Primeira Fase (Nível 1)

Escrito por Lucas Praça, João Victor Evers, Vitor Takashi, Tiago Rocha, Filipe Ya Hu, Paulo Vinícius, Felipe Alves, Gustavo Globig

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Problema 1

A queda em sequência de peças de dominó é uma brincadeira interessante que inclusive conta com competições e exibições especializadas. A atividade consiste em ordenar sequencialmente as peças de dominó de forma que a queda de uma acarrete a queda da próxima. Dessa forma, basta derrubar a primeira peça da sequência para que todas as demais caiam, cada uma a seu tempo, de maneira bastante similar. Suponha uma sequência linear de dominós idênticos, na qual a brincadeira é iniciada inclinando parcialmente o primeiro dominó e depois soltando-o a partir do repouso.

Considerando a situação descrita, é correto afirmar que:

(a) A velocidade de queda do último dominó da sequência é significativamente maior que a velocidade de queda de um dominó do meio da sequência.

(b) A velocidade de queda do último dominó da sequência é significativamente menor que a velocidade de queda de um dominó do meio da sequência.

(c) O sistema é conservativo, e as únicas formas de energia relevantes são a energia potencial gravitacional e a cinética.

(d) O processo pode ser visto como uma onda (pulso) de energia cinética se propagando pelo meio formado pela sequência de dominós. Depois da passagem do pulso por um dominó, ele volta ao seu estado inicial.

(e) O processo pode ser visto como uma reação em cadeia na qual a energia potencial gravitacional de um dominó desequilibrado se transforma em energia cinética, sendo parcialmente usada para desequilibrar o dominó à frente, e assim sucessivamente.

Assunto

Dinâmica

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Solução

A fim de entender qual alternativa está correta, devemos analisar o que acontece em cada colisão dos dominós.

Primeiramente, antes da colisão, a energia potencial de um dominó inclinado é transformada em energia cinética. Depois de ganhar velocidade, a colisão acontece, porém apenas parte da energia é utilizada para derrubar e dar velocidade ao próximo dominó, já que há perdas por conta do atrito, som e pelo fato colisão não ser totalmente elástica. Além disso, é comum que se regule a distância dos dominós para que possam ser derrubados a uma taxa constante.

Assim, vemos que por conta das perdas energéticas, o sistema não é conservativo (invalidando a opção (c)) e também não há grandes variações nas velocidades do dominó (invalidando a (a) e (b)). Por fim, o processo não pode ser interpretado como uma onda (o que invalida (d)), pois os dominós não voltam a sua posição original após caírem.

Logo, a resposta correta é item (e).

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Gabarito

Item (e)

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Problema 2

Suponha que o plano da órbita da Lua ao redor da Terra coincidisse exatamente com o plano do equador terrestre. Nessas condições, o período entre dois eclipses solares consecutivos seria aproximadamente:

(a) meio dia

(b) 1 dia

(d) 15 dias

(e) 30 dias

Assunto abordado

Astronomia

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Solução

O eclipse solar ocorre quando a lua se encontra entre a Terra e o Sol. O tempo entre 2 eclipses é o período de translação da Lua, portanto o período entre dois eclipse solares consecutivos é de 30 dias.

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Gabarito

Item (e)

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Problema 3

Em uma aula de Ciências, o professor montou um experimento com um balde preso a uma corda que passava por uma polia, como mostrado na figura. Ele então perguntou aos alunos: “Por que esse tipo de sistema é muito usado para elevar cargas? Qual é a função da polia?”

Um estudante pensa nas seguintes explicações:

I. O sistema com polia muda o sentido da força necessária para elevar o balde: em vez de puxar para cima, pode-se puxar para baixo.

II. O estudante pode usar seu próprio peso como parte da força necessária para levantar o balde.

III. A polia torna o balde efetivamente mais leve, pois a força de tração necessária para sustentá-lo é metade do seu peso.

As explicações que são fisicamente corretas são:

(a) apenas I

(b) apenas II

(d) apenas I e II

(e) apenas I e III

Assunto abordado

Dinâmica

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Solução

I - De fato, é isso o que ocorre. Essa é uma das utilidades das polias, já que muitas vezes mudar o sentido de aplicação da força pode facilitar bastante o processo.

