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1. Considere duas forças → F1 e → F2 de módulos 6,0N e 8,0N respecti - vamente. Determine: a) o intervalo de variação do módulo da força resultante entre → F1 e → F2. b) o módulo da força resultante quando o ângulo θ entre →F1 e → F2 for de 90°. RESOLUÇÃO: a) F2 – F1 � FR � F2 + F1 b) FR 2 = F1 2 + F2 2 FR 2 = (6,0)2 + (8,0)2 (SI) Respostas: a) 2,0N � FR � 14,0N b) 10,0N 2. (VUNESP-FSTM-2018-MODELO ENEM) – Um navio de carga é rebocado por dois barcos rebocadores com forças de intensidades iguais a 1000 kN cada, de modo que o ângulo entre os vetores força aplicados é de 60°. Usando sen 30° = 0,5 e cos 30° = 0,85, a resultante das forças que os rebocadores exercem no navio tem intensidade igual a a) 500kN b) 850kN c) 1000kN d) 1700kN e) 2000kN RESOLUÇÃO: F2R = F 2 1 + F 2 2 + 2F1 F2 cos 60° F2R = F 2 + F2 + 2 F2 . F2R = 3 F 2 FR = F ��3 FR = 1000 ��3 kN Resposta: D MÓDULO 11 VETORES 2,0N � FR � 14,0N FR = 10,0N 1 ––– 2 FR � 1700kN – 49 FÍ S IC A B D E FRENTE 1 – MECÂNICA C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 49 3. Três forças coplanares → F1, → F2 e → F3 têm mesma intensidade F e formam duas a duas ângulos de 120°, conforme indicado na figura. A força resultante entre → F1, → F2 e → F3 terá módulo igual a: a) zero b) c) F d) F e) 3F RESOLUÇÃO: 1) F12 2 = F1 2 + F2 2 + 2 F1 F2 cos 120° F12 2 = F2 + F2 + 2 F F �– � F12 2 = F2 ⇒ 2) F → 12 = – F → 3 Resposta: A 4. (VUNESP-UNIMES-2017-MODELO ENEM) – A figura mostra a vista aérea de um navio de carga e dois rebocadores, que o manobram conjuntamente, atados por cabos no mesmo ponto da proa do navio. Os rebocadores A e B exercem forças de intensidades iguais a 8,0 . 104N e 6,0 . 104N, respectivamente. A ação conjunta dos rebocadores corres - ponde a uma força resultante de intensidade, em newtons, de a) 5,0 . 104N b) 1,0 . 105N c) 1,4 . 105N d) 2,5 . 105N e) 2,8 . 105N RESOLUÇÃO: FR 2 = FA 2 + FB 2 FR 2 = 64,0 . 108 + 36,0 . 108 = 100 . 108 (SI) Resposta: B 1. (UFRGS-2017-MODELO ENEM) – Em voos horizontais de aero - mo delos, o peso do modelo é equilibrado pela força de sustentação para cima, resultante da ação do ar sobre as suas asas. Um aeromodelo, preso a um fio, voa em um círculo horizontal de 6,0m de raio, executando uma volta completa a cada 4,0s. O módulo de sua velocidade angular, em rad/s, e o módulo de sua aceleração centrípeta, em m/s2, valem, respectivamente, a) π e 6π2. b) e . c) e . d) e . e) e . RESOLUÇÃO: 1) � = = ⇒ 2) acp = � 2 R = . 6,0 Resposta: B FR = 1,0 . 10 5N F ––– 3 2 ––– 3 1 ––– 2 F12 = F F → 1 + F → 2 + F → 3 = 0 → MÓDULO 12 MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORME π2 ––– 4 π ––– 2 3π2 ––– 2 π ––– 2 π2 ––– 16 π ––– 4 π2 ––– 4 π ––– 4 π � = ––– rad/s 2 rad ––– s 2π ––– 4,0 2π ––– T π2 ––– 4 3π2 acp = –––– 2 50 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 50 2. 2017 – Pivô central é um sistema de irrigação muito usa do na agricultura, em que uma área circular é pro - jetada para receber uma estrutura suspensa. No cen - tro dessa área, há uma tubulação vertical que transmite água através de um cano horizontal longo, apoiado em torres de sustentação, as quais gi ram, sobre rodas, em torno do centro do pivô, também chamado de base, conforme mostram as figuras. Cada torre move-se com velocidade escalar linear constante. Um pivô de três torres (T1, T2 e T3) será instalado em uma fazenda, sendo que as distâncias entre torres consecutivas bem como da base à torre T1 são iguais a 50 m. O fazendeiro pretende ajustar as velocidades das torres, de tal forma que o pivô efetue uma volta completa em 25 horas. Use 3 como aproximação para π. Para atingir seu objetivo, as velocidades escalares lineares das torres T1, T2 e T3 devem ser, em metros por hora, de a) 12, 24 e 36. b) 6, 12 e 18. c) 2, 4 e 6. d) 300, 1200 e 2700. e) 600, 2400 e 5400. RESOLUÇÃO: 1) Cálculo da velocidade angular �. 2) Cálculo das velocidades lineares: V1 = � R1 = . 50 = 12m/h V2 = � R2 = . 100 = 24m/h V3 = � R3 = . 