Questões de Física - FUVEST 2005 | Gabarito e resoluções

(FUVEST - 2005 - 2FASE) Procedimento de segurana, em auto-estradas, recomenda que o motorista mantenha uma distncia de 2 segundos do carro que est sua frente, para que, se necessrio, tenha espao para frear (Regra dos dois segundos). Por essa regra, a distncia D que o carro percorre, em 2s, com velocidade constante V0, deve ser igual distncia necessria para que o carro pare completamente aps frear. Tal procedimento, porm, depende da velocidade V0 em que o carro trafega e da desacelerao mxima fornecida pelos freios. a) Determine o intervalo de tempo T0, em segundos, necessrio para que o carro pare completamente, percorrendo a distncia D referida. b) Represente, no sistema de eixos da folha de resposta, a variao da desacelerao em funo da velocidade V0, para situaes em que o carro pra completamente em um intervalo T0 (determinado no item anterior). c) Considerando que a desacelerao depende principalmente do coeficiente de atrito entre os pneus e o asfalto, sendo 0,6 o valor de , determine, a partir do grfico, o valor mximo de velocidade VM, em m/s, para o qual a Regra dos dois segundos permanece vlida.

(FUVEST - 2005 - 2FASE)Num espetculo de fogos de artifcio, um rojo, de massa M0 = 0,5 kg, aps seu lanamento, descreve no cu a trajetria indicada na figura. No ponto mais alto de sua trajetria (ponto P), o rojo explode, dividindo-se em dois fragmentos, A e B, de massas iguais a M0/2. Logo aps a exploso, a velocidade horizontal de A, VA, nula, bem como sua velocidade vertical. a) Determine o intervalo de tempo T0, em segundos, transcorrido entre o lanamento do rojo e a exploso no ponto P. b) Determine a velocidade horizontal VB, do fragmento B, logo aps a exploso, em m/s. c) Considerando apenas o que ocorre no momento da exploso, determine a energia E0 fornecida pelo explosivo aos dois fragmentos A e B, em joules.

(FUVEST - 2005 - 2FASE)Um sistema mecnico faz com que um corpo de massa M0, aps um certo tempo em queda, atinja uma velocidade descendente constante V0, devido ao efeito do movimento de outra massa m, que age como freio. A massa m vinculada a uma haste H, presa ao eixo E de um cilindro C, de raio R0, conforme mostrado na figura. Quando a massa M0 cai, desenrola-se um fio que movimenta o cilindro e o eixo, fazendo com que a massa m descreva um movimento circular de raio R0. A velocidade V0 mantida constante, pela fora de atrito, entre a massa m e a parede A, devido ao coeficiente de atrito entre elas e fora centrpeta que age sobre essa massa. Para tal situao, em funo dos parmetros m, M0, R0, V0, e g, determine a) o trabalho Tg, realizado pela fora da gravidade, quando a massa M0 percorre uma distncia vertical correspondente a uma volta completa do cilindro C. b) o trabalho TA, dissipado pela fora de atrito, quando a massa m realiza uma volta completa. c) a velocidade V0, em funo das demais variveis.

(FUVEST - 2005 - 2FASE) Um satlite artificial, em rbita circular em torno da Terra, mantm um perodo que depende de sua altura em relao superfcie da Terra. Determine a) o perodo T0 do satlite, em minutos, quando sua rbita est muito prxima da superfcie. (Ou seja, est a uma distncia do centro da Terra praticamente igual ao raio da Terra). b) o perodo T4 do satlite, em minutos, quando sua rbita est a uma distncia do centro da Terra aproximadamente igual a quatro vezes o raio da Terra.

