Solu˘c~oes Comentadas - Curso Mentor · documento – a 8a. se não me engano – resolvemos colocar as provas e as solu¸cões em partes separadas, de modo que você pudesse

Solucoes ComentadasFısica

Curso MentorUniversidade do Estado do Rio de Janeiro

UERJ

Barbosa, [email protected]

11 de outubro de 2013

2

Prefacio

Prezado leitor, este material foi elaborado com o intuito de ajuda-lo a sa-nar suas possıveis duvidas em relacao as solucoes das questoes das provasdo vestibular da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, popularmenteconhecida pelo acronimo UERJ. Embora ele – o material – nao seja um livrodidatico, no sentido estrito na expressao, sempre procurei, no desenvolvi-mento das solucoes, dar uma breve explicacao para que o conhecimento naoficasse “solto” ao longo das mesmas. Assim, este funciona mais como umapoio ou um “manual de referencia” em um momento de “aperto”.

Ele foi organizado de forma cronologica e os vestibulares sao sempre no-meados com o ano da aplicacao da prova seguido do ano de matrıcula nauniversidade, assim o Vestibular 2013/2014, por exemplo, teve suas provasaplicadas em 2013, mas os candidatos entrarao em 2014. Nesta versao destedocumento – a 8a. se nao me engano – resolvemos colocar as provas e assolucoes em partes separadas, de modo que voce pudesse fazer as questoestais como um simulado e depois ir ate o gabarito para conferir se acertou.

Caso encontre erros, tenha crıticas a fazer ou mesmo elogios e/ou su-gestoes nao hesite em escrever para nos. Se preferir, escreva para mim([email protected]) ou, ainda, para nosso e-mail de contato([email protected]). Por fim, desejo que este material te ajude aconquistar seus objetivos e, claro, obter sucesso no que procura.

Agradeco a Deus, por me dar a chance e a capacidade de compartilhar oque sei.

Agradeco a minha famılia por me dar suporte e acreditar em mim.

Leonardo SantosFundador do Curso MentorTM

3

4

Sumario

I Provas 7

1 Vestibular 2009/2010 9

1.1 2o. Exame de Qualificacao 2009/2010 . . . . . . . . . . . . . . 9











II Solucoes 29









5

6 SUMARIO

9 Vestibular 2012/2013 519.1 1o. Exame de Qualificacao 2012/2013 . . . . . . . . . . . . . . 51

10 Vestibular 2013/2014 5510.1 2o. Exame de Qualificacao 2013/2014 . . . . . . . . . . . . . . 55

Parte I

Provas

7

Capıtulo 1

Vestibular 2009/2010

1.1 2o. Exame de Qualificacao 2009/2010

Questao 27Um objeto e deslocado em um plano sob a acao de uma forca de intensidadeigual a 5 N, percorrendo em linha reta uma distancia igual a 2 m. Considerea medida do angulo entre a forca e o deslocamento do objeto igual a 15, eT o trabalho realizado por essa forca. Uma expressao que pode ser utilizadapara o calculo desse trabalho, em joules, e T = 5×2×sen θ. Nessa expressao,θ equivale, em graus, a:(A) 15 (B) 30 (C) 45 (D) 75

Questao 36Dois automoveis, M e N , inicialmente a 50 km de distancia um do outro,deslocam-se com velocidades constantes na mesma direcao e em sentidosopostos. O valor da velocidade de M , em relacao a um ponto fixo da es-trada, e igual a 60 km/h. Apos 30 minutos, os automoveis cruzam umamesma linha da estrada.Em relacao a um ponto fixo da estrada, a velocidade de N tem o seguintevalor, em quilometros por hora:(A) 40 (B) 50 (C) 60 (D) 70

Questao 37Devido ao fato de essa questao tratar tambem de Progressoes Geometricas(P.G.), preferimos colocar sua solucao junto com as solucoes das questoes dematematica. Para ver a solucao desta e de outras questoes va ate o nossosite:

www.cursomentor.com

9

10 CAPITULO 1. VESTIBULAR 2009/2010

Utilize as informacoes a seguir para responder as Questoes denumeros 42 e 43.

A tabela abaixo mostra a quantidade de alguns dispositivos eletricos de umacasa, a potencia consumida por cada um deles e o tempo efetivo de uso diariono verao.

Dispositivo Quantidade Potencia (kW) Tempo de uso diario (h)Ar-condicionado 2 1, 5 8

Geladeira 1 0, 35 12Lampada 10 0, 1 6

Considere os seguintes valores:— densidade absoluta da agua: 1, 0 g/cm3

— calor especıfico da agua: 1, 0 cal · g−1 · C−1

— 1cal = 4, 2 J— custo de 1 kWh = R$ 0, 50

Questao 42Durante 30 dias do verao, o gasto total com esses dispositivos, em reais, ecerca de:(A) 234 (B) 513 (C) 666 (D) 1026

Questao 43No inverno, diariamente, um aquecedor eletrico e utilizado para elevar a tem-peratura de 120 litros de agua em 30C.Durante 30 dias do inverno, o gasto total com este dispositivo, em reais, ecerca de:(A) 48 (B) 63 (C) 96 (D) 126

Capıtulo 2



Utilize as informacoes a seguir para responder as questoes denumeros 22 e 23.

