Resolução comentada da AFA 2015

RESOLUÇÕES

01-

R- A

02- A caixa de massa m sobre o caminhão está descrevendo uma curva de raio R, com atrito entre a caixa e o assoalho da carroceria.

Como a estrada é horizontal as forças peso e normal se anulam.

Nesse caso, a força horizontal que evita que caixa derrape (saia pela tangente) é a força de atrito

que é a própria resultante centrípeta , ou seja, =— F_c=F_at=m.V²/R.

A força de atrito estático será máxima quando a caixa estiver na iminência de escorregar para fora da carroceriae nesse caso F_atemáximo=μ_eN=μ_eP=μ_emg — F_c=F_atmáx — mV²/R=μ_emg — V²/R=μ_eg

, que é a máxima velocidade com que a caixa consegue fazer a curva sem derrapar.

São dados:

R=51,2m

O coeficiente de atrito que você deve utilizar é o maior fornecido (estático) que ocorre quando a caixa está na iminência de escorregar— μ_e = 0,5.

g=10m/s²

V_máxima = ?

V = √(μ_e.R.g) = √(0,5.51,2.10) — V=√256 —V=16m/s.

R- B

03-

Observe que as duas esferas de massas m₁ e m₂chegam à base de cada rampa com a mesma velocidade V₁ = V₂ = V.

Quando elas chegam à base com velocidade V, já que não existe atrito entre a base das rampas e o piso, a rampa A, de massa 1kg, se desloca para a direita com velocidade V_A e a B, de massa 2kg, para a esquerda com velocidade – V_B e como o intervalo de tempo da descida (tempo de interação esferas rampas) é muito pequeno, aproximadamente √3/2≈ 0,9s, você pode utilizar o princípio da conservação da quantidade de movimento:

04-

Considerando d_A como sendo o deslocamento do êmbolo A e d_B como sendo o deslocamento do êmbolo B, possuindo o líquido um volume constante, ou seja, com um líquido incompressível, teremos que o um volume líquido que desce até A, é o mesmo volume líquido que sobe até B.

05- (01) Um recipiente com dilatação desprezível contém certa massa de água na temperatura de 1°C, quando é, então, aquecido lentamente, sofrendo uma variação de temperatura de 6 °C . Nesse caso, o volume da água primeiro aumenta e depois diminui.

(01) Falsa—A água não se comporta termicamente como a maioria dos líquidos. Para analisar esse comportamento, imagine que certa quantidade de água a 0 °C é colocada em um recipiente praticamente não se dilate. Aumentando a temperatura, o volume do líquido diminui até a temperatura atingir 4 °C. A partir daí, se o aquecimento continua, o volume do líquido passa a aumentar. A conclusão que se pode tirar desse efeito é a de que, no aquecimento de 0 °C a 4 °C, a água sofre contração. No aquecimento acima de 4 °C, ocorre dilatação (veja gráfico 1 abaixo).

Veja na expressão d = m/Vque, sendo a massa de água a mesma, a densidade (d) é inversamente proporcional ao volume (V) e, assim a um volume mínimo que ocorre a 0^oC corresponde uma densidade máxima, também a 0^oC (veja gráfico 2 acima).

02)Quando se aquece uma placa metálica que apresenta um orifício, verifica-se que, com a dilatação da placa, a área do orifício aumenta.

(02) Correta— Se uma placa metálica com orifício for aquecida, verifica-se que o orifício aumenta,

como se fosse constituído pelo material da placa, pois tudo se passa como se o furo tivesse um coeficiente de dilatação superficial igual àquele da substância da placa.

(03) Quando um frasco completamente cheio de líquido é aquecido, este transborda um pouco. O volume de líquido transbordado mede a dilatação absoluta do líquido.

(03) Falsa— na figura, você tem um tubo de vidro graduado,com um líquido em seu interior. Após a

dilatação, o aumento observado na graduação da coluna líquida(que corresponderia ao volume de líquido transbordado)não corresponde ao aumento real, pois observe que o recipiente também se dilatou.

Assim, a dilatação marcada pela escala do tubo de vidro (volume transbordado)não corresponde à dilatação real e sim à aparente.

(04) O vidro pirex apresenta maior resistência ao choque térmico do que o vidro comum porque tem menor coeficiente de dilatação térmica do que o vidro comum.

(04) Correta— se você tiver dois copos de diferentes coeficientes de dilatação, o de menor

coeficiente apresenta maior dificuldade de se quebrar quando aquecido, pois se dilata menos, pois a dilatação do vidro e o coeficiente de dilatação são diretamente proporcionais).

05) Sob pressão normal, quando uma massa de água é aquecida de 0 °C até 100 °C sua densidade sempre aumenta.

(05) Falsa— veja (01).

06)Ao se elevar a temperatura de um sistema constituído por três barras retas e idênticas de ferro interligadas de modo a formarem um triângulo isósceles, os ângulos internos desse triângulo não se alteram.

(06) Correto— se as armações metálicas das figuras forem de mesmo material, homogêneas e de

secção transversal constante e se sofrerema mesma variação de temperatura, elas não se deformarão, os pontos de contato não trocarão forças entre si, elas manterão o formato inicial, mas com dimensões maiores e, todos os ângulos internos permanecerão os mesmos. Observe que seus comprimentos não se dilatam por igual, a hipotenusa se dilata mais que os catetos.

R- D

06-

07-

08- Cálculo da resistência equivalente:

R_eq=5,5Ω.

09-

10- Capacitor, dispositivo cuja função se resume no armazenamento de energia elétrica.

Capacitor plano é um aparelho constituído por duas placas metálicas, em paralelo e separadas por um meio isolante (o qual pode ser o vácuo ou um meio material dielétrico, no exercício é o ar).

Cada uma dessas placas tem a mesma área; e a distância que as separa é igual a d.

Ligando-se o capacitor a uma bateria, suas placas eletrizam-se de forma quase uniforme com cargas de mesmo módulo mas sinais opostos e o campo elétrico entre elas pode ser considerado uniforme.

Observe na expressão acima que, sendo K, ε_o, S e Q constantes a ddp (tensão) U entre as placas é diretamente proporcional à distância d que as separa.

Como as placas possuem cargas de sinais opostos elas se atraem e, inicialmente, quando são lançadas em sentidos opostos, elas e os carrinhos vão diminuindo suas velocidades até pararem e, como são atraídos, vão retornar com a distância d (e consequentemente a ddp U) variando segundo a função de um movimento uniformemente variado (d=V_ot – at²/2) fornecida pelo gráfico abaixo.

Assim, esse gráfico é o mesmo que o de Uxt, pois U e d são diretamente proporcionais.

R- A

11- Quando um solenoide é percorrido por corrente elétrica, a configuração de suas linhas de indução é obtida pela reunião das configurações de cada espira o que equivale à configuração das linhas de indução de um imã natural.

O sentido das linhas de indução no solenoide é fornecido pela regra da mão direita aplicada em uma

de suas espiras (figura 2) e em seu interior o campo magnético é praticamente uniforme (figura 1) e fora são linhas que saem do polo norte e chegam ao polo sul.

Observe que em todos os infinitos pontos onde está a espira o campo magnético tem direção horizontal e sentido para a direita (poderia ser para a esquerda).