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Solução Comentada Prova de Física 10 questões

21. Um corpo de massa 1 kg está suspenso por um dinamômetro preso ao teto de um elevador. O

dinamômetro indica 13 N. Considerando a gravidade local igual a 10 m/s2, analise as afirmativas e marque verdadeiro (V) ou falso (F). 1 ( ) O elevador pode estar subindo com aceleração maior que 2 m/s2. 2 ( ) O elevador pode estar subindo com aceleração maior que 4 m/s2. 3 ( ) O elevador pode estar descendo com desaceleração igual a 3 m/s2. 4 ( ) O elevador pode estar descendo com aceleração igual a 3 m/s2.

Questão 21

Solução: O dinamômetro indica que o corpo está sujeito a uma força aparente de 13N, correspondendo a uma aceleração para cima de 13 m/s2. Como o corpo também está sujeito a aceleração da gravidade, para baixo, de 10 m/s2, isso nos dá uma aceleração resultante de 3 m/s2, para cima. Nessa condição, o elevador pode estar subindo acelerado ou descendo desacelerado, o que nos leva a concluir que a resposta correta será: 1(V), 2(F), 3(V) e 4(F).

22. Um bloco de massa m desce um plano inclinado com velocidade de módulo . O plano inclinado tem altura h, comprimento l e base b. Sabe-se que o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e o plano vale µ= h/b. Analise as afirmativas abaixo e marque verdadeiro (V) ou falso (F).

0v

1 ( ) O bloco tem movimento uniformemente acelerado. 2 ( ) O bloco tem movimento uniformemente retardado. 3 ( ) O bloco desce o plano com movimento uniforme. 4 ( ) A força resultante sobre o bloco é nula.

Questão 22 Solução: As forças que atuam sobre o bloco são: a força peso, a força normal e a força de atrito, que podem ser vista na figura. O ângulo oposto a altura h é α e os valores do seno e do cosseno são dados por h/l e b/l, respectivamente. Aplicando a 2ª Lei de Newton, temos: (1) e

(2) , com mafsenmg a =−α

Ncosmg =α αµ=µ= cosmgNfa (3). Combinando as eq. (1) e (3), e utilizando os dados do problema , encontramos a=0 . De modo que o valor vo é constante. Conseqüentemente os itens 1 e 2 são falsos e os itens 3 e 4 são verdadeiros. 1(F) – 2 (F) – 3 (V) – 4 (V)

h

l

b

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23. Analise as afirmativas abaixo e indique com (V) a(s) verdadeira(s) e com (F) a(s) falsa(s).

1 ( ) O primeiro princípio da Dinâmica afirma que um corpo goza de uma propriedade essencial denominada Inércia.

2 ( ) Resultante de um sistema de forças aplicadas a uma partícula é a força única que, aplicada à mesma partícula ao invés das demais, imprime a mesma aceleração.

3 ( ) Para mudar a direção do movimento de um corpo, ou a velocidade escalar do mesmo, é necessária a ação de uma força.

4 ( ) Para mudar a direção do movimento de um corpo, é preciso despender energia.

Questão 23

Solução: Os itens 1, 2 e 3 descrevem princípios e definições fundamentais da dinâmica. Quanto ao item 4, sabemos que a direção do movimento de um corpo pode ser modificada sem dispêndio de energia, como em situações em que o deslocamento é perpendicular à força aplicada, resultando em trabalho nulo. Um bom exemplo é o caso do movimento circular uniforme. Portanto os itens 1, 2 e 3 são verdadeiros e o item 4 é falso. 1(V) – 2 (V) – 3 (V) – 4 (F)

24. Considere um balão cheio de hélio, preso ao fundo de um recipiente por um fio sem massa.

Considere as seguintes situações, notando que o fio nos casos (a) e (b) mede o dobro do comprimento dos casos (c) e (d). Analise a situação mostrada na figura e indique com (V) a(s) verdadeira(s) e com (F) a(s) falsa(s), acerca da tensão (T ) no fio.

ρAR=1,29Kg/m

3 ;

ρÁgua=1000Kg/m

3; ρHélio= 0,181Kg/m

3

1 ( ) ba TT > e T ac T<

2 ( ) db TT = e T ca T=

3 ( ) ab TT > e T cd T>

4 ( ) ca TT > e T db T>

Questão 24

Solução: A tensão no fio é devida ao empuxo, exercido pelo ar (casos (a) e (c)) ou pela água (casos (b) e (d)). Sabemos que a intensidade do empuxo é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo e portanto é independente da altura que o corpo ocupa no fluido. Conseqüentemente o balão mergulhado na água sofre um empuxo maior que o balão no ar, independente do comprimento do fio. Concluímos que os itens 1 e 4 são falsos, e o item 2 é verdadeiro, assim como o item 3. 1(F) – 2 (V) – 3 (V) – 4 (F)



25. Analise as afirmativas seguintes e classifique-as como verdadeira (V) ou falsa (F).

1 ( ) Quando um líquido é aquecido sob pressão constante a densidade absoluta diminui. 2 ( ) Quando duas barras metálicas sofrem a mesma variação de temperatura, aquela com

coeficiente de dilatação maior, apresenta maior variação de tamanho. 3 ( ) Volume de um gás é a soma dos volumes das moléculas que o compõem. 4 ( ) As transformações isotérmicas se processam sem troca de calor.

Questão 25

Solução: Quando um líquido é aquecido a pressão constante, seu volume aumenta e portanto a densidade absoluta diminui (item 1 é verdadeiro). Para uma mesma variação de temperatura, a dilatação de uma barra é diretamente proporcional ao coeficiente de dilatação e ao comprimento inicial, assim como não se sabe a relação entre os tamanhos iniciais das barras, a afirmativa do item 2 não é correta. O volume de um gás corresponde à capacidade do recipiente que o contém. Portanto o item 3 é falso. Por fim, as transformações isotérmicas são aquelas em que não existe variação da temperatura, mas ocorre troca de calor. Portanto o item 4 é falso. 1(V) – 2 ( F) – 3 (F ) – 4 ( F)

26. Sobre calor e termodinâmica, analise as afirmativas abaixo e indique com (V) a(s) verdadeira(s) e

com (F) a(s) falsa(s). 1 ( ) O ciclo de Carnot, num diagrama PV, é esboçado usando alternadamente duas

isotérmicas e duas adiabáticas. 2 ( ) A transformação adiabática é caracterizada por não haver trocas de calor entre o

sistema e o meio externo, e em conseqüência não existe realização de trabalho. 3 ( ) Para ferver uma massa de 1kg de água, ao nível do mar, a qual está inicialmente a

37°C, necessitamos fornecer 63.000 calorias à água ( =1cal/g°C). águac4 ( ) Em uma mudança de estado, toda a energia térmica recebida pela substância é usada

para mudar o seu estado de agregação.

Questão 26

Solução: Os itens 1 e 4 estão corretos, uma vez que são basicamente definições de calor e Termodinâmica. O item 2 está errado, pois na transformação adiabática pode existir realização de trabalho por meio da variação da energia interna. Por substituição dos dados na equação

θ∆= mcQ , onde θ∆ indica a variação de temperatura, verificamos que o item 3 está correto.

1(V) – 2 (F) – 3 (V) – 4 (V)



27. Uma pessoa caminha com velocidade constante de módulo V paralelamente a uma parede que

contém um espelho de 3 m de comprimento. A distância da sua trajetória em relação à parede é denotada por D. Diretamente a sua frente existe um objeto fixo que pode ser visto através do espelho durante 1,5 s. De posse desses dados marque com (V) a(s) sentença(s) verdadeira(s) e com (F) a(s) falsa(s).

1 ( ) O módulo da velocidade dessa pessoa em relação ao objeto é V = 2,5 m/s e a distância D = 2 m.

2 ( ) O módulo da velocidade dessa pessoa em relação ao objeto é V = 3,0 m/s e a distância D = 2 m.

3 ( ) O módulo da velocidade dessa pessoa em relação ao objeto é V = 3,5 m/s e a distância D é qualquer.

4 ( ) O módulo da velocidade dessa pessoa em relação ao objeto é V = 4,0 m/s e a distância D é qualquer.

Questão 27 Solução: Uma pessoa que caminha sobre a reta s paralelamente a uma parede que contém o espelho L, vê a imagem I do objeto O a sua frente, formada no espelho a igual distância D dessa parede. Por semelhança de triângulo podemos escrever:

aLD

bSD

+=

+2

(eq.1) e bD

aD 2= (eq.2) ab 2=⇒ . Logo

aLavt +=

+1

22

smtLvavtaL /422)(2 ==⇒+=+ . Da equação 1, decorre que a pessoa pode andar a

qualquer distância da parede que a igualdade será mantida, para qualquer valor de D. Assim a única afirmativa verdadeira é a 4, e a resposta será 1(F), 2(F), 3(F) e 4(V).

