Comentário OBFEP – 2026 – Primeira fase Nível C

Circuitos

Primeiro, vamos calcular a corrente elétrica ($i$) que o ventilador consome quando opera em sua tensão nominal de $127\text{ V}$. Utilizando a fórmula da potência elétrica ($P = U \cdot i$):
$$140 = 127 \cdot i \Rightarrow i = \frac{140}{127} \approx 1,1\text{ A}$$
Como a corrente é de aproximadamente $1,1\text{ A}$, um plugue de $10\text{ A}$ é perfeitamente adequado e seguro. Um plugue de $20\text{ A}$ seria desnecessário e poderia não encaixar nas tomadas padrão da casa.

Em segundo lugar, a tensão da casa de Carlos é de $220\text{ V}$, mas o ventilador foi projetado para funcionar em $127\text{ V}$. Se ligado diretamente na tomada, o ventilador receberá uma tensão muito maior que a suportada, o que o fará queimar. Portanto, para não danificar o aparelho, ele só poderá funcionar se estiver associado a um transformador caseiro (para reduzir a tensão da tomada de $220\text{ V}$ para os $127\text{ V}$ que o ventilador precisa).

Dessa forma, a alternativa correta é c).

c)

Hidrostática

a) Incorreta: Se o sifão está em equilíbrio hidrostático, a pressão de C é igual a pressão de B.

b) Correta: Um fluído segue o sentido oposto ao gradiente de pressão. Se a pressão em C é maior que B, há um fluxo de C para B.

c) Correta: Após o fluído chegar em A, ele segue em queda livre até D.

d) Correta: Essa redução de pressão que possibilita o fluxo de água, até se encerrar e atingir a condição I novamente.

a)

Dinâmica

a) Correta: Dada a condição de movimento retilíneo uniforme, a aceleração resultante é nula. Portanto, a soma das forças também

b) Incorreta: Se o barco viaja a velocidade constante em uma única direção (movimento retilíneo uniforme), a força resultante sobre o sistema é nula. Ou seja, $$\mathbf{F_v}+\mathbf{R_B}+\mathbf{R_C}=0$$.

c) Correta: A força de resistência contra o barco tem componente na direção de movimento do barco, mas no sentido oposto à velocidade. Apenas as forças estão no sentido do movimento.

d) Correta: Para gerar uma força no barco, o vento precisa empurrar a vela. Dessa forma, ele muda de direção para conservar o momento total do sistema.

b)

Termodinâmica

a) Correta: Após passar pelo condensador (serpentina externa), o fluido refrigerante sofre uma expansão rápida através de uma válvula de expansão/tubo capilar (aproximadamente adiabática), o que provoca uma queda brusca de pressão e temperatura (resfriamento).

b) Correta: O condensador traseiro precisa trocar calor livremente com o ambiente para resfriar o fluido; cobri-lo com roupas úmidas atua como isolante térmico/obstáculo à circulação de ar, prejudicando a dissipação de calor.

c) Correta: O compressor realiza trabalho sobre o gás, aumentando significativamente sua pressão e temperatura para que esta fique superior à temperatura ambiente, permitindo a transferência espontânea de calor para o meio externo.

d) Incorreta: Fisicamente, o calor não é uma substância móvel e “o frio” não existe como entidade física (o que desce é o ar frio, por ser mais denso, enquanto o ar menos frio sobe, estabelecendo correntes de convecção). As frutas e verduras na gaveta inferior não ficam em temperatura ambiente; elas ficam a uma temperatura refrigerada (geralmente entre $4^\circ\text{C}$ e $10^\circ\text{C}$), ideal para a sua conservação sem congelamento.

Portanto, a resposta correta é d)

d)

Circuitos

Sabemos que a capacitância de um capacitor de placas paralelas é dado por $$C = \frac{\epsilon_0 \cdot A}{d}$$, em que $$d$$ é a distância entre as placas e as outras letras são constantes da geometria e do local do capacitor. Desse modo, quando o diafragma vibrar, a distância mudará e assim a capacitância mudará.

Note que $$V = \frac{Q}{C}$$, em que $$V$$ é a tensão, $$Q$$ as cargas no capacitor e $$C$$ a capacitância do capacitor. Como $$V$$ é constante e $$C$$ oscila, sabemos que $$Q$$ também necessariamente precisa oscilar. Para $$Q$$ oscilar deve existir uma corrente.

Note agora, que em certos momentos $$C$$ aumenta e em certos momentos $$C$$ diminui, pois a distância oscila, ela não diminui ou aumenta constantemente. Desse modo, em certos momentos a carga diminuirá e em certos momentos aumentará. Assim, a corrente em certos momentos precisa ir em certa direção e em outros na direção oposta.

