Na figura, são dados os vetores a, b e c.

Transcrição

1 46 b FÍSICA a fgura, são dados os vetores a, b e c. u a b c Sendo u a undade de medda do módulo desses vetores, pode-se afrmar que o vetor d = a b + c tem módulo a) 2u, e sua orentação é vertcal, para cma. b) 2u, e sua orentação é vertcal, para baxo. c) 4u, e sua orentação é horzontal, para a dreta. d) 2 u, e sua orentação forma 45 com a horzontal, no sentdo horáro. e) 2u, e sua orentação forma 45 com a horzontal, no sentdo ant-horáro. Como os vetores a e b são guas, o vetor a b é o vetor nulo. Portanto: d = a b + c = c O vetor d tem dreção vertcal, sentdo para baxo e módulo 2u. 47 a Três corpos estão em repouso em relação ao solo, stuados em três cdades: Macapá, localzada na lnha do Equador, São Paulo, no trópco de Caprcórno, e Selekhard, na Rússa, localzada no círculo Polar Ártco. Pode-se afrmar que esses três corpos gram em torno do exo da Terra descrevendo movmentos crculares unformes, com a) as mesmas freqüênca e velocdade angular, mas o corpo localzado em Macapá tem a maor velocdade tangencal. b) as mesmas freqüênca e velocdade angular, mas o corpo localzado em São Paulo tem a maor velocdade tangencal. c) as mesmas freqüênca e velocdade angular, mas o corpo localzado em Selekhard tem a maor velocdade tangencal. d) as mesmas freqüênca, velocdade angular e velocdade tangencal, em qualquer cdade. e) freqüênca, velocdade angular e velocdade tangencal dferentes entre s, em cada cdade.

2 Os três corpos, fxos em relação ao solo terrestre, têm 2π a mesma velocdade angular da Terra (ω = rad/h) 24 e, portanto, o mesmo período e a mesma freqüênca. A velocdade lnear (ou tangencal) terá módulo proporconal ao rao da crcunferênca descrta V = ω r O valor de r é máxmo na lnha do equador e, portanto, a velocdade tangencal tem módulo máxmo para o corpo fxo em Macapá. r max = R (lnha do equador) 48 d Às vezes, as pessoas que estão num elevador em movmento sentem uma sensação de desconforto, em geral na regão do estômago. Isso se deve à nérca dos nossos órgãos nternos localzados nessa regão, e pode ocorrer a) quando o elevador sobe ou desce em movmento unforme. b) apenas quando o elevador sobe em movmento unforme. c) apenas quando o elevador desce em movmento unforme. d) quando o elevador sobe ou desce em movmento varado. e) apenas quando o elevador sobe em movmento varado. A sensação de desconforto está lgada à varação da gravdade aparente dentro do elevador. Sendo g o módulo da aceleração da gravdade e a o módulo da aceleração do elevador teremos: a) g ap = g + a quando a aceleração do elevador é drgda para cma. 2) g ap = g a quando a aceleração do elevador é drgda para baxo.

3 Para o desconforto não mporta a velocdade do elevador (subndo ou descendo) mas sm a sua aceleração. 49 c O pequeno bloco representado na fgura desce o plano nclnado com velocdade constante. Isso nos permte conclur que a) não há atrto entre o bloco e o plano e que o trabalho do peso do bloco é nulo. b) há atrto entre o bloco e o plano, mas nem o peso do bloco nem a força de atrto realzam trabalho sobre o bloco. c) há atrto entre o bloco e o plano, mas a soma do trabalho da força de atrto com o trabalho do peso do bloco é nula. d) há atrto entre o bloco e o plano, mas o trabalho da força de atrto é maor que o trabalho do peso do bloco. e) não há atrto entre o bloco e o plano; o peso do bloco realza trabalho, mas não nterfere na velocdade do bloco. F at = P t Velocdade constante 1) Para que o bloco tenha velocdade constante deve haver atrto entre o bloco e o plano e a força de atrto deve equlbrar a componente tangencal do peso do bloco. 2) Aplcando-se o teorema da energa cnétca vem: τ total = E cn Como o movmento é unforme a energa cnétca do