II - De fato, é possível fazer isto.

III - Falso. Sendo apenas uma polia fixa, apenas houve mudança da direção da força, e nenhuma redução do peso efetivo do balde.

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Gabarito

Item (d)

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Problema 4

Uma pessoa planeja uma viagem de automóvel até a capital de seu estado, que está a 160 km de distância da cidade onde reside. O primeiro trecho do percurso, com 100 km, é feito por uma estrada simples, onde a velocidade máxima permitida é de 80 km/h. O restante da viagem é feito por uma autoestrada, onde a velocidade máxima permitida é de 120 km/h.

Considerando que a pessoa respeita os limites de velocidade e que não faz paradas, determine a menor duração possível da viagem, em minutos.

(a) 80

(b) 96

(d) 108

(e) 120

Assunto abordado

Cinemática

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Solução

No primeiro trecho, o tempo mínimo (em horas) será de $\frac{100}{80}$ ; o restante do percurso (mais 60 km) levará $\frac{60}{120}$ horas. Somando as duas frações e multiplicando por 60 para encontrar a quantidade de minutos, teremos:

$\left( \frac{5}{4} + \frac{1}{2} \right) \times 60 = 105 \text{ minutos}$

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Gabarito

Item (c)

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Problema 5

Um satélite está em órbita geossíncrona quando seu período orbital coincide com o período de rotação da Terra. Um satélite em órbita geoestacionária permanece sempre sobre o mesmo ponto da superfície terrestre, na perspectiva de um observador fixo na Terra.

Com base nessas informações, analise as sentenças a seguir:

I. Um satélite em órbita geossíncrona deve estar obrigatoriamente sobre a linha do Equador terrestre.

II. Um satélite em órbita geossíncrona pode girar em sentido oposto ao giro da Terra.

III. Um satélite em órbita geossíncrona pode ter um raio de órbita menor que o de um satélite em órbita geoestacionária.

As sentenças verdadeiras são:

(a) I

(b) II

(d) I e III

(e) II e III

Assunto abordado

Astronomia

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Solução

I (Falso) Um satélite em órbita geossíncrona só necessita ter o mesmo período orbital, podendo ter inclinação orbital arbitrária.

II (Verdadeiro) Um satélite em órbita geossíncrona só necessita ter o mesmo período orbital, podendo girar em sentido oposto.

III (Falso) Pela terceira lei de Kepler, $T^2 \varpropto a^3$ , portanto se os satélites possuem o mesmo período orbital, possuem o mesmo raio orbital.

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Gabarito

Item (b)

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Problema 6

Eadweard Muybridge (1830–1904) foi um fotógrafo britânico pioneiro na captura de imagens em movimento e um dos precursores daquilo que mais tarde se tornaria o cinema.

Em 1878, ele filmou um cavalo galopando e resolveu uma antiga dúvida científica e artística: haveria um instante em que o cavalo ficasse com as quatro patas sem tocar o solo?

Abaixo, apresentamos um dos quadros de sua filmagem, que responde afirmativamente a essa questão.

Seja $\vec{F}_{R}$ a força resultante sobre o conjunto cavalo-cavaleiro e $CM$ o centro de massa desse conjunto. Desprezando a resistência do ar, é correto afirmar que, durante o intervalo de tempo em que o cavalo não toca o solo:

(a) CM descreve um arco de parábola e $\vec{F}_{R} = 0$

(b) CM descreve um arco de parábola e $\vec{F}_{R}$ é vertical e para baixo

(d) CM descreve um segmento de reta horizontal e $\vec{F}_{R} = 0$

(e) CM descreve um segmento de reta horizontal e $\vec{F}_{R} = 0$ e $\vec{F}_{R}$ é horizontal e para frente
(sentido de movimento do cavalo).

Assunto

Dinâmica

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Solução

Desconsiderando a resistência do ar, a única força que atua no sistema enquanto não está no solo é a gravitacional. Portanto, a força resultante aponta na vertical e para baixo.

Pela segunda lei de Newton, a aceleração do $CM$ será igual a da gravidade. Assim, a equação da altura do $CM$ é:

$y_{\, CM} = y_{0} + v_{0} t - gt^{2}/2$

O que corresponde a uma parábola. Ou seja, o movimento do centro de massa será um arco de parábola (parte de uma parábola).

