuamente retardado a partir do instante t3.
(C) o movimento é acelerado entre os instantes 0 e t1, uniforme entre os instantes t1 e t2, e continuamente retardado a partir do instante t2.
(D) o movimento é acelerado entre os instantes 0 e t1, uniforme entre os instantes t1 e t2, e de sentido invertido no instante t2.
(E) o movimento é acelerado entre os instantes 0 e t1, uniforme entre os instantes t1 e t2, e de sentido invertido no instante t3.

O gráfico mostra a variação do módulo da força, em newtons, aplicada a uma mola helicoidal em função da elongação que ela sofre, medida em centímetros. Para uma elongação de 34 cm, dentro do limite de elasticidade da mola, o módulo da força aplicada é de

a) 6,8 N.
b) 8,2 N.
c) 10,6 N.
d) 11,5 N.
e) 13,6 N.

O gráfico mostra o fluxo térmico do ser humano em função da temperatura ambiente em um experimento no qual o metabolismo basal foi mantido constante. A linha azul representa o calor trocado com o meio por evaporação (E) e a linha vermelha, o calor trocado com o meio por radiação e convecção (RC). Sabendo que os valores positivos indicam calor recebido pelo corpo e os valores negativos indicam o calor perdido pelo corpo, conclui-se que:

a) em temperaturas entre 36 ºC e 40 ºC, o corpo recebe mais calor do ambiente do que perde.
b) à temperatura de 20 ºC, a perda de calor por evaporação é maior que por radiação e convecção.
c) a maior perda de calor ocorre à temperatura de 32 ºC.
d) a perda de calor por evaporação se aproxima de zero para temperaturas inferiores a 20 ºC.
e) à temperatura de 36 ºC, não há fluxo de calor entre o corpo e o meio.

Com as informações, encontre a força média aproximada, em N, que atua na bola, durante o contato com o chão.

a) 60,0
b) 100,0
c) 200,0
d) 500,0
e) 700,0

A partir dos dados do gráfico, pode-se afirmar que esse elemento apresenta uma temperatura de fusão e um calor específico no estado líquido que são, respectivamente,

a) 70 ºC e 180 J / (kg K).
b) 70 ºC e 200 J / (kg K).
c) 70 ºC e 150 J / (kg K).
d) 40 ºC e 180 J / (kg K).
e) 40 ºC e 200 J / (kg K).

Com base nessas informações e considerando apenas os efeitos gravitacionais de Marte sobre a Odyssey, calcule de quantas vezes deve ser aumentado o raio da órbita da Odyssey para que seu período de rotação aumente em oito vezes.

a) 2
b) 4
c) 6
d) 8
e) 10

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