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EsFCEx — Concurso de Admissão 2021 — Oficial do Quadro Complementar do Exército — Área: Magistério Física — 009. Prova Objetiva — Versão A

Exército Brasileiro — Escola de Formação Complementar do Exército (EsFCEx) · Oficial do Quadro Complementar do Exército

Fundação VUNESP2021

60 questões nesta prova · página 3 de 3 · 60 com gabarito

Física Ondulatória — Velocidade de Propagação

Fundação VUNESP 2021

Exército Brasileiro — Escola de Formação Complementar do Exército (EsFCEx) · Oficial do Quadro Complementar do Exército · Caderno 009. Prova Objetiva — Modelo de prova (Versão) A

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Uma corda homogênea está inicialmente em repouso na horizontal e tem sua extremidade esquerda presa em uma parede. Em dado instante, sua extremidade direita é posta para oscilar verticalmente e, dois segundos após o início das oscilações, o perfil da corda é o mostrado na figura.
Corda presa a uma parede à esquerda, com um pequeno trecho reto junto à parede seguido de um perfil senoidal com três cristas e dois vales até a extremidade direita; nessa extremidade, seta dupla vertical "Oscilação vertical". Uma cota de 4,2 m vai do ponto em que a corda cruza a linha tracejada de equilíbrio, logo após o primeiro vale, até a extremidade direita.
A velocidade de propagação das ondas nessa corda é de
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Física Movimento Harmônico Simples — Energia

Fundação VUNESP 2021

Exército Brasileiro — Escola de Formação Complementar do Exército (EsFCEx) · Oficial do Quadro Complementar do Exército · Caderno 009. Prova Objetiva — Modelo de prova (Versão) A

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Um bloco, apoiado em um plano horizontal liso, está preso em uma extremidade de uma mola ideal que tem sua outra extremidade fixa em uma haste vertical. O bloco está inicialmente em repouso no ponto O, indicado na figura, com a mola inicialmente relaxada. A seguir, o bloco é levado até o ponto A e lá é abandonado, passando a desenvolver um movimento harmônico simples entre A e B.
Bloco sobre plano horizontal preso a uma mola fixada em uma haste vertical à esquerda (indicada "Haste"); abaixo, marcas dos pontos A, O (posição do bloco) e B, com O entre A e B.
Os gráficos das energias cinética, potencial e mecânica desse sistema, em função da posição do bloco (x), estão correta e respectivamente representados em
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Física Hidrodinâmica — Equação da Continuidade e Lançamento Horizontal

Fundação VUNESP 2021

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Uma mangueira de borracha está conectada a uma torneira como mostra a figura e, por dentro dela, a água escoa com velocidade constante v₀. Na extremidade dessa mangueira, existe um bico que reduz o diâmetro do orifício de saída da água para um terço do diâmetro da mangueira e fazendo com que a água saia dela com velocidade horizontal.
Ilustração de uma torneira com uma mangueira enrolada em espiral, com a indicação v₀ (sentido do escoamento) e o vetor g⃗ vertical para baixo; o bico na extremidade está a uma altura h do solo e o jato de água sai horizontalmente, atingindo o solo a uma distância horizontal x do bico.
(https://pt.pngtree.com. Adaptado)
Sabendo que o bico da torneira está a uma altura h do solo, considerando a aceleração da gravidade local igual a g⃗ e desprezando a resistência do ar, a distância x indicada na figura é igual a
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Física Hidrostática — Teorema de Stevin

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Exército Brasileiro — Escola de Formação Complementar do Exército (EsFCEx) · Oficial do Quadro Complementar do Exército · Caderno 009. Prova Objetiva — Modelo de prova (Versão) A

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As figuras mostram o fundo do mar de uma mesma região em dois momentos: na figura 1, em uma situação de maré alta e, na figura 2, em uma situação de maré baixa. Nas duas figuras, vê-se, ainda, uma pedra de dimensões desprezíveis em repouso no fundo do mar.
Figura 1 (maré alta) e Figura 2 (maré baixa): cortes do mar com uma pedra no fundo; o nível da água na figura 1 é mais alto que na figura 2, e a diferença entre os dois níveis está indicada pela cota h.
Considerando g = 10 m/s², a densidade da água do mar igual a 1 g/cm³ e sabendo que a diferença de pressão sobre a pedra, nas duas situações, é de 40 000 Pa, o desnível h, indicado na figura, é de
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Física Termologia — Dilatação Térmica Linear