Logo, a resposta correta é o item (b).

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Gabarito

Item (b)

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Problema 7

A figura mostra o diagrama de fases da água. Com este diagrama, dado um valor de temperatura $T$ e pressão $P$ , podemos saber em qual fase (sólido, líquido ou gás) a água se encontra. As linhas sólidas mostram linhas de coexistência. $T$ é o ponto triplo da água (onde três fases coexistem). Em $C$ termina uma linha de coexistência, por isso este ponto é chamado crítico. Assinale a figura que apresenta um processo que apresenta uma transição gás-sólido (ressublimação) e depois uma transição sólido-líquido (fusão):

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Assunto

Termodinâmica

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Solução

Na figura abaixo, está representado cada estado da matéria conforme as regiões do gráfico:

Portanto, queremos uma linha vertical que comece no gás, passe para o estado sólido e continue até o estado líquido. Ao analisar as opções no gráfico, fica evidente que a reta que atende esses critérios é a reta do item (b).

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Gabarito

Item (b)

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Problema 8

Para garantir mais segurança nas estradas, é importante controlar a velocidade dos veículos. Uma forma de fazer isso é usando os chamados radares de velocidade média. Esses radares funcionam em pares: um registra a passagem do veículo no início do trecho, e o outro no final. Depois, um sistema calcula quanto tempo o veículo demorou para percorrer essa distância.

Considere as seguintes afirmações:

I. A velocidade média é obtida dividindo a distância entre os dois radares pelo tempo gasto
no percurso.

II. Se a velocidade média for maior do que a velocidade máxima permitida, o motorista
cometeu uma infração.

III. Se a velocidade média for menor do que a velocidade máxima permitida, o motorista
nunca ultrapassou o limite de velocidade.

São verdadeiras apenas as afirmações:

(a) I

(b) II

(d) I e II

(e) I e III

Assunto abordado

Cinemática

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Solução

Vamos analisar cada afirmativa:

I) Verdadeiro. Essa é uma definição de velocidade média.

II) Verdadeiro. Ele com certeza, pelo menos em algum momento, tem que ter uma velocidade maior que a limite para a média seja também maior.

III) Falso. Ele pode ter aumentado sua velocidade durante uma parte da trajetória e depois ter diminuído para compensar no resultado final da velocidade média.

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Gabarito

Item (d)

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Problema 9

Um estudante de Física está viajando de avião em uma cabine pressurizada. O voo está em um trecho retilíneo, sem turbulência, quando o piloto informa que a velocidade do avião é de 850 km/h. Na mesinha à sua frente, há um copo com água pela metade, cuja superfície funciona como um nível. Usando essa superfície como um instrumento de medida, o estudante percebe que a situação é idêntica à que teria se o avião estivesse em repouso. Considere agora as seguintes mudanças, cada uma realizada em um intervalo de poucos segundos:

I. O avião mantém sua trajetória retilínea, mas aumenta sua rapidez de 850 km/h para 900
km/h.

II. O avião mantém sua rapidez, mas começa a fazer uma curva.

III. O avião mantém sua rapidez e trajetória, mas ajusta ligeiramente a pressão interna da
cabine.

As mudanças que podem ser percebidas pelo estudante através da inclinação da superfície da
água no copo são:

(a) Apenas I

(b) Apenas II

(d) I e II

(e) I e III

Assunto abordado

Mecânica

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Solução

Para alterar a inclinação da água, a mesma tem que sofrer uma aceleração. Assim, vamos analisar as afirmativas:

I) Muda a inclinação da água. Para aumentar a sua velocidade, o avião precisa passar por uma aceleração. Dessa forma, a água vai sofrer uma aceleração provinda de uma força não inercial.

II)Muda a inclinação da água. Durante uma curva, sente-se uma aceleração centrífuga que irá afetar a água.

III) Não muda a inclinação da água. A pressão ainda é uniforme na superfície do líquido, então não há motivo de se ter uma inclinação na água.

Então, o item correto é o item (d).

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Gabarito

Item (d)

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Problema 10

Em um laboratório de Física, uma estudante controla o movimento de um carrinho teleguiado que se move em linha reta. Depois da experiência, ela constrói o gráfico mostrado, no qual a posição $x$ do carrinho é dada em metros, e o tempo $t$ é dado em segundos.

A rapidez média (velocidade escalar média) do carrinho entre os instantes $t_i = 0$ e $t_f = 50\,\text{s}$ , em m/s, é:

(a) 0,00

(b) 0,04

(d) 0,12

(e) 0,15

Assunto abordado

Cinemática

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Solução

Em cinemática, podemos definir a rapidez média como $V_r$ , de forma que

$V_r = \frac{\text{distancia percorrida}}{\Delta t}$

Pelo gráfico, pode-se notar que a distância percorrida total é de 2 metros até o ponto de inversão e mais 4 metros até o final, totalizando 6 metros. Basta dividir pelo intervalo de tempo:

$V_r = \frac{6}{50} = 0{,}12 \, \text{m/s}$

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Gabarito

Item (d)

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Problema 11

Um estudante visita um museu cujo piso é de madeira, motivo pelo qual ele deve utilizar uma sapatilha de proteção. Ao lado de um quadro, ele observa um aviso de “Proibido fotografar”. Ele então pensa nas seguintes justificativas a respeito dessas medidas:

O uso das sapatilhas protege o piso de madeira, pois a sapatilha produz uma força tangencial ao piso menor do que a que seria aplicada por um calçado comum, que poderia riscar o assoalho.
O uso das sapatilhas protege o piso de madeira, pois a sapatilha produz uma força perpendicular ao piso menor do que a que seria aplicada por um calçado, evitando que a pressão ultrapasse o limite suportado pela madeira sem deixá-la marcada.
A energia da luz do flash da máquina fotográfica, ao ser absorvida pelo pigmento da pintura, poderia promover uma reação química que alteraria sua cor.
A energia da luz do flash, ao ser refletida pelo pigmento da pintura, poderia promover uma reação química que alteraria sua cor.

Quais justificativas são fisicamente verdadeiras?

(a) I e III

(b) I e IV

(d) II e IV

(e) Todas

Assunto abordado

Óptica e Estática

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Solução

Vamos analisar cada item:

I. Verdadeiro. A força tangencial está associada ao atrito entre o calçado e o chão. Sapatilhas protetoras normalmente têm superfícies mais macias e lisas, o que reduz a força de atrito (tangencial) e, portanto, o risco de riscar o piso.

II. Falso. A força perpendicular (normal) ao piso é igual ao peso da pessoa, independentemente do tipo de calçado. O que muda é a pressão, que é força dividida pela área de contato. Sapatilhas aumentam a área, diminuindo a pressão, mas a justificativa fala incorretamente que a força é menor, o que é fisicamente incorreto.

III. Verdadeiro. A absorção de luz (especialmente UV, presente em flashes) pode causar reações fotoquímicas nos pigmentos, desbotando ou alterando a cor com o tempo. Por isso, muitos museus proíbem flash.

IV. Falso. Se a luz é refletida, não é absorvida, então não transfere energia ao pigmento e não pode causar reação química. Somente a luz absorvida pode ter esse efeito.

Sendo assim, o item (a) está correto.

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Gabarito

Item (a)

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Problema 12

Em cidades sujeitas a ventos fortes ou tremores de terra, alguns arranha-céus modernos utilizam pêndulos gigantes como forma de proteção. Esses pêndulos pesados, chamados de amortecedores de massa sintonizada, ficam presos próximos ao topo dos prédios e são projetados para oscilar em sentido contrário ao movimento do edifício. O objetivo é reduzir a amplitude das oscilações do prédio e aumentar a segurança das pessoas dentro dele.

Um estudante faz as seguintes considerações sobre o funcionamento do pêndulo:

I. Ao oscilar em sentido contrário à estrutura do edifício, o pêndulo absorve energia da oscilação, diminuindo a amplitude do movimento do prédio.
II. O pêndulo oscila na direção oposta à do vento ou da onda sísmica.
III. O amortecimento do pêndulo converte sua energia cinética em energia térmica, que é dissipada sem comprometer a estrutura da edificação.

São fisicamente corretas apenas as considerações:
(a) Apenas I
(b) Apenas II
(c) Apenas III
(d) Apenas I e II
(e) Apenas I e III

Assunto abordado

Oscilações

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Solução

Vamos analisar cada alternativa.

I. Verdadeira. Dessa forma, o pêndulo amortece as oscilações do prédio.

II. Falsa. O pêndulo oscila na direção oposta à do prédio, não necessariamente do vento ou onda sísmica.

III. Verdadeira. Sim, o amortecimento do pêndulo converte sua energia cinética em energia térmica dissipada como calor.

Isto torna verdadeira a alternativa e.

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Gabarito

Item (e)

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Problema 13

Quando a água entra em ebulição em uma chaleira, é possível ver uma “fumaça branca” saindo pelo bico.

Qual das alternativas abaixo melhor descreve o que realmente está sendo observado?

(a) É vapor de água no estado gasoso, que é visível a olho nu.

(b) É uma mistura de gás carbônico e vapor de água que forma uma névoa.

(d) É o oxigênio liberado pela água ao atingir 100 $\rm{^\circ C}$ .

(e) É vapor de água que condensa ao sair da chaleira, formando gotículas líquidas suspensas no ar que, assim como as núvens no céu, são visíveis a olho nu.

Assunto abordado

Termodinâmica

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Solução

O aquecimento da água em uma chaleira é um fenômeno físico, não mudando a natureza da substância, ou seja a água, então a fumaça branca só pode ser constituída de água e não de gás carbônico ou oxigênio. E ao atingir 100 $\rm{^\circ C}$ a água ebuli, passa do estado líquido para o gasoso, nunca passando pelo partículas sólidas, porém o vapor de água gasosos é invisível. Portanto a fumaça branca só pode ser causada pela condensação das partículas ao sair da chaleira, formando gotículas líquidas suspensas no ar.

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Gabarito

Item (e)

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Problema 14

As células dos nossos olhos que nos permitem ver as cores são chamadas de cones. Uma pessoa com visão normal tem três tipos de cones, sensíveis às cores primárias: vermelho, verde e azul. Já alguns animais, como a aranha saltadora, têm quatro tipos de cones. Suponha que os cones da aranha sejam sensíveis às cores: vermelho, amarelo, verde e azul.

Considere as afirmações:

Um feixe de luz amarela pura (monocromática) estimula um único tipo de cone na aranha e dois tipos de cones em um ser humano.
Um objeto que reflete uniformemente luz visível de uma lâmpada incandescente branca é visto tanto pela aranha quanto por um humano como branco.
Dois objetos que a aranha vê como tendo cores diferentes podem parecer da mesma cor para um ser humano.

(a) I

(b) II

(d) II e III

(e) Todas

Assunto abordado

Óptica

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Solução

Vamos analisar cada item:

I. Verdadeiro. Com base na imagem da mistura de cores, pode-se notar que a cor amarela resulta do estímulo dos cones sensíveis ao vermelho e ao verde:

II. Verdadeiro. É possível que tanto o humano quanto a aranha vejam o objeto como branco, desde que o espectro refletido ative de maneira equilibrada os cones sensoriais relevantes de cada um, ainda que esses cones sejam diferentes entre si.

III. Verdadeiro. A aranha é capaz de diferenciar o amarelo da mistura entre vermelho e verde, o que é impossível para o olho humano.

Sendo assim, o item (e) está correto.

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Gabarito

Item (e)

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Problema 15

Considere os seguintes dois experimentos realizados em um laboratório de física, nos quais pequenas esferas são abandonadas do repouso e realizam uma queda livre vertical.

Experimento A: duas pequenas esferas são soltas da mesma altura $h$ , porém com um pequeno atraso de tempo $\tau$ entre elas.

Experimento B: as duas esferas são soltas simultaneamente, porém de alturas ligeiramente diferentes.

Seja $d_A(t)$ a distância, em função do tempo (com $t > \tau$ ), entre as duas esferas no caso A, e $d_B(t)$ a grandeza correspondente no caso B.

Podemos afirmar que:

(a) $d_A(t)$ e $d_B(t)$ diminuem com o tempo.

(b) $d_A(t)$ e $d_B(t)$ permanecem constantes.

(d) $d_A(t)$ permanece constante e $d_B(t)$ aumenta com o tempo.

(e) $d_A(t)$ aumenta com o tempo e $d_B(t)$ permanece constante.

Assunto abordado

Cinemática

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Solução

Experimento A:

A equação de posição da primeira esfera será $h - \frac{1}{2}gt^2$ , enquanto a da segunda, para $t > \tau$ , será $h - \frac{1}{2}g(t - \tau)^2$ . Logo, a distância entre os dois corpos será

$\left(h - \frac{1}{2}gt^2\right) - \left(h - \frac{1}{2}g(t - \tau)^2\right) = \frac{g}{2} \left(2t\tau - \tau^2\right)$

ou seja, muda com o tempo, aumentando.

Experimento B:

A equação de posição da primeira esfera será $h' - \frac{1}{2}gt^2$ , enquanto a da segunda será $h - \frac{1}{2}gt^2$ . Logo, a distância entre os dois corpos será

$\left(h' - \frac{1}{2}gt^2\right) - \left(h - \frac{1}{2}gt^2\right) = h' - h$

que é constante, logo, não muda com o tempo.

Logo, $d_A(t)$ aumenta com o tempo e $d_B(t)$ permanece constante.

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Gabarito

Item (e)

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Problema 16

Dawid Godziek é um conhecido ciclista de estilo livre nas modalidades MTB e BMX. Ele aceitou o desafio de um fabricante de bebidas e realizou suas manobras em uma pista de BMX montada ao longo de vários vagões de um trem em movimento retilíneo e uniforme. A proeza foi filmada por uma câmera colocada na estrada, de forma a captar o movimento do trem e do atleta. Em relação à câmera, o atleta praticamente não se movimenta na direção horizontal. ref: https://www.redbull.com/int-en/dawid-godziekinterview-red-bull-bike-express Considerando os movimentos envolvidos, é correto afirmar que:

(a) O ciclista precisa desenvolver uma velocidade horizontal em relação ao trem igual à velocidade do trem em relação ao solo, porém em sentido contrário.

(b) O ciclista precisa desenvolver uma velocidade horizontal em relação ao solo igual à velocidade do trem em relação ao solo, porém em sentido contrário.

(c) O ciclista precisa desenvolver uma velocidade horizontal em relação ao solo igual ao dobro da velocidade do trem, em sentido contrário.

(d) Em relação ao ciclista, nem o solo nem a pista se movimentam na horizontal.

(e) O ciclista não precisa pedalar; as rodas da bicicleta são impulsionadas pela pista em movimento.

Assunto abordado

Cinemática

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Solução

Vamos analisar as afirmações feitas por cada item:

(a) Verdadeiro. Dessa maneira, no referencial da câmera, a velocidade do ciclista cancela com a do trem, fazendo com que ele não se mova nesse referencial

(b) Falso. Se o ciclista não se movimenta no referencial da câmera, ele também não se movimenta no referencial do solo. Então, não faz sentido ele se mover neste referencial.

(c) Falso. Se o ciclista não se movimenta no referencial da câmera, ele também não se movimenta no referencial do solo. Então, não faz sentido ele se mover neste referencial.

(d) Falso. A pista com certeza se move em seu referencial, já que ele se move com respeito a ela.

(e) Falso. Se o ciclista não pedala-se, as rodas da bicicleta simplesmente não iriam se mover.

Logo, o item correto é o item (a).

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Gabarito

Item (a)

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Problema 17

Em uma aula de Física sobre lançamento oblíquo, um estudante perguntou por que os canhões de longo alcance, usados na artilharia moderna, têm tubos tão compridos.
Considere os seguintes fatores que podem explicar essa escolha:

Aumenta o intervalo de tempo de contato entre os gases aquecidos da explosão e o projétil, possibilitando maior transmissão de calor para o projétil.
Permite que os gases da explosão realizem mais trabalho sobre o projétil.
Redireciona a energia cinética da explosão para o projétil, diminuindo o recuo do canhão.

