RESOLUÇÕES

 

01- 01. Correta  ---  ∆S=100m  ---  ∆t=9,63s  ---  V_m=∆S/∆t=100/9,63  ---  V_m≈10,384m/s.

02. Correta  ---  velocidade média de Yoham Blake  ---  V_m=∆S/∆t=100,9,75  ---  V_m≈10,256m/s  ---  essa é a velocidade média do atleta e, é claro que em vários momentos da prova ele ultrapassou esse valor e em outros não.

04. Correta  ---  Trata-se agora de um movimento uniformemente variado com a velocidade variando de 0 a V no intervalo de tempo ∆t=9,80s, cuja velocidade média é fornecida por  ---  V_m=(V + V_o)/2=(V + 0)/2  ---  V_m=V/2  ---  mas, a velocidade média V_m também é fornecida por  ---  V_m=∆S/∆t=100/9,80=10,20m/s  ---  V/2=10,20  ---  V=20,40m/s  ---

aceleração média  ---  a_m=∆V/∆t=(V – V_o)/9,80  ---  a_m=20,40/9,80  ---  a_m=2,08m/s².

08. Correta  ---  cálculo da velocidade final V do atleta Ryan Bailey  ---  V_m=(V + V_o)/2=(V + 0)/2  ---  V_m=V/2  ---  V_m= ∆S/∆t =100/9,88=10,12m/s  ---  V/2=10,12  ---  V=20,24m/s  ---  velocidade relativa em relação ao vento  ---  mesmo sentido, subtrai-se os módulos das velocidades  ---  V’=20,24 – 1,5  ---  V’=18,74m/s  ---  V > V’.

16. Falsa  ---  tempo que ele está efetivamente correndo  ---  ∆t=(9,74 – 0,178)=9,562  ---  V_m=∆S/∆t=100/9,562  --- 

V_m=10,46m/s.

R- (01 + 02 + 04 + 08)=15.

02- 01- Falsa  ---  se, por exemplo, eles estivessem se movendo lado a lado, eles “varreriam” o mesmo ângulo (Δφ) no

mesmo intervalo de tempo Δt, suas velocidades angulares (W= Δφ/Δt) seriam iguais, ou seja, W_próximo=W_afastado.

02. Correta  ---  se eles se movem alinhados, devem possuir a mesma velocidade angular  ---  W_próximo = W_afastado  --- 

V_próximo/R_menor=V_afastado/R_maior  ---  V_próximo/18=V_afastado/24  ---  V_próximo=18.V_afastado/24  ---    V_próximo=1,33V_afastado.  

04. Falsa  ---  Carro em pista sobrelevada de ângulo θ com a horizontal, sem atrito em pista circular de raio R, contida num plano horizontal.

As duas forças que agem sobre o carro, independente do atrito são seu peso  e a reação do solo . Para que o carro complete a curva a força resultante centrípeta   deve ser a soma vetorial de  com  e deve ser radial e dirigida para o centro C  da pista circular de raio R (veja figura abaixo).

No triângulo hachurado  ---  tgθ=cateto oposto/cateto adjacente  ---  tgθ=F_C/P  ---  tgθ=(mV²/R)/mg  ---  V²=R.g.tgθ

velocidade que o carro deve ter para efetuar a curva sem atrito.

No caso do exercício trata-se de uma bicicleta num ângulo de sobrelevação de 45^o na parte interna que tem R=18m  ---

V=√(R.g.tg45^o=√(18.10.1)  ---  V=180m/s.

08. Correta  ---  se a velocidade V tem intensidade constante, a força resultante centrípeta também terá módulo constante, pois F_c=m.V²/2, com m e V são constantes.

16. Falsa  ---  observe na figura abaixo que a força resultante centrípeta não é paralela à pista, tem direção radial e

sentido para o centro da circunferência.

32. Correta  ---  como o deslocamento é uma grandeza vetorial e o ciclista sai de um ponto e retorna ao mesmo ponto, essa soma vetorial (vetor deslocamento) é nula.