4 bloco permanece constante e, portanto, Ecn = 0 50 c Avala-se que uma pessoa sentada, estudando e escrevendo, consome em méda 1,5 qulocaloras por mnuto (1,0 qulocalora = 4000 joules). essas condções, pode-se afrmar que a potênca dsspada pelo seu organsmo, agora, resolvendo esta prova, equvale, aproxmadamente, à potênca de a) um relógo dgtal, de pulso. b) uma lâmpada mnatura, de lanterna. c) uma lâmpada ncandescente comum. d) um ferro elétrco. e) um chuvero elétrco. Q 1,5kcal 6000J Pot = = = Pot = 100W t 1,0mn 60s A potênca de 100W é, aproxmadamente, a potênca de uma lâmpada ncandescente comum. 51 d τ p + τ at = E cn = 0 O sstema de vasos comuncantes da fgura contém água em repouso e smula uma stuação que costuma ocorrer em cavernas: o tubo A representa a abertura para o meo ambente exteror e os tubos B e C representam ambentes fechados, onde o ar está aprsonado. A B C Sendo pa a pessão atmosférca ambente, pb e pc as pressões do ar confnado nos ambentes B e C, podese afrmar que é válda a relação a) pa = pb > pc. b) pa > pb = pc. c) pa > pb > pc. d) pb > pa > pc. e) pb > pc > pa. Consderemos o esquema abaxo em que fo traçada a lnha horzontal xx contendo a superfíce lvre da água contda no tubo B.

5 As pressões determnadas nos pontos 1, 2 e 3 são guas, já que esses pontos pertencem à água em equlíbro e estão no mesmo nível horzontal. Ponto 1: p = p A + µgh p A = p µgh Ponto 2: p = p B ou p B = p Ponto 3: p = p C + µgh p C = p µgh Sendo H > h (ver fgura), comparando p A, p B e p C, concluímos que: 52 b Quando se mede a temperatura do corpo humano com um termômetro clínco de mercúro em vdro, procurase colocar o bulbo do termômetro em contato dreto com regões mas próxmas do nteror do corpo e manter o termômetro assm durante algum tempo, antes de fazer a letura. Esses dos procedmentos são necessáros porque a) o equlíbro térmco só é possível quando há contato dreto entre dos corpos e porque demanda sempre algum tempo para que a troca de calor entre o corpo humano e o termômetro se efetve. b) é precso reduzr a nterferênca da pele, órgão que regula a temperatura nterna do corpo, e porque demanda sempre algum tempo para que a troca de calor entre o corpo humano e o termômetro se efetve. c) o equlíbro térmco só é possível quando há contato dreto entre dos corpos e porque é precso evtar a nterferênca do calor específco médo do corpo humano. d) é precso reduzr a nterferênca da pele, órgão que regula a temperatura nterna do corpo, e porque o calor específco médo do corpo humano é muto menor que o do mercúro e do vdro. e) o equlíbro térmco só é possível quando há contato dreto entre dos corpos e porque é precso reduzr a nterferênca da pele, órgão que regula a temperatura nterna do corpo. A pele, através da transpração regula a temperatura nterna do corpo humano. Assm, para obtermos o valor dessa temperatura devemos ntroduzr o termômetro em uma das aberturas do corpo, como, por p A > p B > p C

6 exemplo, a boca. O termômetro deve fcar algum tempo em contato com o corpo para que a transferênca de calor possa proporconar o equlíbro térmco entre o mercúro (do termômetro) e o nteror desse corpo humano. 53 a Costuma-se especfcar os motores dos automóves com valores numércos, 1.0, 1.6, 1.8 e 2.0, entre outros. Esses números ndcam também valores crescentes da potênca do motor. Pode-se explcar essa relação dreta entre a potênca do motor e esses valores numércos porque eles ndcam o volume aproxmado, em ltros, a) de cada clndro do motor e, quanto maor esse volume, maor a potênca que o combustível pode fornecer. b) do consumo de combustível e, quanto maor esse volume, maor a quantdade de calor que o combustível pode fornecer. c) de cada clndro do motor e, quanto maor esse volume, maor a temperatura que o combustível pode atngr. d) consumo de combustível e, quanto maor esse volume, maor a temperatura que o combustível pode fornecer. e) de cada clndro do motor e, quanto maor esse volume, maor o rendmento do motor. Os valores numércos 1.0, 1.6, 1.8 e 2.0 ndcam o volume de cada clndro do motor, meddo em ltros. Quanto maor o volume, maor será a quantdade da mstura gasolna + ar asprada e, portanto mas ntensa será a explosão, lberando maor quantdade de energa. Consequentemente teremos maor potênca do motor. 54 b O gráfco da fgura 1 representa a ntensdade da radação transmtda ou refratada (curva T) e a ntensdade da radação refletda (R) em função do ângulo de ncdênca da luz numa superfíce plana de vdro transparente. A fgura 2 mostra três dreções possíves I, II e III pelas quas o observador O olha para a vtrna plana de vdro transparente, V. 100% ntensdade da radação T V 50% R ângulo de ncdênca O I II O Comparando as duas fguras, pode-se conclur que III O fgura 1 fgura 2

7 esse observador vê melhor o que está dentro da vtrna quando olha na dreção a) I e vê melhor o que a vtrna reflete quando olha na dreção II. b) I e vê melhor o que a vtrna reflete quando olha na dreção III. c) II e vê melhor o que a vtrna reflete quando olha na dreção I. d) II e vê melhor o que a vtrna reflete quando olha na dreção III. e) III e vê melhor o que a vtrna reflete quando olha na dreção I. Para que o observador receba predomnantemente luz transmtda pela vtrna deve posconar seus olhos nas vznhanças da normal ndcada no esquema abaxo. Dessa manera, o ângulo de ncdênca da luz que vem do ambente oposto àquele onde se encontra o observador é próxmo de 0, o que torna a ntensdade da radação transmtda próxma de 100%. Para que o observador receba predomnantemente luz refletda pela vtrna deve posconar seus olhos nas vznhanças da própra vtrna, conforme lustra o próxmo esquema. Dessa manera, o ângulo de ncdênca da luz que vem do ambente onde se encontra o observador é próxmo de 90, o que torna a ntensdade da radação refletda próxma de 100%. 55 e Se você colocar a sua mão em forma de concha junto a um de seus ouvdos, é provável que você ouça um leve ruído. É um ruído semelhante ao que se ouve

8 quando se coloca junto ao ouvdo qualquer objeto que tenha uma cavdade, como uma concha do mar ou um canudo. A fonte sonora que dá orgem a esse ruído a) é o própro ruído do ambente, e a freqüênca do som depende do materal de que é feta a cavdade. b) são as partículas do ar chocando-se com as paredes no nteror da cavdade, e a freqüênca do som depende da abertura dessa cavdade. c) é o própro ruído do ambente, e a freqüênca do som depende da área da abertura dessa cavdade. d) são as partículas do ar chocando-se com as paredes no nteror da cavdade, e a freqüênca do som depende da forma geométrca da cavdade. e) é o própro ruído do ambente, e a freqüênca do som depende da forma geométrca da cavdade. O ruído percebdo pelo ouvdo corresponde a algumas freqüêncas sonoras orundas do própro ambente que conseguem dfratar-se mas ntensamente, contornando o obstáculo (concha, canudo, mão etc) nterposto entre o ambente e o ouvdo. Os sons (freqüêncas) que conseguem dfratar-se, atngndo o ouvdo, têm comprmento de onda comparável com as dmensões do obstáculo. 56 c um lvro de eletrcdade você encontra três nformações: a prmera afrma que solantes são corpos que não permtem a passagem da corrente elétrca; a segunda afrma que o ar é solante e a tercera afrma que, em méda, um rao se consttu de uma descarga elétrca correspondente a uma corrente de ampères que atravessa o ar e desloca, da nuvem à Terra, cerca de 20 coulombs. Pode-se conclur que essas três nformações são a) coerentes, e que o ntervalo de tempo médo de uma descarga elétrca é de 0,002 s. b) coerentes, e que o ntervalo de tempo médo de uma descarga elétrca é de 2,0 s. c) confltantes, e que o ntervalo de tempo médo de uma descarga elétrca é de 0,002 s. d) confltantes, e que o ntervalo de tempo médo de uma descarga elétrca é de 2,0 s. e) confltantes, e que não é possível avalar o ntervalo de tempo médo de uma descarga elétrca. De acordo com o texto afrma-se, ncalmente, que o ar é solante, porém, em seguda relata-se que um rao consttu-se de uma descarga elétrca que atravessa o ar. Tas afrmações são confltantes. Para os valores fornecdos, o tempo médo de uma descarga elétrca pode ser calculado por: Q 20 = = t t t = 0,002s

9 57 a Dspondo de um voltímetro em condções deas, um estudante mede a dferença de potencal nos termnas de uma plha em aberto, ou seja, fora de um crcuto elétrco, e obtém 1,5 volts. Em seguda, nsere essa plha num crcuto elétrco e refaz essa medda, obtendo 1,2 volts. Essa dferença na medda da dferença de potencal nos termnas da plha se deve à energa dsspada no a) nteror da plha, equvalente a 20% da energa total que essa plha podera fornecer. b) crcuto externo, equvalente a 20% da energa total que essa plha podera fornecer. c) nteror da plha, equvalente a 30% da energa total que essa plha podera fornecer. d) crcuto externo, equvalente a 30% da energa total que essa plha podera fornecer. e) nteror da plha e no crcuto externo, equvalente a 12% da energa total que essa plha podera fornecer. A ddp nos termnas de uma plha em aberto fornece-nos o valor de sua própra força eletromotrz ou seja: U = E = 1,5V Inserndo-se a plha em um crcuto elétrco a ddp em seus termnas será dada por: U = E r U = 1,2V Onde r corresponde a uma queda de tensão elétrca no nteror da própra plha, ou seja, em sua ress-

10 tênca nterna. A perda percentual pode ser dada por: U U 1,5 1,2 p = = = 0,2 = 20% U 1,5 58 b O consumo de uma casa deve ser reduzdo de 90 kwh por mês para atngr a meta de raconamento estabelecda pela concessonára de energa elétrca. Entre os cortes que os moradores dessa casa pensam efetuar, está o deslgamento do rádo-relógo, com a justfcatva de que ele funcona nnterruptamente 24 horas por da. Sabendo que a potênca de um rádo-relógo é de 4 watts, em méda, do total a ser economzado essa medda corresponde, aproxmadamente, a a) 0,9%. b) 3%. c) 9%. d) 30%. e) 90%. Em um mês de uso nnterrupto, o tempo de uso do relógo é dado por: t = 30 x 24h = 720h A energa elétrca consumda pelo rádo-relógo em um mês é dada por: E = Pot. t E = 4W. 720h = 2880Wh = 2,88 kwh A porcentagem p na economa é dada por: 59 e 2,88 p = x 100% = 3,2% 90 Um trecho de condutor retlíneo l, apoado sobre uma mesa, é percorrdo por uma corrente elétrca contínua de ntensdade. Um estudante coloca uma bússola horzontalmente, prmero sobre o condutor (stuação I) e depos sob o condutor (stuação II). Supondo desprezível a ação do campo magnétco terrestre sobre a agulha (dada a forte ntensdade da corrente), a fgura que melhor representa a posção da agulha da bússola, observada de cma para baxo pelo estudante, nas stuações I e II, respectvamente, é:

11 a) b) c) d) e) Em torno do fo percorrdo por corrente elétrca contínua há formação de um campo magnétco. O sentdo desse campo é dado pela regra da mão dreta. A agulha mersa no campo orenta-se na dreção do mesmo e o pólo ndca o seu sentdo. Colocando-se a agulha sobre o fo, como na stuação I, ela gra de 90 e temos a segunte fgura, para quem olha de cma para baxo: Colocando-se a agulha magnétca abaxo do fo, ela gra, novamente de 90 e temos a fgura abaxo: 60 a A fgura representa a vsta de perfl de uma espra condutora retangular fechada, que pode grar em torno do exo XY.

12 B Y X Se essa espra for grada de 90, por uma força externa, de forma que seu plano, ncalmente paralelo às lnhas do campo magnétco unforme B, se torne perpendcular a essas lnhas, pode-se afrmar que a) aparece uma corrente elétrca nduzda na espra, que gera um campo magnétco que se opõe a essa rotação. b) aparece uma corrente elétrca nduzda na espra, que gera um campo magnétco que favorece essa rotação. c) aparece uma corrente elétrca osclante nduzda na espra, que gera um campo magnétco osclante. d) aparecem correntes elétrcas nduzdas de sentdos opostos em lados opostos da espra que, por sso, não geram campo magnétco. e) aparecem correntes elétrcas nduzdas de mesmo sentdo em lados opostos que, por sso, não geram campo magnétco. O fluxo magnétco do vetor B, através da espra va crescer de zero até um valor máxmo quando o plano da espra fcar perpendcular a B. O aumento do fluxo magnétco concatenado com a espra orgna uma corrente elétrca nduzda de acordo com a le de Faraday-ewmann. Esta corrente nduzda cra um campo magnétco nduzdo que se opõe à causa que lhe deu orgem, de acordo com a le de Lenz, o que sgnfca um campo magnétco nduzdo que se opõe à rotação da espra.