28. As afirmativas abaixo se referem ao que pode ser observad

carregado positivamente, com carga +Q, de um eletroscópio dcom conceitos de eletrostática, marque verdadeiro (V) ou falso 1 ( ) Ao aproximarmos o corpo carregado do eletroscó

folhas. 2 ( ) Ao aproximarmos o corpo carregado do eletroscó

folhas. 3 ( ) Ao aproximarmos o corpo carregado do eletroscópi

altera. 4 ( ) Ao tocarmos o corpo no terminal do eletroscópio, as

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D

D
L
S=vt
b
a

O

I

s

o quando se aproxima um corpo e folhas com carga –Q. De acordo (F), quando apropriado. pio, aumenta a separação entre as

pio, diminui a separação entre as

o, a distância entre as folhas não se

folhas se aproximam.

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Questão 28

Solução: Quando aproximamos o corpo carregado positivamente do eletroscópio com folhas carregadas negativamente, parte dos elétrons migra das folhas para a esfera do eletroscópio, diminuindo o número de cargas negativas nelas e daí a repulsão entre as mesmas. Assim o item 1 é falso, o item 2 é verdadeiro e o item 3 é falso. Ao tocarmos o corpo no terminal do eletroscópio, existe uma tendência a um balanceamento de cargas, que torna as folhas praticamente neutras, conseqüentemente elas se aproximam. Assim o item 4 é verdadeiro. 1(F) – 2 (V) – 3 (F) – 4 (V)

29. Analise as afirmativas abaixo. Assinale com (V) a(s) verdadeira(s) e com (F) a(s) falsa(s).

1 ( ) Entre dois feixes de elétrons paralelos e com a mesma velocidade, aparecem forças repulsivas.

2 ( ) Entre dois fios condutores, paralelos, percorridos por correntes com o mesmo sentido, aparecem forças atrativas.

3 ( ) Entre dois fios condutores, paralelos, percorridos por correntes de sentidos contrários, aparecem forças atrativas.

4 ( ) Entre um fio condutor percorrido por uma corrente e um feixe de elétrons paralelo, com o mesmo sentido que a corrente no fio condutor, aparecem forças atrativas.

Questão 29

Solução: Entre dois fios condutores paralelos percorridos por correntes aparecem forças devido à influência do campo magnético de um fio em relação ao outro. No caso de correntes no mesmo sentido aparecem forças de atração, e no caso de correntes em sentidos contrários, surgem forças de repulsão. O sentido convencional da corrente corresponde ao oposto do sentido em que se movem os portadores de carga elétrica negativa. Portanto o item 1 é análogo a dois fios condutores com correntes no mesmo sentido, portanto aparecem forças de atração, ao contrário do que estabelece o item. Quando se considera o item 4, verificamos que a descrição é análoga ao caso de dois fios com correntes em sentidos contrários, portanto aparecem forças repulsivas, divergindo do que afirma o mesmo item. Quanto aos itens 2 e 3, apenas o item 2 é verdadeiro. 1(F) – 2 (V) – 3 (F) – 4 (F)

30. Sobre o modelo atômico de Bohr, indique com (V) a(s) verdadeira(s) e com (F) a(s) falsa(s).

1 ( ) Uma vez que um elétron em um átomo descreve, por exemplo, uma circunferência em torno do núcleo, ele possui aceleração e portanto emite radiação continuamente.

2 ( ) Ao passar de um estado estacionário para outro, o átomo emite ou absorve um quantum de energia igual à diferença entre as energias correspondentes aos dois estados.

3 ( ) No átomo de hidrogênio, para passar do nível de energia n = 2 para n = 3, o elétron deve absorver um fóton com energia aproximadamente igual a 1,89 eV.

4 ( ) O chamado estado fundamental do átomo de Hidrogênio é aquele no qual o elétron está no mais baixo nível de energia.



Questão 30

Solução: Os itens 2 e 4 são expressões dos postulados de Bohr e portanto verdadeiros. O item 1 diverge do modelo de Bohr que estabelece que num estado estacionário, uma órbita por exemplo, não há emissão de radiação. Quanto ao item 3, utilizando-se a expressão para os níveis de energia do

modelo de Bohr, a saber 2

6,13n

En −= eV, conclui-se que a diferença de energia entre os níveis

e n é de aproximadamente 1 eV. Portanto o item 3 é verdadeiro. 1 (F) – 2 (V) – 3 (V) – 4 (V)

2=n 3= 89,


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