Soluções das Questões de Física do Processo Seletivo de Admissão ao Colégio Naval PSACN

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1 Soluções das Questões de Física do Processo Seletivo de Admissão ao Colégio Naval PSACN Concurso 010 Questão 5 Um treinador marcou três trechos numa pista de atletismo com o objetivo de selecionar, entre os seus atletas amadores, aqueles que fariam parte de sua equipe de corridas de curta distância. Após tabular os dados, o treinador elaborou um gráfico, abaixo mostrado, do desempenho de um dos escolhidos, cuja massa é de 60 kg e que estava entre os que forma mais rápidos. Sobre esse gráfico foram feitas as seguintes afirmativas: I. No trecho A, o atleta executou um MRUV com aceleração escalar média de,5 m/s. II. Durante a passagem pelo trecho B, a energia cinética do atleta manteve-se em 000 J. III. O trecho B foi realizado em MRU e a distância percorrida foi de 50 m. IV. O módulo da força resultante que atuou sobre o atleta, no trecho C, foi igual a 100 N. Assinale a opção correta. (A) Apenas as afirmativas I e III são verdadeiras. (B) Apenas as afirmativas II e IV são verdadeiras. (C) Apenas as afirmativas I, II e III são verdadeiras. (D) Apenas as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. (E)) As afirmativas I, II, III e IV são verdadeiras. Analisando cada uma das afirmativas: Verdadeira. Calculando a aceleração escalar média: Primeiro passamos a velocidade para m/s, pois o tempo está em segundos: km 1000 m v = 6 v = 6 v = 10 m / s h 600 s A partir daí: v a = a = a = t

2 a =,5 m / s Verdadeira. No trecho B a energia cinética era: mv E = E = E = 000 J Verdadeira. A distância percorrida no trecho B pode ser calculada pela área do retângulo: S = ( 9 4) 10 S = 50 m Verdadeira. Para calcular força resultante, primeiro devemos encontrar o valor da aceleração: a = a = m / s 15 9 Calculando a força: 5 F = ma F = 60 F = 100 N Note que o sinal de menos indica que a força atuou no sentido contrário ao do movimento, diminuindo sua velocidade. Opção E Questão 41 Leia o texto abaixo. Cientistas dão um novo passo rumo à invisibilidade Cientistas europeus conseguiram criar, pela primeira vez, uma estrutura microscópica tridimensional que permite fazer um objeto desaparecer, um avanço no desenvolvimento da capa de invisibilidade, popularizada pelo bruxinho Harry Potter. Os cientistas produziram materiais compostos artificiais capazes de modificar o deslocamento da luz visível, ao fazê-la deslizar sobre um objeto colocado dentro dessa capa. (Adaptado do Jornal do Brasil de 19/0/010) Qual das opções abaixo justifica a invisibilidade citada no texto? (A) Ao deslizar sobre o objeto, a luz não retorna ao observador por reflexão difusa. (B) Ao deslizar sobre o objeto, a luz sofre refração e esse fenômeno prejudica a visibilidade do objeto. (C) Ao deslizar sobre o objeto, a luz perde velocidade e, assim, modifica sua frequência visível. (D) Ao modificar o deslocamento da luz visível, seu comprimento de onde sofre alteração tornando-a invisível. (E) Ao modificar o deslocamento da luz, os cientistas tornaram0-na invisível, pois ela só se propaga em linha reta. Os objetos que enxergamos são consequentes da reflexão da luz sobre eles. Ao fazer com que a luz deslize sobre o objeto não há reflexão e, portanto, o objeto se torna invisível. Opção A Questão 4 Observe a ilustração a seguir.

3 As lâmpadas incandescentes, criadas no século XIX por Thomas Edison, comportam-se como resistores, pois transformam grande parte da energia elétrica consumida em calor e apenas uma pequena parte em luminosidade. Considere que o amperímetro acuse que pelo circuito passa uma corrente de 0,5 A, enquanto o voltímetro estabelece uma leitura de 10 V entre os terminais da fonte. Admitindo que a lâmpada do circuito tenha uma eficiência luminosa de 10% da sua energia total consumida e que permaneça ligada por 4 horas, é correto afirmar que a quantidade de calor, em kcal, dissipada pela lâmpada para o ambiente é de, aproximadamente, Use: 1 cal = 4 J (A) 194 (B) 16 (C) 45 (D) 778 (E) 864 A energia total gerada pela lâmpada é dada por: E = V i t Lembrando que o tempo deve estar em segundos teremos: E = 10 0, E = J Só 10% são usados de forma efetiva, 90% geram calor para o meio: E = 0, E = J dissipada dissipada Passando para cal: E dissipada = E dissipada = cal E dissipada = 194,4 4 kcal 4 Opção A Questão 45 Observe a ilustração abaixo. O sistema apresentado mostra uma alavanca, de tamanho total igual a,5 m, usada para facilitar a realização de um trabalho. Considerando que no local a gravidade tenha um valor aproximado de 10 m/s, assinale a opção que torne verdadeiros, simultaneamente, o tipo de alavanca mostrado e o valor da força F que coloque o sistema em equilíbrio. (A) Interfixa e F = 5 N (B) Interfixa e F = 50 N (C) Interpotente e F = 5 N (D) Interpotente e F = 50 N (E) Inter-resistente e F = 5 N

4 Como o sistema está em equilíbrio devemos ter a soma dos momentos lineares iguais a zero: Ppedra 0,5 = F,0 Calculando: ,5 F = F = 50 N Como o centro da alavanca está fixo temos uma interfixa. Opção B Questão 46 Fenômenos elétricos e fenômenos magnéticos fazem parte da vida diária das pessoas. EM relação a esses fenômenos, assinale a opção correta de acordo com os conhecimentos da física. (A) O polo norte da agulha magnética de uma bússola será atraído pelo polo sul geográfico da Terra, polos de nomes diferentes se atraem. (B) Nos telefones existem eletroímãs que, como se sabe,funcionam devido à passagem da corrente elétrica, que transfere elétrons para o núcleo de ferro do eletroímã. (C) A eletricidade estática acumulada em um corpo pode provocar faíscas. Por isso, nos navios que transportam petróleo, os tripulantes são devem usar sapatos com solado de borracha, que é um isolante elétrico. (D) Corpos condutores de eletricidade ficam eletrizados mais facilmente que corpos isolantes, pois nos isolantes os elétrons não se movem. (E) Na eletrização por atrito os corpos ficam eletrizados com cargas de sinais contrários. Assim, o corpo que ficou eletrizado positivamente ganhou prótons e o que ficou negativamente eletrizado ganhou elétrons. Vamos analisar cada uma das opções: (A) Errada. O sul magnético na terra corresponde ao seu norte geográfico e viceversa. Desta forma o polo norte da agulha aponta para o norte geográfico da Terra. (B) Correta. (C) Errada. Exatamente por acumular eletricidade estática e poder soltar uma fagulha que se deve usar sapatos de borracha para isolar eletricamente e evitar este efeito. (D) Errada. Nos isolantes os elétrons se movem, bem como nos condutores, porém com mais dificuldade. (E) Errada. Em eletrização por atrito não há ganho ou perda de prótons, pois eles se localizam dentro do núcleo da molécula. O que há é ganho (carregado negativamente) ou perda (carregado positivamente) de elétrons. Opção B Questão 48 De acordo com a lei da conservação da energia, a energia não pode ser criada nem destruída, podendo ser apenas transformada em de uma forma em outra. Baseado nesse princípio, alguma equipes de fórmula 1 usaram, durante a temporada de 009, um sistema de recuperação da Energia Cinética (em inglês KERS) que proporcionava uma potência extra ao carro cerca de 80 CV durante 6 segundos, melhorando assim as ultrapassagens. Essa energia era acumulada durante as frenagens usando parte da energia cinética do carro, que seria dissipada pelos freios em forma de calor. SE toda energia acumulada pelo KERS pudesse ser integralmente utilizada por um elevador para erguer uma carga total de 1000 kg, que seria, aproximadamente, a altura máxima atingida por esse elevador, desprezando-se todos os atritos envolvidos? 4