R- (02 + 08 + 32)=42.

03- 01. Correta  ---  pelo enunciado a massa total que sobe é a massa da gôndola (500kg) somada com sua carga (240kg)  ---  peso   ---  P=M.g=(500 + 240),g=740.10  ---  P=7400N (peso de uma gôndola carregada)  ---  a gôndola sobe com velocidade constante uma altura ∆S=100m em  ∆t=40s e sua velocidade média V_m será  ---  V_m= ∆S/∆t=100/40  --- 

V_m=2,5m/s  ---  a subida é um MRU, então a força resultante sobre a gôndola durante a subida é nula o que implica que

a intensidade da força média aplicada pelo motor equilibra a força peso  ---  F_m=P=7400N  ---  F_m=7400N  ---  o trabalho da força média aplicada pelo motor na subida vale W=F_m.d,cos0^o=F_m.d.1  ---  W=F_m.d  ---  potencia média  --- P_o=W/∆t   ---  P_o=F_m.d//∆t  ---  d//∆t=V_m  ---  P_o=F_m,V_m=7400.2,5  ---  P_o=18500W.

02. Correta  ---  tempo que demora, em queda livre (a=g) para , a partir do repouso (V_o=0), atingir velocidade de V=122,4/3,6  ---  V=122,4/3,6  =34m/s  ---  V = V_o + g.t  ---  34=0 + 10t  ---  t=3,4s  ---  cálculo da aceleração de retardamento a quando, descendo na vertical, com a velocidade passando de V_o=122,4/3,6=34m/s  até parar, quando V=0 em ∆t=8,4 – 3,4=5s  ---  V=V_o - a.t  ---  0 = 34 – a.5  ---  a=34/5  ---  a=6,8m/s²  ---  força desaceleradora média  ---  F­_R= m.a=740.6,8  ---  F_R=5032N.

04. Falsa  ---  é de 3,4s (veja 02).

08. Correta  ---  a queda livre demorou t=3,4s, com a=g=10m/s² e V_o=0  ---  ∆S=V_ot + at²/2=0.3,4 + 10.(3,4)²/2= 0 + 10.11,56/2=10.5,78  ---  ∆S=57,8m.

16. Falsa  ---  é g apenas na queda livre e não durante todo o percurso.

R- (01 + 02 + 08)=11.

04- 01- Falsa  ---  É o fenômeno pelo qual a energia emitida pelo Sol chega até a Terra através do vácuo. Realiza-se

através de ondas eletromagnéticas que são compostas por diversas ondas de freqüências diferentes (raios cósmicos, raios X, raios ultravioleta, luz visível, raios infravermelhos, microondas, etc.), chamadas radiações térmicas. Qualquer corpo que possua temperatura superior ao zero absoluto (0K ou -273^oC) emite energia radiante e as que se transformam mais facilmente em calor quando absorvidas pelo receptor são as infravermelhas, denominadas também de ondas de calor.

02. Falsa  ----  o calor se propaga na faixa de radiação das ondas infravermelhas, e o processo de aquecimento dos alimentos não é por transmissão de calor, é por ressonância  --- pelas microondas, através do processo de ressonância as moléculas de água existentes nos alimentos absorvem essas ondas, as quais fazem aumentar a agitação das mesmas, provocando assim o aquecimento dos alimentos de fora para dentro. 

04. Correta  ---  Define-se fluxo de calor  como sendo a quantidade de calor que atravessa a superfície S pelo intervalo de tempo  ---   Φ=Q/Δt  ---  constata-se experimentalmente que essa quantidade de calor Q depende da área S da barra (parede), da espessura e da geometria da mesma e, da diferença de temperatura de temperatura Δθ=(θ₁ – θ₂)  ---  essas relações são expressas pela lei de Fourier através da equação:

A constante K é denominada de coeficiente de condutividade térmica é uma característica da natureza do material. Normalmente o fluxo de calor é expresso em calorias por segundo (cal/s) e, como ele é proporcional a Φ

08. Correta.

16. Correta  ---   Um recipiente adiabático é aquele que impede trocas de calor entre seu interior e o ambiente externo.

32. Falsa  ---  a fonte de calor deve estar na parte inferior  ---  trata-se da transferência de energia térmica (calor) pela matéria em movimento devido à diferença de densidades dessa matéria. Essa matéria só pode ser fluida (líquido, gás ou vapor). Observe a figura abaixo onde se tem tubos de vidro contendo água líquida.

