Resolução comentada das questões de FÍSICA da ACAFE – SC – 2017
Resolução comentada das questões de FÍSICA da
ACAFE – SC – 2017
01 – Bom, nós sabemos que as duas áreas, com 1 orifício e com 16, devem ser iguais, vamos comparar as duas e ver o que podemos encontrar. Como é um orifício circular a sua área é dada por:
Aonde:
A é a área
r é o raio
Mas o exercício fornece uma fórmula com diâmetro, mas como sabemos o raio é a metade do diâmetro, sendo assim:
No caso dos 16 círculos nós só precisamos multiplicar tudo por 16, mas devemos lembrar que o diâmetro obviamente será diferente, nesse caso ele será menor, então devemos colocar outro diâmetro:
Simplificando:
Como sabemos que as áreas devem ser iguais, igualemos as duas equações:
Isolando D’:
Tirando a raiz, nesse caso podemos desconsiderar a parte negativa, pois não há tamanho negativo:
Agora que sabemos o valor de D’, podemos substituir na equação dada no exercício e calcular o novo t (t’):
Tirando a raiz, nós temos:
Passando o 2 para cima:
Observe que 
, portanto:
(alternativa b)
02 – Esse exercício é um pouco complicado, vamos então por partes, primeiramente precisamos da fórmula da pressão:
Aonde:
P é a pressão
F é a força
A é a área
Vamos calcular as forças analisando a imagem abaixo:
Temos 3 forças sendo exercidas na área estudada, são elas peso do homem, peso da perna de alumínio, empuxo. Bom, vamos considerar uma de cada vez, primeiramente a seta azul (peso do homem):
O peso do menino está dividido entre suas duas pernas, já que as duas se encontram apoiadas, sendo assim:
Aonde:
Phomem é o peso do homem
Mhomem é a massa do homem
g é a aceleração da gravidade
Substituindo:
Agora vamos calcular o peso das pernas de alumínio (seta laranja):
Aonde:
Palumínio é o peso da perna de alumínio
Substituindo:
Agora nos resta apenas calcular o empuxo (seta vermelha), para isso precisamos da fórmula da força de empuxo:
Aonde:
E é a força de empuxo
é a densidade do fluído
é o volume de fluído deslocado
g é a aceleração da gravidade
O volume deslocado é o volume ocupado pela perna de alumínio, como foi dada a densidade, podemos calcular:
Aonde:
é a densidade do alumínio
Malumínio é a massa da perna de alumínio
Valumínio é o volume do alumínio
Isolando o volume:
Substituindo, mas observe que a densidade é dada em g/cm³:
1 g/cm3 = 
= 1000 Kg/m3, portanto 2,5 g/cm3 = 2500 Kg/m3
Calculando:
Agora podemos substituir tudo na fórmula do empuxo, mas a densidade da água também está em g/cm3 (1 g/cm3 = 1000 Kg/m3):
Calculando:
Agora que já calculamos todas as forças, basta apenas organizá-las. Como podemos observar na imagem das forças apenas o empuxo está em uma direção opostas as outras, ou seja, possui uma intensidade negativa, o que é bem razoável já que o empuxo é a força que manda os objetos para cima dentro de uma piscina, por exemplo. Sendo assim:
Substituindo:
Já que achamos a força, só nos resta achar a área em que essa força é exercida, podemos encontrar pelo volume da perna de alumínio, observe:
O volume é nada mais que a área da base multiplicada pela sua altura, ou seja:
Isolando a área:
Substituindo, altura está em cm:
40 cm = 0,4 m
Calculando:
Sabendo da área e da força, só nos resta substituir na fórmula da pressão:
Calculando:
(alternativa B)
03 – Vamos analisar as afirmações individualmente, começando pela primeira:
Como a água está fundindo precisamos analisar por:
Aonde:
Q é quantidade de calor
m é a massa
L é o calor latente de fusão
Substituindo, sendo que 1L de água é 1Kg, precisamos calcular em gramas, pois o calor latente está em cal/g:
1 Kg = 1000g
Calculando:
cal
O exercício nos deu o fluxo médio de calor que não é nada mais que a potência, mas no caso da calorimetria, sendo assim, pela fórmula da potência. Podemos descobrir essas informações observando as unidades, nesse caso temos cal/s que na verdade é uma energia/s, ou seja, potência:
Vamos transformá-la para o nosso exercício:
Aonde:
é o fluxo médio de calor
Q é a quantidade de calor
é a variação de tempo
Isolando o tempo:
Substituindo:
Calculando:
(primeira afirmação é verdadeira)
Para a segunda alternativa ser verdadeira, o tempo de fusão somado com o tempo até ela alcançar a temperatura ambiente deve ser de 225 s, vamos aos cálculos, dessa vez, como precisamos calcular a quantidade de calor até a garrafa chegar aos 30°C. Ao terminarmos esse cálculo saberemos o quanto de energia a água recebe para chegar até a temperatura ambiente, e podemos responder a quarta alternativa:
Aonde:
Q é a quantidade de calor
m é a massa
c é o calor específico
é a variação de temperatura
Substituindo:
Calculando:
(quarta afirmação é verdadeira)
Agora calculando o tempo:
Substituindo:
Calculando:
Somando ambos os tempos, nós temos:
Então a garrafa não estava a 0 °C quando colocada na mesa, pois ela demorou 225 s para chegar à temperatura ambiente. (segunda afirmação é falsa)
Para a terceira alternativa precisamos calcular o quanto de energia que a água recebeu nesses 5 s. Como sabemos que nos outros segundos ela descongelou e chegou até a temperatura ambiente, então nesses 5 segundos ela estava congelada e aumentando de temperatura até os 0 °C. Como o fluxo médio é de 500 cal/s:
Isolando a quantidade de calor:
Substituindo:
Calculando:
Somando toda a quantidade de calor:
Calculando:
(terceira afirmação verdadeira)
Então temos: V – F – V – V (alternativa A)
04 – O exercício nos fala se a imagem é ampliada ou não, então já podemos eliminar algumas questões, pois se o aumento é menor que 1 então a imagem só pode ser menor, caso seja maior que 1, só pode ser maior, sobra apenas A e B para serem analisadas. Observe as imagens abaixo:
Observe que a primeira imagem representa o caso 1 (imagem real e menor) e a segunda imagem o caso 2 (imagem virtual e maior), sendo assim está correta a alternativa A.
05 – Bom, para exercícios com esse precisamos da temperatura em Kelvin, vamos então transformar as duas:
Aonde:
Tk é a temperatura em Kelvin
TC é a temperatura em Celsius
Substituindo:
Calculando:
Agora que já sabemos ambas as temperaturas em Kelvin podemos calcular as respectivas energias internas por:
Aonde:
EC é a energia cinética interna
K é a constante de Boltzmann
T é a temperatura
Substituindo:
Simplificando:
Então a nova energia cinética é metade da anterior (alternativa C correta).
06 – Vamos analisar as afirmações individualmente:
A primeira está correta, pois o timbre é nada mais que uma quantidade de harmônicos, ao se modificar essa quantidade o timbre muda.
A segunda alternativa está incorreta, pois não há relação entre intensidade e comprimento de onda. A intensidade é a energia transportada pela onda sonora.
A terceira alternativa está correta, pois a altura depende diretamente da frequência, sendo que quanto mais alto, mais agudo e maior a frequência.
Bom, potência é quantidade de energia no tempo estabelecido, sendo assim, uma potência maior dá mais energia para a onda e consequentemente mais intensidade.
Fica V – F – V – V. (alternativa D verdadeira)
07 – Para encontrarmos a corrente precisamos primeiramente encontrar ambas as resistências, para isso vamos analisar o gráfico:
Nós podemos encontrar corrente e tensão pelo gráfico. Utilizando a fórmula da resistência:
Aonde:
R é a resistência elétrica
U é a tensão (ddp), lembrando que U pode ser chamado de V também
i é a intensidade da corrente
Substituindo com os valores do gráfico. Vamos considerar a reta de cima como R1 e a de baixo como R2:
Para esse exercício é melhor deixarmos em fração, para facilitar nossas contas.
Como os resistores estão em paralelo, temos que usar a fórmula dos resistores em paralelo:
Aonde:
Req é a resistência equivalente (resistência total do circuito)
Substituindo:
Calculando:
Como temos o inverso de Req, precisamos elevar ambos os lados por -1, para ficarmos com Req:
Agora que já temos Req podemos isolar i na primeira equação e calcular a intensidade total:
Substituindo:
Calculando:
(alternativa D)