Fundação VUNESP 2021

Exército Brasileiro — Escola de Formação Complementar do Exército (EsFCEx) · Oficial do Quadro Complementar do Exército · Caderno 009. Prova Objetiva — Modelo de prova (Versão) A

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Com duas barras de espessura e largura desprezíveis, uma de aço e a outra de alumínio, foi construída uma peça metálica com a forma de uma letra “L”. A 20 ºC, a barra de aço mede 4 m e a de alumínio mede 1,5 m. A barra de alumínio tem uma de suas extremidades fixa, como mostra a figura.
Peça em forma de L: barra vertical de alumínio de 1,5 m, com a extremidade superior fixa em um teto, e barra horizontal de aço de 4 m unida em ângulo reto à extremidade inferior da de alumínio; o ponto P está na extremidade livre da barra de aço.
Sabendo que os coeficientes de dilatação térmica linear do alumínio e do aço são, respectivamente, iguais a 2,4 × 10⁻⁵ ºC⁻¹ e 1,2 × 10⁻⁵ ºC⁻¹, se essa peça for aquecida a 120 ºC, devido à dilatação térmica, o ponto P, indicado na figura, sofrerá um deslocamento de modo que a distância entre sua posição inicial e sua posição final será de
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Física Calorimetria — Calor Específico e Potência

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A taxa metabólica basal de um adulto é, em média, de 120 W. Ou seja, essa é a taxa com que esse adulto, quando em repouso, converte a energia química contida nos alimentos em energia térmica. Por serem animais homeotérmicos, os seres humanos apresentam a capacidade de controlar sua temperatura corpórea, mantendo-a aproximadamente constante. Assim, quando em repouso, devem transferir energia para o ambiente a uma taxa igual à taxa metabólica basal. Considere que uma pessoa de 80 kg esteja dormindo em um local, onde, em 2 h, a temperatura ambiente se eleva de 20 ºC para 23 ºC. Considerando a taxa metabólica basal citada anteriormente, o calor específico médio do corpo dessa pessoa é de
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Física Gases Ideais — Transformação Isovolumétrica

Fundação VUNESP 2021

Exército Brasileiro — Escola de Formação Complementar do Exército (EsFCEx) · Oficial do Quadro Complementar do Exército · Caderno 009. Prova Objetiva — Modelo de prova (Versão) A

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Determinada quantidade de gás ideal está confinada em um recipiente de volume constante, a uma temperatura inicial T₀. Sabendo que, se a temperatura desse gás aumentar em 1 ºC a pressão à qual ele fica submetido aumenta em 0,4%, a temperatura inicial T₀ é de
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Resolução comentada

Em volume constante, ΔP/P = ΔT/T, então 0,004 = 1/T₀ e T₀ = 250 K.

Pela lei de Gay-Lussac (P/T constante), a variação relativa da pressão é igual à da temperatura absoluta. Uma variação de 1 K (igual a 1 ºC) causa aumento de 0,4% = 0,004, então 1/T₀ = 0,004 e T₀ = 250 K.

Análise das alternativas

As outras temperaturas (200, 225, 275 e 300 K) dariam variações de 0,5%, 0,44%, 0,36% e 0,33%, respectivamente, e nenhuma delas é 0,4%.

Referência: Termologia: transformação isovolumétrica de gás ideal.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Física Termodinâmica — Primeira Lei e Trabalho em Diagrama P × V

Fundação VUNESP 2021

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Determinada massa de um gás ideal monoatômico está confinada em um recipiente munido de um êmbolo móvel e sofre a transformação ABC indicada no diagrama P × V.
Diagrama P (10⁵ N/m²) × V (10⁻³ m³): o gás vai de A (V = 0,2; P = 6) até B (V = 0,9; P = 3) por uma curva descendente e de B até C (V = 1,8; P = 3) por um segmento horizontal.
Para produzir essa transformação, 1 000 J de energia em forma de calor foram fornecidos a esse sistema, dos quais 360 J transformaram-se em energia interna do gás. Desprezando todas as perdas de energia, o trabalho realizado pelas forças exercidas pelo gás na transformação AB foi de
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Física Eletrostática — Campo Elétrico Uniforme

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Uma pequena esfera de massa m e carga q = 3,2 × 10⁻⁵ C está suspensa por um fio ideal isolante, em equilíbrio, na região entre duas placas muito grandes, paralelas e verticais, conforme a figura. As duas placas estão eletrizadas com cargas de sinais opostos e iguais em módulo, uniformemente distribuídas por suas superfícies.
Duas placas verticais paralelas separadas por 8 cm; entre elas, uma esfera de massa m e carga q pendurada por um fio preso a um suporte no alto, com o fio formando 45° com a vertical tracejada.
Adotando g = 10 m/s² e sabendo que a diferença de potencial entre as placas é de 50 V, a massa da esfera é de
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Física Eletrostática — Campo Elétrico de Condutor Esférico

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Considere que, no futuro, missões tripuladas para o planeta Marte sejam possíveis. Um dos grandes problemas a serem enfrentados pelos astronautas será a radiação cósmica, partículas carregadas com alta energia emitidas pelo Sol, que podem ser letais. Uma forma de proteger os astronautas será colocar grandes esferas eletrizadas acima da região habitada por eles, capazes de produzir um forte campo elétrico suficiente para desviar a radiação cósmica.
Suponha que, para repelir os elétrons provenientes de uma explosão solar, utilize-se um conjunto de esferas de 6 m de diâmetro revestidas com uma camada metálica e eletrizadas de tal forma que cada uma seja capaz de produzir um campo elétrico de intensidade 3 × 10⁶ V/m a uma distância de 12 m de sua superfície. Considerando, para a constante eletrostática, o valor 9 × 10⁹ N · m²/C², a carga elétrica distribuída na superfície externa de cada esfera deverá ser de
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Resolução comentada

Q = E·d²/k com d = 15 m dá 75 mC, e a carga é negativa para repelir elétrons.

O campo de uma esfera condutora, fora dela, é E = k|Q|/d², com d medido do centro. O raio é 3 m, então d = 3 + 12 = 15 m. Assim |Q| = 3×10⁶ · 225 / 9×10⁹ = 75×10⁻³ C = 75 mC. Para repelir elétrons, a carga deve ser negativa, logo Q = –75 mC.

Análise das alternativas

A tem o módulo certo, mas o sinal positivo atrairia elétrons. B e D usam distância incorreta (por exemplo, 12 m ou outro valor). E não corresponde a nenhum cálculo coerente. Todas essas têm módulo diferente de 75 mC, exceto A, que tem sinal errado.

Referência: Eletrostática: campo elétrico de condutor esférico.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Física Eletrodinâmica — Circuito com Geradores e Receptores

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A figura 1 mostra um procedimento bastante comum em que, para recarregar a bateria de um veículo, ela é ligada a outra bateria. O circuito indicado na figura 2 é semelhante ao caso real, onde R₁ = R₂ = 2 Ω representam os cabos e os conectores utilizados para fazer a ligação.
Figura 1: ilustração de dois carros com os capôs abertos, frente a frente, com cabos ligando a bateria descarregada de um à bateria carregada do outro.
Figura 2: circuito em que a "Bateria descarregada" (força eletromotriz E, resistência interna 0,5 Ω) e a "Bateria carregada" (12 V, resistência interna 0,5 Ω) estão ligadas por dois resistores, R₁ no ramo superior e R₂ no ramo inferior.
Considerando que, nesse processo, a intensidade da corrente elétrica que circula pelo circuito é de 0,8 A, a força eletromotriz (E) da bateria que está sendo recarregada é de
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Física Eletromagnetismo — Força Magnética sobre Carga em Movimento

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A figura mostra dois condutores retilíneos muito longos e perpendiculares entre si percorridos por correntes elétricas constantes I₁ e I₂, tais que I₁ > I₂, e um ponto P, pertencente ao mesmo plano que contém os condutores.
Condutor vertical com corrente I₂ para cima e condutor horizontal com corrente I₁ para a direita, cruzando-se sem contato no canto inferior esquerdo; uma reta tracejada a 45° parte desse cruzamento e passa pelo ponto P, onde está a carga q, com velocidade V⃗ ao longo da reta, afastando-se do cruzamento (para cima e para a direita).
Em determinado instante, uma partícula de dimensões desprezíveis e eletrizada com uma carga elétrica positiva q passa pelo ponto P, com velocidade V⃗, na direção e no sentido indicados na figura. Desprezando o campo magnético terrestre, quando submetida aos campos magnéticos criados pelas correntes elétricas I₁ e I₂, essa partícula fica sujeita a uma força magnética resultante F⃗ mais bem representada em:
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Física Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética e Lei de Lenz

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Uma espira circular metálica está presa a um bloco feito de material isolante que comprime uma mola ideal, inicialmente impedida de se distender devido a uma trava. Quando liberada, a mola empurra o bloco, que, deslizando sobre uma superfície horizontal totalmente sem atrito, movimenta-se para a direita, fazendo com que a espira passe por dentro de uma região retangular R, onde atua o campo magnético uniforme B⃗ indicado na figura.
À esquerda, espira circular vertical presa a um bloco sobre uma superfície horizontal, encostado em uma mola comprimida ("Mola") e retido por uma "Trava"; à direita, a "Região R", retangular, com campo magnético B⃗ entrando no plano do papel (símbolos X); ao lado, uma seta circular indica o "Sentido horário".
Por essa espira circulará uma corrente elétrica induzida no sentido horário apenas enquanto a espira estiver
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Física Eletrodinâmica — Receptores Elétricos e Potência

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Considere que uma furadeira elétrica apresente, com seu rotor e suas bobinas, uma resistência interna de 4 Ω e esteja sendo utilizada ligada a uma diferença de potencial de 120 V.
Dois fios horizontais de uma rede com diferença de potencial de 120 V entre eles; de cada fio desce um cabo até uma furadeira elétrica.
Sabendo que, nessa situação, a furadeira recebe uma corrente elétrica de 5 A, a potência mecânica desenvolvida por ela é de
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Física Óptica Geométrica — Associação de Espelhos Planos

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A figura mostra dois espelhos planos, E₁ e E₂, que fazem entre si um ângulo α. Um raio de luz incide sobre E₁ e, após uma primeira reflexão, incide sobre E₂, onde sofre uma segunda reflexão. Após a segunda reflexão, esse raio cruza o raio incidente fazendo com ele um ângulo β.
Espelho plano E₁ vertical e espelho plano E₂ inclinado, formando entre si o ângulo α no vértice inferior; um raio de luz incide em E₁, reflete-se para E₂ e, após a segunda reflexão, sobe cruzando o raio incidente, formando com ele o ângulo β.
O valor da relação β/α está corretamente indicado em:
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Física Óptica Geométrica — Espelhos Esféricos

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Um telescópio refletor é constituído por dois espelhos esféricos, I e II. O espelho I é convexo e tem raio de curvatura medindo 60 cm. O espelho II é côncavo, tem um orifício em seu centro e raio de curvatura medindo 2 m. Esses espelhos são montados da forma ilustrada na figura, de modo que, quando o telescópio é apontado para determinada estrela, sua imagem é registrada em um sensor colocado a uma distância D do espelho II.
Esquema do telescópio: raios paralelos entram pela esquerda e incidem no espelho côncavo II (com orifício central), que os reflete para o espelho convexo I, à esquerda; o espelho I reflete os raios, que passam pelo orifício de II e convergem em um "Sensor" à direita. Cotas: 75 cm entre os espelhos I e II e D entre o espelho II e o sensor. Nota "Fora de escala".
Considerando os dois espelhos gaussianos, a distância D é
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Física Óptica Geométrica — Lentes Delgadas

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Um objeto linear AB está inicialmente em repouso no ponto I, perpendicularmente ao eixo principal de uma lente delgada convergente L de distância focal 30 cm.
Malha quadriculada em que cada quadrado tem 10 cm de lado; o eixo principal é horizontal e a lente L está em uma linha vertical; o objeto AB, vertical, tem a base A no ponto I, 9 quadrados à esquerda da lente; o ponto II está no eixo, 5 quadrados à direita de I e 4 quadrados à esquerda da lente.
Se esse objeto se deslocar do ponto I ao ponto II em um intervalo de tempo de cinco segundos, a velocidade escalar média da imagem desse objeto, nesse mesmo intervalo de tempo, será de
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Física Física Moderna — Relatividade Restrita (Contração do Comprimento)

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Considere a hipótese de que vivêssemos em uma época em que pudéssemos viajar em veículos capazes de atingir velocidades grandes e não desprezíveis em relação à velocidade da luz.
Um desses veículos tem as dimensões indicadas na figura e está se movendo em uma trajetória retilínea e horizontal com velocidade v = 0,8 × c, em que c é a velocidade da luz.
Trem de alta velocidade visto de lado, com a dimensão horizontal (comprimento) indicada por A e a dimensão vertical (altura) indicada por B; abaixo, seta horizontal para a direita com a indicação v = 0,8 · C.
Devido aos efeitos relativísticos, um observador colocado fora do veículo e parado em relação à Terra observaria as dimensões A e B como A’ e B’ de tal forma que
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Física Óptica — Polarização e Lei de Snell (Ângulo de Brewster)

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Considere uma situação em que um feixe luminoso incide sobre uma lâmina d’água transparente de tal forma que parte da luz seja refratada e parte seja refletida. Nesse caso, quando a soma do ângulo de incidência com o ângulo de refração resulta em um ângulo reto, o ângulo de incidência é denominado ângulo de Brewster (θB). Nessas circunstâncias, para luz incidente não polarizada, a luz refletida torna-se polarizada, o que permite uma visão mais nítida da superfície. Nas figuras, pode-se ver duas fotografias de um mesmo lago, uma feita com uma lente não polarizada e a outra, com uma lente polarizada.
Duas fotografias da superfície de um mesmo lago: à esquerda, "Fotografia com lente não polarizada", com muitos reflexos na água; à direita, "Fotografia com lente polarizada", com menos reflexos e o fundo mais visível.
(https://slidetodoc.com)
Considere que, quando um raio luminoso se propaga pelo ar e incide na superfície do lago representado na figura, o ângulo de Brewster seja θB = 53º. Sendo nAR = 1 o índice de refração absoluto do ar e adotando sen53º = 0,8 e cos53º = 0,6, o índice de refração absoluto das águas desse lago é, aproximadamente,
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Física Física Moderna — Efeito Compton

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Em 1923, Arthur Holly Compton confirmou a natureza corpuscular da radiação fazendo com que um feixe de raios X incidisse sobre uma amostra de grafite e observando o aumento do comprimento de onda dessa radiação (∆λ) em função do ângulo segundo o qual os raio X são espalhados (θ). Esse aumento, chamado deslocamento Compton, é calculado pela expressão Expressão: Δλ = [h / (m · c)] · (1 – cosθ), onde m é a massa dos elétrons livres da amostra-alvo.
Dois diagramas em eixos x e y. "Antes do espalhamento Compton": um "Fóton incidente" (onda) propaga-se ao longo do eixo x em direção a um "Elétron" em repouso na origem. "Depois do espalhamento Compton": o "Fóton espalhado" sai da origem formando um ângulo θ com o eixo x, para cima, e o "Elétron" sai para baixo e para a direita.
Considere que um feixe de raios X com comprimento de onda 8,88 × 10⁻¹¹ m incida sobre uma amostra de carbono e os fótons desse feixe, espalhados pelos elétrons livres da amostra, sejam observados a 60º da direção de incidência. Adotando h = 6,6 × 10⁻³⁴ J · s para a constante de Planck, c = 3,0 × 10⁸ m/s e m = 9,1 × 10⁻³¹ kg, a energia dos fótons dos raios X, após o espalhamento causado pela amostra de carbono, é
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