Questões de Física - AFA 2020 | Gabarito e resoluções

(AFA - 2020) Em um local onde a acelerao da gravidade g, as partculas idnticas, 1 e 2, so lanadas simultaneamente, e sobem sem atrito ao longo dos planos inclinados AC e BC, respectivamente, conforme figura a seguir. A partcula 2 lanada do ponto B com velocidade v0e gasta um tempo t para chegar ao ponto C. Considerando que as partculas 1 e 2 colidem no vrtice C, ento a velocidade de lanamento da partcula 1 vale

(AFA - 2020) A figura a seguir, em que as polias e os fios so ideais, ilustra uma montagem realizada num local onde a acelerao da gravidade constante e igual a g, a resistncia do ar e as dimenses dos blocos A, B, C e D so desprezveis. O bloco B desliza com atrito sobre a superfcie de uma mesa plana e horizontal, e o bloco A desce verticalmente com acelerao constante de mdulo a. O bloco C desliza com atrito sobre o bloco B, e o bloco D desce verticalmente com acelerao constante de mdulo 2a. As massas dos blocos A, B e D so iguais, e a massa do bloco C o triplo da massa do bloco A. Nessas condies, o coeficiente de atrito cintico, que o mesmo para todas as superfcies em contato, pode ser expresso pela razo

QUESTO ANULADA!! (AFA - 2020) Certo brinquedo de um parque aqutico esquematizado pela figura a seguir, onde um homem e uma boia, sobre a qual se assenta, formam um sistema, tratado como partcula. Essa partcula inicia seu movimento do repouso, no ponto A, situado a uma altura H = 15 m, escorregando ao longo do tobogua que est inclinado de 60 em relao ao solo, plano e horizontal. Considere a acelerao da gravidade constante e igual a g e despreze as resistncias do ar, do tobogua e os efeitos hidrodinmicos sobre a partcula. Para fre-la, fazendo-a chegar ao ponto C com velocidade nula, um elstico inicialmente no deformado, que se comporta como uma mola ideal, foi acoplado ligando essa partcula ao topo do tobogua. Nessa circunstncia, a deformao mxima sofrida pelo elstico foi de 10 m Na descida, ao passar pelo ponto B, que se encontra a uma altura , a partcula atinge sua velocidade mxima, que, em m/s, vale. a) 6,0 b) 8,5 c) 10 d) 12 QUESTO ANULADA!!

(AFA - 2020) A partcula 1, no ponto A, sofre uma coliso perfeitamente elstica e faz com que a partcula 2, inicialmente em repouso, percorra, sobre uma superfcie, a trajetria ABMCD, conforme figura a seguir. O trecho BMC um arco de 90 de uma circunferncia de raio R = 1,0 m. Ao passar sobre o ponto M a partcula 2 est na iminncia de perder o contato com a superfcie. A energia mecnica perdida, devido ao atrito, pela partcula 2 ao longo do trecho ABM exatamente igual que ela perde no trecho MCD. No ponto D, a partcula 2 sogre outra coliso, perfeitamente elstica, com a partcula 3, que est em repouso. As partculas 1 e 3 possuem a mesma massa, sendo a massa de cada uma delas o dobro da massa da partcula 2. A velocidade da partcula 1, imediatamente antes da coliso no ponto A, era de 6,0 m/s. A acelerao da gravidade constante e igual a g. Desprezando a resistncia do ar, a velocidade da partcula 3, imediatamente aps a coliso no ponto D, em m/s, ser igual a:

(AFA - 2020) Um pequeno tubo de ensaio, de massa 50 g, no formato de cilindro , usado como ludio - uma espcie de submarino miniatura, que sobe e desce, verticalmente, dentro de uma garrafa cheia de gua. A figura 1, a seguir, ilustra uma montagem, onde o tubo, preenchido parcialmente de gua, mergulhado numa garrafa pet, completamente cheia de gua. O tubo fica com sua extremidade aberta voltada para baixo e uma bolha de ar, de massa desprezvel, aprisionada dentro do tubo, formando com ele o sistema chamado ludio. A garrafa hermeticamente fechada e o ludio tem sua extremidade superior fechada e encostada na tampa da garrafa. Uma pessoa, ao aplicar, com a mo, uma presso constante sobre a garrafa faz com que entre um pouco mais de gua no ludio, comprimindo a bolha de ar. Nessa condio, o ludio desce, conforme figura 2, a partir do repouso, com acelerao constante, percorrendo 60 cm, at chegar ao fundo da garrafa, em 1,0 s. Aps chegar ao fundo, estando o ludio em repouso, a pessoa deixa de pressionar a garrafa. A bolha expande e o ludio sobe, conforme figura 3, percorrendo os 60 cm em 0,5 s. Despreze o atrito viscoso sobre o ludio e considere que, ao longo da descida e da subida, o volume da bolha permana constante e igual a V0e V, respectivamente. Nessas condies, a variao de volume,, em cm3, igual a

(AFA - 2020) Uma fora vertical de mdulo F atua em um ponto P de uma alavanca rgida e homognea que pode girar em torno de um eixo O. A alavanca possui comprimento d, entre os pontos P e O, e faz um ngulocom a direo horizontal, conforme figura abaixo. A foragera, assim, um torque sobre a alavanca. Considere uma outra fora, de menor mdulo possvel, que pode ser aplicada sozinha no ponto P e causar o mesmo torque gerado pela fora. Nessas condies, a opo que melhor apresenta a direo, sentido e mdulo G da fora

(AFA - 2020) O grfico da energia potencial (Ep) de uma dada partcula em funo de sua posio x apresentado na figura abaixo. Quando a partcula colocada com velocidade nula nas posies x1, x2, x3, x4e x5, esta permanece em repouso de acordo com a 1 Lei de Newton. Considerando essas informaes, caso haja um perturbao sobre a partcula, ela poder oscilar em movimento harmnico simples em torno das posies

(AFA - 2020) QUESTO ANULADA!! Considere uma mquina trmica ideal M que funciona realizando o ciclo de Carnot, como mostra a figura abaixo. Essa mquina retira uma quantidade de calor Q de um reservatrio trmico temperatura constante T, realiza um trabalho totale rejeita um calor Q2para a fonte fria temperatura T/2, tambm constante. A partir das mesmas fontes quente e fria projeta-se quatro mquinas trmicas A, B, C e D, respectivamente, de acordo com as figuras 1, 2, 3 e 4 abaixo; para que realizem, cada uma, o mesmo trabalhoda mquina M rejeitapara a fonte fria a uma temperatura Nessas condies, as mquinas trmicas que poderiam ser construdasa partir dos projetos apresentados, seriam a)A e B b)B e C c)C e D d)A e D

(AFA 2020) Um objeto pontual luminoso que oscila verticalmente em movimento harmnico simples, cuja equao da posio , disposto paralelamente a um espelho esfrico gaussiano cncavo (E) de raio de curvatura igual a 8A , e a uma distncia 3A desse espelho (figura 1). Um observador visualiza a imagem desse objeto conjugada pelo espelho e mede a amplitude e a frequncia de 1 oscilao do movimento dessa imagem. Trocando-se apenas o espelho por uma lente esfrica convergente delgada (L) de distncia focal A e ndice de refrao n = 2, (figura 2), o mesmo observador visualiza uma imagem projetada do objeto oscilante e mede a amplitude e a frequncia do movimento da imagem. Considere que o eixo ptico dos dispositivos usados passe pelo ponto de equilbrio estvel do corpo que oscila e que as observaes foram realizadas em um meio perfeitamente transparente e homogneo de ndice de refrao igual a 1. Nessas condies, a razo entre as amplitudese,,de oscilao das imagens conjugadas pela lente e pelo espelho

(AFA - 2020) Considere duas fontes pontuaiseproduzindo perturbaes, de mesma frequnciae amplitude, na superfcie de um lquido homogneo e ideal. A configurao de interferncia gerada por essas duas fontes apresentada na figura abaixo. Sabe-se que a linha de interferncia (C) que passa pela metade da distncia de 2 metros que separa as duas fontes uma linha nodal. O ponto P encontra-se a uma distnciada fontee a uma distnciada fonte, e localiza-se na primeira linha nodal aps a linha central. Considere que a onda estacionria que se forma entre as fontes possua cinco ns e que 2 destes sejam posicionados sobre as fontes. Nessas condies, o produtoentre as distncias que separam as fontes do ponto P :

(AFA - 2020) Um telescpio refrator construdo com uma objetiva acromtica formada pela justaposio de duas lentes esfricas delgadas, uma convexo-cncava, de ndice de refrao n1e raios de curvatura R e 2R; e a outra biconvexa de ndice de refrao n2e raio de curvatura R. J a ocular uma lente esfrica delgada simples com uma distncia focal que permite um aumento mximo para o telescpio igual, em mdulo, a 5. Observando-se atravs desse telescpio um objeto muito distante, uma imagem final imprpria conjugada por esse instrumento. Considere que o telescpio seja utilizado em condies usuais nas quais mnima a distncia L entre as lentes objetiva e ocular, que o local onde a observao realizada tenha ndice de refrao constante e igual a 1; e que sejam desprezadas as caractersticas do sistema ptico do observador. Nessas condies, o comprimento mnimo L desse telescpio ser dado por

(AFA - 2020) Uma carga positiva Q distribui-se uniformemente ao longo de um anel fixo no condutor de centro C. No ponto P, sobre o eixo do anel, abandona-se em repouso uma partcula com carga eltrica q, conforme ilustrado na figura abaixo. Sabe-se que depois de um certo tempo essa partcula passa pelo centro C do anel. Considerando apenas as interaes eltricas entre as cargas Q e q, pode-se afirmar que:

(AFA - 2020) Atravs da curva tempo (t) x corrente (I) de um fusvel F (Figura 1) pode-se afirmar o tempo necessrio para que ele derreta e assim desligue o circuito onde est inserido. A figura 2 mostra o circuito eltrico simplificado de um automvel, composto por uma bateria ideal de femigual a 12V, duas lmpadas, cujas resistncias eltricas so ohmicas e iguais acada. Completam o circuitooutras duas lmpadas, tambm ohmicos, de resistncias eltricascada, alm do fusvel F e da chave Ch, inicialmente aberta. A partir do instante em que a chave Ch for fechada, observa-se que as duas lmpadas

(AFA - 2020) O circuito eltrico esquematizado a seguir constitudo de um resistor de resistncia interna desprezvel e fem, de um resistor de resistncia eltrica R e de um capacitor de capacitncia C, inicialmente descarregado, e de uma chave Ch inicialmente aberta. Fecha-se a chave Ch e aguarda-se o capacitor carregar. Quando ele estiver completamente carregado, pode-se afirmar que a razo entre a energia dissipada no resistore a energia aculmulada no capacitor, :

(AFA - 2020) Uma partcula de massa 1g eletrizada com carga igual a -4mC encontra-se inicialmente em repouso imersa num campo eltricovertical e num campo magnticohorizontal, ambos uniformes e constantes. As intensidades de eso, respectivamente, 2V/m e 1T. Devido exclusivamente a ao de foras eltrica e magntica, a partcula descrever um movimento que resulta numa trajetria cicloidal no plano xz, conforme ilustrado na figura abaixo. Sabendo-se que a projeo deste movimento da partcula na direo do eixo Oz resulta num movimento harmnico simples, pode-se concluir que a altura mxima H atingida pela partcula vale, em cm,