150 = 36m/h Resposta: A 3. Na figura, temos duas polias, A e B, em contato, que giram sem que haja escorregamento entre elas. O raio da polia A é igual ao dobro do raio da polia B. A polia B gira no sentido anti-horário com frequência de 8,0Hz. Determine, justificando: a) o sentido de rotação da polia A; b) a frequência de rotação da polia A. RESOLUÇÃO: a) Polias em contato direto giram em sentidos opostos e, portanto, a polia A gira no sentido horário. b) VP = 2πfBRB = 2πfARA = Como RA = 2RB ⇒ fA = = 4,0Hz T3 T2 T1 BASE � = = 2π –––– T 6 –––– 25 rad –––– h m ––– h 6 ––– 25 m ––– h 6 ––– 25 m ––– h 6 ––– 25 RB––– RA fA––– fB fB––– 2 – 51 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 51 4. Em uma pista circular de raio R um atleta executa movimento uniforme gastando um tempo T para realizar uma volta completa. No trajeto de A para B (um quarto de volta) a) desenhe em A e B os vetores velocidade. b) determine o módulo da velocidade vetorial média. RESOLUÇÃO: a) b) 1) Cálculo do deslocamento vetorial entre A e B | → d|2 = R2 + R2 ⇒ | → d| = R ����2 2) Cálculo do tempo: �t = 3) Cálculo do módulo da velocidade vetorial média | → Vm| = = ⇒ Respostas: a) ver gráfico b) 1. Para um salto no Grand Canyon usando motos, dois paraquedistas vão utilizar uma moto cada um, sendo que uma delas possui massa três vezes maior. Foram construídas duas pistas idênticas até a beira do precipício, de forma que no momento do salto as motos deixem a pista horizontalmente e ao mesmo tempo. No instante em que saltam, os paraquedistas abando - nam suas motos e elas caem praticamente sem resistência do ar. As motos atingem o solo simultaneamente porque a) pos suem a mesma inércia. b) estão sujeitas à mesma força resultante. c) têm a mesma quantidade de movimento inicial. d) adquirem a mesma aceleração durante a queda. e) são lançadas com a mesma velocidade horizontal. RESOLUÇÃO: O tempo de queda da moto é calculado pelo movimento vertical (MUV) Δsy = V0y t + t2 �� H = 0 + T2 Como as motos partem da mesma altura H, o tempo de queda será o mesmo porque ambas têm a mesma aceleração, que é a acele - ração da gravidade. O tempo de queda independe da velocidade horizontal → V0 e da massa da moto. Resposta: D R A B RO d T ––– 4 | → Vm| = 4 R ����2 –––––––– T R ����2 –––––– T ––– 4 | → d| –––– �t 4 R ����2 –––––––– T MÓDULO 13 BALÍSTICA H V0 � moto trajetória parabólica da moto g � �y ––– 2 g ––– 2 2H T = ––––– g 52 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 52 2. (VUNESP-FAMERP-2018-MODELO ENEM) – No interior de um vagão hermeticamente fechado que se move horizontalmente em trajetória retilínea com velocidade de módulo 4,0m/s em relação ao solo, uma pessoa arremessa uma pequena esfera verticalmente para cima, com velocidade 3,0m/s em relação ao vagão. (http://portaldoprofessor.mec.gov.br. Adaptado.) Desprezando-se o atrito com o ar, os módulos das velocidades da esfera, em relação ao solo, no ponto mais alto de sua trajetória e no instante em que retorna à mão da pessoa são, respectivamente, a) 4,0m/s e 3,0m/s. b) zero e 5,0m/s. c) 4,0m/s e 5,0m/s. d) zero e 3,0m/s. e) 5,0m/s e zero. RESOLUÇÃO: Em relação ao solo: 1) No ponto mais alto da trajetória a velocidade vertical daesfera se anula e a velocidade é horizontal com módulo 4,0m/s que foi mantida por inércia. 2) Ao retornar à mão da pessoa a velocidade vertical da esfera é dirigida para baixo e seu módulo é igual à de lançamento: 3,0m/s. � → V �2 = V2x + V 2 y � → V �2 = (4,0)2 + (3,0)2 (SI) Resposta: C 3. (VUNESP-UNIVAG-2018-MODELO ENEM) – Em um terreno pla - no e horizontal, um golfista deu uma tacada na bola, imprimindo-lhe uma velocidade de módulo 50m/s, cuja direção estava inclinada a um ângulo θ em relação ao plano horizontal, tal que sen θ = 0,60 e cos θ = 0,80. (http://arte.folha.uol.com.br. Adaptado.) Considerando-se a aceleração gravitacional com módulo igual a 10m/s2 e desprezando-se a resistência do ar, o alcance horizontal da bola foi a) 120m b) 180m c) 240m d) 320m e) 480m RESOLUÇÃO: 1) Cálculo do tempo de subida Vy = V0y + �y t ↑� 0 = 50 . 0,60 – 10TS 10TS = 30 ⇒ 2) Cálculo do tempo de voo: T = TS + TQ = 2TS = 6,0s 3) Cálculo do alcance D �sx = Vx T D = V0 cos � T D = 50 . 0,80 . 6,0 (m) Resposta: C � → V � = 5,0 m/s TS = 3,0s D = 240m – 53 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 53 1. (OPF-MODELO ENEM) – Único esporte Olímpico em que homens e mulheres se enfrentam em igualdade de condições, o hipismo é di vi - dido em três modalidades: adestramento, concurso completo de equi - tação e saltos. Em 2000, nas Olimpíadas de Sydney, o cavalo Baloubet, montado por Rodrigo Pessoa, refugou três vezes em sua última passagem pela pista, o que causou sua eliminação da competição e lhe ti rou uma medalha de ouro. Quando o conjunto cavalo/cavaleiro se aproxima com velocidade de um obstáculo e o cavalo refuga, isto é, de - siste de saltar parando em frente ao obstáculo, o cavaleiro tende a con - ti nuar o seu movimento para frente e pode, eventualmente, cair do cava lo. Esta situação é corretamente explicada por qual conceito da Física? a) Princípio da Incerteza. b) Princípio da Ação e Reação. c) Princípio da lnércia. d) Princípio da Conservação da Energia. e) A catástrofe do ultravioleta. RESOLUÇÃO: Por inércia (1.a Lei de Newton) o Cavaleiro tende a manter cons - tante sua velocidade vetorial e é lançado para frente. Resposta: C 2. (VUNESP-UEFS-2017) – Um objeto de pequenas dimensões gira sobre uma superfície plana e horizontal, em movimento circular e uniforme, preso por um fio ideal a um ponto fixo O, conforme a figura. Nesse movimento, o atrito e a resistência do ar são considerados desprezíveis. Considere que quando o objeto passa pelo ponto P da superfície, com velocidade escalar VP, o fio se rompa e o objeto escape da trajetória circular. Alguns instantes após o rompimento do fio, o objeto passará pelo ponto a) 3 e com velocidade escalar maior do que VP. b) 2 e com velocidade escalar igual a VP. c) 3 e com velocidade escalar igual a VP. d) 2 e com velocidade escalar maior do que VP. e) 1 e com velocidade escalar igual a VP. RESOLUÇÃO: A velocidade vetorial é tangente à trajetória e tem o sentido do movimento. Por inércia (1.a Lei de Newton) o objeto conserva sua velocidade vetorial. Resposta: C MÓDULO 14 1.a E 2.a LEIS DE NEWTON 54 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 54 3. (VUNESP-UNICID-2018-MODELO ENEM) – Partindo do repouso, um carro de Fórmula 1 atingiu a velocidade escalar de 180km/h após per correr 120m em uma pista reta e horizontal com aceleração cons - tante. Considerando-se que a massa do carro era 720kg, a intensidade média da força resultante no carro nesse movimento foi de a) 7,5 . 102N b) 1,5 . 102N c) 3,7 . 103N d) 7,5 . 103N e) 1,5 . 104N RESOLUÇÃO: 1) V = 180 = m/s = 50,0m/s 2) V = V20 + 2 � �s (50,0)2 = 0 + 2a . 120 a = = 3) PFD: FR = m a FR = 720 . (N) FR = 30 . 250 (N) Resposta: D 4. (UERJ-2018) – Considere um bloco sujeito a duas forças, → F1 e → F2, conforme ilustra o esquema. O bloco parte do repouso em movimento uniformemente acelerado e percorre uma distância de 20,0m sobre o plano horizontal liso em 4,0s. O valor da massa do bloco é igual a 3,0kg e o da intensidade da força → F2 é 50,0N. A intensidade da força → F1, em newtons, equivale a: a) 57,5 b) 42,5 c) 26,5 d) 15,5 e) 7,5 RESOLUÇÃO: 1) Cálculo do módulo a da aceleração do bloco. �s = V0 t + t 2 20,0 = 0 + (4,0)2 ⇒ 2) PFD: → F2 + → F1 = m →a F2 – F1 = ma 50,0 – F1 = 3,0 . 2,5 F1 = 50,0 – 7,5 (N) Resposta: B � –– 2 a –– 2 a = 2,5m/s2 F1 = 42,5N km –––– h 180 –––– 3,6 2500 ––––– 240 m –––– s2 250 –––– 24 m –––– s2 250 –––– 24 FR = 7,5 . 10 3N – 55 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 55 56 – FÍS IC A B D E 1. (VUNESP-UEA-MODELO ENEM) – A tabela mostra os coeficien - tes de dilatação linear de diversos materiais. (Ugo Amaldi. Imagens da física,1995) Em um experimento, uma barra de 1,00 m foi aquecida de 20°C até 70°C e seu comprimento aumentou de 1,45 mm. Com base na tabela, é possível concluir que o material da barra era a) vidro. b) ferro. c) cobre. d) alumínio. e) chumbo. RESOLUÇÃO: ΔL = L0 α Δθ 1,45 . 10–3 = 1,00 . α . 50 α = 0,29 . 10–4 (°C)–1 Resposta: E 2. (FATEC-2017-MODELO ENEM) – Numa aula de laboratório do curso de Soldagem da FATEC, um dos exercícios era construir um dispositivo eletromecânico utilizando duas lâminas retilíneas de metais distintos, de mesmo comprimento e soldadas entre si, formando o que é chamado de “lâmina bimetálica” Para isso, os alunos fixaram de maneira firme uma das extremidades enquanto deixaram a outra livre, conforme a figura. Considere que ambas as lâminas estão inicialmente sujeitas à mesma temperatura T0, e que a relação entre os coeficientes de dilatação linear seja �A > �B. Ao aumentar a temperatura da lâmina bimetálica, é correto afirmar que a) a lâmina A e a lâmina B continuam se dilatando de forma retilínea conjuntamente. b) a lâmina A se curva para baixo, enquanto a lâmina B se curva para cima. c) a lâmina A se curva para cima, enquanto a lâmina B se curva para baixo. d) tanto a lâmina A como a lâmina B se curvam para baixo. e) tanto a lâmina A como a lâmina B se curvam para cima. RESOLUÇÃO: Aumentando-se uniformemente a temperatura da lâmina bime - tálica, esta enverga para baixo, como representa o esquema. Essa configuração de “acomodação” é a única com patível com o fato de a lâmina A ficar mais com pri da que a lâmina B. Isso ocorre porque, com o aqueci mento, como �A > �B, a lâmina A dilata-se linearmente mais que a lâmina B. Resposta: D MÓDULO 11 DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS E DOS LÍQUIDOS Coeficientes de dilatação linear Substância α (°C–1) Diamante 1,3 x 10–6 Vidro (comum) 9 x 10–6 Ferro 12 x 10–6 Cobre 16 x 10–6 Zinco 17 x 10–6 Alumínio 24 x 10–6 Chumbo 29 x 10–6 �L L L 1 2 � � 1 2 α = 29 . 10–6 °C–1 A B FRENTE 2 – TERMOLOGIA E ÓPTICA C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 56 3. (MACKENZIE-2017-MODELO ENEM) – Um cubo regular homo - gêneo de aresta 20,0cm está inicialmente a 20,0°C. O coeficiente de dilatação linear médio do material com que foi fabricado é 2,00.10–5 °C–1. Aquecendo-se uniformemente o cubo com uma fonte de calor cons - tante durante 50,0s, a temperatura se eleva para 120,0°C. A dilatação ocorrida em uma das superfícies do cubo é a) 4,00.10–1 cm2 b) 8,00.10–1 cm2 c) 12,0.10–1 cm2 d) 16,0.10–1 cm2 e) 20,0.10–1 cm2 RESOLUÇÃO: A0 = (20,0cm) 2 = 400,0cm2 Dilatação superficial: �A = A0 � . �� �A = A0 . 2� . �� �A = 400,0 . 2 . (2,00 . 10–5) . (120,0 – 20,0) Resposta: D 4. (ETC-2017-MODELO ENEM) – A caminho da erradicação dapobreza, para poder contemplar a todos com o direito à habitação, as novas edificações devem ser construídas com o menor custo e de - mandar cuidados mínimos de manutenção. Um acontecimento sempre presente em edificações, e que torna necessária a manutenção, é o surgimento de rachaduras. Há muitas formas de surgirem rachaduras como, por exemplo, pela acomodação do terreno ou ocorrência de terremotos. Algumas rachaduras, ainda, ocorrem devido à dilatação térmica. A dilatação térmica é um fenômeno que depende diretamente do material do qual o objeto é feito, de suas dimensões originais e da variação de temperatura a que ele é submetido. Para um objeto como um muro, o acréscimo ou decréscimo da área da superfície do muro é calculado pela expressão: �s = S0 . � . �� Em que: �s → representa a variação (acréscimo ou diminuição) da área da su - perfície que o muro apresentará. S0 → é a área original da superfície do muro, antes de ocorrer a dilatação térmica. � → é uma constante que está relacionada com o material que foi utilizado em sua construção. �� → é a variação de temperatura à qual o muro é submetido. Considere dois muros feitos com o mesmo material, sendo que o menor deles possui uma área de superfície igual a 100m2, enquanto que o maior tem 200m2. Se o muro menor sofrer uma variação de temperatura de +20°C e o maior sofrer uma variação de +40°C, a variação da área da superfície do muro maior em relação à variação da área da superfície do muro menor, é a) um quarto. b) a metade. c) a mesma. d) duas vezes maior. e) quatro vezes maior. RESOLUÇÃO: �s = s0 � �� �s(maior) = 200 � . 40 (m 2) �s(menor) = 100 � . 20 (m 2) = 4 Resposta: E 1. (UEA-MODELO ENEM) – Se uma câmara escura de orifício for apontada para um objeto, a imagem do objeto formada no interior da câmara será invertida, como mostra a figura. (www2.fc.unesp.br) A formação dessa imagem invertida se deve ao a) princípio de propagação retilínea da luz. b) fenômeno da reflexão regular da luz. c) fenômeno da difração da luz. d) fenômeno da refração da luz. e) princípio da reversibilidade dos raios de luz. RESOLUÇÃO: A formação de sombras e penumbras, além da projeção de imagens nítidas no fundo de câmaras escuras de orifício são evidências da propagação retilínea da luz. Resposta: A �A = 16,0 . 10–1cm2 �s(maior)––––––––– �s(menor) MÓDULO 12 OS PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA I – 57 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 57 2. (VUNESP-LICEU DE ARTES E OFÍCIOS-2017-MODELO ENEM) – Lampiões a gás utilizam uma tela em forma de casulo, conhecida po - pular mente por camisinha, que veste o tubo por onde sai o gás. O gás expelido pelo tubo passa rapidamente pelos furos da tela e, quando é inflamado, o faz longe o suficiente da camisinha para que ela não se queime. Como consequência da queima do gás, a camisinha passa a emitir luz, tal qual uma fonte extensa. Associando-se a luz do lampião com a luz emitida pelo Sol, um professor decide demonstrar como ocorre um eclipse solar. Para isso, usa uma moeda de tamanho menor que o da camisinha, como se fosse a Lua, e uma parede próxima fazendo o papel da superfície do planeta Terra, de acordo com a configuração desenhada. Considerando as possibilidades de sombra, penumbra e luz, e supondo que a única luz do ambiente é fornecida pela camisinha do lampião, os pontos A e B da parede estão imersos, respectivamente, em regiões de a) luz e sombra. b) sombra e penumbra. c) penumbra e sombra. d) sombra e luz. e) sombra e sombra. RESOLUÇÃO: O ponto A está situado na região de penumbra projetada, en - quanto o ponto B está situado na região de sombra projetada, conforme ilustra o esquema a seguir. Resposta: C 3. (FCC-2017-MODELO ENEM) – Em certo dia ensolarado, às 16 horas, um estudante colocou na posição vertical uma régua de 30cm e mediu o tamanho de sua sombra projetada no solo horizontal: 20cm. Naquele momento, ele verificou que o tamanho da sombra de um pi - nheiro alto é de 12m. Pode-se estimar a altura do pinheiro em a) 16m b) 18m c) 21m d) 24m e) 28m RESOLUÇÃO: tg � = = Resposta: B 4. (UCMG-MODELO ENEM) – Num dia ensolarado, um aluno de 1,7m mede a sua sombra, encontrando 1,2m. Se, naquele instante, a sombra de um poste nas proximi dades mede 4,8m, qual é a altura do poste? a) 3,4 m b) 4,3 m c) 7,2 m d) 6,8 m e) 5,3 m RESOLUÇÃO: Como os raios de luz, provenientes do Sol, são considerados paralelos, os triân gulos ABC e A’B’C’ são semelhantes: = ⇒ = ⇒ Resposta: D H ––––– 1200 30 –––– 20 H = 1800cm = 18m H = 6,8m 4,8 ––– 1,2 H ––– 1,7 S ––– s H ––– h 58 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 58 1. (UDESC) – Com relação aos fenômenos da reflexão e da refração da luz branca, analise as proposições. I. A transparência dos vidros é explicada pelos fenômenos de refração e reflexão. II. A dispersão da luz branca em um prisma de vidro é devida à reflexão na face de incidência do prisma. III. A luz branca dispersa em um prisma é composta somente pelas cores primárias vermelho, verde e azul. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. b) Somente a afirmativa I é verdadeira. c) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. d) Somente a afirmativa III é verdadeira. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. RESOLUÇÃO: I. Verdadeira. A reflexão e a refração que ocorrem no vidro mostram que ele é um meio transparente. II. Falsa. A dispersão da luz branca no prisma é devida à refração na face de incidência. III. Falsa. A luz branca dispersa nas cores: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. Resposta: B 2. (SBF-MODELO ENEM) – As cores-luz primárias são Vermelho, Verde e Azul. As combinações de pares dessas cores em intensidades iguais produzem as cores-luz secundárias: Ciano (Verde + Azul), Amarelo (Vermelho + Verde) e Magenta (Vermelho + Azul). A luz Branca é a combinação das três cores. As cores dos objetos que enxergamos são devidas às reflexões e absorções seletivas das cores-luz primárias. Por exemplo, um objeto vermelho sob uma luz branca, absorverá as cores Verde e Azul e refletirá o Vermelho. Um objeto Preto absorverá todas as três cores. Nas cantinas italianas, sob a incidência de luz Branca, é comum vermos as mesas cobertas com toalhas quadriculadas com as cores da bandeira italiana, ou seja, pequenos quadrados com as cores Vermelho, Verde e Branco. Um proprietário quis dar maiores efeitos visuais e iluminou o ambiente exclusivamente com luz Magenta. As cores dos quadri cula dos das toalhas, Vermelho, Verde e Branco, sob essa iluminação são vistas respectivamente: a) Preto, Verde e Branco. b) Vermelho, Preto e Magenta. c) Vermelho, Verde e Magenta. d) Magenta, Verde e Branco. e) Vermelho, Verde e Branco. RESOLUÇÃO (I) O quadrado Vermelho da toalha reflete o Vermelho da luz Magenta e absorve o Azul, sendo visto Vermelho. II) O quadrado Verde da toalha absorve o Vermelho e o Azul da luz Magenta, sendo visto escuro (Preto). (III) O quadrado Branco da toalha reflete o Vermelho e o Azul da luz Magenta, sendo, visto Magenta. Resposta: B 3. (UFRN-MODELO ENEM) – No intuito de fazer com que seus alu - nos pensem em Física no cotidiano, um professor mostra a figura abaixo e faz a seguinte pergunta: “Se uma menina maquia seu rosto, que está a 30cm da superfície refletora de um espelho plano, qual será a distância entre o rosto da menina e a imagem formada por esse espelho?” Os alunos devem responder que a distância é de a) 60,0cm b) 30,0cm c) 15,0cm d) 5,0cm e) zero RESOLUÇÃO: A imagem é simétrica: 60,0cm Resposta: A MÓDULO 13 OS PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA II – 59 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_201819/02/2018 13:07 Página 59 4. A figura representa um objeto A colocado a uma distância de 2,0m de um espelho plano S, e uma lâmpada L colocada à dis tância de 6,0m do espelho. a) Desenhe o raio emitido por L e refletido por S que atin ge A. Explique a constru ção. b) Calcule a distância percor rida por esse raio. RESOLUÇÃO: a) O raio refletido que atinge A alinhado com L’, simétrico de L em relação ao espelho, determina com a normal um ângulo de reflexão igual ao ângulo de incidência. b) Determinação de y: y 6,0 – y ––––– = ––––––– ⇒ 6,0 2,0 Determinação de x: x2 = (6,0)2 + (4,5)2⇒ Determinação de z: z2 = (2,0)2 + (1,5)2 ⇒ A distância percorrida pelo raio é D, tal que: D = x + z = 7,5m + 2,5m 1. (FUVEST) – Um motorista de automóvel, ao olhar para o seu retrovi - sor, vê um caminhão e lê, na ima gem do para-choque, a palavra SORRIA. Podemos con cluir que no para-choque do caminhão estava escrito: a) b) c) d) e) RESOLUÇÃO: A imagem é enantiomorfa ao objeto. Resposta: C 2. (UNEAL) – Em relação à óptica, analise as assertivas a seguir e assinale a alternativa correta. I. Denomina-se translação do espelho plano quando o objeto se move com uma determinada velocidade em direção ao espelho. II. Quando uma pessoa corre em direção a um espelho plano com velocidade de intensidade v, aproxima-se de sua imagem com velocidade de intensidade 2v. III. Em uma associação de dois espelhos quaisquer, a um objeto real conjuga-se sempre uma imagem real. a) Apenas II é correta. b) Apenas I e III são corretas. c) Apenas II e IV são corretas. d) Apenas I e II são corretas. e) I, II, III e IV são incorretas. RESOLUÇÃO: I. Incorreta. Na translação, o espelho movimenta-se em relação a um Referencial inercial. II. Incorreta. A imagem aproxima-se do espelho com velocidade de intensidade v. III. Incorreta. A imagem conjugada é virtual. IV. Incorreta. Os fenômenos ocorrem simultaneamente. Resposta: E y = 4,5m x = 7,5m z = 2,5m D = 10m MÓDULO 14 IMAGEM DE UM OBJETO NUM ESPELHO PLANO SORRIAAIRROSSORRIA SORRIAAIRROS 60 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 60 3. (MACKENZIE) – Um objeto extenso de altura h está fixo, disposto frontalmente diante de uma superfície refletora de um espelho plano, a uma distância de 120,0cm. Aproximando-se o espelho do objeto de uma distância de 20,0cm, a imagem conjugada, nessa condição, encontra-se distante do objeto de: a) 100,0cm b) 120,0cm c) 200,0cm d) 240,0cm e) 300,0cm RESOLUÇÃO: Observe que o tamanho da imagem não se alterou. Resposta: C 4. (FUVEST-SP-MODELO ENEM) – Desejando fotogra far a ima gem, refletida por um espelho plano vertical, de uma bo la, colocada no ponto P, uma pequena máquina foto gráfica é posicionada em O, como indicado na figura, registrando uma foto. Para obter outra foto, em que a imagem refletida da bola apareça com diâmetro duas vezes menor, entre as posições indi cadas, a máquina poderá ser posicio nada somente em a) B b) C c) A e B d) C e D e) A e D RESOLUÇÃO: O diâmetro aparente da bola, na foto, reduz-se à metade quando a distância entre a máquina e a imagem da bola (que é objeto para a máquina) duplica. Da geometria da figura, a distância inicial entre o obser vador O e a imagem P’ da bola é de 5 unidades. A nova distância entre a máquina e P’ deve ser 10 unidades. Para a máquina posicionada em A, temos: Para a máquina posicionada em D, a distância entre a má quina e P’ também vale 10 unidades. (DP’)2 = (8)2 + (6)2 ⇒ Resposta: E A figura, vista de cima, esquematiza a situação, es tando os pontos representados no plano hori zon tal que passa pelo centro da bola. DP’ = 10 – 61 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 61 62 – FÍS IC A B D E FRENTE 3 – MECÂNICA E ELETRICIDADE 1. (PUC-PR) – Para fazer o aquecimento de uma sala durante o inverno, uma família utiliza um aquecedor elétrico ligado à rede de 120V. A resistência elétrica de operação apresentada por esse aquecedor é de 14,4 . Se essa família utilizar o aquecedor diariamente, por três horas, qual será o custo mensal cobrado pela companhia de energia se a tarifa for de R$ 0,25 por kWh? Considere o mês de 30 dias. a) R$ 22,50. b) R$ 15,00. c) 18,30. d) R$ 52,40 e) R$ 62,80 RESOLUÇÃO: Potência elétrica do aquecedor: P = = (W) P = (W) P = 1000W = 1,0kW Energia elétrica consumida: εel = P . �t εel = 1,0kW . (30 . 3)h 1,0kWh ––––––– R$ 0,25 90kWh –––––––– x Resposta: A 2. (VUNESP-2017) – Em um circuito, ligado a um gerador ideal, um amperímetro monitora a corrente elétrica que atravessa um resistor de resistência elétrica desconhecida (R), indicando uma corrente elétrica de valor 2A. Sabe-se que o resistor de valor desconhecido (R) dissipa uma potência de 40W. A potência total dissipada pelo circuito completo é a) 80W. b) 320W. c) 240W. d) 160W. e) 120W. RESOLUÇÃO: Do enunciado, temos: P1 = R1 . i1 2 40 = R . (2)2 Como R1 = R2 e estão em paralelo, temos: i1 = i2 = 2A e i3 = i1 + i2 i3 = 2 + 2 = 4A � P1 = P2 = 40W e P3 = R3 . i3 2 P3 = 10 . (4) 2 finalmente: Ptotal = P1 + P2 + P3 Ptotal = 40W + 40W + 160W Resposta: C MÓDULO 11 ENERGIA ELÉTRICA, POTÊNCIA ELÉTRICA E POTÊNCIA DISSIPADA PELO RESISTOR I U2 ––––– R (120)2 ––––––– 14,4 14400 ––––––– 14,4 εel = 90kWh x = R$ 22,50 A 10� R U 10� A R = R1 R = 102 � i = 2A1 i2 i3 R = 103 � R = 10 P3 = 160W Ptotal = 240W C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 62 3. (EsPCEx-2017) – O desenho abaixo representa um circuito elétrico composto por resistores ôhmicos, um gerador ideal e um receptor ideal. A potência elétrica dissipada no resistor de 4Ω do circuito é: a) 0,16 W. b) 0,20 W. c) 0,40 W. d) 0,72 W. e) 0,80 W. RESOLUÇÃO: i = ⇒ i = € i = 0,2A P = R i2 ⇒ P = 4 . (0,2)2 € Resposta: A 4. (UEAM-2017) – Considere o esquema que representa um gerador ligado a uma lâmpada e o gráfico da curva característica desse gerador. (www.etelg.com.br. Adaptado.) Se a intensidade da corrente que circula no circuito é 2,0A, a potência dissipada na lâmpada, em watts, é igual a a) 6 b) 22 c) 24 d) 48 e) 12 RESOLUÇÃO: O circuito fornecido pode ser esquematizado da seguinte maneira: Do gráfico: E = 12V r N= tg α = ( ) r = 0,50 Para i = 2,0A, temos: i = 2,0 = ⇒ Assim: P = R i2 P = 5,5 (2,0)2 (W) Resposta: B 8 – 6 ––––––––– 3 + 3 + 4 E – E’ –––––– R P = 0,16W 12 ––– 24 E ––– R R = 5,5 12 –––––––– 0,50 + R P = 22W – 63 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 63 1. (UNIFESO-RJ) – Usa-se um aquecedor elétrico para aquecer 60 kg de água inicialmente a 20°C. O aquecedor é constituído por uma resistência de imersão de 0,60 ligada sob 120V. Considere o calor específico da água como sendo 4000J/kg . °C. O aquecedor desligou automaticamente quando a tempe - ratura da água atingiu 80°C. Portanto, o aquecedor ficou ligado durante a) 6 minutos. b) 8 minutos. c) 10 minutos. d) 12 minutos. e) 16 minutos. RESOLUÇÃO: εel = Q P . �t = mc�� . �t = mc�� . �t = 60 . 4000 . 60 �t = 600s Resposta: C 2. (FUVEST-2017) – Na bateria de um telefone celular e em seu carregador, estão registradas as seguintes especificações: Com a bateria sendo carregada em uma rede de 127V, a potência máxi - ma que o carregador pode fornecer e a carga máxima que pode ser armazenada na bateria são, respectivamente, próximas de a) 25,4 W e 5940 C. b) 25,4 W e 4,8 C. c) 6,5W e 21960 C. d) 6,5W e 5940 C. e) 6,1W e 4,8 C. RESOLUÇÃO: 1) Carga elétrica máxima na bateria: Q = 1650mAh = 1,65A . h = 1,65 . 3600 A . s 2) Potência elétrica máxima fornecida pelo carre ga dor: U = 5V i = 1,3A P = i . U P = 1,3 . 5 (W) Resposta: D MÓDULO 12 ENERGIA ELÉTRICA, POTÊNCIA ELÉTRICA E POTÊNCIA DISSIPADA PELO RESISTOR II U2 –––– R (120)2 –––––– 0,60 �t = 10mín BATERIA 1650 mAh 3,7V 6,1 Wh CARREGADOR Entrada AC: 100 – 240 V 50 – 60 Hz 0,2 A Saída DC: 5 V; 1,3 A Note e adote: AC: corrente alternada; DC: corrente contínua. Q = 5940C P = 6,5W 64 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 64 3. (UNICESUMAR) – Um técnico de eletricidade dispõe de diversas lâmpadas ôhmicas idênticas nas quais podemos ler as seguintes inscrições: 12V – 6W. Ele pretende associar o maior número possível dessas lâmpadas em paralelo e ligá-las a uma fonte de 12V. Como precaução insere, em série, com a fonte de tensão, um fusível que suporta uma corrente máxima de 4A a fim de proteger as lâmpadas. Após efetuar alguns cálculos, o técnico determina o número de lâm - padas que ele pode associar em paralelo nesse circuito, sem queimar o fusível. O número máximo de lâmpadas que ele encontrou foi igual a a) 4 b) 6 c) 8 d) 10 e) 12 RESOLUÇÃO: • Cálculo da potência máxima. Pmáx = imáx U Pmáx = 4 . 12 (W) Pmáx = 48W Sendo n o número de lâmpadas, temos: • Cálculo de nmáx nmáx = = Resposta: C 4. Um eletricista deve instalar um chuveiro que tem as especificações 220 V — 4 400 W a 6 800 W. Para a instalação de chuveiros, recomenda-se uma rede própria, com fios de diâmetro adequado e um disjuntor dimen sionado à potência e à corrente elétrica previstas, com uma margem de tolerância próxima de 10%. Os disjun tores são dispositivos de segurança utilizados para proteger as instalações elétricas de curtos-circuitos e sobrecargas elétricas e devem desarmar sempre que houver passagem de corrente elétrica superior à permitida no dispositivo. Para fazer uma instalação segura desse chuveiro, o valor da corrente máxima do disjuntor deve ser a) 20A. b) 25A. c) 30A. d) 35A. e) 40A. RESOLUÇÃO: A corrente máxima requerida para o funcionamento do chuveiro é: Pmáx = U Imáx 6800 = 220 Imáx Com a margem de segurança de 10%: I’máx = 1,1 Imáx I’máx = 1,1 . 30,9A I’máx = 33,99A O disjuntor adequado é o de 35A. Resposta: A Imáx � 30,9A Pmáx –––––––––– Pindividual 48W –––––– 6W nmáx = 8 lâmpadas – 65 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 65 1. (UEM) – A Ponte de Wheatstone é um circuito que permite a comparação e a medida de resistências elétricas. A figura a seguir é uma das formas usuais de se representar esse sistema. G simboliza o galvanômetro, R as resistências, ε a fonte de corrente contínua. Considerando as informações do texto e da figura, assinale o que for correto. 01) A Ponte de Wheatstone está em equilíbrio quando nenhuma corrente passa pelo galvanômetro. 02) Na condição de equilíbrio, os resistores R1 e R2 estão associados em série. 04) Se a corrente for igual a zero (i = 0) no galvanômetro, a diferença de potencial entre os pontos C e D será zero (Vc – VD = 0). 08) Se a resistência R1 for desconhecida, seu valor poderá ser obtido pela relação R1 = R3 (R2 / R4), se a ponte de Wheatstone estiver em equilíbrio. 16) A Ponte de Wheatstone está em equilíbrio quando os valores dos resistores satisfazem a igualdade R1R2 = R3R4. RESOLUÇÃO: 01)VERDADEIRA. Condição para o equilíbrio: ` 02)FALSA. R1 e R3 estão associados em série na condição de equilíbrio, bem como R2 e R4. 03)VERDADEIRA. Se , então 08)VERDADEIRA. No equilíbrio: R1R4 = R3R2 ou R1 = R3 (R2/R4) 16)FALSA. No equilíbrio: R1R4 = R3R2 2. (CESGRANRIO) – No circuito esquematizado abaixo, todas as resis tên cias são iguais a R. Assim, a resistência equivalente en tre os pontos A e B será igual a: a) R/2 b) R c) 2R d) 4R e) 5R RESOLUÇÃO: Estando a ponte em equilíbrio, o resistor situado entre C e D não é percorrido por corrente e pode ser retirado do circuito. Resposta: B 3. (UNESP) – Um circuito contendo quatro resistores é ali men tado por uma fonte de tensão, conforme figura. Calcule o valor da resis tência R, saben do-se que o poten cial elétrico em A é igual ao potencial em B. RESOLUÇÃO: Sendo VA = VB , ou seja, UAB = 0, o conjunto de resis to res fornecidos forma uma Ponte de Wheatstone em equi líbrio. Assim: R . 120 = 90 . 60 ⇒ Resposta: R = 45Ω MÓDULO 13 PONTE DE WHEATSTONE iGALV = 0 iGALV = 0 VC – VD = 0 R = 45Ω 66 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 66 1. (UERJ-2018-MODELO ENEM) – Uma luminária com peso de 76,0N está suspensa por um aro e por dois fios ideais. No esquema, os segmentos de reta AB e BC representam os fios, cada um medindo 3,0m, e D corresponde ao ponto médio entre A e C. Sendo BD = 1,2 m e A, C e D pontos situados na mesma horizontal, a intensidade da força de tração no fio AB, em newtons, equivale a: a) 47,5 b) 68,0 c) 95,0 d) 102 e) 105 RESOLUÇÃO: 1) cos � = = 0,40 2) Para o equilíbrio: 2T cos � = P 2T . 0,40 = 76,0 T = N Resposta: C 2. (UDESC-2018-Modificado) – Considere a figura na qual o sistema está em equilíbrio com as três massas em repouso. Os fios e as polias são ideais e possuem massa desprezível. Se m3 = m1 + m2, então a razão entre as intensidades das forças de tração nos fios1 e 2 é igual a a) 1 b) c) d) e) RESOLUÇÃO: 1) Na direção vertical: T1 cos �1 + T2 cos �2 = T3 (1) 2) m3 = m1 + m2 m3g = m1g + m2g T3 = T1 + T2 (2) 3) (2) em (1): T1 cos �1 + T2 cos �2 = T1 + T2 T1 (1 – cos �1) = T2 (cos �2 – 1) Resposta: B MÓDULO 14 ESTÁTICA DO PONTO MATERIAL 1,2 –––– 3,0 76,0 –––– 0,80 T = 95,0N T1�––––�T2 cos �2 + 1–––––––––– 1 – cos �1 cos �2 – 1–––––––––– 1 – cos �1 cos �2 – 1–––––––––– cos �1 + 1 cos �2 + 1–––––––––– cos �1 + 1 = T1–––– T2 cos �2 – 1–––––––––– 1 – cos �1 – 67 FÍ S IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 67 3. (FAMERP-2018) – Uma barra homogênea em forma de paralelepí - pedo, de massa 8,0kg e comprimento 60cm, é sustentada em suas extremidades pelos apoios X e Y (figura 1). Um objeto Q, de massa 6,0kg e dimensões desprezíveis, é colocado sobre essa barra, distando 20cm da extremidade X (figura 2). Considerando-se a aceleração gravitacional com módulo igual a 10m/s2, determine: a) as intensidades das forças exercidas, em newtons, pelo apoio X e pelo apoio Y sobre a barra, na situação descrita na figura 1. b) as intensidades das forças exercidas, em newtons, pelo apoio X e pelo apoio Y sobre a barra, na situação descrita na figura 2. RESOLUÇÃO: a) Como os apoios estão equidistantes do CM da barra, as forças nos apoios têm módulos iguais Nx + Ny = P 2 Nx = P Ny = Nx = = Ny = Nx = N b) Adotando-se a extremidade X como polo de rota ção para o cálculo dos momentos: ∑Mhor = ∑Manti-hor 20 . Q + 30 . P = 60 . Ny 20 . 60 + 30 . 80 = 60 . Ny Fazendo-se o equilíbrio estático da barra na direção vertical Nx + Ny = P + Q Nx + 60 = 80 + 60 Respostas: a) Nx = Ny = 40N b) Nx = 80N Ny = 60N NX P NY CM x y P –– 2 mg –––– 2 8,0 x 10 –––––––– 2 Nx = Ny = 40N Nx P NY CM x y Q 30cm 20cm 60cm Ny = 60 N Nx = 80 N 68 – FÍS IC A B D E C3_BDE_Curso_Fisica_Alelex_2018 19/02/2018 13:07 Página 68