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Física Marginal

por Idelfranio Moreira

Março 2017

Como ler questões de Física, #6

Por Idelfranio Moreira em ENEM

31 de Março de 2017

Interpretando: “cargas elétricas idênticas” são cargas que têm o mesmo valor e o mesmo sinal. Logo, se as “três cargas elétricas” são “idênticas”, então Q1 = Q2 = Q3, ou seja, podemos denominar todas (simplesmente) de Q. Além disso, já podemos ter a certeza de que todas se repelem mutuamente!

Assim, quando o enunciado pede “o módulo da força elétrica resultante sobre Q2, podemos entender que há duas forças – de repulsão, uma exercida por Q1 e outra por Q3 – atuando sobre ela. E são forças de sentidos opostos, daí a resultante terá valor igual à diferença das duas.

 

As setas indicam a direção e o sentido em que cada força atua. A seta verde para a direita representa a força de repulsão exercida pela carga 1, verde. A seta vermelha para a esquerda representa a força de repulsão exercida pela carga 2, vermelha.

 

Observando a figura acima você consegue notar que as setas que representam os vetores-força-de-repulsão estão fora de escala (indicando corretamente apenas a direção e o sentido das forças sem preocupação com seus módulos/intensidades/valores)?

Explico: de acordo com a Lei de Coulomb (da intensidade da força elétrica), visto que as cargas são idênticas, mas as distâncias são diferentes (10 cm entre Q1 e Q2 e 5 cm entre Q2 e Q3), as intensidades das forças também são diferentes.

Mais precisamente, se a distância entre Q2 e Q3 (5 cm) é metade da distância entre Q1 e Q(10 cm), então a força de repulsão que Q3 exerce sobre Q2 é o quádruplo (quatro vezes maior) do que a força de repulsão que Qexerce sobre Q2. Portanto, as setas representariam mais fielmente as forças se fosse assim:

O texto ainda acrescenta que “o módulo da força elétrica exercida por Q1 sobre Q2 é de 4,0 x 10-5 N” o que significa, portanto, que o módulo da força elétrica exercida por  Q3 sobre Q2 é de 4,0 x 10-5 N multiplicado por 4, ou seja, 16,0 x 10-5 N.

Finalmente, a resultante pedida (das forças elétricas sobre Q2) tem valor igual à diferente entre estas duas forças, ou seja, 16,0 x 10-5 N – 4,0 x 10-5 N.


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Como ler questões de Física, #5

Por Idelfranio Moreira em ENEM

30 de Março de 2017

Interpretando: Dizer “quanto maior a temperatura da estrela, menor o comprimento de onda na qual o pico de radiação ocorre” seria o mesmo que “quanto maior a temperatura da estrela, maior a frequência na qual o pico de radiação ocorre”. Afinal, da Equação Fundamental da Ondulatória, sabe-se que o comprimento de onda e a frequência são grandezas inversamente proporcionais. (Afinal, todas as cores de luz – entenda-se, todas as frequências -, no vácuo, propagam-se com a mesma velocidade.)

Na Equação Fundamental da Ondulatória (acima), sendo constante a velocidade, então o comprimento de onda e a frequência são inversamente proporcionais. Assim, à maior frequência corresponde o menor comprimento de onda, vice-versa.

 

Logo, na tabela, a maior frequência (luz azul) corresponde ao menor comprimento de onda, ou seja, corresponde à maior temperatura. Ao contrário, a menor frequência (luz vermelha) corresponde ao maior comprimento de onda, ou seja, corresponde à menor temperatura.


Observação (1):

Se você quiser ver a resolução comentada desta questão, assista ao vídeo https://goo.gl/nplnkL lá no canal da @FísicaMarginal no Youtube.


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Como ler questões de Física, #4

Por Idelfranio Moreira em ENEM

29 de Março de 2017

Interpretando: Ora, se na presbiopia há “perda natural da capacidade de enxergar com nitidez, principalmente para perto”, significa que os objetos, para serem vistos, precisam estar numa posição mais afastada. Assim, uma lente corretora – de óculos, de contato etc – precisará conjugar uma imagem mais afastada de um objeto que esteja mais próximo dos olhos. Porque é isso que as lentes corretoras fazem: conjugam imagens numa posição em que o olho consiga ver de objetos que estão onde o olho não consegue (mais) ver.

Assim, se a citada senhora precisa das lentes para “ler uma revista mantida a uma distância de 25 cm de seus olhos”, significa que 25 cm é perto demais. A lente de contato precisará conjugar uma imagem a uma distância maior que 25 cm, portanto.

Um detalhe importante: se esta lente de contato citada puder ser considerada uma lente esférica ela obedece à Equação de Gauss dos pontos conjugados. Esse é um detalhe importante. Afinal, se sabemos a distância focal (f = 65 cm) e a posição em que o objeto – a revista, no caso – está (p = 25 cm), poderemos calcular a posição (p’) em que a imagem (a)parecerá.

 

“Passados cinco anos… agora precisava segurar a revista a uma distância de 29 cm para conseguir uma leitura adequada” significa que a posição (p) adquiriu novo valor – maior que o anterior, logo a presbiopia ‘aumentou’. Detalhe é que ela continua “usando as mesmas lentes”, ou seja, a distância focal (f) continua sendo aqueles 65 cm de antes. Com estas informações, utilizando a mesma Equação de Gauss dos pontos conjugados, pode-se calcular a (nova) posição (p’) em que a imagem conjugada aparecerá para permitir visão nítida. Logicamente, os valores de p’ encontrados serão diferentes, dada a mudança do valor de p.

Daí o pedido do enunciado: “podemos afirmar que o seu ponto próximo variou aproximadamente”… Em outras palavras, a questão pede a diferença entre os valores de p’ calculados. Observe que esta posição é chamada de ‘ponto próximo’ porque é a posição mais próxima que os olhos conseguiriam enxergar sem lentes corretoras. O detalhe é que no caso da presbiopia este ‘ponto próximo’ vai ficando cada vez mais ‘afastado’.


Observação (1):

Para ver a resolução integral desta questão do vestibular de Medicina da UNICHRISTUS, com cálculos e comentários, assista ao vídeo em https://goo.gl/HicCw4 .


Observação (2):

Para aprender um pouco mais sobre o ‘jogo de sinais’ das grandezas f, p e p’ na utilização da Equação de Gauss dos pontos conjugados, assista ao vídeo https://goo.gl/hSqIp5 .


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Como ler questões de Física, #3

Por Idelfranio Moreira em ENEM

28 de Março de 2017

Se as peças metálicas estão “presas em duas paredes laterais” então seu crescimento não pode acontecer para dentro da parede. Logo, à medida que a temperatura for aumentando, seus comprimentos crescem para o centro do espaço d entre elas. Em outras palavras, suas extremidades livres vão se aproximando e a distância d entre elas vai diminuindo.

Evidentemente, se a temperatura aumentar o suficiente, as extremidades das duas peças se tocarão (de tal maneira que o espaço d fique totalmente preenchido pelas duas dilatações, ou seja, d = ΔLI + ΔLII).

Detalhe é que, se após o contato entre as duas extremidades, a temperatura continuar a aumentar, não havendo mais espaço entre as peças, elas forçarão passagem e acabarão por empenar-se!


Observação (1):

Para ver a resoluçãocom comentários, cálculos etc – assista ao vídeo https://goo.gl/wUWGha no canal da @FisicaMarginal no Youtube.


Observação (2):

Apesar do coeficiente de dilatação da peça II (4 . 10-5°C-1) ser maior do que o coeficiente de dilatação da peça I (3 . 10-5°C-1) você consegue perceber que é a peça I que dilata mais, neste caso?! Use aí o espaço dos comentários, vamos conversar (mais) sobre isso!


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Como ler questões de Física, #2

Por Idelfranio Moreira em ENEM

27 de Março de 2017

Interpretando as informações fornecidas pelo texto…: o veículo se desloca “mantendo um movimento uniforme durante todo o trajeto”, então não há, neste movimento, aceleração tangencial (visto que a velocidade não varia, não aumenta nem diminui). Além disso, se o  “veículo… efetuou a trajetória representada” que é curva, ou seja, apresenta aceleração centrípeta (não-nula, portanto). Finalmente, se o “veículo para ir de um ponto A até um ponto B” faz uma curva de raio cada vez maior, então a aceleração centrípeta é, cada vez menor (neste caso, ela é inversamente proporcional ao raio, visto que a velocidade permanece constante).

A questão pede como resposta a aceleração resultante que é o resultado da soma vetorial das acelerações tangencial e centrípeta. Portanto, se não há aceleração tangencial neste caso, a resultante é a própria centrípeta que, neste caso – e segundo as palavras dadas na alternativa C -, é decrescente.

Importante observar que se invertermos o sentido da trajetória – afirmando que o movimento fosse de B para A – a questão passaria a ter como resposta correta a alternativa B

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.


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Como ler questões de Física, #1

Por Idelfranio Moreira em ENEM

24 de Março de 2017

Imagine você, sozinho, na hora da prova. Quando virasse a página, encontrasse esta questão! 

Observando as informações relevantes no texto, temos algo como…: Um fio metálico, de comprimento L e resistência elétrica R, é estirado de forma que seu novo comprimento passa a ser 2L. Considere que a densidade e a resistividade do material permaneçam invariáveis. À mesma temperatura, sua nova resistência elétrica será:  (A) 4R    (B) 2R    (C) R    (D) R/2    (E) R/4″

Interpretando: 

Trata-se de um objeto: um fio metálico. Dele são citadas algumas grandezas (e os comportamentos de seus valores, ao longo do tempo): o comprimento (que duplica ao ser estirado), a densidade e a resistividade (que se mantêm constantes) e a temperatura (que se mantém constante também). A pergunta: o que acontece ao valor da resistência do fio?

Ora, então a primeira pergunta lógica a se fazer é “o que o valor da resistência elétrica de um fio tem a ver com sua temperatura, sua resistividade, sua densidade e seu comprimento”?

É nessa hora que sua memória deve ser ativada para lembrar a chamada “2a lei de Ohm”:

Segundo ela a resistência do fio depende do seu comprimento (que duplicou; o que faria a resistência duplicar também. (E o que te faria querer marcar a alternativa B – resistência duas vezes maior – como resposta. Mas, espere um pouco…!) Acontece que a resistência depende também da resistividade do material de que é feito o fio. Mas, como a resistividade não varia nesta questão, não seria motivo para o valor da resistência mudar nesse caso.

Finalmente, a resistência do fio também depende da sua espessura (da área da seção transversal, diriam os professores de geometria – enxergando o formato do fio como um cilindro). E é aqui que a questão fica realmente interessante! Repare que em todo o enunciado a espessura – e uma eventual alteração de seu valor – não é citada em nenhum lugar! Pelo menos, não diretamente…

Pense no que é feito ao fio: ele é “estirado”.

aulete estiradoaulete estirar

Ora, se um fio é estirado ele fica mais fino! Seu comprimento aumenta e sua espessura diminui. Assim, a palavra estirado serve para declarar sobre o (aumento do) comprimento e para deixar subentendida a (diminuição da) espessura. 

Acontece com o fio o mesmo que acontece com uma massa – de pizza, por exemplo – ao ser preparada para assar: no início parece uma bola, depois de estirada, torna-se um disco, mais comprido e mais fino. Foi a melhor comparação que consegui fazer…! ¯\_(ツ)_/¯

Para garantir que fosse possível você resolver a questão mesmo não percebendo a informação oculta por trás da palavra “estirado”, o autor da questão foi cuidadoso em declarar que a densidade do fio não se altera com o estiramento. Ora, se a densidade depende da massa e do volume do fio… a massa sabemos que é constante. Se, nessa questão, a densidade também é, fica evidente que o volume do fio também permanece constante, mesmo com o estiramento.

Aí vem aquela geometria do cilindro: o volume do fio depende de seu comprimento e de sua espessura, sendo estas, duas grandezas inversamente proporcionais, neste caso (em que o volume não muda).

Conclusão: se o comprimento aumenta duas vezes (o que duplica a resistência), a espessura diminui duas vezes (o que duplica a resistência novamente) e a resistência aumenta, portanto, quatro vezes! (E a resposta correta é a alternativa A).


Observação (1):

Se essa questão fosse minha (se eu a tivesse elaborado) ela não teria 2R na alternativa B… Induz ao erro e tira a chance de o aluno-leitor reler o texto e interpretar corretamente!

Observação (2):

Se você quiser ver a resolução detalhada – com os cálculos inclusive – desta questão, assista ao vídeo https://www.youtube.com/watch?v=WFg8IrvAWj8 .

 

Observação (3):

Se você quiser aprender mais sobre a relação entre a resistência, a resistividade e a temperatura, assista ao vídeo https://www.youtube.com/watch?v=8mfZwCdUmdM .


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Como ler questões de Física, #1

Por Idelfranio Moreira em ENEM

24 de Março de 2017

Imagine você, sozinho, na hora da prova. Quando virasse a página, encontrasse esta questão! 

Observando as informações relevantes no texto, temos algo como…: Um fio metálico, de comprimento L e resistência elétrica R, é estirado de forma que seu novo comprimento passa a ser 2L. Considere que a densidade e a resistividade do material permaneçam invariáveis. À mesma temperatura, sua nova resistência elétrica será:  (A) 4R    (B) 2R    (C) R    (D) R/2    (E) R/4″

Interpretando: 

Trata-se de um objeto: um fio metálico. Dele são citadas algumas grandezas (e os comportamentos de seus valores, ao longo do tempo): o comprimento (que duplica ao ser estirado), a densidade e a resistividade (que se mantêm constantes) e a temperatura (que se mantém constante também). A pergunta: o que acontece ao valor da resistência do fio?

Ora, então a primeira pergunta lógica a se fazer é “o que o valor da resistência elétrica de um fio tem a ver com sua temperatura, sua resistividade, sua densidade e seu comprimento”?

É nessa hora que sua memória deve ser ativada para lembrar a chamada “2a lei de Ohm”:

Segundo ela a resistência do fio depende do seu comprimento (que duplicou; o que faria a resistência duplicar também. (E o que te faria querer marcar a alternativa B – resistência duas vezes maior – como resposta. Mas, espere um pouco…!) Acontece que a resistência depende também da resistividade do material de que é feito o fio. Mas, como a resistividade não varia nesta questão, não seria motivo para o valor da resistência mudar nesse caso.

Finalmente, a resistência do fio também depende da sua espessura (da área da seção transversal, diriam os professores de geometria – enxergando o formato do fio como um cilindro). E é aqui que a questão fica realmente interessante! Repare que em todo o enunciado a espessura – e uma eventual alteração de seu valor – não é citada em nenhum lugar! Pelo menos, não diretamente…

Pense no que é feito ao fio: ele é “estirado”.

aulete estiradoaulete estirar

Ora, se um fio é estirado ele fica mais fino! Seu comprimento aumenta e sua espessura diminui. Assim, a palavra estirado serve para declarar sobre o (aumento do) comprimento e para deixar subentendida a (diminuição da) espessura. 

Acontece com o fio o mesmo que acontece com uma massa – de pizza, por exemplo – ao ser preparada para assar: no início parece uma bola, depois de estirada, torna-se um disco, mais comprido e mais fino. Foi a melhor comparação que consegui fazer…! ¯\_(ツ)_/¯

Para garantir que fosse possível você resolver a questão mesmo não percebendo a informação oculta por trás da palavra “estirado”, o autor da questão foi cuidadoso em declarar que a densidade do fio não se altera com o estiramento. Ora, se a densidade depende da massa e do volume do fio… a massa sabemos que é constante. Se, nessa questão, a densidade também é, fica evidente que o volume do fio também permanece constante, mesmo com o estiramento.

Aí vem aquela geometria do cilindro: o volume do fio depende de seu comprimento e de sua espessura, sendo estas, duas grandezas inversamente proporcionais, neste caso (em que o volume não muda).

Conclusão: se o comprimento aumenta duas vezes (o que duplica a resistência), a espessura diminui duas vezes (o que duplica a resistência novamente) e a resistência aumenta, portanto, quatro vezes! (E a resposta correta é a alternativa A).


Observação (1):

Se essa questão fosse minha (se eu a tivesse elaborado) ela não teria 2R na alternativa B… Induz ao erro e tira a chance de o aluno-leitor reler o texto e interpretar corretamente!

Observação (2):

Se você quiser ver a resolução detalhada – com os cálculos inclusive – desta questão, assista ao vídeo https://www.youtube.com/watch?v=WFg8IrvAWj8 .

 

Observação (3):

Se você quiser aprender mais sobre a relação entre a resistência, a resistividade e a temperatura, assista ao vídeo https://www.youtube.com/watch?v=8mfZwCdUmdM .