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Orientação de estudos de física

Terceiros anos – terceiro bimestre Prof. Thomaz Barone

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1. (Udesc 2018) Um recipiente com paredes adiabáticas contém 100 g de água a 20 C. Um

resistor com resistência elétrica de 2,0 é ligado a uma fonte de tensão de 12 V e é imerso

na água. Desconsidere a capacidade térmica do recipiente, e assinale a alternativa que corresponde,

aproximadamente, ao tempo necessário para a água atingir 30 C.

a) 58 s

b) 14 s

c) 44 s

d) 29 s

e) 87 s

2. (Ufu 2018) Relâmpagos são eventos elétricos, normalmente de curta duração, gerados a partir de nuvens carregadas que possuem potenciais elétricos com altos valores em relação à superfície da Terra e, durante a sua incidência, podem atingir elevados módulos de corrente

elétrica. Um dado relâmpago tem a duração de 1 segundo, é gerado em uma nuvem que

possui um potencial elétrico de 300.000.000 V em relação a terra, e atinge o solo com uma

corrente elétrica média de 36.000 A.

Quantas lâmpadas, de 60 W cada, seriam mantidas acesas durante 10 minutos com a

energia desse relâmpago?

a) 83,0 10 .

b) 55,0 10 .

c) 76,0 10 .

d) 43,6 10 .

3. (Upf 2018) Um sistema elétrico de aquecimento de água (tipo rabo quente) é ligado a uma

rede de 220 V e é percorrido por uma corrente elétrica de 25 A durante 3 minutos. A energia

consumida pelo sistema, em kJ, é: a) 33,0 b) 16,5 c) 5,5 d) 990,0 e) 1,6

4. (Famerp 2018) A figura mostra um circuito constituído de um resistor de resistência variável,

chamado potenciômetro, associado em série a uma lâmpada de especificações 12 V 6,0 W,

ligados a uma fonte de 12 V. Os fios de ligação têm resistência nula e a fonte é ideal.



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a) Para a situação na qual a resistência elétrica do potenciômetro for nula, calcule a

intensidade da corrente elétrica, em ampères, que se estabelece no circuito. Determine a

energia elétrica, em joules, consumida pela lâmpada em 5,0 segundos.

b) Considerando que a resistência elétrica da lâmpada seja constante, qualquer que seja a diferença de potencial entre seus terminais e a temperatura em que se encontre, determine a resistência elétrica do potenciômetro, em ohms, quando a intensidade da corrente elétrica

na lâmpada for igual a 0,20 A.

5. (Upf 2018) O gráfico a seguir ilustra a variação de corrente elétrica de uma torneira elétrica

operando em 220 V, durante 3 h.

Considerando que o custo de KWh é de R$ 0,30, o valor a ser pago para a concessionária de

distribuição elétrica referente ao período em que a torneira permaneceu ligada será de a) R$ 6,60

b) R$ 6,40

c) R$ 8,80

d) R$ 3,00

e) R$ 2,64

6. (Upe-ssa 3 2018) Arduino é uma plataforma eletrônica de código aberto, baseada em hardware e software, fáceis de usar. Você pode informar o que deseja fazer, enviando um conjunto de instruções para o microcontrolador na placa. (...) Ao longo dos anos, tem sido o cérebro de milhares de projetos desde objetos comuns até instrumentos científicos complexos, que envolvem automação, medição e controle.

Fonte: https//www.arduino.cc/en/Guide/Introduction, acessado e adaptado em: 16 de julho de 2017.

A figura a seguir representa a montagem de um circuito Arduino, que faz uma pequena



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lâmpada acender. O circuito consiste em uma fonte de tensão contínua, configurada para

fornecer 3,0 V entre as portas 13 e GND do Arduino, uma lâmpada em série com uma

configuração de resistores desconhecida. Sabendo que a lâmpada precisa de uma tensão de

2,0 V e de uma corrente de 0,02 A entre seus terminais, qual deverá ser a configuração de

resistências utilizada para acender a lâmpada?

a) Um resistor de 20 .Ω

b) Dois resistores de 25 Ω em série

c) Dois resistores de 30 Ω em série

d) Três resistores de 10, 20 e 30 Ω em paralelo

e) Três resistores de 30 Ω em paralelo

7. (Acafe 2017) Sejam dois resistores ôhmicos xR e yR associados em paralelo e ligados a

uma bateria ideal de 12 V. A figura abaixo mostra as curvas que caracterizam esses resistores.

