Questões de Física - AFA 2014 | Gabarito e resoluções

(AFA - 2014) Um motociclista, pilotando sua motocicleta, move-se com velocidade constante durante a realizao do looping da figura abaixo. A Quando est passando pelo ponto mais alto dessa trajetria circular, o motociclista lana, para trs, um objeto de massa desprezvel, comparada massa de todo o conjunto motocicleta-motociclista. Dessa forma, o objeto cai, em relao superfcie da Terra, como se tivesse sido abandonado em A, percorrendo uma trajetria retilnea at B. Ao passar, aps esse lanamento, em B, o motociclista consegue recuperar o objeto imediatamente antes dele tocar o solo. Desprezando a resistncia do ar e as dimenses do conjunto motocicleta-motociclista, e considerando , a razo entre a normal (N), que age sobre a motocicleta no instante em que passa no ponto A, e o peso (P) do conjunto motocicleta-motociclista, (N/P), ser igual a

(AFA - 2014) Um bloco, de massa 2 kg, desliza sobre um plano inclinado, conforme a figura seguinte. O grfico vxt abaixo representa a velocidade desse bloco em funo do tempo, durante sua subida, desde o ponto A at o ponto B. Considere a existncia de atrito entre o bloco e o plano inclinado e despreze quaisquer outras formas de resistncia ao movimento. Sabendo que o bloco retorna ao ponto A, a velocidade com que ele passa por esse ponto, na descida, em m s, vale g = 10m/s; sen37= 0,6; cos37 = 0,8

(AFA - 2014) A figura abaixo mostra um sistema em equilbrio esttico, formado por uma barra homognea e uma mola ideal que esto ligadas atravs de uma de suas extremidades e livremente articuladas s paredes. A barra possui massa m e comprimento L0 , a mola possui comprimento natural L0 e a distncia entre as articulaes de 2L0. Esse sistema (barra-mola) est sujeito ao da gravidade, cujo mdulo da acelerao g e, nessas condies, a constante elstica da mola vale

(AFA - 2014) Dispe-se de duas mquinas trmicas de Carnot. A mquina 1trabalha entre as temperaturas de 227oCe 527oC,enquanto a mquina 2 opera entre 227 Ke 527 K. Analise as afirmativas a seguir e responda ao que se pede. I. A mquina 2 tem maior rendimento que a mquina 1. II. Se a mquina 1 realizar um trabalho de 2000 Jter retirado 6000 Jde calor da fonte quente. III. Se a mquina 2 retirar 4000 Jde calor da fonte quente ir liberar aproximadamente 1720 Jde calor para a fonte fria. IV. Para uma mesma quantidade de calor retirada da fonte quente pelas duas mquinas, a mquina 2 rejeita mais calor para a fonte fria. So corretas apenas

(AFA - 2014) Um corpo homogneo e macio de massa M e coeficiente de dilatao volumtrica constante imerso inicialmente em um lquido tambm homogneo temperatura de 0 C, e equilibrado por uma massa m1 atravs de uma balana hidrosttica, como mostra a figura abaixo. Levando o sistema formado pelo corpo imerso e o lquido at uma nova temperatura de equilbrio trmico x, a nova condio de equilbrio da balana hidrosttica atingida com uma massa igual a m2, na ausncia de quaisquer resistncias. Nessas condies, o coeficiente de dilatao volumtrica real do lquido pode ser determinado por

(AFA - 2014)Um estudante, ao repetir a experincia de James P. Joule para a determinao do equivalente mecnico do calor, fez a montagem da figura abaixo. Para conseguir o seu objetivo, ele deixou os corpos de massas M1 = 6,0 kg e M2 = 4,0 kg carem 40 vezes com velocidade constante de uma altura de 2,0 m, girando as ps e aquecendo 1,0 kg de gua contida no recipiente adiabtico. Admitindo que toda a variao de energia mecnica ocorrida durante as quedas dos corpos produza aquecimento da gua, que os fios e as polias sejam ideais e que o calor especfico da gua seja igual a 4,0 J/go C, o aumento de temperatura dela, em oC, foi de

(AFA - 2014) Considere um gs ideal que pode ser submetido a duas transformaes cclicas reversveis e no simultneas, 1 e 2,como mostrado no diagrama PV abaixo. Na transformao 1 o gs recebe uma quantidade de calor Q1 de uma fonte quente temperatura T1 e cede a quantidade de calor Q2 para a fonte fria temperatura T2.Enquanto que, na transformao 2, as quantidades de calor recebida, Q1, e cedida, Q2,so trocadas respectivamente com duas fontes s temperaturas T3e T4. Nessas condies, correto afirmar que

(AFA - 2014)A figura abaixo apresenta os grficos da posio (x) em funo do tempo (t) para dois sistemas A e B de mesma massa m que oscilam em MHS, de igual amplitude. Sendo ECA e ECB as energias cinticas dos sistemas A e B respectivamente no tempo t1: EPA e EPB as energias potenciais dos sistemas A e B respectivamente no tempo t2 , correto afirmar que

(AFA - 2014)Um pequeno objeto plano e luminoso pode ser utilizado em trs arranjospticos distintos (I, II e III), imersos em ar, como apresentado na figura abaixo. No arranjo I, o objeto colocado sobre um plano onde se apoiam dois espelhos planosortogonais entre si. Nos arranjos II e III, respectivamente, o objeto disposto de formaperpendicular ao eixo ptico de um espelho esfrico cncavo gaussiano e de uma lenteconvergente delgada. Dessa maneira, o plano do objeto se encontra paralelo aos planos focaisdesses dois dispositivos. Considere que as distncias do objeto ao vrtice do espelho esfricoe ao centro ptico da lente sejam maiores do que as distncias focais do espelho cncavo e dalente. Nessas condies, das imagens abaixo, a que no pode ser conjugada por nenhum dos trsarranjos pticos

(AFA - 2014) Um estudante montou um experimento com uma rede de difrao de 1000 linhas por milmetro, um laser que emite um feixe cilndrico de luz monocromtica de comprimento de onda igual a 4107m e um anteparo, conforme figura abaixo. O espectro de difrao, observado no anteparo pelo estudante, foi registrado por uma cmera digital e os picos de intensidade apareceram como pequenos pontos brilhantes na imagem. Nessas condies, a opo que melhor representa a imagem do espectro de difrao obtida pelo estudante :

(AFA - 2014) Trs cargas eltricas puntiformes qA, qB e qC esto fixas, respectivamente, nos vrtices A, B e C de um tringulo issceles, conforme indica a figura abaixo. Considerando FA o mdulo da fora eltrica de interao entre as cargas qA e qC; FB o mdulo da fora eltrica de interao entre as cargas qB e qC e sabendo-se que a fora resultante sobre a carga qC perpendicular ao lado AB e aponta para dentro do tringulo, pode-se afirmar, certamente, que a relao entre os valores das cargas eltricas

(AFA - 2014)Uma partcula A, de massa m e carga eltrica q, est em repouso no momento em que uma segunda partcula B, de massa e carga eltrica iguais s de A, lanada com velocidade de mdulo igual a v0, na direo x, conforme ilustra a figura abaixo. A partcula B foi lanada de um ponto muito distante de A, de tal forma que, no instante do lanamento, as foras eltricas coulombianas entre elas possam ser desprezadas. Sendo K a constante eletrosttica do meio e considerando apenas interaes eletrostticas entre essas partculas, a distncia mnima entre A e B ser igual a

(AFA - 2014) Quando necessrio, use: Dispe-se de duas pilhas idnticas de f.e.m e resistncia interna r constante e de um reostato, cuja resistncia eltrica R varia de zero at 6 r. Essas pilhas podem ser associadas em srie ou em paralelo, conforme ilustram as figuras I e II, respectivamente. O grfico que melhor representa a potncia P dissipada pelo reostato, para cada uma das associaes, em funo da resistncia R

(AFA - 2014)Na figura abaixo, esto representados dois longos fios paralelos,dispostos a uma distncia l um do outro, que conduzem a mesma corrente eltrica i emsentidos opostos. Num ponto P do plano xy, situado a uma distncia d de cada um dos fios, lana-se umapartcula, com carga eltrica positiva q na direo do eixo y, cuja velocidade tem mdulo iguala v. Sendo a permeabilidade absoluta do meio e considerando desprezvel a fora de interaoentre as correntes eltricas nos fios, a fora magntica que atua sobre essa partcula,imediatamente aps o lanamento, tem mdulo igual a Quando necessrio, use: g =10m/s2 sen 37o=0,6 cos 37o=0,8

(AFA - 2014)Uma garota de nome Julieta se encontra em uma nave espacialbrincando em um balano que oscila com perodo constante igual aT0, medido no interior danave, como mostra a figura abaixo. A nave de Julieta passa paralelamente com velocidade0,5 c,em que c a velocidade da luz,por uma plataforma espacial, em relao qual, o astronauta Romeu se encontra parado.Durante essa passagem, Romeu mede o perodo de oscilao do balano como sendoTe ocomprimento da nave, na direo do movimento, como sendoL.Nessas condies, o perodoT,medido por Romeu, e o comprimento da nave, medido porJulieta, so respectivamente: