Questões de Concurso Sobre física
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Em um laboratório de eletromecânica, um professor testa um freio magnético por indução para avaliar perdas e esforços mecânicos em um protótipo de atuador linear. O dispositivo consiste em um trilho condutor rígido, disposto na horizontal, formando um circuito fechado. Uma barra condutora móvel fecha o circuito e é puxada para a direita com velocidade constante v, mantendo contato elétrico com os trilhos, conforme ilustra a figura a seguir.
Figura – Diagrama ilustrativo do trilho condutor (resistência desprezível) com barra móvel de resistência R,
deslocando-se com velocidade v em campo magnético uniforme
entrando no plano (símbolo ⊗)

A resistência elétrica da barra é R e a resistência do restante do trilho é desprezível. Um campo magnético
uniforme
entra no plano do desenho em toda a região do circuito (perpendicular ao plano). Despreze
atritos mecânicos, efeitos de borda e variação de B.
Com base nessas informações, determine o módulo da força magnética de resistência indutiva (força que se opõe ao movimento) que atua sobre a barra e assinale a alternativa correta.
Figura – Indutor toroidal. (a) Exemplo de toroide real com enrolamento condutor. (b) Diagrama esquemático em corte transversal, indicando o raio interno a, o raio externo b e a coordenada radial r.
Deseja-se determinar o módulo do campo magnético B(r) em função da distância r ao eixo do toroide, nas três regiões:
1. Região I: r < a (vazio no “buraco” do toroide); 2. Região II: a < r < b (dentro do enrolamento); 3. Região III: r > b (exterior ao toroide).
Com base nessas informações, assinale a alternativa correta para B(r).
em que i é a corrente no fio analisado,
é o vetor
comprimento associado ao sentido da corrente e
é o campo magnético existente na região ocupada
pelo fio analisado. Nessas condições, a interação entre os fios é
Figura – Circuito elétrico com duas malhas acopladas por um resistor comum, contendo duas fontes ideais de tensão e resistores ôhmicos com valores indicados
Na malha da esquerda, há uma fonte V1 = 6,00 V (terminal positivo no nó superior), um resistor R1 = 3,00 Ω no ramo superior e um resistor R2 = 3,00 Ω no ramo inferior.
Na malha da direita, há uma fonte V2 = 4,00 V (terminal positivo no nó superior) e dois resistores R3 = R5 = 3,00 Ω (um no ramo superior e outro no ramo inferior). Os nós superiores e inferiores das duas malhas estão interligados por um resistor central R4 = 1,00 Ω.
Despreze resistências internas das fontes.
Com base nessas informações, determine a corrente elétrica que atravessa o resistor central R4 e assinale a alternativa correta.
Dados:
• fonte: V = 12,0 V; • resistor: R = 6,0 kΩ; • capacitor: C = 100 μF; • capacitor inicialmente descarregado: VC (0) = 0
Despreze resistências internas e fugas. Qual é, aproximadamente, a tensão no capacitor VC no instante t = 0,60 s? (Use e-1 ≈ 0,37 e 1 – e-1 ≈ 0,63, se necessário.)
O circuito, mostrado na figura a seguir, possui a seguinte configuração:
• um resistor Rs = 6,0 Ω em série com o restante do circuito; • após esse resistor, o circuito se divide em dois ramos em paralelo: ๐ o ramo superior: dois resistores em série, R1 = 3,0 Ω e R2 = 3,0 Ω; ๐ o ramo inferior: um único resistor R3 = 6,0 Ω.
Figura – Circuito elétrico alimentado por fonte contínua de 12,0 V, composto por um resistor de 6,0 Ω em série com um arranjo em paralelo formado por dois resistores de 3,0 Ω em série (ramo superior) e um resistor de 6,0 Ω (ramo inferior)
Considerando a fonte ideal e desprezando resistência interna, determine a diferença de potencial (ddp) estabelecida especificamente no resistor R1 e assinale a alternativa correta.
Sabendo que
assinale a alternativa que
apresenta corretamente o trabalho mínimo Wext realizado por um agente externo para montar o
arranjo. Após o sistema atingir o equilíbrio eletrostático, considere essa situação física e assinale a alternativa correta acerca das propriedades eletrostáticas do sistema.
Figura – Sistema experimental para eletrização, composto por esfera isolante de polietileno (A), esfera metálica condutora (B) montada sobre suporte isolante e conectada à terra por meio de fio condutor com chave elétrica do tipo liga/desliga (inicialmente fechada, estabelecendo contato elétrico com a terra), além da tabela triboelétrica de referência
Após atritar a esfera A com papel, ela adquire carga elétrica. Sem que haja contato entre as esferas A e B, deseja-se eletrizar a esfera B utilizando apenas os elementos apresentados na figura. Considerando a tabela triboelétrica apresentada e os princípios da eletrostática, assinale a alternativa que descreve corretamente o procedimento e o sinal final da carga adquirida pela esfera B.
Considerando a equação dos espelhos esféricos e a definição de ampliação linear transversal, determine, aproximadamente, como varia a ampliação linear A ao passar da primeira para a segunda posição.
Admitindo óptica geométrica (orifício puntiforme), qual é a maior distância di entre o orifício e o anteparo para que a imagem projetada caiba inteiramente no anteparo e quais serão, nessa condição, as dimensões (largura × altura) da imagem?
Admita que:
• o coeficiente de dilatação volumétrica γ da gasolina seja γ = 1,0 x 10-3 C-1 • o tanque esteja completamente cheio na temperatura inicial; • o volume comercializado seja medido na temperatura final; • desconsidere custos operacionais (frete, manutenção, impostos etc.).
O caminhoneiro planeja vender todo o volume por R$ 7,00 por litro, supondo que ainda terá os mesmos 40.000 L. Ao chegar ao destino, qual será, aproximadamente, a diferença entre o valor que ele esperava receber e o valor que ele efetivamente receberá, devido exclusivamente à contração térmica do combustível?
Considere:
Admita que uma máquina térmica genérica M opere entre essas mesmas fontes com rendimento η e suponha, por hipótese, que
η > ηC
Para demonstrar que essa hipótese conduz a uma contradição com a Segunda Lei da Termodinâmica, pode-se acoplar a máquina M a um ciclo reversível de Carnot operando como refrigerador entre os mesmos reservatórios.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente a estrutura lógica da demonstração de que o ciclo de Carnot possui rendimento máximo.
Observa-se que:
• o volume do gás permanece constante; • não há troca de calor com o meio externo (paredes adiabáticas); • a temperatura e a pressão do gás aumentam.
Alguns estudantes afirmam que o aumento da energia interna viola a forma usual da Primeira Lei da Termodinâmica, pois, segundo eles, como o volume não varia e o sistema é adiabático, teríamos simultaneamente W = 0 e Q = 0, implicando ∆U = 0.
Diante dessa argumentação, qual alternativa apresenta a explicação fisicamente correta que o professor deve fornecer?
O momento de inércia do conjunto “atleta + plataforma”, excluindo os halteres, em relação ao eixo vertical, é I0. O sistema é posto a girar com velocidade angular inicial ω0. Posteriormente, a atleta recolhe simetricamente os braços, trazendo cada halter para uma distância R/2 do eixo, conforme ilustrado na figura a seguir.
Figura – Representação esquemática do sistema rotacional: (a) configuração inicial: atleta girando com velocidade angular ω0, mantendo dois halteres de massa m a uma distância R do eixo vertical; (b) configuração final: atleta recolhe simetricamente os braços, posicionando os halteres a uma distância R/2 do eixo, sem atuação de torque externo em torno do eixo de rotação.
Considere que: • os halteres podem ser tratados como massas puntiformes; • o eixo permanece fixo; • não há torque externo resultante em torno do eixo vertical durante o movimento.
Com base nessas informações, assinale a alternativa que apresenta corretamente a nova velocidade angular ωf do sistema após o recolhimento dos braços.
Considere que:
• o eixo do disco não exerce torque externo em relação ao próprio eixo; • o tempo de colisão é muito curto; • forças dissipativas são desprezadas; • o momento de inércia do disco em relação ao eixo central é
Nesse contexto, determine a velocidade angular ω do conjunto imediatamente após o impacto e assinale a alternativa correta.
Durante o curto intervalo de colisão:
• despreza-se o peso; • a reação nas dobradiças pode exercer impulso linear; • não há torque impulsivo externo em relação ao eixo das dobradiças; • o projétil não permanece na porta.
Considere que a porta pode girar livremente em torno do eixo das dobradiças e que seu momento de inércia em relação a esse eixo é I.
Após o impacto, a porta adquire velocidade angular ω.
Com base nas leis de conservação apropriadas, determine a expressão correta para ω imediatamente após o impacto e assinale a alternativa correta.
Figura – Bloco sendo impulsionado para a direta por uma mola presa à parede, induzido a percorrer uma trajetória circular de raio R
O cilindro é impulsionado por uma mola ideal de constante elástica k, inicialmente comprimida de uma distância x. Após ser liberado, o cilindro percorre a pista e entra no loop circular, rolando sem deslizamento ao longo de todo o percurso. Considere que:
• a pista é rígida e não há deslizamento entre o cilindro e a pista; • não há forças dissipativas (o atrito é apenas estático e não realiza trabalho); • o eixo do cilindro é perpendicular ao plano da figura; • a aceleração da gravidade é g; • o momento de inércia do cilindro em relação ao seu eixo central é I = (1/2) m r²; • a altura h indicada na figura corresponde à altura inicial do centro de massa do cilindro em relação à base do loop; • o raio R refere-se ao raio geométrico da trajetória circular do centro do cilindro dentro do loop.
Com base nessas informações, determine a compressão mínima xmin da mola para que o cilindro complete o loop sem perder contato no ponto mais alto e assinale a alternativa correta.
• massa do foguete: m; • empuxo médio ao longo do trilho: F; • coeficiente de atrito cinético entre foguete e trilho: μ; • aceleração da gravidade: g; • o foguete parte do repouso na base do trilho; • cabos/atuadores não existem, apenas empuxo, peso, normal e atrito; • despreze resistência do ar e variações de massa.
Com base nessas informações, determine, em termos das variáveis dadas, a velocidade v do foguete ao sair do trilho e assinale a alternativa correta.