A intensidade de corrente elétrica em ampères, fornecida pelo gerador ao circuito, é: a) 16 b) 0,8 c) 8 d) 1,6

8. (Enem 2017) Dispositivos eletrônicos que utilizam materiais de baixo custo, como polímeros semicondutores, têm sido desenvolvidos para monitorar a concentração de amônia (gás tóxico e incolor) em granjas avícolas. A polianilina é um polímero semicondutor que tem o valor de sua resistência elétrica nominal quadruplicado quando exposta a altas concentrações de amônia. Na ausência de amônia, a polianilina se comporta como um resistor ôhmico e a sua



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resposta elétrica é mostrada no gráfico.

O valor da resistência elétrica da polianilina na presença de altas concentrações de amônia, em ohm, é igual a

a) 00,5 10 .

b) 00,2 10 .

c) 52,5 10 .

d) 55,0 10 .

e) 62,0 10 .

9. (Eear 2017) Um aparelho continha as seguintes especificações de trabalho: Entrada

9 V 500 mA. A única fonte para ligar o aparelho era de 12 V. Um cidadão fez a seguinte

ligação para não danificar o aparelho ligado à fonte:

Considerando a corrente do circuito igual a 500 mA, qual deve ser o valor da resistência R,

em ,Ω para que o aparelho não seja danificado?

a) 4 b) 5 c) 6 d) 7 10. (Pucrj 2017) Considere o circuito da figura abaixo em que as resistências são dadas em

k e a bateria é considerada ideal com uma força eletromotriz de 12 Volts.



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a) Qual é a diferença de potencial no resistor 2R ?

b) Qual é a potência dissipada pelo circuito?

c) A resistência 3R agora é retirada do circuito e substituída por um fio sem resistência. Qual é

a nova corrente que passa por 1R ?

11. (Pucrj 2017) Quatro resistores idênticos, de resistência R, estão ligados a uma bateria de

12 V. Pela bateria, flui uma corrente I 12 mA. A resistência R de cada resistor, em k , é

a) 4 b) 1 c) 3 4

d) 5 3

e) 1 4

12. (Uece 2017) Considere duas pilhas de 1,5 V ligadas em paralelo (com os polos iguais

entre si) e conectadas a um resistor ôhmico de 15 . A corrente elétrica que passa pelo

resistor, em Ampères, é a) 1,0. b) 0,1. c) 2,0. d) 0,2.

13. (Puccamp 2017) A distribuição de energia elétrica para residências no Brasil é feita basicamente por redes que utilizam as tensões de 127 V e de 220 V, de modo que os aparelhos eletrodomésticos são projetados para funcionarem sob essas tensões. A tabela mostra a tensão e a intensidade da corrente elétrica que percorre alguns aparelhos elétricos resistivos quando em suas condições normais de funcionamento.



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Aparelho Tensão (V) Corrente (A)

Chuveiro 220 20

Lâmpada incandescente 127 1,5

Ferro de passar 127 8

Sendo CR , LR e FR , respectivamente, as resistências elétricas do chuveiro, da lâmpada e do

ferro de passar, quando em suas condições normais de funcionamento, é correto afirmar que a) F L CR R R

b) L C FR R R

c) C L FR R R

d) C F LR R R

e) L F CR R R

14. (Ufjf-pism 3 2017) Em uma aula de Física, o professor apresenta para seus alunos três

lâmpadas com as seguintes especificações: 1L : 20 W 120 V, 2L : 40 W 120 V e

3L :15 W 120 V. Em seguida faz duas ligações com as lâmpadas, montando os circuitos A e

B, como mostram as figuras abaixo.

Com base nas informações, responda as seguintes questões: a) Calcule a resistência equivalente de cada circuito. b) Qual lâmpada terá o maior brilho em cada circuito? Justifique sua resposta.

c) Alimentando os circuitos com V 120 V, qual a corrente em cada um dos circuitos no caso

de a lâmpada 1L se queimar? Justifique sua resposta.

15. (Esc. Naval 2017) Um chuveiro elétrico opera em uma rede de 220 volts dissipando

7.600 J s de calor em sua resistência. Se esse mesmo chuveiro fosse conectado a uma rede

de 110 volts, a potência dissipada, em J s, passará a ser de

a) 5.700 b) 3.800 c) 2.533 d) 1.900 e) zero 16. (Unisinos 2017) Duas lâmpadas apresentam os seguintes dados nominais: lâmpada 1,

100 W e 200 V, e lâmpada 2, 25 W e 100 V. Pressupõe-se que a resistência elétrica das

lâmpadas seja invariável com a temperatura.



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A resistência elétrica da lâmpada 1 é __________ resistência elétrica da lâmpada 2.

Ao ligar as duas lâmpadas em paralelo entre si e o conjunto numa tomada de 100 V, então a

potência dissipada pela lâmpada 1 é __________ da lâmpada 2. As lacunas são corretamente preenchidas, respectivamente, por a) o dobro da ; igual à b) o quádruplo da ; o quádruplo da c) igual à ; igual à d) metade da ; o dobro da e) o dobro da ; o dobro da 17. (Acafe 2017) Para realizar um tratamento deve-se dar um banho num paciente com água a

37 C Utilizase nesse procedimento um chuveiro elétrico de resistência 22 , ligado a uma

rede de 220 V.

(Considere para efeitos de cálculo, o calor específico da água c 4 J g C, a densidade da

mesma 1kg litroρ e que toda a energia dissipada na resistência seja convertida em calor).

Sabendo-se que a temperatura ambiente é de 27 C, a vazão, em mililitros/s, que esse

chuveiro deverá ter nessas condições, é: a) 55 b) 25 c) 110 d) 880 18. (Unisc 2017) Os seguintes circuitos elétricos têm as mesmas resistências valendo cada

uma R. Afirma-se que os circuitos que tem entre os pontos a e b a menor e a maior

resistência equivalente são, respectivamente, os seguintes circuitos:

a) (I) e (II) b) (III) e (IV) c) (IV) e (III) d) (III) e (II) e) (II) e (IV)



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19. (Uerj 2017) Durante uma aula de eletricidade, um professor analisou um circuito elétrico

composto por uma bateria, de tensão constante U igual a 12 V, e quatro resistores idênticos

R de 10 , conforme indicado no esquema.

Determine, em ampères, a corrente elétrica que se estabelece na bateria. 20. (G1 - ifsul 2017) A imagem abaixo ilustra a associação de resistores em um circuito misto.

Considerando que todos os resistores possuem a mesma resistência elétrica R, a resistência

equivalente da associação é igual a a) R b) 4R c) 3R 5

d) 4R 3



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Gabarito: Resposta da questão 1: [A] Cálculo da potência elétrica:

2 2U 12P P P 72 W

R 2

Cálculo do calor sensível necessário para o aquecimento da água:

calQ m c T Q 100 g 1 30 20 C Q 1000 cal

g C

4,2 JQ SI 1000 cal Q SI 4200 J

1cal

Δ

Cálculo do tempo necessário para o aquecimento através da potência:

Q Q 4200 JP t t t 58,3 s

t P 72 WΔ Δ Δ

Δ

Resposta da questão 2: [A] Cálculo da energia do relâmpago:

EP E P t

t , onde:

P potência em watts [W];

E energia em joules [J];

t tempo em segundos [s].

Sabendo que P U i

U diferença de potencial em volts [V];

i intensidade da corrente elétrica em ampères [A].

Assim, a energia do relâmpago é:

8 13E U i t E 3 10 V 36000 A 1s E 1,08 10 J

Para cada lâmpada de 60 W ligadas durante 10 minutos gastamos uma energia de:

lamp lampE 60 W 600 s E 36000 J

Fazendo a razão entre as energias, temos a quantidade de lâmpadas que podemos utilizar no tempo dado:

138

lamp

E 1,08 10 Jnº lâmpadas nº lâmpadas 3 10 lâmpadas

E 36000 J

Resposta da questão 3: [D]



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Sabendo que a potência elétrica é:

P U i

E ainda a potência pode ser obtida pela razão da energia pelo tempo:

EP

t

Juntando as duas equações e explicitando a energia:

E U i t

Substituindo os valores fornecidos, a energia resulta em:

60 sE 220 V 25 A 3 min E 990000 J 990 kJ

1min

Resposta da questão 4:

a) Cálculo da corrente elétrica para o circuito quando a resistência elétrica do potenciômetro for nula.

P 6 WP U i i i 0,5 A

U 12 V

Cálculo da energia elétrica consumida pela lâmpada em 5 segundos.

e e eE P t E 6 W 5 s E 30 JΔ

b) Cálculo da resistência elétrica da lâmpada LR :

22 2

L L LL

12 VU UP R R R 24

R P 6 WΩ

Assim, aplicando a 1ª Lei de Ohm ao circuito, calculamos a resistência do potenciômetro

PR :

P L P L

P P P

UU R i U R R i R R

i

12 VR 24 R 60 24 R 36

0,2 AΩ Ω Ω Ω

Resposta da questão 5: [E]

Do gráfico, através da área, extraímos a quantidade de corrente elétrica média mi consumida

nas três horas:

m m

10 20 10 1h 40i i A

3 h 3

Da expressão da potência elétrica, temos:

E

P U i E U i tt

Assim,

40

E 220 V A 3 h E 8800 Wh 8,8 kWh3



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Logo, o valor consumido em reais, será:

Valor 8,8 kWh R$ 0,30

1 kWh R$ 2,64

Resposta da questão 6: [B]

Dados: LU 3,0; U 2,0V; i 0,02A.

Como a lâmpada está em série com a configuração de resistores, a tensão no conjunto é igual à soma das tensões.

L R L eq eq eq eq1

U U U U U R i 3 2 R 0,02 R R 50 .0,02

Ω

Das propostas apresentadas, só se obtém uma associação de resistores de resistência

equivalente igual ao valor calculado, ligando-se, em série, dois resistores de 25 .Ω

Resposta da questão 7: [D]

Supondo a curva pertencente a xR como sendo a de menor inclinação, para xi 0,6 A,

obtemos xV 8 V, logo:

x8 V 40

R0,6 A 3

Ω

Para a outra curva, para yi 0,7 A, obtemos yV 12 V, logo:

y12 V 120

R0,7 A 7

Ω

Como os resistores estão associados em paralelo, a resistência equivalente será dada por:

eqeq x y

1 1 1 3 7R 7,5

R R R 40 120Ω

Portanto, a corrente ci fornecida pelo gerador ao circuito será:

c

c

12 7,5 i

i 1,6 A

Resposta da questão 8: [E]

Escolhendo o ponto (1, 2) do gráfico, temos:

6

6

U 1r r 0,5 10

i 2 10Ω

Como a resistência quadruplica nas condições dadas, obtemos:

6

6

R 4r 4 0,5 10

R 2 10 Ω




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[C]

3

V R i

V 3 3R R R R 6

i 0,5500 10

Como a fonte foi feita pra funcionar com 12 V e não com 9 V, precisamos colocar uma

resistência em série com o aparelho, já que nesse circuito em série a d.d.p. total é definida

como t 1 2V V V , onde 1V 3 V e 2V 9 V.

Ou seja, precisamos colocar uma resistência por onde passe 500 mA e que tenha uma

diferença de potencial de 3 V. Dessa forma a fonte irá funcionar com 9 V e 500 mA.


a) Teremos:

BC BC BC

BC BC BC

BC BC

BC

eq 2 3 eq eq

eq eq eq

eq eq

eq

AD AD

tt AD t t t t

AD

1 1 1 1 1 1 1 30 20

R R R R 20 30 R 20 30

1 30 20 1 50 1 5

R 20 30 R 20 30 R 20 3

1 1 1 1

R 4 3 R 12

R 12 k (i)

Req 6 12 2 Req 20 k (ii)

V 12V Req i i i i 6 10

Req 20.000

Ω

Ω

BC

4

BC 2 3

3 4BC eq t BC BC

BC 2 3

2

A (iii)

V V V (iv)

V R i V 12 10 6 10 V 7,2 V

V V V

V 7,2 V

b) A partir dos cálculos do item anterior, usando (ii) e (iii), teremos:



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AD

2eq

4 2

4 8

4

P R i

P 20.000 (6 10 )

P 2 10 36 10

P 72 10 P 7,2 mW

c) Ao se retirar o 3R , aconteceu o famoso curto-circuito e toda corrente irá passar pelo fio

AD AD

3tt AD t t t t t

AD

Req 6 2 Req 8 k (ii)

V 12V Req i i i i 1,5 10 A i 1,5 mA

Req 8.000

Ω

Resposta da questão 11: [A] Usando a Primeira Lei de Ohm no circuito, com os dados, obtemos o valor do resistor equivalente do circuito.

eq eq eq eqU 12 V

U R i R R R 1ki 12 mA

Ω

Observando o circuito, todos os resistores estão associados em paralelo, ou seja, a resistência equivalente foi dividida por quatro, então cada resistor será de:

eq eqR

R R 4 R R 4 k4

Ω

Resposta da questão 12: [B]

Considerando que as pilhas sejam ideais, estando elas em paralelo, a ddp no resistor é:

U 1,5V.

Aplicando a 1ª lei de Ohm:

U 1,5i i 0,1 A.

R 15

Resposta da questão 13: [E] Aplicando a Primeira Lei de Ohm para cada aparelho e calculando suas resistências, temos:

UR

i

Para o Chuveiro:

C C220 V

R R 1120 A

Ω

Para a Lâmpada:

L L127 V

R R 84,671,5 A

Ω

Para o Ferro de passar:



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F F127 V

R R 15,888 A

Ω

Logo, L F CR R R

Assim, a alternativa correta é [E]. Resposta da questão 14: a) Da expressão da potência elétrica no resistor:

2 2

2

1

2

2

2

3

U UP R .

R P

120R 720

20

120R 360

40

120R 960

15

Ω

Ω

Ω

Calculando as resistências equivalentes dos circuitos:

A 1 2 A

1 2B 3 B

1 2

R R R 720 360 R 1.080 .

R R 720 360R R R 1.200 .

R R 1.080

Ω

Ω

b) A potência dissipada no resistor, em função da corrente, é 2P Ri .

Circuito A: As duas lâmpadas estão associadas em série, portanto são percorridas pela mesma corrente. Como:

1 2 1 2R R P P : 1L brilha mais que 2L .

Circuito B:

A lâmpada 3L tem maior resistência e é percorrida por corrente de maior intensidade, logo

ela brilha mais que as outras duas: 3L brilha mais que 1L e 2L .

c) Circuito A:

As duas lâmpadas estão associadas em série, portanto se 1L se queimar, interrompe-se a

corrente, ou seja, Ai 0.

Circuito B:

Se 1L se queimar, 2L e 3L ficam associadas em série. Então:

B B2 3

V 120 120 1i i 0,91A.

R R 360 960 1.320 11

Resposta da questão 15: [D] Da relação entre potência e tensão (com resistência constante), vem:



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2 2

22 21 2 2

2 11 2 1

U UP R

R P

U U UP P

P P U

Substituindo os valores dados no enunciado, obtemos:

2

2

2

110P 7600

220

P 1900 J s

Resposta da questão 16: [C] Cálculo das resistências das lâmpadas:

2 2U UP R

R P

Lâmpada 1:

22

11 1 1

1

200VUR R R 400

P 100 WΩ

Lâmpada 2:

22

22 2 2

2

100VUR R R 400

P 25 WΩ

Logo, as resistências são iguais. Cálculo das potências dissipadas pelas lâmpadas:

Como as lâmpadas estão ligadas em paralelo numa tensão de 100 V, as tensões em cada

lâmpada são iguais e, como as resistências são também iguais, as potências dissipadas pelas duas lâmpadas são iguais também.

22 100 VU

P P P 25 WR 400 Ω

Resposta da questão 17: [A] Cálculo da potência:

2 2U 220P

R 22

P 2200 W

Também temos que:

Q mcP

t t

Δθ

Δ Δ

Mas m

m V,V

ρ ρ logo:



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VcP

t

ρ Δθ

Δ

Como a vazão Q é dada por Q V t,Δ vem:

PP Qc Q

cρ Δθ

ρ Δθ

Substituindo os valores, chegamos a:

2200

Q Q 0,055 L s1000 4 37 27

Q 55 mL s

Resposta da questão 18: [C] Cálculos das resistências equivalentes:

[I] 3 resistores em série ligados em paralelo com outro: eq3R R 3R

R3R R 4

[II] Ligação em paralelo onde cada ramo tem dois resistores em série: eq2R

R R2

[III] 2 resistores em paralelo ligados com outros 2 resistores em série: eqR 5R

R 2R2 2

[IV] Todos os resistores ligados em paralelo: eqR

R4

Portanto, a menor eqR é da afirmativa [IV] e a maior é da afirmativa [III].




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2

1 1 1

Req 2R R 2

1 R 2 2R

Req 2R R 2

5R

1 2

Req R

51 2

Req R

RReq

5

2

2R 2 10Req Req Req 4

5 5

V 12V Req i i i i 3 A

Req 4

Ω

ou

1 1 1

Req 2R R 2

1 1 1

Req 20 5

Req 4

V 12V Req i i i i 3 A

Req 4

Ω

Resposta da questão 20: [C]



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Quando o circuito está em série utilizamos a fórmula: eq 1 2 3 nR R R R R

E quando o circuito está em paralelo usamos a fórmula: eq 1 2 3 n

1 1 1 1 1

R R R R R

Quando o circuito está em paralelo e todas as resistências são iguais, usamos essa fórmula:

eqR

R ,n

onde n é o número de resistores.

Figura 2:

eq eqR R

R Rn 2

Figura 3:

eq 1 2

eq

eq eq

R R R

RR R

2

3R 1,5 R ou R R

2

Figura 4:



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eqeq eq

1 1 1 1 1 1 3RR

R R 1,5R R R 3 2 R 5

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