São verdadeiros apenas os seguintes fatores:

(a) I

(b) II

(d) I e III

(e) II e III

Assunto abordado

Trabalho e Energia

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Solução

Vamos analisar cada item:

I. Falso. O calor recebido pelo projétil não afeta diretamente o lançamento.

II. Verdadeiro. O trabalho realizado sobre o projétil está relacionado com a distância percorrida no tubo do canhão.

III. Falso. Se o projétil recebe mais energia, sua quantidade de movimento será maior, o que aumenta o recuo.

Sendo assim, o item (b) está correto.

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Gabarito

Item (b)

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Problema 18

Normalmente, quanto maior a altitude, menor é a temperatura do ar. No entanto, cidades situadas em vales ou próximas a montanhas podem apresentar um fenômeno chamado inversão térmica, no qual a temperatura do ar próximo ao solo é menor do que a das camadas de ar mais altas.

Em regiões urbanas ou industriais, esse fenômeno pode agravar a poluição atmosférica. Veja a figura.

Com base no texto e em seus conhecimentos de Física, analise as sentenças a seguir:

I. O fenômeno é mais comum no verão, pois a maior incidência solar aquece as camadas superiores da atmosfera.

II. O ar frio permanece preso nas camadas mais baixas, pois é mais denso que o ar quente das camadas superiores.

III. A fumaça de escapamentos e chaminés, ao subir, pode esfriar e se tornar mais densa que o ar quente acima, dificultando sua dispersão para fora do vale.

São fisicamente corretas as sentenças:

(a) Nenhuma

(b) I e II

(d) II e III

(e) Todas

Assunto

Energia

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Solução

Vamos analisar cada sentença:

I. Falsa: No verão, a maior incidência solar aquecerá principalmente o solo, esquentando o ar próximo a ele e facilitando a convecção a ocorrer, por fim, dificultando a inversão térmica. Para maior coomprensão sobre o assunto, podemos perceber que no inverno, o solo perde calor rapidamente por radiação, ficando mais frio e resfriando o ar próximo a ele, favorecendo assim a inversão térmica.

II. Verdadeira: O ar frio realmente é menos denso que o ar quente, por isso ele fica nas camadas inferiores e o ar quente sobe. Se o solo não estiver quente o suficiente para provocar a troca de calor entre as camadas (convecção), a inversão térmica pode acontecer.

III. Verdadeira: A fumaça inicialmente sobe por ser menos densa, porém conforme sobe, ela perde calor para o ambiente mais frio e sua densidade aumenta até o ponto de se tornar mais densa que o ar quente. Isso mantém a fumaça junto das camadas de ar frio, dificultando sua a dispersão para fora de vale.

Logo, a resposta correta é o item (d).

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Gabarito

Item (d)

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Problema 19

Um bloco está apoiado em um plano inclinado liso. A figura que melhor representa as forças exercidas sobre o bloco são:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Assunto abordado

Estática

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Solução

O bloco sofre da influência de apenas duas forças: o peso, que é sempre vertical e aponta para baixo, e a força de contato. A força de contato é, normalmente, formada por uma soma vetorial entre as forças normal e de atrito. Porém, como a superfície é dita ser lisa, podemos desprezar a força de atrito e afirmar que a força de contato é simplesmente a normal. A normal é uma força que é sempre perpendicular a superfície. Assim, a única figura que representa corretamente as forças do sistema é a da alternativa (a).

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Gabarito

Item (a)

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Problema 20

A famosa frase de Arquimedes “Dême um ponto de apoio, e moverei o mundo” demonstra o poder das alavancas em multiplicar a força. No entanto, encontrar um ponto de apoio - também chamado fulcro — pode não ser tarefa fácil, pois ele também está
submetido a forças. Considere a figura, em que uma alavanca de haste 150 cm e massa desprezível, está sendo usada para sustentar uma pedra de peso P = 500 N. A força aplicada pelo menino sobre a alavanca e a força exercida pela haste sobre o fulcro são, respectivamente:

(a) 125 N e 375 N

(b) 150 N e 650 N

(d) 125 N e 625 N

(e) 150 N e 350 N

Assunto abordado

Estática

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Solução

Para ocorrer o equilíbrio do sistema, deve-se estabelecer o equilíbrio de forças( força resultando nula) e o equilíbrio rotacional (torque resultante nulo). Vamos, então calcular o torque de cada força no ponto de apoio. Seja $F_1$ a força do menino, podemos calcular cada torque: