Questões de Física - AFA 2018 | Gabarito e resoluções

QUESTO ANULADA (AFA - 2018) A tecnologia dominante nos controles remotos de televisores (TV) o infravermelho (IV). A premissa bsica do funcionamento de um controle remoto IV o uso da luz para levar sinais entre um controle remoto e o aparelho que ele controla. Assim, o controle da TV apenas um gerador de IV, tendo cada boto uma frequncia diferente, e ento, de acordo com a frequncia recebida pela TV, ela interpreta como sendo um comando (exemplo: trocar de canal). Considerando que o comprimento de onda do IV utilizado nos controles remotos de TV varia de 750 nm a 1.000m, aenergia carregada por um fton na informao enviada TV estar no intervalo, em eV, cuja ordem de grandeza vale (a) 101 (b) 102 (c) 103 (d) 104

(AFA - 2018) Quando necessrio, use: Acelerao da gravidade: Velocidade da luz no vcuo: Constante de Planck: Potencial eltrico no infinito: zero. Uma partcula abandonada sobre um plano inclinado, a partir do repouso no ponto A, de altura h,como indicado pela figura (fora de escala). Aps descer o plano inclinado, a partcula se move horizontalmente at atingir o ponto B.As foras de resistncia ao movimento de A at B so desprezveis. A partir do ponto B,a partcula ento cai, livre da ao de resistncia do ar, em um poo de profundidade igual a 3h e dimetro x.Ela colide com o cho do fundo do poo e sobe, em uma nova trajetria parablica at atingir o ponto C,o mais alto dessa nova trajetria. Na coliso com o fundo do poo a partcula perde 50%de sua energia mecnica. Finalmente, do ponto C ao ponto D, apartcula move-se horizontalmente experimentando atrito com a superfcie. Aps percorrer a distncia entre C e D, igual a 3h, a partcula atinge o repouso. Considerando que os pontosB e Cesto na borda do poo, que o coeficiente de atrito dinmico entre a partcula e o trecho igual a 0,5e que durante a coliso com o fundo do poo a partcula no desliza, a razo entre o dimetro do poo e a altura de onde foi abandonada a partcula,vale

(AFA - 2018) Os carregadores de bateria sem fio de smartphones, tambm conhecidos como carregadores wireless, so dispositivos compostos de bobina e ligados rede eltrica, que carregam as baterias dos aparelhos apenas pela proximidade, atravs do fenmeno de induo eletromagntica. Para isso, o smartphone deve ser apto referida tecnologia, ou seja, tambm possuir uma bobina, para que nela surja uma fora eletromotriz induzida que carregar a bateria. Se na bobina de um carregador (indutora), paralela e concntrica com a bobina de um smartphone (induzida), passa uma corrente, comem segundos,o grfico que melhor representa a fora eletromotriz induzida () na bobina do smartphone, em funo do tempo

(AFA - 2018) Quando necessrio, use: Acelerao da gravidade: g = 10 m/s2; sen 19 = cos 71 = 0,3; sen 71 = cos 19 = 0,9; Velocidade da luz no vcuo: c = 3,0 108m/s; Constante de Planck: h = 6,6 10-34J s; 1 eV = 1,6 1019J; Potencial eltrico no infinito: zero. Dois recipientes A e B, contendo o mesmo volume de gua, so colocados separadamente sobre duas balanas I e II, respectivamente, conforme indicado na figura a seguir. A nica diferena entre os recipientes A e B est no fato de que B possui um ladro que permite que a gua escoe para um outro recipiente C, localizado fora das balanas. Em seguida, mergulha-se, lentamente, sem girar e com velocidade constante, por meio de um fio ideal, em cada recipiente, um cilindro metlico, macio, de material no homogneo, de tal forma que o seu eixo sempre se mantm na vertical. Os cilindros vo imergindo na gua, sem provocar variao de temperatura e sem encostar nas paredes e nos fundos dos recipientes, de tal forma que os lquidos, nos recipientes A e B, sempre estaro em equilbrio hidrosttico no momento da leitura nas balanas. O grfico que melhor representa a leitura L das balanas I e II, respectivamente, LI e LII, em funo da altura h submersa de cada cilindro

(AFA - 2018) O grfico seguinte representa a velocidade escalar vde uma partcula em movimento retilneo. Considerando que, em t = 0a partcula est na origem dos espaos ,o grfico que melhor representa a posio (S)dessa partcula at o instante t = 5 s

(AFA - 2018) RAIOS CAUSAM 130 MORTES POR ANO NO BRASIL; SAIBA COMO PREVENIR Comeou a temporada de raios e o Brasil o lugar onde eles mais caem no mundo. Os raios so fenmenos da natureza impressionantes, mas causam mortes e prejuzos. Todos os anos morrem em mdia 130 pessoas no pas atingidas por essas descargas eltricas. (...) (...) Segundo as pesquisas feitas pelo grupo de eletricidade atmosfrica do INPE, o nmero de mortes por raios maior do que por deslizamentos e enchentes. E na primavera e no vero, poca com mais tempestades, que a preocupao aumenta (...) Disponvel em: ww1.g1.globo.com/bom-dia-brasil. Acesso em:16 fev.2017. Como se pode verificar na notcia acima, os raios causam mortes e, alm disso, constantemente h outros prejuzos ligados a eles: destruio de linhas de transmisso de energia e telefonia, incndios florestais, dentre outros. As nuvens se eletrizam devido s partculas de gelo que comeam a descer muito rapidamente, criando correntes de ar bastante bruscas, o que provoca frico entre gotas de gua e de gelo, responsvel pela formao e, consequentemente, a acumulao de eletricidade esttica. Quando se acumula carga eltrica negativa demasiadamente na zona inferior da nuvem (este o caso mais comum) ocorre uma descarga eltrica em direo ao solo (que por induo eletrosttica adquiriu cargas positivas). Considere que a base de uma nuvem de tempestade, eletricamente carregada com carga de mdulo igual a ,situa-se a acima do solo. O ar mantm-se isolante at que o campo eltrico entre a base da nuvem e o solo atinja o valor de Nesse instante a nuvem se descarrega por meio de um raio que dura Considerando que o campo eltrico na regio onde ocorreu o raio seja uniforme, a energia liberada neste raio , em joules, igual a

(AFA - 2018) QUESTO ANULADA NA PROVA OFICIAL Trs cargas eltricas pontuais, q1, q2e q3esto fixas de tal forma que os segmentos de reta que unem cada par de carga formam um tringulo equiltero com o plano na vertical, conforme ilustra a figura a seguir. M o ponto mdio do segmento que une q2e q3.A carga eltrica q2 positiva e igual a Qenquanto que q1e q3 so desconhecidas.Verifica-se que o vetor campo eltrico Eno ponto Mgerado por estas trs cargas, forma com o lado que une q2e q3um ngulo de 19e est apontado para baixo. Sabendo-se, ainda, que a fora eltrica de interao entre as cargas q1e q2 menor que a fora eltrica entre q2e q3, correto afirmar que:

(AFA - 2018) Quando necessrio use : - Acelerao da gravidade: - sen 19C = cos 71 = 0,3; - sen 71 = cos 19 = 0,9; - Velocidade da luz no vcuo: - Constante de Planck: - 1 e V =; - Potencial eltrico no infinito: zero. Considere dois tubos cilndricos (1 e 2), verticais, idnticos e feitos do mesmo material, contendo um mesmo lquido em equilbrio at a altura de 50,0 cm ,conforme figura a seguir. As temperaturas nos dois tubos so inicialmente iguais e de valor 35CO tubo 1 resfriado at 0Cenquanto o tubo 2 aquecido at 70Ce a altura do lquido em cada tubo passa a ser o valor indicado na figura. Sabendo-se que o coeficiente de dilatao trmica dos tubos desprezvel quando comparado com o do lquido, o coeficiente de dilatao volumtrica do lquido, considerado constante, , em

(AFA - 2018) Uma fonte sonora A, em repouso, emite um sinalsonoro de frequncia constanteUm sensordesloca-se com velocidade constante,em relao Terra, sobre um plano perfeitamente retilneo, em direo fonte sonora, como mostra a Figura 1. O sensor registra a frequncia aparente devido sua movimentao em relao fonte sonora e a reenvia para um laboratrio onde um sistema de caixas sonoras, acopladas a trs tubos sonoros, de comprimentos L1, L2 e L3,reproduz essa frequncia aparente fazendo com que as colunas de ar desses tubos vibrem produzindo os harmnicos apresentados na Figura 2. Considere que o sensor se movimenta em um local onde a velocidade do som constante e igual a 320 m/s,que os tubos sonoros possuam dimetros muito menores do que seus respectivos comprimentos e que a velocidade do som no interior desses tubos seja tambm constante e igual a 320 m/s. Considere tambm que a fonte A e o arestejam em repouso em relao Terra. Nessas condies, correto afirmar que os comprimentosL1, L2 e L3,respectivamente, em metros, so

(AFA - 2018) Quando necessrio use: - Acelereao da gravidade: g = 10 m/s2; - sen 19 = cos 71 = 0,3; - sen 71 = cos 19 = 0,9; - Velocidade da luz no vcuo: c = 3,0108m/s; - Constante de Planck: h = 6,610-34Js; - 1 eV = 1,610-19J; Uma rampa, homognea, de massa m e comprimento L, inicialmente colocada na horizontal. A extremidade A,dessa rampa, encontra-se acoplada a uma articulao sem atrito. Na extremidade Best sentado, em repouso, um garoto, tambm de massa m.Essa extremidade Best presa ao cho, por um fio ideal, e ao teto, por uma mola ideal, de constante elstica k, conforme ilustra a Figura 1. Em um determinado instante o garoto corta o fio. A mola, que est inicialmente deformada de um valorx,passa a erguer lentamente a extremidade B da rampa,fazendo com que o garoto escorregue, sem atrito e sem perder o contato com a rampa, at a extremidade A,conforme Figura 2. Quando o garoto, que neste caso deve ser tratado como partcula, atinge a extremidadeA,a mola se encontra em seu comprimento natural (sem deformao) e a rampa estar em repouso e inclinada de um ngulo. Considerando go mdulo da acelerao da gravidade local, nessas condies, a velocidade do garoto em A, vale

(AFA - 2018) Um corpo M de dimenses desprezveis e massa 10 kg movimentando-se emuma dimenso, inicialmente com velocidade V,vai sucessivamente colidindo inelasticamente com N partculas m, todas de mesma massa 1 kg, e com velocidades de mdulo v = 20 m/s, que tambm se movimentam em uma dimenso de acordo com a Figura 1, a seguir. O grfico que representa a velocidade final do conjunto vfaps cada coliso em funo do nmero de partculas N apresentado na Figura 2, a seguir. Desconsiderando as foras de atrito e a resistncia do ar sobre o corpo e as partculas, a coliso de ordem N0na qual a velocidade do corpo resultante (corpo M + N0 partculas m) se anula, ,

(AFA - 2018) Quando necessrio use: - Acelereao da gravidade: g = 10 m/s2; - sen 19 = cos 71 = 0,3; - sen 71 = cos 19 = 0,9; - Velocidade da luz no vcuo: c = 3,0108m/s; - Constante de Planck: h = 6,610-34Js; - 1 eV = 1,610-19J; Um recipiente vazio, perfeitamente transparente, no formato de uma lente esfrica delgada gaussiana, de raio a, preenchido com gua lmpida e cristalina at a metade de sua capacidade (Figura 1). Essa lente ento fixada a uma determinada distncia de uma fotografia quadrada de lado 3a (Figura 2), tendo seus centros geomtricos alinhados (Figura 3). Considerando que o sistema lente-fotografia esteja imerso no ar, um observador na posio O (Figura 3), poder observar, dentre as opes abaixo, a imagem da situao apresentada, como sendo

(AFA - 2018) Quando necessrio, use: - Acelerao da gravidade: g = 10 m/s2; - sen 19 = cos 71 = 0,3; - sen 71 = cos 19 = 0,9; - Velocidade da luz no vcuo: c = 3,0 108m/s; - Constante de Planck: h = 6,6 1034 J s; - 1 eV = 1,6 1019 J; - Potencial eltrico no infinito: zero. COMO A HIPERMETROPIA ACONTECE NA INFNCIA: muito comum bebs e crianas apresentarem algum tipo de erro refrativo, e a hipermetropia o caso mais constante. Isso porque este tipo de ametropia (erro de refrao) pode se manifestar desde a fase de recm-nascido. A hipermetropia um erro de refrao caracterizado pelo modo em que o olho, menor do que o normal, foca a imagem atrs da retina. Consequentemente, isso faz com que a viso de longe seja melhor do que a de perto. (...) De acordo com a Dra. Liana, existem alguns fatores que podem influenciar a incidncia de hipermetropia em crianas, como o ambiente, a etnia e, principalmente, a gentica. As formas leves e moderadas, com at seis dioptrias, so passadas de gerao para gerao (autossmica dominante). J a hipermetropia elevada herdada dos pais (autossmica recessiva), explicou a especialista. A mdica ainda relatou a importncia em identificar, prematuramente, o comportamento hipermtrope da criana, caso contrrio, esse problema pode afetar a rotina visual e funcional delas. A falta de correo da hipermetropia pode dificultar o processo de aprendizado, e ainda pode reduzir, ou limitar, o desenvolvimento nas atividades da criana. Em alguns casos, pode ser responsvel por repetncia, evaso escolar e dificuldade na socializao, requerendo aes de identificao e tratamento, concluiu a Dra. Liana. Os sintomas relacionados hipermetropia, alm da dificuldade de enxergar de perto, variam entre: dores de cabea, fadiga ocular e dificuldade de concentrao em leitura.(...) O tratamento utilizado para corrigir este tipo de anomalia realizado atravs da cirurgia refrativa. O uso de culos (com lentes esfricas) ou lentes de contato corretivas considerado mtodo convencional, que pode solucionar o problema visual do hipermtrope. Disponvel em: www.cbo.net.br/novo/publicacao/revista_vejabem. Acesso em: 18 fev. 2017. De acordo com o texto acima, a hipermetropia pode ser corrigida com o uso de lentes esfricas. Dessa maneira, uma lente corretiva, delgada e gaussiana, de vergncia igual a +2 di,conforme figura a seguir, utilizada para projetar, num anteparo colocado a uma distncia p da lente,a imagem de um corpo luminoso que oscila em movimento harmnico simples (MHS). A equao que descreve o movimento oscilatrio desse corpo . Considere que a equao que descreve a oscilao projetada no anteparo dada por. Nessas condies, a distncia p, em cm,

(AFA - 2018) Um sistema gasoso constitudo por n mols de um gs perfeito passa do estado x para o estado y por meio dos processos distintos 1 e 2 mostrados no esquema a seguir. Se no processo 2 o sistema realiza um trabalho de 200 Je absorve uma quantidade de calor de 500 J correto afirmar que

(AFA - 2018) Em muitos problemas de fsica desprezam-se as foras de resistncia ao movimento. Entretanto, sabe-se que, na prtica, essas foras so significativas e muitas vezes desempenham um papel determinante. Por exemplo, no automobilismo, os veculos comumente possuem dispositivos aerodinmicos implementados, os quais tm a funo de contribuir para o aumento da Downforce, uma fora vertical, inversa sustentao, que busca incrementar a aderncia dos pneus ao asfalto atravs de um acrscimo na carga normal, permitindo que o veculo possa realizar as curvas com uma velocidade maior do que o faria sem estes dispositivos. (Trecho retirado da monografia intitulada Sistema ativo de reduo de arrasto aerodinmico por atuador aplicado a um prottipo de frmula SAE, de autoria de Danilo Barbosa Porto, apresentada na Escola de Engenharia de So Carlos, da Universidade de So Paulo, em 2016). Para avaliar o papel da Downforce, considere um carro de Frmula 1, de massa M, realizando uma curva em determinada pista plana. Ao se desprezar completamente os efeitos produzidos pelo seu movimento em relao ao ar, mas considerando o atrito entre pneus e o asfalto, o carro consegue fazer a curva, sem derrapar, a uma velocidade mxima V. Porm, ao levar em conta, especificamente, a atuao da Downforce D (desconsiderando a fora de arrasto) a velocidade mxima V do carro, nessa mesma curva, muda em funo de D. Nessas condies, o grfico que melhor representa a relao em funo de D