TC 3 UECE 01 FASE POF.: Célio Normando Conteúdo: Lâmpadas Incandescentes 1. A lâmpada incandescente é um dispositivo elétrico que transforma energia elétrica em energia luminosa e energia térmica. Uma lâmpada, quando ligada à tensão nominal, brilhará normalmente. A associação em série é uma das formas básicas de se conectarem componentes elétricos ou eletrônicos. Assim, considere o fato de um eletricista instalar duas lâmpadas de filamento incandescente em série e aplicar à associação uma tensão elétrica de 0 V. Considerar: lâmpada L1 (100 W; 110V); lâmpada L (00 W, 110 V). Portanto, é COETO afirmar: a) L1 e L brilharão normalmente. b) L1 e L brilharão com intensidade acima do normal. c) L1 e L brilharão com intensidade inferior ao normal. d) Somente L1 brilhará acima do normal e provavelmente queimará. SOLUÇÃO: Como as lâmpadas têm a mesma tensão nominal, a lâmpada L1 tem resistência duas vezes maior que a lâmpada L. Ligadas em série serão percorridas pela mesma corrente e assim a ddp na lâmpada L1 será duas vezes maior que na lâmpada L. V1 + V = 0 -----> V + V = 0 -----> V = 73,3V. Portanto: V = 73,3V e V1 = 146,6V, com isso somente L1 brilhará acima do normal e provavelmente queimará. ESPOSTA (D) Conteúdo: Movimento Circular Lançamento Horizontal. Um garoto, que se encontra em repouso, faz girar, com velocidade constante, uma pedra de massa m presa a um fio ideal. Descrevendo uma trajetória circular de raio num plano vertical, essa pedra dá diversas voltas, até que, em um dado instante, o fio arrebenta e ela é lançada horizontalmente, conforme ilustra a figura a seguir. Sujeita apenas à aceleração da gravidade g, a pedra passou, então, a descrever uma trajetória parabólica, percorrendo uma distância horizontal x equivalente a 4.
A tração experimentada pelo fio toda vez que a pedra passava pelo ponto onde ele se rompeu era igual a a) mg b) mg c) 3 mg d) 4 mg SOLUÇÃO: A figura mostra as forças que agem na pedra imediatamente antes de o fio arrebentar. No lançamento horizontal, o tempo de queda independe da velocidade inicial, dependendo apenas da altura (h) e da intensidade do campo gravitacional local (g), como na queda livre. Assim: ( ) 1 h 4 h = g t t = t = t =. g g g No eixo x o movimento é uniforme, pois a velocidade horizontal de lançamento permanece constante. Então: 4 4 4 x = v t 4 = v ( 4) = v 16 = v g g g v = 4g. Imediatamente antes de o fio arrebentar, as forças que agem na pedra são a tração e o peso, como mostra a figura, sendo a soma vetorial das duas a resultante centrípeta. mv m( 4g) T + P = C T + mg = T = mg T = 4mg mg T = 3mg. Conteúdo: Magnetismo 3 Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas no fim do enunciado que segue, na ordem em que aparecem. Um elétron atravessa, com velocidade constante de módulo v, uma região do espaço onde existem campos elétrico e magnético uniformes e perpendiculares entre si. Na figura abaixo, estão representados o campo magnético, de módulo B, e a velocidade do elétron, mas o campo elétrico não está representado. Desconsiderando-se qualquer outra interação, é correto afirmar que o campo elétrico página, perpendicularmente, e que seu módulo vale. a) penetra na - vb b) emerge da - vb c) penetra na - eb d) emerge da - eb SOLUÇÃO: Pela regra da mão esquerda, o elétron sofrerá do campo magnético uma força perpendicular para fora da página. Para equilibrar, a força gerada pelo campo elétrico deverá ser perpendicular e para dentro da página. Portanto, o campo elétrico deverá ser para fora da página. qvb = qe E = vb. ESPOSTA (B)
Conteúdo: Cinemática Grandezas Cinemáticas 4. Um trem se locomove de uma estação a outra, sempre durante 5 minutos e, após chegar a ela, o maquinista abre as portas e espera 30 segundos para que todas as pessoas possam entrar e sair. A partir daí, fecha as portas e movimenta o trem para a próxima estação. Considerando que o trem realize um percurso total de 8 km desenvolvendo uma velocidade média de 60 km/h, pode-se estimar que o número de paradas (estações), contando desde a primeira até a última estação é de Observação: Despreze o intervalo de tempo durante a abertura e o fechamento das portas. a) 4. b) 5. c) 6. d) 8. SOLUÇÃO: Consideremos que o tempo entre duas estações quaisquer é sempre de 5 min (o enunciado não deixa isso muito claro). Dados: S = 8 km; v m = 60 km/h. Calculando o tempo de viagem: S 8 7 7 60 t = = = h = min = 8 min. v 60 15 15 m Isso significa que são gastos 5 min com o trem em movimento e 3 minutos com paradas. Como cada parada dura 0,5 min, temos, então, 6 paradas ou 6 estações. Conteúdo: Força Elétrica 5. Um pêndulo elétrico de comprimento e massa m = 0, kg, eletrizado com carga Q positiva, é repelido por outra carga igual, fixa no ponto A. A figura mostra a posição de equilíbrio do pêndulo. Dado: g = 10m / s Qual é o módulo das cargas? a) 60.10 C. b) 13 60 10 C c) 6 10 C d) 40 10 C. SOLUÇÃO: A Figura 1 mostra a forças que agem sobre a esfera colocada em B. Como há equilíbrio, essas forças devem formar um triângulo, como mostra a Figura. Suponhamos que essas esferas estejam no vácuo, onde a constante eletrostática é 9 k = 9 10 N.m /C. Dado: d = 6 cm = 6 10 m. Na Figura 1: 6 3 tgθ = = = 0,75. 8 4