A água em A, aquecida, expande-se, fica menos densa, mais leve e sobe o trecho AB. A água mais fria, mais densa e mais pesada do trecho CD desce e ainda empurra para cima a água quente do ramo AB. Obtém-se então uma circulação de água na qual a transferência de calor é feita  através da matéria (no caso, água) e que recebe o nome de corrente de convecção.

R- (04 + 08 + 16)=28.

05- 01. Falsa  ---  Os processos irreversíveis ocorrem sempre num só sentido, sendo por isso fácil reconhecer a ordem temporal com que acontecem  ---  exemplo  ---  o processo de transferência de energia por calor, de um corpo com certa

temperatura para outro corpo com temperatura menor, é irreversível porque ocorre espontaneamente em um único sentido, do corpo com temperatura maior para o corpo com temperatura menor  ---  outro exemplo, a combustão de uma folha de papel  ---  Na realidade, na natureza todas as transformações espontâneas são irreversíveis. No exemplo acima é muito improvável que você elimine totalmente o atrito e, devido ao choque com as moléculas de ar e outros atritos, o bloco, depois de certo tempo irá parar. A energia do bloco se converteu em energia térmica. O contrário não ocorre, ou seja, é impossível na natureza, que as moléculas se reorganizem e empurrem o bloco fazendo-o retornar à posição inicial. É por esse motivo que surgiu o Princípio da Degradação da Energia que afirma que é impossível converter totalmente calor em trabalho.

02. Correta  ---  não existe máquina térmica perfeita, uma parte de calor é sempre transformada em energia menos útil, que não realiza trabalho.

04. Falsa  ---  Pode-se definir o Segundo Princípio da Termodinâmica da seguinte maneira: “É impossível obter uma máquina térmica que, operando em ciclos, seja capaz de transformar totalmente o calor por ela recebido em trabalho”

08. Falsa  ---  a principal fonte de calor do universo é o Sol.

16. Correta  ---  Calor é a energia que passa de um corpo a outro, devido, a diferença de temperatura entre os corpos, ou seja, calor é a energia em trânsito  ---  essa energia deve sempre ser transferida do corpo de maior para o de menor temperatura.

32. Falsa  ---  As máquinas frigoríficas não contrariam o enunciado da segunda lei da Termodinâmica, que a referida passagem não é espontânea, ocorrendo à custa de um trabalho externo. No refrigerador das geladeiras comuns existe um líquido refrigerante (freon, tetrafluoretano, etc,), que, ao sofrer expansão passa do estado líquido ao estado gasoso, que abaixa a temperatura na serpentina interna (congelador). Esse líquido refrigerante absorve calor do congelador e, através de um mecanismo ele é forçado a entrar no condensador, onde é comprimido até se liquefazer e nessa liquefação cede calor ao ambiente através da serpentina externa. Esse processo se repete ciclicamente.  

64. Correta  ---  A entropia pode ser considerada como o nível de desorganização de um sistema.Exemplo: escreva os números de 0 a 9 em pedaços de papéis (sistema), deixe-os ordenados em sua mão e em seguida jogue-os para cima deixando-os cair na mesa. Você observará que todas foram espalhadas de maneira desordenada na mesa. A medida quantitativa da desordem desse sistema (os 10 números) corresponde à entropia. Quanto maior o grau de desorganização do sistema, maior a entropia. Espontaneamente você jamais os números voltarão de maneira ordenada à sua mão, a não ser que você os pegue e os ordene, mas aí, o processo não será mais espontâneo, pois será realizado um trabalho para que isso ocorra. Quando um motor, por exemplo, de um carro estiver funcionando (energia útil), parte da energia recebida é dissipada por atritos e essa energia dissipada é a entropia e você nunca mais conseguirá reutiliza-la

pelo processo inverso. A degradação natural da energia também é uma evolução para a desordem. As energias ordenadas (mecânica, elétrica, química) tendem a se converter na energia desordenada de agitação térmica (calor) que não pode retornar a ser ordenada e vai aumentando cada vez mais,

 O Segundo Princípio da Termodinâmica diz precisamente isso, que um sistema isolado tende a evoluir no sentido de aumentar a entropia. Por isso que a entropia do universo aumenta continuamente, pois os acontecimentos inversos não acontecem.

R- (02 + 16 + 64)=82.

06- 01. Correta  ---  O globo ocular pode ser comparado a uma máquina fotográfica onde o cristalino seria a lente (ou

sistema de lentes) convergente, a íris seria o diafragma da máquina fotográfica que abre ou fecha permitindo maior ou menor entrada de luz e a retina seria o filme ou sensor onde a imagem real, invertida e menor é formada.

02. Correta  ---  o índice de refração é fornecido por n=c/V, onde c é a velocidade da luz no vácuo (constante)  ---  observe nessa expressão que o índice de refração de um meio é inversamente proporcional à velocidade da luz V nesse meio.

04. Falsa  ---  quando a luz incide perpendicularmente à superfície de separação, ao se refratar ele não sofre desvio  ---

na refração, a única grandeza que não varia é a frequência, variando a velocidade de propagação e o comprimento de onda.

08. Falsa  ---  a refração ocorre em todas as partes do olho, caso contrário a luz não chegaria até a retina.

16. Correta.

32. Correta.

64. Falsa  ---  Hipermetropia - Na hipermetropia a formação da imagem ocorre, teoricamente, atrás da retina, porque o olho é curto demais.e porque o cristalino não consegue se acomodar para focalizar a imagem sobre a retina. Os hipermétropes não conseguem enxergar objetos próximos com nitidez. . O defeito é corrigido com lentes convergentes.

R- (01 + 02 + 16 + 32)=51.

07- 01. Correta  ---  pelo enunciado a resistência interna do LED é desprezível (r=0), a ddp da bateria com 3 pilhas

ligadas em série vale U=3x1,5=4,5V, que é a mesma para cada LED, pois todos estão em paralelo  ---  lei de Ohm  ---  R=U/i=4,5/2.10^-2=2,25.10²  ---  R=225Ω.

02. Correta  ---  A lanterna funciona da seguinte forma: ao acioná-la pela primeira vez, a chave 1 é ligada; ao acioná-la pela segunda vez, a chave 2 é ligada..."   ---  portanto, a corrente que percorre a chave 2 ( 3 leds = 60 mA) é igual a corrente que percorre a chave 1 ( 3 leds = 60 mA) quando somente ela é acionada.

04. Falsa  ---  observe na figura que i=2i’  ---  a corrente que percorre  a chave 1 é o dobro da corrente que percorre a

chave 2.

08. Falsa  ---  estão em paralelo.

16. Falsa  ---  cada LED tem resistência interna nula e resistência adicional de R=225Ω  ---  com a chave 1 ligada você terá 3 LED de resistência R=225Ω associados em paralelo e a resistência equivalente vale R_eq=225/3=75Ω (figura I)  ---  com a chave 2 também ligada você terá 6 LED de resistência R=225Ω associados em paralelo e a resistência

equivalente vale R_eq=225/6=37,5Ω (figura II).  

32. Correta  ---  R=U/i  ---  veja que, como U=4,5V e é constante, R é inversamente proporcional a i.  

R- (01 + 02 + 32)=35.

08- 01. Falsa  ---  ficará com carga positiva, mas é porque cederá elétrons ao teflon.

02. Correta  ---  Na figura abaixo você dispõe de uma placa de vidro e de um pano de lã presos em suportes isolantes

para não descarregar), ambos inicialmente neutros. Em seguida, são atritados (esfregados) e depois separados e isolados sem influência elétrica externa de outros corpos. Nessas condições, a quantidade de cargas elétricas (elétrons livres) que um cede é a mesma que o outro recebe, ou seja, o vidro cederá elétrons e adquirirá carga positiva +Q e a lã receberá elétrons e ficará com carga de mesmo módulo, mas negativa –Q.

04. Correta  ---  veja (02).

08. Correta  ---  quanto mais afastados os elementos atritados estiverem na série triboelétrica, maior será a facilidade de transferência de elétrons maior quantidade de eletricidade estática adquirida.

16. Falsa  ---  os dois bastões de vidro quando atritados com pele de gato ficam com cargas positivas e, quando aproximados irão se repelir, pois possuem cargas elétricas de mesmo sinal.

32. Falsa  ---  só haverá transferência de elétrons se os materiais atritados forem diferentes.

R- (02 + 04 + 08)=14.

09- 01. Falsa  ---  Carga elétrica q lançada com velocidade  lançada perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético uniforme   ---  observe que, neste caso o ângulo entre e é 90^o e que sen90^o=1.

Na figura abaixo uma carga positiva q penetra com velocidade no ponto A numa região em que existe um campo magnético uniforme  penetrando na folha. Observe que e são perpendiculares e, como a velocidade  é sempre tangente à trajetória em cada ponto, a força magnética , obtida pela regra da mão esquerda e indicada na figura é sempre dirigida para o centro de

 uma circunferência de raio R. Assim, a carga q realizará um movimento circular uniforme com velocidade de intensidade constante .

A expressão matemática dessa força magnética é Fm=q.V.B.senθ=q.V.B.1  ---  Fm=q.V.B  ---  lembrando que a força magnética Fm é responsável pelo movimento circular é a força resultante centrípeta de intensidade Fc=m.V²/R  ---  Fm=Fc  ---  q.V.B=m.V²/R  ---  R=m.V/q.B (I)  ---  o período T (tempo que a carga q demora para efetuar uma volta

   

completa) é fornecido por  ---  V=ΔS/Δt  ---  numa volta completa  ---  ΔS=2πR e Δt=T  ---  V=2πR/T (II)  ---  substituindo II em I  ---  R=m. (2πR/T)/q.B  ---  T=2πm/q.B  ---  observe que o período (T) e, consequentemente a frequência f do movimento circular não dependem da velocidade com que a partícula q penetra no campo magnético.

02. Falsa  ---   carga em repouso (V=0) ou lançada com velocidade  paralelamente às linhas de indução de um campo magnético uniforme   ---  observe que, neste caso o ângulo entree  é θ=0o ou θ=180o e que sen0o=sen180o=0

Fm=q.V.B.senθ=q.V.B.0  ---  Fm=0

04. Correta  ---  basta aplicar a regra da mão esquerda como, por exemplo, na figura da esquerda.

08. Correta  ---  observe nas figuras que o tempo que a partícula demora para percorrer o passo d da hélice cilíndrica na horizontal, corresponde ao período T que a carga demora para efetuar uma volta completa  ---  na horizontal  ---  V_x=

∆S/∆t=d/T  ---  Vcos60^o=d/T  ---  d=Vcos60^o.T =12x10⁴x0,5x2πx3.10^-12/6πx3.10^-6  ---  d=36.10^-8/18.10^-6  ---  d=2.

10^-2m.

16. Falsa  ---  percorre d=2.10^-2m (veja 08).

32. Correta  ---  a relação entre B e R é fornecida por  ---  R=mV/qB (veja 01)  ---  observe nessa expressão que R e B são inversamente proporcionais.

R- (04 + 08 + 32)=44.

10-

01. Correta  ---  A figura abaixo mostra o gráfico da energia cinética do elétron extraído em função da frequência da radiação (fóton, cor) incidente, para uma mesma placa metálica (célula fotoelétrica).

fo é a freqüência mínima (frequência de corte) necessária para produzir o efeito fotoelétrico. Se f=fo o elétron é liberado, mas sua energia cinética é nula. Para freqüências inferiores a fo o fenômeno não ocorre. Porém, para valores superiores a fo, o número de elétrons arrancados é diretamente proporcional à intensidade da radiação eletromagnética incidente, ou seja, aumentando a intensidade da radiação (freqüência, cor) incidente no metal, aumenta-se o nível energético dos fótons incidentes, aumentando assim número de elétrons arrancados.

A energia mínima para que ocorra o efeito fotoelétrico corresponde ao ponto onde a curva intercepta o eixo y  ---  W≈2,14eV  ---  a frequência mínima para que o efeito fotoelétrico ocorra ocorre no ponto onde a curva intercepta o eixo x  ---  f=5,0.10¹⁴Hz  ---  W=h.f  ---  2,14=h.5.10¹⁴  ---  h≈0,428.10^-14≈4,28.10^-15eVs.

02. Correta  ---  a energia mínima para extrair um elétron da placa metálica é denominada função trabalho e está relacionada com o tipo de metal utilizado  ---  utilizando o valor 4,28.10^-15 eVs da alternativa 01 para constante de Planck, e sendo a frequência de corte fornecida pelo gráfico f=5.10¹⁴ Hz  ---  E = h . f=4,28.10^-15.5.10¹⁴  ---  E≈2,14eV.

E = 4,43 . 10–15 . 5 . 1014 Hz

E = 2,215 eV

04. Correta  ---  f_o=5.10⁴Hz é a frequência mínima (de corte) a partir da qual os elétrons são extraídos do potássio, adquirindo velocidade e consequentemente energia cinética.

08. Falsa  --- para f=6.10¹⁴ Hz e h=4,28.10^-15eVs  ---  E=h.f= 4,28.10^-15.6.10¹⁴=2,528 eV.

16. Correta  ---  observe no gráfico que, para a mesma placa (mesmo f_o), à medida que a freqüência (cor, nível energético) da radiação incidente aumenta, a energia cinética dos elétrons emitidos também aumenta  ---  portanto, quanto mais para a direita a curva cortar o eixo x, maior será a função trabalho.

32. Falsa ---  aumentando a intensidade da radiação (freqüência, cor) incidente no metal, aumenta-se o nível energético dos fótons incidentes, aumentando assim número de elétrons arrancados  ---  para aumentar a energia cinética de cada elétron você deve aumentar a frequência.

R- ((01 + 02 + 04 +16)=23.

11- a) Trata-se do calor específico (sensível), pois a temperatura está aumentando o que significa que não ocorreu mudança de estado.

b) Substância B  ---  enquanto a temperatura variou de 20^oC a 30^oC, a substância B recebeu Q_B=2.10³cal  ---  equação fundamental da calorimetria  ---  Q_B=m.c_B.∆T  ---  Q_B=m.c_B.(T – T_o)  ---  2.10³=400.c_B.(30 – 20)  ---  c_B=2.10³/4.10³  ---  c_B=0,5 cal/g^oC.

Substância A  ---  enquanto a temperatura variou de 20^oC a 25^oC, a substância A recebeu Q_A=2.10³cal  ---  equação fundamental da calorimetria  ---  Q_A=m.c_A.∆T  ---  Q_A=m.c_A.(T – T_o)  ---  2.10³=400.c_A.(25 – 20)  ---  c_A=2.10³/2.10³  ---  C_A=1,0 cal/g^oC.

A substância A possui maior calor específico

c) Potência=energia/tempo  ---  P_o=W/T  ---  400cal/min=W/30  ---  W=12000cal  ---  W=12.10³cal  ---  W=Q=12kcal  ---  Q=m.c_A.∆T  ---  12.10³=400.1.(T – 20)  ---  T=50^oC  ---  se a enzima chegar a valores muito elevados de temperatura que variam para cada organismo, em média 45°C a 50°C, as enzimas sofrerão um desenrolamento de sua estrutura, perdendo suas propriedades biológicas  ---  esse processo é chamado de desnaturação enzimática.

 

 

Exercícios