(FUVEST - 2005 - 2FASE)Um tanque industrial, cilndrico, com altura total H0 = 6,0 m, contm em seu interior gua at uma altura h0, a uma temperatura de 27 C (300 K). O tanque possui um pequeno orifcio A e, portanto, est presso atmosfrica P0, como esquematizado em I. No procedimento seguinte, o orifcio fechado, sendo o tanque invertido e aquecido at 87C (360 K). Quando o orifcio reaberto, e mantida a temperatura do tanque, parte da gua escoa, at que as presses no orifcio se equilibrem, restando no interior do tanque uma altura h1 = 2,0 m de gua, como em II. Determine a) a presso P1, em N/m2 , no interior do tanque, na situao II. b) a altura inicial h0 da gua no tanque, em metros, na situao I

(FUVEST - 2005 - 2FASE)Uma fonte de luz intensa L, praticamente pontual, utilizada para projetar sombras em um grande telo T, a 150 cm de distncia. Para isso, uma lente convergente, de distncia focal igual a 20 cm, encaixada em um suporte opaco a 60 cm de L, entre a fonte e o telo, como indicado na figura A, em vista lateral. Um objeto, cuja regio opaca est representada pela cor escura na figura B, , ento, colocado a 40 cm da fonte, para que sua sombra aparea no telo. Para analisar o efeito obtido, indique, no esquema da folha de resposta, a) a posio da imagem da fonte, representando-a por L. b) a regio do telo, na ausncia do objeto, que no iluminada pela fonte, escurecendo-a a lpis. (Faa, a lpis, as construes dos raios auxiliares, indicando por A1 e A2 os raios que permitem definir os limites de tal regio). c) a regio do telo, na presena do objeto, que no iluminada pela fonte, escurecendo-a a lpis. (Faa, a lpis, as construes dos raios auxiliares necessrios para tal determinao).

(FUVEST - 2005 - 2FASE)O ano de 2005 foi declarado o Ano Internacional da Fsica, em comemorao aos 100 anos da Teoria da Relatividade, cujos resultados incluem a famosa relao E = ∆m.c2 . Num reator nuclear, a energia provm da fisso do Urnio. Cada ncleo de Urnio, ao sofrer fisso, divide-se em ncleos mais leves, e uma pequena parte, ∆m, de sua massa inicial transforma-se em energia. A Usina de Angra II tem uma potncia eltrica de cerca 1350 MW, que obtida a partir da fisso de Urnio-235. Para produzir tal potncia, devem ser gerados 4000 MW na forma de calor Q. Em relao Usina de Angra II, estime a a) quantidade de calor Q, em joules, produzida em um dia. b) quantidade de massa ∆m que se transforma em energia na forma de calor, a cada dia. c) massa MU de Urnio-235, em kg, que sofre fisso em um dia, supondo que a massa ∆m, que se transforma em energia, seja aproximadamente 0,0008 (8 x 10-4) da massa MU

(FUVEST - 2005 - 2FASE)O som produzido por um determinado instrumento musical, longe da fonte, pode ser representado por uma onda complexa S, descrita como uma sobreposio de ondas senoidais de presso, conforme a figura. Nela, est representada a variao da presso P em funo da posio, num determinado instante, estando as trs componentes de S identificadas por A, B e C. a) Determine os comprimentos de onda, em metros, de cada uma das componentes A, B e C, preenchendo o quadro da folha de respostas. b) Determine o comprimento de onda 0, em metros, da onda S. c) Represente, no grfico apresentado na folha de respostas, as intensidades das componentes A e C. Nesse mesmo grfico, a intensidade da componente B j est representada, em unidades arbitrrias.

(FUVEST - 2005 - 2FASE) Um determinado aquecedor eltrico, com resistncia R constante, projetado para operar a 110 V. Pode-se ligar o aparelho a uma rede de 220 V, obtendo os mesmos aquecimento e consumo de energia mdio, desde que haja um dispositivos que o ligue e desligue, em ciclos sucessivos, como indicado no grfico: Nesse caso, a cada ciclo, o aparelho permanece ligado por 0,2s e desligado por um intervalo de tempo t, determine a) A relao entre as potncias e , dissipadas por esse aparelho em 220V e 110V, respectivamente, quando est continuamente ligado, sem interrupo. b) O valor do intervalo t, em segundos, em que o aparelho deve permanecer desligado 220V, para que a potncia mdia dissipada pelo resistor nessa tenso seja a mesma que quando ligado continuamente em 110V. c) A relao entre as correntes mdias e , que percorrem o resistor quando em redes de 220 V e 110 V, respectivamente, para a situao do item anterior.