Tendo isso em mente, percebe-se que a corrente não será contínua, será oscilante. Assim, o item b) está errado e deve ser assinalado.

b)

Ondulatória

Refração refere-se a mudança de ângulo sofrida por uma onda quando esta troca de meio, portanto não está relacionada com o fenômeno que acontece, conhecido como difração. Logo, alternativa a) errada.

A luz, do mesmo jeito que outras ondas, sofre difração. De fato, este é o princípio por trás de vários resultados da física, como experimentos de fendas simples. Assim, alternativa b) errada.

Por fim, é aparente que a capacidade de ouvir sons que contornam obstáculos ajudou com a sobrevivência da espécie, uma vez que essa habilidade permite que os animais percebam predadores, presas e outros animais mesmo quando escondidos. Assim alternativa d) errada.

Desse modo, percebe-se que a correta é a c)

c)

Ondulatória

O som ouvido ao encostar uma concha no ouvido não é o som real do mar. Trata-se do ruído ambiente ao redor e de pequenos ruídos corporais (como o fluxo sanguíneo e movimentos de ar) que entram na cavidade da concha. A cavidade atua como uma caixa de ressonância (ressonador acústico). As múltiplas reflexões internas amplificam certas frequências fundamentais e harmônicos (por interferência construtiva) e atenuam outras, criando um som contínuo e característico que lembra o barulho das ondas. Qualquer objeto oco colocado junto ao ouvido (como um copo, uma xícara ou as próprias mãos em concha) produz exatamente o mesmo efeito, mesmo estando a centenas de quilômetros do mar.

a) Incorreta: A concha não “armazena” nem capta diretamente o som das ondas do oceano a grandes distâncias; ela apenas ressoa com os sons do ambiente ao redor.

b) Correta: A cavidade atua como cavidade de ressonância acústica, amplificando frequências específicas.

c) Correta: Ocorrem reflexões múltiplas com interferências construtivas (reforço) e destrutivas (atenuação).

d) Correta: Qualquer ressonador colocado contra a orelha (xícara, copo, mãos) produzirá efeito similar em qualquer lugar.

Portanto, a resposta correta é a)

b)

Eletrostática

a) Correta: A carga da placa A é positiva, e da placa B, negativa. Se as gotas subiram, elas estão com carga negativa (pois A atrai e B repele). Portanto, foram eletrizadas em X.

b) Correta: O sentido do campo elétrico é da placa positiva para a negativa, contra o movimento dos objetos carregados negativamente.

c) Incorreta: Não se perde prótons em processos de eletrização, mas ganha-se elétrons. Mas se a tinta estivesse carregada negativamente, ela não desceria, e sim subiria.

d) Correta: Ocorre um processo de eletrização dentro de X para fazer as gotículas subirem.

c)

Óptica

Sabemos que o grau é, por definição, $$\frac{1}{f}$$ em que $$f$$ é a distância focal. Assim temos que $$f=\frac{1}{2}=0.5\rm{m}=50\rm{cm}$$.

Se a imagem formada pela lente estiver a uma distância $$p’$$, temos $$p’=\frac{pf}{p-f}$$ em que $$p$$ é a distância do objeto até a lente. Entretanto, os objetos estão a uma distância de $$30\rm{cm}$$ a $$40\rm{cm}$$ logo $$p'<0$$, logo a imagem é virtual e direita.

Note que $$\frac{f}{p-f}<-1$$, então a distância da imagem até a lente será maior que a distância do objeto original até a lente. Desse modo, a alternativa c) está incorreta, pois afirma que a imagem estará mais próxima do olho.

c)

Dinâmica

A força de resistência do ar equivale à componente tangencial do peso:

$$F_{\text{ar}} = P \cdot \operatorname{sen}(2{,}3^\circ) = 800\text{ N} \cdot 0{,}04 = 32\text{ N}$$

Relação de marchas: Para cada volta completa dos pedais (coroa com 50 dentes), a catraca (10 dentes) e a roda traseira realizam:

$$n = \frac{50}{10} = 5\text{ voltas}$$

Distância percorrida por volta do pedal ($\Delta S$): Como a circunferência de cada roda é $C = 2\text{ m}$:

$$\Delta S = 5 \cdot 2\text{ m} = 10\text{ m}$$

O trabalho dissipado ao longo de 1 volta completa dos pedais é:

$$W_{\text{ar}} = F_{\text{ar}} \cdot \Delta S = 32\text{ N} \cdot 10\text{ m} = 320\text{ J}$$

O raio da trajetória dos pedais é $R = 16\text{ cm} = 0{,}16\text{ m}$. A força $F$ é constante e atua sempre verticalmente para baixo durante o movimento de descida. O deslocamento vertical em cada descida é o diâmetro da trajetória circular: $\Delta y = 2R = 0{,}32\text{ m}$. Em 1 volta completa do pedal, ocorrem 2 movimentos de descida (uma com cada pé):

$$W_{\text{pedal}} = 2 \cdot (F \cdot \Delta y) = 2 \cdot (F \cdot 2R) = 4 \cdot F \cdot R$$

$$W_{\text{pedal}} = 4 \cdot F \cdot 0{,}16 = 0{,}64 \cdot F$$

Igualando a energia mecânica fornecida à dissipada:

$$W_{\text{pedal}} = W_{\text{ar}}$$

$$0{,}64 \cdot F = 320 \implies F = \frac{320}{0{,}64} = 500\text{ N}$$

Convertendo para $\text{kgf}$ ($1\text{ kgf} = 10\text{ N}$):

$$F = \frac{500}{10} = 50\text{ kgf}$$

Portanto, a resposta correta é b)

b)

Dinâmica

A diferença de pressão vezes a área será igual à força de sustentação. Então, em uma panela de pressão, tal força deve se igualar ao peso no equilíbrio. Logo, sendo m a massa, g a gravidade, $$\Delta P$$ a diferença de pressão e A a área:

\[
mg = \Delta P A
\]

\[
m = \frac{\Delta P A}{g} = \frac{(1,9 – 1,0) \cdot 10^5 \cdot 9 \cdot 10^{-6)}}{10} = 0,081 \rm{kg}
\]

Assim, a massa será de 81 g. A alternativa correta é a letra b.

b)

Circuitos

A potência dissipada por efeito Joule é dada por $$P=\frac{U^2}{R}$$. Portanto, para ter a maior potência, é preciso da menor resistência. Usando da segunda lei de Ohm, temos que $$R=\frac{\rho L}{A}$$. Então, a menor resistência é atingida no ponto A, que possui o menor comprimento. Fazendo os cálculos: $$R=\frac{1.1\cdot 10^{-6} \cdot 0.1}{0.01 \cdot 10^{-6}}=11 \Omega $$. A potência dissipada é $$P=\frac{220^2}{11}=4400W$$

d)

Gravitação

Primeiro, vamos determinar o raio da órbita ($r$), que é a distância do satélite até o centro da Terra (soma do raio da Terra com a altitude do satélite):
$$r = 6.000\text{ km} + 36.000\text{ km} = 42.000\text{ km}$$
Convertendo para metros (multiplicando por $10^3$):
$$r = 42.000 \times 10^3\text{ m} = 42 \times 10^6\text{ m}$$

Agora, calculamos a aceleração centrípeta usando a velocidade angular ($\omega$) fornecida na questão:
$$a_{cp} = \omega^2 \cdot r$$
$$a_{cp} = (7 \times 10^{-5})^2 \cdot (42 \times 10^6)$$
$$a_{cp} = (49 \times 10^{-10}) \cdot (42 \times 10^6)$$
$$a_{cp} = 2.058 \times 10^{-4} = 0,2058\text{ m/s}^2$$

Como $g_{\text{local}} = a_{cp}$, sabemos que a gravidade que atua no satélite é de $0,2058\text{ m/s}^2$. A questão pede esse valor em função da gravidade na superfície ($g_s = 9,8\text{ m/s}^2$). Para descobrir a proporção, basta dividir o valor encontrado pelo valor da gravidade na superfície:
$$\text{Proporção} = \frac{g_{\text{local}}}{g_s} = \frac{0,2058}{9,8} = 0,021$$
Logo, $g_{\text{local}} = 0,021 \cdot g_s$.

A alternativa correta é b).

b)

Óptica

Sabemos que trocar o lado do espelho é equivalente a trocar sua distância focal $$f$$ por $$f’=-f$$. Tome $$p’$$ a distância da imagem original, $$p”$$ a distância da nova imagem e $$p$$ a distância do objeto até a lente.

Coeficiente de aumento linear original: $$\frac{-p’}{p} = \frac{1}{2} \implies p = -2p’$$, temos também que $$\frac{1}{f} = \frac{1}{p} + \frac{1}{p’}$$ e que $$\frac{-1}{f} = \frac{1}{f’} = \frac{1}{p”} + \frac{1}{p}$$ logo:

$$\frac{1}{p”} + \frac{1}{p} + \frac{1}{p} + \frac{1}{p’} = 0 \implies \frac{1}{p”} = 0 \implies p” = ∞$$ logo a imagem é imprópria.

Alternativa d)

d)

Eletrostática

Apesar da amostra que sofreu dopagem N ter fósforo e silício, deixando elétrons livres, note que o fósforo e o silício colocados inicialmente são eletricamente neutros. Assim, não fica negativo antes e a alternativa d) está errada.

d)