Um trem em alta velocidade desloca-se ao longo de um trecho retilıneo a umavelocidade constante de 108 km/h. Um passageiro em repouso arremessa ho-rizontalmente ao piso do vagao, de uma altura de 1 m, na mesma direcao esentido do deslocamento do trem, uma bola de borracha que atinge esse pisoa uma distancia de 5 m do ponto de arremesso.

Questao 22O intervalo de tempo, em segundos, que a bola leva para atingir o piso ecerca de:(A) 0, 05 (B) 0, 20 (C) 0, 45 (D) 1, 00

Questao 23Se a bola fosse arremessada na mesma direcao, mas em sentido oposto ao dodeslocamento do trem, a distancia, em metros, entre o ponto em que a bolaatinge o piso e o ponto de arremesso seria igual a:(A) 0 (B) 5 (C) 10 (D) 15


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11


Questao 29Um homem arrasta uma cadeira sobre um piso plano, percorrendo em linhareta uma distancia de 1 m. Durante todo o percurso, a forca que ele exercesobre a cadeira possui intensidade igual a 4 N e direcao de 60 em relacao aopiso. O grafico que melhor representa o trabalho T , realizado por essa forcaao longo de todo o deslocamento d, esta indicado em:

(A) (B) (C) (D)

Questao 31A bola utilizada em uma partida de futebol e uma esfera de diametro in-terno igual a 20 cm. Quando cheia, a bola apresenta, em seu interior, arsob pressao de 1, 0 atm e temperatura de 27C. Considere π = 3, R =0, 080 atm ·L ·mol−1 ·K−1 e, para o ar, comportamento de gas ideal e massamolar igual a 30 g · mol−1. No interior da bola cheia, a massa de ar, emgramas, corresponde a:(A) 2, 5 (B) 5, 0 (C) 7, 5 (D) 10, 0

Questao 32As unidades joule, kelvin, pascal e newton pertencem ao SI – Sistema In-ternacional de Unidades. Dentre elas, aquela que expressa a magnitude docalor transferido de um corpo a outro e denominada:(A) joule (B) kelvin (C) pascal (D) newton


Questao 26No interior de um aviao que se desloca horizontalmente em relacao ao solo,com velocidade constante de 1000 km/h, um passageiro deixa cair um copo.Observe a ilustracao abaixo, na qual estao indicados quatro pontos no piso

2.2. 2O. EXAME DE QUALIFICACAO 2010/2011 13

do corredor do aviao e a posicao desse passageiro.

Utilize as informacoes a seguir para responder as questoes de numeros 36 e37.

A figura abaixo representa o plano inclinado ABFE, inserido num parale-lepıpedo retangulo ABCDEFGH de base horizontal, com 6 m de altura CF ,8 m de comprimento BC e 15 m de largura AB, em repouso, apoiado no solo.

Questao 36Considere o deslocamento em movimento retilıneo de um corpo P1 de M ateN e de um corpo P2 de A ate F . Admita as seguintes informacoes:— P1 e P2 sao corpos identicos;— F1 e F2 sao, respectivamente, as componentes dos pesos de P1 e P2 aolongo das respectivas trajetorias;— M e N sao, respectivamente, os pontos medios das arestas AB e EF .

Considerando esses dados, a razaoF1

F2

equivale a:

(A)17

6(B)

4

3(C)

√15

3(D)

√13

2


Questao 37Admita um outro corpo de massa igual a 20 kg que desliza com atrito, emmovimento retilıneo, do ponto F ao ponto B, com velocidade constante. Aforca de atrito, em newtons, entre a superfıcie deste corpo e o plano inclinadoe cerca de:(A) 50 (B) 100 (C) 120 (D) 200

Questao 39Um evento esta sendo realizado em uma praia cuja faixa de areia tem cercade 3 km de extensao e 100 m de largura.A ordem de grandeza do maior numero possıvel de adultos que podem assis-tir a esse evento sentados na areia e de:(A) 104 (B) 105 (C) 106 (D) 107

Questao 41Para dar a partida em um caminhao, e necessario que sua bateria de 12 Vestabeleca uma corrente de 100 A durante um minuto.A energia, em joules, fornecida pela bateria, corresponde a:(A) 2, 0× 101 (B) 1, 2× 102 (C) 3, 6× 103 (D) 7, 2× 104

Questao 42Um bloco macico esta inteiramente submerso em um tanque cheio de agua,deslocando-se verticalmente para o fundo em movimento uniformemente ace-lerado. A razao entre o peso do bloco e o empuxo sobre ele e igual a 12, 5.A aceleracao do bloco, em m/s2, e aproximadamente de:(A) 2, 5 (B) 9, 2 (C) 10, 0 (D) 12, 0

Capıtulo 3



UTILIZE AS INFORMACOES A SEGUIR PARA RESPONDER ASQUESTOES DE NUMEROS 35 E 36.

Uma sala e iluminada por um circuito de lampadas incandescentes em para-lelo. Considere os dados abaixo:– a corrente eletrica eficaz limite do fusıvel que protege esse circuito e iguala 10 A;– a tensao eficaz disponıvel e de 120 V;– sob essa tensao, cada lampada consome uma potencia de 60 W.

Questao 35O numero maximo de lampadas que podem ser mantidas acesas correspondea:(A) 10 (B) 15 (C) 20 (D) 30

Questao 36A resistencia equivalente, em ohms, de apenas 8 lampadas acesas e cerca de:(A) 30 (B) 60 (C) 120 (D) 240

UTILIZE AS INFORMACOES A SEGUIR PARA RESPONDER ASQUESTOES DE NUMEROS 35 E 36.

Tres bolas – X, Y e Z – sao lancadas da borda de uma mesa, com velocidadesiniciais paralelas ao solo e mesma direcao e sentido.

15


A tabela abaixo mostra as magnitudes das massas e das velocidades iniciaisdas bolas.

Bolas Massa (g) Velocidade Inicial (m/s)X 5 20Y 5 10Z 10 8

Questao 38As relacoes entre os respectivos tempos de queda tx, ty e tz das bolas X, Ye Z estao apresentadas em:(A) tx < ty < tz (B) ty < tz < tx (C) tz < ty < tx (D) tx = ty = tz

Questao 39As relacoes entre os respectivos alcances horizontais Ax, Ay e Az das bolasX, Y e Z, com relacao a borda da mesa, estao apresentadas em:(A) Ax < Ay < Az (B) Ax = Ay = Az (C) Az < Ay < Ax (D) Ay < Az < Ax


Questao 24Uma amostra de 5 L de benzeno lıquido, armazenada em um galpao fechadode 1500 m3 contendo ar atmosferico, evaporou completamente. Todo o vaporpermaneceu no interior do galpao.Tecnicos realizaram uma inspecao no local, obedecendo as normas de segu-ranca que indicam o tempo maximo de contato com os vapores toxicos dobenzeno.Observe a tabela:

TEMPO MAXIMO DE CONCENTRACAO DE BENZENO

PERMANENCIA NA ATMOSFERA(h) (mg · L−1)

2 44 36 28 1


Considerando as normas de seguranca, e que a densidade do benzeno lıquidoe igual a 0, 9 g · mL−1, o tempo maximo, em horas, que os tecnicos podempermanecer no interior do galpao, corresponde a:(A) 2 (B) 4 (C) 6 (D) 8

Questao 29Um chuveiro eletrico, alimentado por uma tensao eficaz de 120 V, pode fun-cionar em dois modos: verao e inverno.Considere os seguintes dados da tabela:

MODOS POTENCIA (W) RESISTENCIA (Ω)

verao 1000 RV

inverno 2000 RI

A relacaoRI

RV

corresponde a:

(A) 0, 5 (B) 1, 0 (C) 1, 5 (D) 2, 0

Questao 31Observe a tabela abaixo, que apresenta as massas de alguns corpos em mo-vimento uniforme.

CORPOS MASSA (kg) VELOCIDADE (km/h)

leopardo 120 60automovel 1100 70caminhao 3600 20

Admita que um cofre de massa igual a 300 kg cai, a partir do repouso eem queda livre de uma altura de 5 m. Considere Q1, Q2, Q3 e Q4 res-pectivamente, as quantidades de movimento do leopardo, do automovel, docaminhao e do cofre ao atingir o solo.As magnitudes dessas grandezas obedecem relacao indicada em:(A) Q1 < Q4 < Q2 < Q3

(B) Q4 < Q1 < Q2 < Q3

(C) Q1 < Q4 < Q3 < Q2

(D) Q4 < Q1 < Q3 < Q2

Questao 32Em um reator nuclear, a energia liberada na fissao de 1 g de uranio e utili-zada para evaporar a quantidade de 3, 6 × 104 kg de agua a 227C e sob 30atm, necessaria para movimentar uma turbina geradora de energia eletrica.Admita que o vapor d’agua apresenta comportamento de gas ideal.


O volume de vapor d’agua, em litros, gerado a partir da fissao de 1 g deuranio, corresponde a:(A) 1, 32× 105 (B) 2, 67× 106 (C) 3, 24× 107 (D) 7, 42× 108

CONSIDERE AS LEIS DE NEWTON E AS INFORMACOES A SEGUIRPARA RESPONDER AS QUESTOES DE NUMEROS 33 E 34.

Uma pessoa empurra uma caixa sobre o piso de uma sala. As forcas aplicadassobre a caixa na direcao do movimento sao:– Fp: forca paralela ao solo exercida pela pessoa;– Fa: forca de atrito exercida pelo piso.A caixa se desloca na mesma direcao e sentido de Fp.A forca que a caixa exerce sobre a pessoa e Fc.

Questao 33Se o deslocamento da caixa ocorre com velocidade constante, as magnitudesdas forcas citadas apresentam a seguinte relacao:(A) Fp = Fc = Fa (B) Fp > Fc = Fa (C) Fp = Fc > Fa (D) Fp = Fc < Fa

Questao 34Se o deslocamento da caixa ocorre com aceleracao constante, na mesmadirecao e sentido de Fp, as magnitudes das forcas citadas apresentam a se-guinte relacao:(A) Fp = Fc = Fa (B) Fp > Fc = Fa (C) Fp = Fc > Fa (D) Fp = Fc < Fa

Questao 37Uma balanca romana consiste em uma haste horizontal sustentada por umgancho em um ponto de articulacao fixo. A partir desse ponto, um pequenocorpo P pode ser deslocado na direcao de uma das extremidades, a fim deequilibrar um corpo colocado em um prato pendurado na extremidade oposta.Observe a ilustracao:

Quando P equilibra um corpo de massa igual a 5 kg, a distancia d de P ate


o ponto de articulacao e igual a 15 cm.Para equilibrar um outro corpo de massa igual a 8 kg, a distancia, emcentımetros, de P ate o ponto de articulacao deve ser igual a:(A) 28 (B) 25 (C) 24 (D) 20


Capıtulo 4



Questao 33Tres blocos de mesmo volume, mas de materiais e de massas diferentes, saolancados obliquamente para o alto, de um mesmo ponto do solo, na mesmadirecao e sentido e com a mesma velocidade.Observe as informacoes da tabela:

Material do bloco Alcance do lancamento

chumbo A1

ferro A2

granito A3

A relacao entre os alcances A1, A2 e A3 esta apresentada em:(A) A1 > A2 > A3

(B) A1 < A2 < A3

(C) A1 = A2 > A3

(D) A1 = A2 = A3

Questao 36Em uma experiencia, tres lampadas identicas L1, L2, L3 foram inicialmenteassociadas em serie e conectadas a uma bateria E de resistencia interna nula.Cada uma dessas lampadas pode ser individualmente ligada a bateria E semse queimar. Observe o esquema desse circuito, quando as tres lampadasencontram-se acesas:

Em seguida, os extremos nao comuns de L1 e L2 foram conectados por umfio metalico, conforme ilustrado abaixo:

21


A afirmativa que descreve o estado de funcionamento das lampadas nessanova condicao e:(A) As tres lampadas se apagam.(B) As tres lampadas permanecem acesas.(C) L1 e L2 se apagam e L3 permanece acesa.(D) L3 se apaga e L1 e L2 permanecem acesas.

Questao 40Em um laboratorio, as amostrasX e Y , compostas do mesmo material, foramaquecidas a partir da mesma temperatura inicial ate determinada tempera-tura final. Durante o processo de aquecimento, a amostra X absorveu umaquantidade de calor maior que a amostra Y .Considerando essas amostras, as relacoes entre os calores especıficos cX e cY ,as capacidades termicas CX e CY e as massas mX e mY sao descritas por:(A) cX = cY CX > CY mX > mY(B) cX > cY CX = CY mX > mY(C) cX = cY CX > CY mX = mY(D) cX > cY CX = CY mX > mY

Questao 41Um bloco de madeira encontra-se em equilıbrio sobre um plano inclinado de45 em relacao ao solo. A intensidade da forca que o bloco exerce perpendi-cularmente ao plano inclinado e igual a 2, 0 N.Entre o bloco e o plano inclinado, a intensidade da forca de atrito, em new-tons, e igual a:


(A) 0, 7 (B) 1, 0 (C) 1, 4 (D) 2, 0


Capıtulo 5



Questao 32Em um longo trecho retilıneo de uma estrada, um automovel se desloca a 80km/h e um caminhao a 60 km/h, ambos no mesmo sentido e em movimentouniforme. Em determinado instante, o automovel encontra-se 60 km atrasdo caminhao.O intervalo de tempo, em horas, necessario para que o automovel alcance ocaminhao e cerca de:(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4

Questao 33Observe na tabela os valores das temperaturas dos pontos crıticos de fusaoe de ebulicao, respectivamente, do gelo e da agua, a pressao de 1 atm, nasescalas Celsius e Kelvin.

Pontos crıticos C K

fusao 0 273ebulicao 100 373

Considere que, no intervalo de temperatura entre os pontos crıticos do geloe da agua, o mercurio em um termometro apresenta uma dilatacao linear.Nesse termometro, o valor na escala Celsius correspondente a temperaturade 313 K e igual a:(A) 20 (B) 30 (C) 40 (D) 60

Questao 40O corpo de um aspirador de po tem massa igual a 2, 0 kg. Ao utiliza-lo, du-rante um dado intervalo de tempo, uma pessoa faz um esforco sobre o tubo

25


1 que resulta em uma forca de intensidade constante igual a 4, 0 N aplicadaao corpo do aspirador. A direcao dessa forca e paralela ao tubo 2, cuja in-clinacao em relacao ao solo e igual a 60, e puxa o corpo do aspirador paraperto da pessoa.

Considere sen 60 = 0, 87, cos 60 = 0, 5 e tambem que o corpo do aspiradorse move sem atrito. Durante esse intervalo de tempo, a aceleracao do corpodo aspirador, em m/s2, equivale a:(A) 0, 5 (B) 1, 0 (C) 1, 5 (D) 2, 0

Questao 42Cinco resistores de mesma resistencia R estao conectados a bateria ideal Ede um automovel, conforme mostra o esquema:

Inicialmente, a bateria fornece ao circuito uma potencia PI . Ao estabelecerum curto-circuito entre os pontos M e N , a potencia fornecida e igual a PF .A razao PF

PIe dada por:

(A) 79

(B) 1415

(C) 1 (D) 76

Questao 44A figura abaixo ilustra uma ferramenta utilizada para apertar ou desapertardeterminadas pecas metalicas.Para apertar uma peca, aplicando-se a menor intensidade de forca possıvel,


(A) (B) (C) (D)

essa ferramenta deve ser segurada de acordo com o esquema indicado em:


Parte II

Solucoes

29

Capıtulo 6



Questao 27

Solucao:Como sabemos, se dois angulos somam 90 (sao complementares) o seno deum e igual ao cosseno do outro e vice-versa. Assim, dos dados do problema,teremos a figura abaixo:

Portanto, a projecao da forca F na direcao horizontal e que realiza trabalho.Este pode ser calculado pela expressao:

T = 5× 2× cos 15

Ou pela expressao

T = 5× 2× sen 75

Ja que 15 e 75 sao angulos complementares.

Opcao D

Questao 36

Solucao:Vamos escrever as equacoes horarias dos movimentos dos moveis M e N :

31


sM = s0M + vM t e sN = s0N + vN t

Substituindo os dados do problema:

sM = 0 + 60t e sN = 50 + vN t

No encontro teremos sN = sM e t = 0, 5 h, logo

60 · 0, 5 = 50 + vN · 0, 5

30− 50 = 0, 5 · vN

vN = − 20

0, 5⇒ vN = −40 km/h

O sinal negativo indica o sentido contrario ao deslocamento de M .

Opcao A


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Questao 42

Solucao:Sabemos que a energia total gasta por um dispositivo e dada pela expressao:

E = P ·∆t

Onde P e a potencia do dispositivo e ∆t e o intervalo de tempo considerado.Calculando a energia gasta para cada dispositivo e somando:

ETotal = EAr condicionado + EGeladeira + ELampadas

ETotal = 2 · 1, 5 · 8 · 30 + 1 · 0, 35 · 12 · 30 + 10 · 0, 10 · 6 · 30

ETotal = 1026 kWh

Ja que cada kWh custa R$ 0,50, teremos um custo total de 1026×0, 50 = 513reais.

Opcao B


Questao 43

Solucao:A quantidade de calor necessaria para elevar 120 litros de agua de 30C podeser calculada atraves da expressao:

Q = m · c ·∆θ

Usando os dados do problema:

Q = 120× 103 × 1× 30

Observacao: a massa da agua deve estar em gramas e pode-se usar a relacao1 litro de agua = 1 kg de agua. Continuando:

Q = 3600000 cal

Calculando em joules teremos:

Q = 3600000× 4, 2

Q = 15120000 J

Como J e o mesmo que W · s, passamos isso para kWh:

15120000 Ws =15120

3600kWh = 4, 2 kWh

Calculando o custo teremos

C = 4, 2 · 30 · 0, 5

C = 63

O custo e, portanto, de R$ 63, 00.

Opcao B


Capıtulo 7



Questao 22

Solucao:Em relacao ao trem a velocidade inicial da bola e somente a velocidade delancamento horizontal. Do enunciado ja sabemos o alcance da bola (A) e aaltura de lancamento (h0). Assim, para o movimento vertical, adotando osentido positivo de cima para baixo, teremos a equacao horaria:

h (t) = h0 + v0t+gt2

2

Substituindo os valores:

1 = 0 + 0 · t+ 5t2

O tempo de queda sera, portanto:

t =1√5s

Como√5 ≈ 2, 24 teremos t ≈ 0, 45.

Opcao C

Questao 23

Solucao:Como a velocidade da bola so depende do referencial, que no caso, e o trem,ela alcancaria os mesmos 5 metros.

35


Opcao B


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Questao 29

Solucao:Essa e uma questao meramente conceitual. A definicao do trabalho T , emJoules, realizado por uma forca F , inclinada de θ em relacao a direcao dedeslocamento, sobre um corpo e que provoca, no mesmo, um deslocamentod, tem a seguinte expressao:

T = Fd cos θ

Como temos θ e F constantes o grafico de T em funcao de d sera dado poruma reta de coeficiente angular positivo, ou seja, uma funcao do 1o. graucrescente. Veja a expressao abaixo:

T = 4 · d · cos 60

Substituindo-se os valores do problema teremos: O que nos da:

T = 2d

Que como ja dissemos e uma reta crescente que passa pela origem. Assimfazendo d = 1 teremos T = 2 e encontramos o grafico correto.

Opcao D

Questao 31

Solucao:Da equacao geral dos gases perfeitos temos:

pV = nRT

Onde:

n =m

M


Substituindo os valores:

1 · V =m

30· 0, 080 · (27 + 273)

O volume V pode ser calculado pela expressao:

V =4

3πr3

O que nos da:

V =4

3π(1)3

Observacao: Para que o volume esteja em litros (ℓ) as medidas devem estarem decımetros. O volume entao sera:

V = 4 ℓ

Voltando:

m =30 · 4

0, 080 · 300⇒ m =

48

10

⇒ m = 5, 0 g

Opcao B

Questao 32

Solucao:Em geral, usamos para trocas de calor a unidade caloria (cal). Mas no SIesta unidade e o joule (J).

Opcao A


Questao 26

Solucao:O copo possui a mesma velocidade do aviao, logo ele caira no ponto R.

Opcao C

Questao 36

Solucao:Vamos calcular primeiro F2:


F2 = m2 · g · sen(FAC

)O que nos da:

F2 = m2 · g ·FC

FA

FA e a diagonal do paralelepıpedo:

FA =√FC2 +BC2 +BA2

FA =√62 + 82 + 152 ⇒ FA =

√36 + 64 + 225

FA = 5√13m

Calculando F1:

F1 = m1 · g · sen(NMJ

)Onde J e ponto medio de CD. Daı:

F1 = m1 · g ·FC

MN

MN e diagonal da face FGCB:

MN =√FC2 +BC2 ⇒ MN =

√62 + 82

MN =√36 + 64 ⇒ MN = 10m

Entao:

F1 = m1 · g ·FC

10

CalculandoF1

F2

:

F1

F2

=m1 · g ·

FC

10

m2 · g ·FC

5√13

Como os corpos sao identicos:

m1 = m2

Logo:


F1

F2

=

√13

2

Opcao D

Questao 37

Solucao:Para que o corpo deslize com velocidade constante devemos ter:

fat = P · sen(FBC

)Substituindo os valores:

fat = 20 · 10 · 6

10⇒ fat = 120N

Opcao C

Questao 39

Solucao:Vamos calcular a area total:

S = 3000× 100 ⇒ S = 3× 105m2

Supondo que cada pessoa ocupe 0,5 m2:

N =3× 105

0, 5⇒ N = 6× 105

Como 6 > 3, 16:

N = 0, 6× 106

Logo a ordem de grandeza (O.G.) e 106.

Opcao C

Questao 41

Solucao:A energia fornecida por um circuito pode ser calculada por:

E = P ×∆t

E = V · i ·∆t ⇒ E = 12 · 100 · 60 ⇒ E = 7, 2 · 104 J


Opcao D

Questao 42

Solucao:Como o bloco se desloca acelerado para o fundo do tanque e esta inteiramentesubmerso teremos:

P − E = ma

mg − µV g = ma

Do enunciado:

P

E= 12, 5 ⇒ mg

µV g= 12, 5 ⇒ µV =

m

12, 5

Entao:

mg − m

12, 5g = ma ⇒ 10− 10

12, 5= a

a = 9, 2m/s2

Opcao B

Capıtulo 8



Questao 35

Solucao:Todas as lampadas sao iguais e estao em paralelo, logo a resistencia equiva-lente sera dada pela expressao:

1

Req

=1

R1

+1

R2

+ . . .+1

Rn

Como as lampadas sao iguais temos:

R1 = R2 = . . . = Rn

Daı:

1

Req

=1

R+

1

R+ . . .+

1

R⇒ 1

Req

=n

R

Req =R

n

Como sabemos que V = Ri teremos:

i =V

Req

⇒ i =V

R

n

⇒ i =V n

R

Como a corrente maxima e 10 A:

V n

R≤ 10 ⇒ 120 · n

R≤ 10

41


Precisamos conhecer R:

P =V 2

R⇒ R =

V 2

P⇒ R =

1202

60⇒ R = 240Ω

120 · n240

≤ 10 ⇒ n ≤ 10 · 2 ⇒ n ≤ 20

Opcao C

Questao 36

Solucao:Ja vimos na questao anterior que:

Req =R

n

Para 8 lampadas temos:

Req =240

8⇒ Req = 30Ω

Opcao A

Questao 38

Solucao:O tempo de queda so depende da velocidade vertical inicial e da variacao daaltura, que sao iguais para as tres bolas:

S (t) = S0 + v0t+at2

2

S (t)− S0 = v0t+at2

2⇒ ∆S =

at2

2⇒ t =

√2∆S

a

Entao os tempos sao iguais.

Opcao D

Questao 39

Solucao:A velocidade horizontal e constante. Entao teremos:


S = S0 + vt ⇒ S − S0 = vt ⇒ A = vt

Como o tempo de queda e o mesmo para todas as bolas quanto maior avelocidade, maior o alcance, daı:

vx > vy > vz ⇒ Ax > Ay > Az

Ou de outra forma:

Az < Ay < Ax

Opcao C


Questao 24

Solucao:

Sabemos que a densidade e dada por d =m

Vteremos:

d =m

V⇒ 0, 9 =

m

5000

A massa e entao:

m = 5000× 0, 9 ⇒ m = 4500 g

Sabemos que 1 litro equivale a 1 dm3. Entao, como o galpao possui 1500 m3,tera 1500× 103 dm3. Usando a massa calculada anteriormente e o volume dogalpao para calcular a concentracao teremos:

C =m

V⇒ C =

4500× 103

1500× 103

Daı:

C = 3mg/ℓ

Observando a tabela vemos que uma concentracao de 3mg/ℓ equivale a per-manencia maxima de 4 horas.

Opcao B

Questao 29

Solucao:Neste problema devemos levar em conta que a tensao eficaz usada no chuveironao muda. Entao usaremos a seguinte relacao para calcular a potencia:


P =V 2

R

Calculando PI e PV :

PI =V 2

RI

e PV =V 2

RV

Dividindo PI por PV :

PI

PV

=

V 2

RI

V 2

RV

O que nos da:

PI

PV

=V 2

RI

· RV

V 2

Portanto:

RI

RV

=PV

PI

⇒ RI

RV

=1000

2000

RI

RV

= 0, 5

Opcao A

Questao 31

Solucao:O cofre cai a partir do repouso e obedece a seguinte expressao:

S = S0 + v0t+at2

2

Considerando S = 0 no solo e substituindo os valores:

0 = 5 + 0t+−10 · t2

2

Portanto:

−5 = −5t2 ⇒ t = 1 s

Como o movimento e uniformemente variado temos:


v = v0 + at

Substituindo os valores mais uma vez:

v = 0 + (−10) · 1 ⇒ v = −10m/s

O sinal indica que a velocidade esta no sentido negativo do referencial. Paraa quantidade de movimento, temos a seguinte expressao:

Q = mv

Calculando cada quantidade de movimento:Leopardo:

Q1 = m1v1 ⇒ Q1 = 120 · 60 ⇒ Q1 = 7200 kg km/h

Automovel:

Q2 = m2v2 ⇒ Q2 = 1100 · 70 ⇒ Q2 = 77000 kg km/h

Caminhao:

Q3 = m3v3 ⇒ Q3 = 3600 · 20 ⇒ Q3 = 72000 kg km/h

Cofre (lembrando que a velocidade deve estar em km/h):

Q4 = m4v4 ⇒ Q4 = 300 · 36 ⇒ Q4 = 10800 kg km/h

Colocando em ordem crescente:

Q1 < Q4 < Q3 < Q2

Opcao C

Questao 32

Solucao:Como vamos admitir que a agua tem comportamento de gas ideal, ela obe-dece a equacao de Clapeyron:

pV = nRT

Substituindo os dados do enunciado e lembrando que R = 0, 08atm · ℓmol ·K

e que

a temperatura deve estar em Kelvin:

pV = nRT ⇒ 30 · V = n · 0, 08 · (227 + 273)


Deve-se lembrar tambem que o numero de mols n e a razao entre a massa ea massa molar:

n =m

M

Daı:

30V =m

M· 0, 08 · 500

Como a agua tem dois atomos de hidrogenio e um de oxigenio, a massa molarM sera:

M = 2× 1 + 16 ⇒ M = 18 g

Voltando na expressao:

30V =3, 6× 104 × 103

18· 40

V = 2, 67× 107ℓ

Opcao B

Questao 33

Solucao:A figura abaixo representa o esquema do enunciado:

Sabemos da 2a. lei de Newton que:

F = ma

Em que F e a forca resultante. Assim como no bloco so atuam a forca deatrito Fa e Fp, que e a forca feita pela pessoa sobre a caixa, temos a seguinterelacao:

Fp − Fa = mca

Como a caixa se move com velocidade constante temos a = 0. A expressaoanterior entao fica:


Fp − Fa = 0 ⇒ Fp = Fa

Da 3a. lei de Newton temos que Fp e Fc sao iguais, pois sao um par acao ereacao. Portanto podemos escrever:

Fc = Fp = Fa

Opcao A

Questao 34

Solucao:Agora, da mesma maneira que na questao anterior, o sistema obedece a se-guinte relacao:

Fp − Fa = mca

Ou seja:

Fp = Fa +mca

E, portanto, Fp > Fa. Como Fp e Fc sao um par acao e reacao:

Fc = Fp > Fa

Opcao C

Questao 37

Solucao:Sabemos que o Momento ou Torque e dado pelo produto do modulo da forcaperpendicular a direcao em que esta a distancia do ponto de rotacao peladistancia, ou seja:

T = Fd

Assim, em nosso problema, no equilıbrio teremos:

Pmd = 5gx

Em que:— Pm e o peso de P , cuja massa chamaremos de M ;— x e a distancia do apoio a massa a ser medida:Assim:

Mgd = 5gx ⇒ Md = 5x ⇒ x =Md

5


Para um corpo de 8 kg equilibrado, teremos a mesma relacao anterior parao Momento:

Pmd2 = 8gx

Como ja temos x calculado anteriormente:

Mgd2 = 8gMd

5

Cancelamos Mg de ambos os lados. Daı:

d2 =8 · 155

⇒ d2 = 24 cm

Opcao C

Questao 40

Solucao:A area abaixo da curva F × d determina o trabalho total. Precisamos, entaoda altura h do triangulo. Como o triangulo maior e retangulo, vale a relacao:

h2 = mn

Em que h e a altura e m, n sao os catetos dos dois triangulos retangulosmenores que compoem a base do triangulo maior. Portanto:

h2 = mn ⇒ h2 = 18 · 8

h =√144 ⇒ h = 12m

Assim, o trabalho total W :

W =26× 12

2

W = 156 J

Opcao D

Questao 40

Solucao:Supondo desprezıvel a massa do fio de comprimento L, o mesmo so exerceraalguma forca sobre o bloco quando estiver totalmente esticado, ou seja, obloco tem de estar a uma altura L dentro do recipiente.Alem disso, o empuxo resultante sobre o bloco tem modulo:


E = µVℓg

O volume de lıquido deslocado (Vℓ) tem modulo:

Vℓ = Sbaseh

Como Sbase e constante, temos que o empuxo so varia em funcao da altura hdo cilindro, atingindo seu valor maximo em h < H.Assim, com essas condicoes, temos um grafico que cresce linearmente a partirde L ate um valor maximo – que se da em h < H – e aı fica ate que a aguaatinja o nıvel H.

Opcao B


Capıtulo 9



Questao 33

Solucao:O alcance A so depende da componente horizontal da velocidade vx delancamento e do tempo T de permanencia no ar. Veja:

A = vx · T

O tempo T e o dobro do tempo de subida ts, que por sua vez so depende deg e da componente vertical da velocidade vy:

vy = v0y + gts ⇒ 0 = v senα︸︷︷︸v0y

+gts

Voltando a expressao do alcance:

A = v cosα︸︷︷︸vx

· 2ts︸︷︷︸T

⇒ A = −v cosα · 2 · v senαg

⇒ A = −v2

gsen(2α)

Nenhum desses depende das massas e sao todos iguais para os tres blocos.Portanto, os alcances sao todos iguais.

Opcao D

Questao 36

Solucao:As lampadas L1 e L2 se apagarao, pois o fio metalico as coloca em curtocircuito.

51


Opcao C

Questao 40

Solucao:Sabemos da equacao fundamental da calorimetria que:

Q = mc∆θ

Ou podemos escrever:

Q = C∆θ ⇒ C = mc

Como a substancia e a mesma nas duas amostras, elas possuem o mesmocalor especıfico, ou seja, cX = cY . Como a quantidade de calor trocada ediretamente proporcional a massa, temos mX > mY , da mesma maneira quea capacidade termica, portanto CX > CY .

Opcao A

Questao 41

Solucao:Vamos fazer uma figura indicando as forcas que atuam no bloco:

Deste diagrama podemos escrever as seguintes equacoes:Px = fatN = Py

Desenvolvendo, teremos: P sen 45 = fatN = P cos 45


Entao, comparando as duas equacoes:

fat =N

cos 45sen 45 ⇒ fat = N tan 45

Como tan 45 = 1, temos fat = N = 2, 0 N.

Opcao D


Capıtulo 10



Questao 32

Solucao:Ha duas solucoes simples. A primeira e escrever as equacoes horarias doespaco do automovel SA e do caminhao SC :

SC = 60 + 60t e SA = 80t

Repare que o caminhao tem como espaco inicial S0C = 60 km. Igualando asfuncoes horarias:

SA = SC ⇒ 60 + 60t = 80t ⇒ 20t = 60 ⇒ t = 3h

A segunda solucao e ver que a velocidade relativa vAC entre automovel ecaminhao e:

vAC = 80− 60 ⇒ vAC = 20 km/h

Como a distancia inicial entre eles e de 60 km ela sera percorrida em 3 h.

Opcao C

Questao 33

Solucao:Mais uma vez ha duas solucoes bastante simples. A primeira e converterdireto da escala Kelvin para a escala Celsius de temperatura:

tK = tC + 273 ⇒ 313 = tC + 273 ⇒ tC = 40C

55


A segunda e usar o fato de que as variacoes em Celsius e Kelvin sao iguaisisto e as duas estao divididas em 100 partes iguais. Ou seja, se a escalaKelvin variou 313− 373 = −60 a escala Celsius tambem o fara:

−60 = tC − 100 ⇒ tC = 40C

Opcao C

Questao 40

Solucao:Como a forca aplicada paralela ao tubo 2 e de 4, 0 N e faz 60 com a hori-zontal, a parcela que atua na horizontal, isto e, sua projecao Fx sera:

Fx = 4, 0 · cos 60 ⇒ Fx = 4, 0 · 0, 5 ⇒ Fx = 2, 0N

De acordo com a segunda lei de Newton, a aceleracao sera, portanto:

Fx = ma ⇒ 2, 0 = 2 · a ⇒ a = 1m/s2

Opcao B

Questao 42

Solucao:Enquanto nao ha o curto-circuito entre os pontos M e N tem-se um resistorR em serie com um paralelo de tres resistores R em serie com um resistor R.A resistencia equivalente, neste caso, e RI . Esta resistencia vale:

RI = R +R

3+R ⇒ RI =

7R

3

Fazendo um curto-circuito entre os pontos M e N todos os resistores emparalelo nao mais recebem corrente e temos apenas dois resistores em serie.A resistencia equivalente RF sera:

RF = 2R

Como sabemos que a bateria a mesma nos dois casos e que P = U2

rtemos:

PI =E2

7R3

⇒ PI =3E2

7R

Para a outra potencia teremos:

PF =E2

2R


Calculando PF

PIteremos:

PF

PI

=E2

2R3E2

7R

⇒ PF

PI

=E2

2R· 7R

3E2⇒ PF

PI

=7

6

Opcao D

Questao 44

Solucao:O momento angular M (ou torque) de uma forca F aplicada perpendicu-larmente a uma distancia d do ponto por onde passa o eixo de rotacao eM = Fd. Assim, se por algum motivo a forca esta inclinada em relacaoa linha que passa pelo eixo de rotacao, e preciso projeta-la primeiro, dimi-nuindo, portanto, sua “eficiencia”. Deste modo, a figura que mostra a forcaperpendicular e o mais distante possıvel do eixo de rotacao, na perpendiculare a opcao D.

Opcao D

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Solu˘c~oes Comentadas - Curso Mentor · documento – a 8a. se não me engano – resolvemos colocar as provas e as solu¸cões em partes separadas, de modo que você pudesse