(FUVEST - 2005 - 2FASE)Uma espira condutora ideal, com 1,5 m por 5,0 m, deslocada com velocidade constante, de tal forma que um de seus lados atravessa uma regio onde existe um campo magntico B, uniforme, criado por um grande eletrom. Esse lado da espira leva 0,5 s para atravessar a regio do campo. Na espira est inserida uma resistncia R com as caractersticas descritas. Em conseqncia do movimento da espira, durante esse intervalo de tempo, observa-se uma variao de temperatura, em R, de 40C. Essa medida de temperatura pode, ento, ser utilizada como uma forma indireta para estimar o valor do campo magntico B. Assim determine a) a energia E, em joules, dissipada no resistor sob a forma de calor. b) a corrente I, em ampres, que percorre o resistor durante o aquecimento. c) o valor do campo magntico B, em teslas.

(FUVEST - 2005 - 1 FASE)A velocidade mxima permitida em uma autoestrada de 110 km/h (aproximadamente 30 m/s) e um carro, nessa velocidade, leva 6s para parar completamente. Diante de um posto rodovirio, os veculos devem trafegar no mximo a 36 km/h (10 m/s). Assim, para que carros em velocidade mxima consigam obedecer o limite permitido, ao passar em frente do posto, a placa referente reduo de velocidade dever ser colocada antes do posto, a uma distncia, pelo menos, de

(FUVEST - 2005 - 1 FASE)O mostrador de uma balana, quando um objeto colocado sobre ela, indica 100 N, como esquematizado em A. Se tal balana estiver desnivelada, como se observa em B, seu mostrador dever indicar, para esse mesmo objeto, o valor de

(FUVEST - 2005 - 1 FASE)Imagine que, no final deste sculo XXI, os habitantes da Lua vivam em um grande complexo pressurizado, em condies equivalentes s da Terra, tendo como nica diferena a acelerao da gravidade, que menor na Lua. Considere as situaes imaginadas bem como as possveis descries de seus resultados, se realizadas dentro desse complexo, na Lua: I. Ao saltar, atinge-se uma altura maior do que quando o salto realizado na Terra. II. Se uma bola est boiando em uma piscina, essa bola manter maior volume fora da gua do que quando a experincia realizada na Terra. III.Em pista horizontal, um carro, com velocidade V0, consegue parar completamente em uma distncia maior do que quando o carro freado na Terra. Assim, pode-se afirmar que esto corretos apenas os resultados propostos em

(FUVEST - 2005 - 1 FASE) A janela retangular de um avio, cuja cabine pressurizada, mede 0,5 m por 0,25 m. Quando o avio est voando a uma certa altitude, a presso em seu interior de, aproximadamente, 1,0 atm, enquanto a presso ambiente fora do avio de 0,60 atm. Nessas condies, a janela est sujeita a uma fora, dirigida de dentro para fora, igual ao peso, na superfcie da Terra, da massa de

(FUVEST - 2005 - 1 FASE) Em uma canaleta circular, plana e horizontal, podem deslizar duas pequenas bolas A e B, commassas MA = 3 MB, que so lanadas uma contra a outra, com igual velocidade V0, a partir dasposies indicadas. Aps o primeiro choque entre elas (em 1), que no elstico, as duaspassam a movimentar-se no sentido horrio, sendo que a bola B mantm o mdulo de suavelocidade V0. Pode-se concluir que o prximo choque entre elas ocorrer nas vizinhanas daposio: