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Prova Marinha - 2012 - CEM - Primeiro Tenente - Para todas as Engenharias


ID
1941580
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Física
Assuntos

Um pequeno imã, orientado de forma a ter seu polo positivo para cima, é solto em queda livre dentro de um tubo cilíndrico de cobre, mantendo-se com a mesma orientação durante sua queda. Nestas condições, é correto afirmar que a queda do imã:

Alternativas
Comentários
  • Como o imã não inverte os polos durante a queda, temos que o polo positivo ou norte está orientado para cima e o polo sul para baixo.

    O tubo de cobre é condutor .

    Pensando no tubo de cobre como se fosse várias espiras juntas. Se pegarmos uma, o imã quando está em queda e aproxima seu polo sul do tubo faz com que apareça uma corrente induzida de sentido horário produzindo um fluxo magnético no tubo oposto ao do imã.

    Quando o polo norte passa pela espira, parte do tubo, faz com que o sentido do fluxo magnético seja para cima e induz uma corrente no sentido anti-horário produzindo um fluxo no mesmo sentido do imã, fazendo uma força contraria a queda do imã. Isso retarda o tempo de queda


ID
1941583
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Física

Dois pontos materiais, A e B, de massas ma e mb, respectivamente, movem-se num plano horizontal e sofrem uma colisão no instante t=0, na origem do sistema de coordenadas. Sabe-se que, imediatamente antes da colisão, A tinha velocidade va = (1 m/s, 0 m/s) , e B encontrava-se em repouso. Se, após a colisão, A andou sobre uma linha reta até chegar ao ponto (1m, 1m) , e B percorreu outra linha reta até chegar ao ponto (1m,-2m), então a razão r = Ei /Ef entre as energias cinéticas do ponto A imediatamente antes e imediatamente após a colisão foi:

Alternativas

ID
1941586
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Física
Assuntos

Um sólido, inicialmente em repouso a 20 metros de altura do solo, inicia um movimento de queda, sem atrito e sujeito apenas à ação da gravidade g=10m/s2, vinculado a uma rampa inclinada plana que forma um ângulo de 45° com a vertical. O sólido abandonou essa rampa quando estava a uma altura de 10 metros do solo, e passou então a se mover em queda livre. A distância percorrida horizontalmente pelo sólido, após deixar a rampa inclinada até atingir o solo, foi de:

Alternativas
Comentários
  • Ep = Ec + Ep
    mgh = (mv²)/2 + mgh
    10x20 = v²/2 + 10x10
    v = 10raiz(2)

    vx = vcos45 = 10m/s
    vy = vsen45 = 10m/s

    10 = 10t + 5t²
    t = raiz(3) -1

    d = vx.t
    d = 10(raiz(3) -1) Letra B

     

  • Ep = Ec + Ep

    mgh = (mv²)/2 + mgh

    10x20 = v²/2 + 10x10

    v = 10raiz(2)

    vx = vcos45 = 10m/s

    vy = vsen45 = 10m/s

    S=So - Voyt - atˆ2/2

    0=10-10t-5tˆ2 (dividindo por 5)

    tˆ2+2t-2=0

    t=-1+raiz3

    D=Vx * t

    D = 10 * (raiz3 - 1) m

  • Outra maneira sem usar o método de energias:

    Pensei que a aceleração do sólido é o pilar do movimento. Ao decompor a aceleração do sólido em componente paralela à rampa, obtemos o valor de 5raiz(2). Como o ângulo da rampa é 45°, a componente vertical e horizontal do bloco serão os mesmos, logo, aceleração em "x" e em "y"=5m/s2. Como a componente vertical da rampa é de 10 metros, por simetria, também serão 10 metros na componente horizontal. Imagine a rampa como a diagonal de um quadrado de lado 10 metros.

    Agora precisa-se achar a velocidade final na rampa, que, novamente, será simétrica por causa do ângulo de 45°. Por Torricelli, Vel.Final x = Vel. Final y = raiz (2*aceleração*deslocamento) --> raiz(2*5*10) = 10 m/s.

    Tempo de queda: por "sorvete", s=s0+voT+aT^2/2; 0=10-10t-5t^2 ou t^2+2t-2=0.

    Pela equação do 2° grau, tempo tem que ser positivo, logo, t=(-1+raiz(3)).

    Finalmente, deslocamento é velocidade horizontal * tempo de queda = 10*(raiz(3)-1)m.

    Pode parecer mais longo que o método de energias, porém, consegui fazer em 3 linhas de memória de cálculo. É apenas uma outra forma de olhar o problema.

    Bons estudos.


ID
1941589
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Física
Assuntos

Num plano horizontal estão duas esferas, A e B, de cargas Qa = 1mC e Qb = -1mC, fixas nos pontos (-1m, 1m) e (-1m,-1m) , respectivamente. Uma esfera C de massa 10Kg e carga 2mC está ligada a uma das extremidades de um mola ideal de constante elástica K=1000N/m e comprimento natural 1m, que tem sua outra extremidade fixa num ponto P. Se a esfera C encontra-se na origem, em equilíbrio de forças, então o ponto P estará na posição:

Alternativas
Comentários
  • Somente teremos força elétrica na coordenada do y, pois na do x a força de a e b se anulam. Na coordenada y as forças elétricas se somam, assim basta fazer com que essa soma seja a força elastica, e achar a variação da mola. Assim você deve lembra que o ponto P será o comprimento natural da mola mais a variação que você achar. Espero ter ajudado. Bons estudos.

  • Os corpos A e B estão em pontos fixos, então vamos nos concentrar apenas nas forças de interação entre A-C e B-C.

    A distância AC=BC=√2 ( imagine um quadrado de lado 1. A distância é a diagonal desse quadrado)

    Força ElétricaAC é uma força de repulsão, pois os dois apresentam os mesmo sinal. O vetor força tem sentido da origem para Noroeste.

    Força ElétricaAC=9E9×(1E-3)×(2E-3)/(√2)^2➞9E3 N.

    Força ElétricaBC é uma força de atração, pois apresentam sinais opostos. O vetor força tem sentido da origem para Nordeste.

    Força ElétricaBC=9E9×(1E-3)×(2E-3)/(√2)^2➞9E3N.

    Se fizermos a soma desses vetores forças, a resultante está na vertical e o ângulo entre eles é reto. Logo, o módulo da resultante é 9√2E3 N

    Igualemos a resultante com a força elástica da mola:

    9√2E3=10E3×(x-1)

    x=9√2+1

    Ou seja, a posição de P está no eixo das ordernadas e é (0,9√2+1)m

    Gabarito E.


ID
1941592
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Física

Por um orifício, em uma mesa horizontal, passa uma corda inextensível de massa desprezível e com 1 metro de comprimento. Essa corda une duas esferas de 3kg, uma das quais se move sobre a superfície da mesa em movimento circular uniforme, de forma que a outra permanece em repouso, suspensa 50cm abaixo da mesa.Qual é a velocidade angular da esfera em movimento circular uniforme?

Alternativas
Comentários
  • A resposta correta é 2√5 Rad/s, como não consta a alternativa entre às opções a questão foi anulada.


ID
1941595
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Engenharia Mecânica
Assuntos

Uma máquina térmica funciona aplicando a um mol de gás ideal, que está a uma temperatura T1 e ocupa um volume V1, uma sequência de 4 transformadores reversíveis na seguinte ordem:

I - uma expansão isotérmica até duplicar de volume;

II - uma transformação isocórica até sua temperatura atingir a metade da temperatura inicial;

III - uma contração isotérmica até retornar ao volume inicial V1; e

IV - uma transformação isocórica até retornar ao estado inicial.

Chamando de R a constante universal dos gases perfeitos, o rendimento η e o trabalho W, por ciclo, dessa máquina são, respectivamente:

Alternativas
Comentários
  • Como 'R' é desconhecido, é necessário que ele esteja no termo da resposta de trabalho... Eliminando os items 'C' e 'E'

    O cálculo do rendimento é: 

    η = 1 - Tf/Tq = 0,5

    Eliminando os items 'A','B' e 'E'... Dessa forma a resposta é item D !!!

  • Completando a resposta do Erildo:

    O trabalho entre 2 e 3 e entre 4 e 1 é igual a 0, pois o volume é constante.

    Para o trabalho entre 1 e 2, e 4 e 1 utilizamos a fórmula de trabalho pra isotermas (W = nRT*ln(Vf/Vi)). Dessa forma encontramos que o trabalho entre 1 e 2 mais o trabalho entre 3 e 4 é igual a R*(T1)*(ln2)/2

     

  • I - Expansão isotérmica (T constante) de Vi=V1 até Vf=2V1:

    W=nRTln(Vf/Vi) = 1.R.T1.ln(2V1/V1) = R.T1.ln(2)

    II - Transformação isocórica (V constante) de Ti=T1 até Tf=T1/2:

    W = P.DeltaV, como V é constante, deltaV = 0 e W = 0

    III - Contração isotérmica (T constante) de Vi=2V1 até Vf=V1 (Note que T=T1/2):

    W=nRTln(Vf/Vi) = 1.R.(T1/2).ln(V1/2V1) = (R.T1.ln(1/2))/2 = - (R.T1.ln(2))/2

    IV - Transformação isocórica (V constante) de Ti=T1/2 até Tf=T1:

    W = P.DeltaV, como V é constante, deltaV = 0 e W = 0

    Wt = RT1ln(2) + 0 + (- R.T1.ln(2))/2) + 0 = RT1ln(2)/2

    η = 1 - Tfrio/Tquente, Tfrio = T1/2 e Tquente = T1

    η = 1 - T1/2/T1 = 1 - 1/2 = 0,5

    Gabarito: D

  • V2 = 2 V1

    T1 = 2 T2

    W = W1 + W2

    W1 = RT1 ln(2 V1/V1)

    W1 = RT1 ln (2)

    W2 = R(T1/ 2) ln (1/2)

    W2 = R(T1/ 2) ln (2)^-1

    W2 = -R(T1/ 2) ln (2)

    W = RT1 ln (2) - R(T1/ 2) ln (2)

    W = R(T1/ 2) ln (2)

    n = 1 - Tf/Tq

    n = 1 - (1/2) T1 /T1

    n = 1 - 1/2

    n = 1/2


ID
1941598
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Engenharia Mecânica
Assuntos

Sobre um plano horizontal estão apoiados dois tanques cilíndricos, (A e B) , ambos com 10cm de raio, unidos, à altura do plano de apoio, por um cano horizontal cilíndrico de 1cm de raio e 10 litros de volume. Dentro deste cano há um êmbolo livre para se mover horizontalmente, separando os tanques A e B. São despejados 20 litros de um liquido de densidade ρa no tanque A e 20 litros de um liquido de densidade ρb no outro tanque. Se, ao entrar em equilíbrio, a altura da coluna de liquido no recipiente A for de 120/π cm, então a razão entre ρa e ρb será:

Alternativas
Comentários
  • Escolhendo-se no fundo dos tanques A e do tanque B um ponto de referência (ambos na mesma altura), sabemos que Pressão A = Pressão B

    Ou seja: Pa = Pb =>  ρa*g*ha = ρb*g*hb => ρa/ρb = hb/ha

    ha foi dado, falta hb. 

    Temos que:

    Vtotal = Va + Vb + Vc (Vc = Vol do cano). 

    Foi despejado ao todo 40 Litros de líquidos. Sabemos que Vc = 10 L e Vtotal = 40 L. Logo:

    40 = Va + Vb + 10 => Va + Vb = 30 Litros.

    Ambos os tanques tem mesmo raio, 0.1 metros. A área dos tanque sé: A = πr² = π(0.1)² = π*(10^-2) m². 

    ha foi dado, ha = (120/π)*10^(-2)m
    O volume contido no tanque A é dado por: Va = A*h = π*(10^-2)m² * (120/π)*(10^-2)m

    Va = 12*(10^-3) m³ ou Va = 12 Litros. 

    Logo Vb = 30 - 12 = 18 Litros ou Vb = 18*(10^-3) m³ 

    Logo: hb = Vb/A = 18*(10^-3)/[π*(10^-2)]  => hb = (18/π)*(10^-1)m. = 

    Logo:

     ρa/ρb = hb/ha =  (18/π)*(10^-1)m / (120/π)*(10^-2) = 18/12 = 1,5 

    ρa/ρb = 1,5


ID
1941601
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Física
Assuntos

Dois pontos materiais A e B, ambos de massa m, são atirados para cima a partir do solo, na vertical, com velocidades iniciais va e vb, respectivamente, sujeitos exclusivamente à ação da força peso, num local cuja aceleração da gravidade é g. A altura máxima atingida pelo ponto material A é o dobro da altura máxima atingida pelo ponto material B . Então, o quociente va/vb é:

Alternativas
Comentários
  • É uma questão simples. Aplica-se a equação da altura máxima e se compara. Assim, tem-se que:

    Hmáx_A = 2 *Hmáx_B => (Va^2/4g) = 2*(Vb^2/4g)

    Cortando termos repetidos em ambos lados e extraindo a raíz quadrada em ambos os lados se obtém:

    (Va/Vb) = sqrt(2)

  • Só complementando: Ao atingir a altura máxima, as velocidades de A e B serão iguais a 0.

    Levando em conta que o deslocamento de B=x e o deslocamento em A=2x

    Aplicando Torricelli:

    V²=Vo² + 2aΔS

    0=Va² - 4gx ==> Va² = 4gx

    0=Vb² - 2gx ==> Vb² = 2gx

    Logo:

    Va² / Vb²  = 4gx/2gx =2         

    Assim:

    Va/ Vb  = √2


ID
1941604
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Matemática
Assuntos

O valor de v0 em R para o qual a solução x (t ) do problema de valor inicial x'' + x' -2x=0, x (0)=0, x' (0)= v0, satisfaz x(1)= 1/ e2, é:

Alternativas
Comentários
  • Sendo x = e^(rt) em que r é um parâmetro a ser determinado. Temos então que:
    x' = r[e^(rt)] e x'' = r²[e^(rt)] 

    Sendo a equação do problema x'' + x' -2x = 0, fazendo as devidas substituições e colocando e^(rt) em evidência, temos:

    (r² + r - 2)*e^(rt) = 0. Em que e^(rt) é diferente de zero. Logo: r² + r - 2 = 0 em que (r = 1) e (r = -2) 

    Logo, com x1(t) = e^(1t) e x2(t) = e^(-2t), são ambas soluções, a combinação linear dessas funções também é solução do sistema (mais completa). E temos que a função pode ser escrita como:

    x(t) = C1*e^(t) + C2*e^(-2t) e x'(t) = C1*e^(t) - 2*C2*e^(-2t)

    para x(0) = 0: C1 = -C2. 
    para x(1) = 1/(e^2) e fazendo as devidas substituições, segue que:

    C1 = 1/[(e^3)-1] e C2 = -1/[(e^3)-1] 

    Como x'(0) = Vo. Substituindo C1 e C2 e t = -, têm-se Vo = 3/[(e^3)-1]

     
     


ID
1941607
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Matemática
Assuntos

Os valores de k para os quais o campo vetorial V (x, y,z) = (y2+x2, k2xy+z,y+z) tem rotacionai nulo são:

Alternativas
Comentários
  • P = y² + x² ; Q = k²xy + z; R = y+z

    0 = rotV = ∇XF = |   i        j        k  |    = (∂R/∂y - ∂Q/∂z)i + (∂P/∂z - ∂R/∂x)j + (∂Q/∂x - ∂P/∂y)k = 0 
                              | ∂/∂x   ∂/∂y   ∂/∂z|   

                              |P         Q       R |

    Os três termos, i, j e k são iguais a zero. Logo, escolhendo um dos três (o que mais facilita as derivadas):

    (∂Q/∂x - ∂P/∂y)k = 0 

    ∂Q/∂x = ∂P/∂y

    k²y = 2y : k = ±√2 

                       


ID
1941613
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Matemática
Assuntos

A área da região A={ (x, y) : 0 ≤ x ≤ π/2} e 0 ≤ y ≤ min { sin x, cos x}} é:

Alternativas
Comentários
  • alguém ?

  • A = ∫ (0 to π/2) min{sin x, cos x} dx

    Sabendo que min{sin x, cos x} = { sin x, se cos x =< sen x

    { cos x, caso contrário

    A = ∫ (0 to π/4) sin x dx + ∫ (π/4 to π/2) cos x dx

    A = [-cos x] (0 to π/4) + [sin x] (π/4 to π/2)

    A = -cos(π/4) + cos(0) + sin(π/4) - sin(π/2)

    A = -(sqrt2)/2 + 1 + 1 - (sqrt2)/2

    A = 2 - sqrt2

  • interessante fazer os gráficos com as curvas de seno e cosseno. Ficará mais fácil visualizar a área e entender os limites de cada curva.

  • alguém pode explicar melhor essa questão ??


ID
1941616
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Matemática
Assuntos

O trabalho realizado pela força F (x, y, z) = (y, -x, z + x2 + y2) para transportar um ponto material de massa unitária do ponto (0,1,0) ao ponto (1, 0, π) pela curva c (t) = (sin t,cos t,t), 0 t π, é:

Alternativas
Comentários
  • com C(t) = (sint, cost, t), temos que x = sin(t); y = cos(t); z = t

    C(t) = sin(t)i + cos(t)j + tk 
    C'(t) = cos(t)i - sin(t)j + k

    F(x,y,z) = yi - xj + (z + x² + y²)k 

    F(C(t)) = cos(t)i - sin(t)j + (t + 1)k 

    W = integer(0->π) [F(C(t)) * C'(t)dt] (Integral de linha de campo vetorial)

    W = integer(0->π) [ (cos(t)i - sin(t)j + (t + 1)k)*(cos(t)i - sin(t)j + k)dt] 
    W = integer(0->π) [ cos²(t) + sin²(t) + (t+1)]dt

    W = integer(0->π) (2+t)dt 
    W = [2t + t²/2] (0->π)

    W = 2π + π²/2


ID
1941619
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Matemática
Assuntos

0 coeficiente angular da reta tangente à elipse de equação x2 + 2y2 = 3 no ponto (1,1) é:

Alternativas
Comentários
  • Sabemos que: 


    P pertence à reta t implica que:

     

    y - y0 = m (x - x0)

     

    Onde

     

    x0 =1

     

    e

     

    y0 =1

     

    Assim temos:

     

    y - 1= m(x - 1)

     

    Assim

     

    y = mx - m + 1

    Montando o sistema


     y = mx - m + 1 (Equação 1)


     x² +2y² = 3 (Equação 2)

     

    Pelo método da substituição substituindo o valor de y da equação 2 por mx - m + 1 conforme a Equação 1 temos:


    x² + 2(mx - m + 1)² = 3

     

    Quadrado da “soma” entre três termos


    (a - b + c)² = (a - b + c) * (a - b + c) = a² - ab + ac - ab + b² - bc + ac - bc + c² =

     

    a² + b² + c² - 2ab + 2ac - 2bc

     

    No nosso caso:

     

    a=mx

     

    b=m

     

    c = 1

     

    Dessa forma Temos:

     

    x² + 2 (m²x² + m² + 1² - 2mxm + 2mx – 2m) = 3


    x² + 2 (m²x² + m² + 1² - 2m²x + 2mx – 2m) = 3

     

    x² + 2 m²x² + 2m² + 2 - 4m²x + 4mx – 4m - 3 = 0


    x² + 2 m²x²  - 4m²x + 4mx + 2m²  – 4m - 1 = 0

     

    (x-1) (2m²x – 2m² + 4m + x + 1) =0


     

    Quando temos um produto igual à zero quer dizer que, pelo menos, um desses fatores, obrigatoriamente, tem que ser zero.

     

    1)(x-1) = 0 == > x =1

     

    (2m²x – 2m² + 4m + 2) =0 == > 2m²x – 2m² + 4m = - 2 == > 2m² – 2m² + 4m = - 2 (÷2) == > + 4m = - 2

    e/ou

     

    (2m²x - 2m² + 4m + x + 1) = 0

     

    (2m² + 1)x = 2m² - 4m – 1

     

    x= (2m² - 4m – 1)/( 2m² + 1) completando o quadrado

     

    x= [2(m² - 1) – 3]/( 2m² + 1)

     

    x = 2m²/ (2m² +1) – 5/( 2m² + 1)

     

    m = ±1 com x= -1

    e

    m =0 com x = -5

     


    Resposta: m=0

     

    Assertiva C

    Para não ter necessidades de calculos , temos que qualquer ponto variando dele até ele mesmo a área é zero.

  • Se vc desenhar bem um rascunho do gráfico, vc já mata a questão, pois a reta será decrescente, o que acarreta num coeficiente angular negativo, e 'x' será maior em módulo do que 'y', o que acarreta num coeficiente angular menor em módulo do que 1...

    Resultando assim no item 'D'!

  • x^2 + 2y^2 = 3

    Isolando y na função acima:

    2y^2 = 3 - x^2

    y^2 = (3 - x^2) / 2

    y = [(3 - x^2) / 2] ^ (1/2)

    Derivando a função para y :

    y' = (1/2) * [(3 - x^2) / 2] ^ (-1/2) * (-x)

    Avaliando a derivada no ponto dado ( x = 1) :

    y' = (1/2) * [(3 - 1^2) / 2] ^ (-1/2) * (-1)

    [[ y' = -1/2 ]]


ID
1941622
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Matemática
Assuntos

Uma classe de 20 estudantes fez uma prova e a média aritmética das notas obtidas foi 6,5. Escolheu-se um grupo de 5 estudantes e verificou-se que a média aritmética das notas obtidas por esses estudantes nessa prova foi 8,0. Nessas condições, a média aritmética das notas obtidas nessa prova pelos 15 outros estudantes da classe foi:

Alternativas
Comentários
  • Segue o raciocínio:

    (5.8 + 15.x)/20 = 6,5

    40 + 15x = 130

    15x = 90

    x = 6

    Letra C


ID
1941625
Banca
Marinha
Órgão
CEM
Ano
2012
Provas
Disciplina
Matemática
Assuntos

Seja f:R —> R uma função duas vezes derivável e considere u:R2 —> R, definida por u (x,y) = f (x2 - y) . Então, o laplaciano de u é :

Alternativas
Comentários
  • Sendo o Laplaciano de uma função f(x,y) ( L(f) ) definido como

    L(f) = d²f/dx² + d²f/dy² ,

    onde d²f/dx² é a derivada parcial segunda de f com relação à variável x e d²f/dy² é a derivada parcial segunda de f com relação à variável y, temos que pela regra da cadeia

    du/dx = d(x²-y)/dx . f ' (x²-y) = (2x) f ' (x²-y) = 2x f ' (x²-y)

    du/dy = d(x²-y)/dy . f ' (x²-y) = (-1) f ' (x²-y) = - f ' (x²-y)

    Logo, pela regra do produto:

    d²u/dx² = d ( 2x f ' (x²-y) ) / dx = d (x)/dx (2f ' (x²-y)) + (2x) (f ' (x²-y) ) ' = 2f ' (x²-y) + (2x) [ (2x) ( f '' (x²-y) ) ] = 2f ' (x²-y) + 4x²f '' (x²-y)

    d²u/dy² = d (- f ' (x²-y) ) / dy = + f '' (x²-y)

    Por fim, colocando f '' (x²-y) em evidência:

    L (u) = 2f ' (x²-y) + 4x² f '' (x²-y) + f '' (x²-y) = 2f ' (x²-y) + (4x² + 1) f '' (x²-y)