5 Dados: 1 CV = 75 W, g = 10 m / s (A) 0 m (B) 5 m (C) 0 m (D) 5 m (E) 40 m Transformando a potência dada em W: 1 CV 75 W 80 CV P P = W Considerando o tempo de 6 segundos teremos uma energia total de: E = P t E = E = 5800 J Se toda essa energia for usada para vencer o trabalho do peso teremos: 5800 mg h = 5800 h = h = 5, m Opção D Concurso 009 Questão 5 Observe a figura a seguir: Suponha que a força exercida pelo homem mostrado na figura acima seja integralmente usada para movimentar um corpo, de massa 15 kg, através de um piso horizontal perfeitamente liso, deslocando-o de uma posição S0 = 0 m, a partir do repouso e com aceleração constante, durante 4 s. Nessas condições pode-se afirmar que, ao final deste intervalo de tempo, a posição final e a velocidade do corpo valem, respectivamente, (A) 100 m e 100 km/h (B) 100 m e 108 km/h (C) 100 m e 144 km/h (D) 10 m e 108 km/h (E) 10 m e 144 km/h Como a massa do corpo sustentada pelo homem é 10 kg temos que seu peso vale 100 N. Assim o peso fica dividido por dois a cada roldana móvel, ou seja, na terceira roldana cada corda sustentará 1 8 homem da figura é de 150 N. do peso inicial. Portanto, a força exercida pelo 5

6 Daí temos que: 150 F = ma a = a = 10 m / s 15 Usando a função horária da posição: t S = S0 + v0t + a 4 S = S = 100 m Usando a função horária da velocidade: v = v + at Passando para km/h: Questão 41 Observe a figura a seguir. Curso Mentor ( ) 0 v = v = 40 m / s v = 40,6 v = 144 km / h A figura acima mostra uma pessoa que desce uma rampa, perfeitamente lisa, de tal forma que a resistência do ar pode ser considerada desprezível. A descida ocorre de uma altura h, que se encontra na vertical de um ponto A. Entretanto, a partir do ponto B passam a atuar forças dissipativas que desaceleram o conjunto pessoa carrinho, fazendo com que passe pelo ponto C com velocidade de 10 m/s. De acordo com as informações apresentadas, é possível afirmar que a energia dissipada, em joules, foi de (A) 1500 (B) 100 (C) 000 (D) 4600 (E) 5100 Da figura temos que: h tg 0 = 5 h = 5 1,7 h = 8,5 m Como não há atrito na rampa temos que: E = E Calculando v: v = 10 8,5 v = 170 m / s Calculando a energia no ponto C teremos: mvc ( + 58) 10 EC = EC = antes depois mv mgh = v = gh 6

7 60 10 EC = EC = 000 J A energia na base da rampa: ( 58) ( 170 ) mv EB = EB = EB = EB = 5100 J A diferença nos dá o quanto de energia foi perdida: E = E = 100 J Questão 4 perdida perdida 7 Opção B Yuri Gagarin, primeiro homem a ser colocado em órbita, ao olhar nosso planeta disse: A Terra é azul. Analise as afirmativas abaixo em relação à Terra. I. A cor azul é devido à predominância da reflexão difusa da luz monocromática azul na atmosfera. II. Qualquer corpo sobre a superfície da Terra sofre a ação de uma força de origem magnética. III. O fenômeno das marés ocorre devido as ações da gravidade do Sol e da Lua. IV. A luz da Terra ao tocar a atmosfera terrestre sofre apenas o fenômeno da refração. V. Uma árvore, fixa sobre a linha do equador, está sempre em repouso em relação a qualquer referencial na Terra. VI. A atuação do peso da massa de ar atmosférico sobre uma superfície da Terra, fornece a grandeza física chamada pressão atmosférica. (A) Apenas as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. (B) Apenas as afirmativas II, V e VI são verdadeiras. (C) Apenas as afirmativas III, IV e V são verdadeiras. (D) Apenas as afirmativas I, III e VI são verdadeiras. (E) Apenas as afirmativas I, II e V são verdadeiras. Verdadeira. A Terra é azul graças aos oceanos que recobrem o nosso planeta, pode-se dizer também que a Terra é azul porque a luz refletida na atmosfera, constituída principalmente de nitrogênio e moléculas de oxigênio, é detectada assim; Falsa. Qualquer corpo que tenha massa sobre a superfície da Terra está sujeito ao seu campo gravitacional; Verdadeira. As marés alta e baixa estão ligadas à força de gravitacional da Lua e da Terra. A Lua atrai os corpos em sua direção - todos os corpos, mas como as águas dos oceanos fluem mais livremente, a mudança é mais visível. Quando a Lua e a Terra estão alinhadas, a Lua exerce atração, no ponto mais próximo, sobre a água do mar. Falsa. A luz solar ao atingir qualquer superfície sempre sofre refração, reflexão e absorção (incluindo a atmosfera). Falsa. Basta pensar que uma pessoa em um avião que observa esta árvore a verá se movendo. Verdadeira. A coluna de ar sobre determinada superfície determina a pressão sobre ela.

8 Opção D Questão 45 Observa a figura a seguir. O circuito acima possui três lâmpadas incandescentes e idênticas, cuja especificação é 60 W 10 V e uma chave Ch de resistência elétrica desprezível. Quando a fonte está ligada com a chave aberta, o circuito é atravessado por uma corrente i 1, e, quando a chave é fechada, o circuito passa a ser percorrido por uma corrente i. Assim, i considerando-se constante a resistência das lâmpadas, pode-se concluir que a razão 1, i entre as correntes i 1 e i vale (A) 1 4 (B) 4 (C) 1 (D) (E) 4 Através das especificações dadas, podemos calcular a resistência de cada lâmpada: V P = R = R = R = 40 Ω R Com a chave aberta, as lâmpadas L e L estão em paralelo e este em série com L 1. A partir disso, calculando i 1 : L L L L 10 = i1 L = i1 L + 10 = i1 L + L 40 i1 = L Então: 1 i 1 = A Com a chave fechada as lâmpadas L e L ficam em curto e não passa corrente por elas. Calculando i : 10 = il1 Daí: = i ( 40) i = i = A 40 8

9 i Fazendo 1 : i Questão 46 Observe a figura a seguir. Curso Mentor 1 i1 i1 = = i 1 i Opção D O uso racional de energia encontra-se presente na agenda política e econômica de muitos países. Além disso, há uma crescente necessidade de substituir a matriz energética baseada nos combustíveis fósseis por energia limpa, atenuando, dessa forma, os efeitos s do aquecimento global. O esquema acima representa uma forma limpa de se obter o aquecimento de água para uso doméstico (ou industrial) através de um coletor solar. Suponha que esse coletor foi construído para transferir, diretamente para a água, energia térmica equivalente a 840 J/s. Sabendo que num certo dia, para aquecer 100 litros de água, a partir da temperatura ambiente de 0 C, o coletor funcionou na sua capacidade máxima por 5 horas, pode-se afirmar que a variação de temperatura obtida, na escala Kelvin, foi de Dados: densidade da água: 1 g / cm, calor específico da água: 1 cal / g C, 1 cal = 4, J (A) 6 (B) 56 (C) 9 (D) 09 (E) 9 Sabemos que a variação de calor pode ser obtida pela seguinte expressão: Q = mc θ ou P t = mc θ Calculando a potência em cal/s: 840 P = cal / s P = 00 cal / s 4, Calculando a massa de água: m 1 d = m = 100 m = g V 0, 001 Substituindo estes valores: = θ 5 6 = 10 1 θ θ = 6 K Deve-se lembrar de que a variação em graus Celsius é a mesma que a variação em Kelvin. 9

10 Opção A Questão 48 Este ano comemora-se o Ano Internacional da Astronomia que, com sua grande contribuição, tem ajudado na compreensão do universo ao qual a humanidade estava inserida. Entretanto, o conhecimento, hoje alcançado, começou no século XVII com a invenção da luneta por Galileu que, pela primeira vez, permitiu ao homem observar o universo de uma forma muito além da visão humana. Abaixo, tem-se o esboço de uma luneta astronômica usada para observar os astros de uma forma simples e direta. Com relação às lentes mostradas, pode-se dizer que elas possuem um comportamento óptico (A) divergente e poderiam ser usadas na correção da miopia. (B) divergente e poderiam ser usadas na correção da hipermetropia. (C) divergente e não poderiam ser usadas para corrigir defeitos de visão. (D) convergente e poderiam ser usadas na correção da hipermetropia. (E) convergente e poderiam ser usadas na correção da miopia. As lentes usadas para fabricação das lunetas são convergentes e estas poderiam ser usadas s na correção da hipermetropia. Opção D 10