Na Figura : F kq tg F P tg mg tg Q P d 4 0, 10 0,75 36 10 14 Q = = 60 10 9 9 10 θ = = θ = θ = = Q 60 10 C. mg tgθ d k ESPOSTA (A) Conteúdo: Estática Equilíbrio de Partícula 6. Uma caixa A, de peso igual a 300 N, é suspensa por duas cordas B e C conforme a figura abaixo. O valor da tração na corda B é igual a a) 150,0 N. b) 59,8 N. c) 346,4 N. d) 600,0 N. SOLUÇÃO: Dado: P = 300 N A Figura 1 mostra as forças que agem no nó. Como a caixa está em repouso, a resultante das forças que agem sobre ela é nula. Então pela regra poligonal, elas devem formar um triângulo, como mostrado na Figura. Da Figura : P 1 300 = = = ESPOSTA (D) B sen30 TB 600 N. TB TB Conteúdo: Circuito Elétrico - Calorimetria 7. Um ebulidor de resistência elétrica igual a 75,0 Ω está envolto por 0,0 kg de gelo a 0 ºC. Os terminais do ebulidor são conectados a uma fem que gera uma corrente elétrica de intensidade igual a A através dele, durante 1,4 minutos. Considere que toda energia dissipada pelo ebulidor foi integralmente absorvida pelo gelo. Considere, ainda, 1 cal = 4, J; c água = 1 cal/g ºC e L f(água) = 80 cal/g. Sobre esse evento físico, assinale o que for FALSO a) A potência do ebulidor é igual a 300 W. b) A energia dissipada pelo ebulidor foi 5.00 J. c) A diferença de potencial entre os terminais do ebulidor, durante o processo, foi de 150 V. d) A temperatura final do sistema é 10 ºC.
SOLUÇÃO: a) Correta. A potência dissipada é: P d, = i = 75 () P d = 300 W. b) Correta. E = P d t = 300 (1,4 60) E = 5.00 J. c) Correta. A ddp (U)nos terminais é dada pela 1ª lei de Ohm: U = i = 75 () U = 150 V. d) Falsa. Calculando a massa de gelo que funde, transformando em água: E = Q = m L f 5.00 = m (80 4,) m = 75 g. Como a massa inicial de gelo é 0, kg = 00 g, restam 15 g de gelo Como no final há uma mistura de água e gelo, a temperatura de equilíbrio é 0 C. ESPOSTA (D) Conteúdo: Dinâmica ª Lei de Newton 8. Observe a tirinha Uma garota de 50 kg está em um elevador sobre uma balança calibrada em newtons. O elevador move-se verticalmente, com aceleração para cima na subida e com aceleração para baixo na descida. O módulo da aceleração é constante e igual a m / s em ambas situações. Considerando g = 10m / s, a diferença, em newtons, entre o peso aparente da garota, indicado na balança, quando o elevador sobe e quando o elevador desce, é igual a a) 50. b) 100. c) 150. d) 00. SOLUÇÃO: Elevador subindo: N1 P = ma N1 500 = 50x N1 = 600N Elevador descendo: P N = ma 500 N = 50x N = 400N N1 N = 600 400 = 00N. ESPOSTA (D) Conteúdo: Forças em Trajetórias Curvas Energia Cinética 9. A figura representa as forças que atuam sobre um piloto que tomba sua motocicleta em uma curva para percorrê-la com maior velocidade. Sabendo-se que a massa do conjunto moto-piloto é igual a m, a inclinação do eixo do corpo do piloto em relação à pista é θ, o módulo da aceleração da gravidade local é g e que o raio da curva circular é igual a, contida em um plano horizontal, em movimento circular uniforme, é correto afirmar que a energia cinética do conjunto moto-piloto é dada pela expressa
a) m gtgθ b) mtg θ g c) mg tgθ d) mgtg θ SOLUÇÃO: Observe a figura abaixo. No triângulo sombreado podemos afirmar: F mg tg = n = Fat v m 1 1 EC =.m.v = θ.m. v tgθ = g v g mg = tgθ tgθ g = tgθ Conteúdo: Associação de Geradores 10. Uma lanterna necessita de 4 pilhas comuns de 1,5 V cada, e sua lâmpada, funcionando normalmente, dissipa uma potência de 0 W. Essa lanterna consegue funcionar com seu brilho máximo e ininterruptamente durante dias e horas. São feitas as seguintes afirmações: I. Se essas pilhas fossem ligadas em série, 8V seria a tensão sobre as lâmpadas da lanterna. II. O consumo dessa lanterna equivaleria ao de um chuveiro elétrico de 4000 W, ligado durante 15 minutos. III. As pilhas, assim como as baterias, transformam a energia química em elétrica. IV. Uma bússola, junto dessa lanterna acesa, não sofre ação de um campo magnético criado pela lanterna. É correto o que se afirma em: a) III, apenas. b) I e II, apenas. c) II e III, apenas d) I, II e III, apenas. SOLUÇÃO: I. Incorreta. Se as pilhas estão em série, a tensão equivalente é a soma das tensões, portanto a tensão nas lâmpadas da lanterna será: U = 4 1,5 = 6 volts. II. Correta. A energia consumida por um aparelho é dada pelo produto da potência pelo tempo de operação. Então: Para a lanterna: P L = 0 W; t L = ( 4) + = 50 h. E L = P L t L = 0 50 = 1.000 Wh. Para o chuveiro: P C = 4.000 W; t C = 15 min = 1 4 h. 1 E C = P C t C = 4.000 = 1.000 Wh. 4 III. Correta. IV. Incorreta. A bússola sofre ação do campo magnético criado pela corrente elétrica que alimenta as lâmpadas da lanterna.