Questões de Física - FUVEST 2007 | Gabarito e resoluções

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 5) Para medir a temperatura T0 do ar quente expelido, em baixa velocidade, por uma tubulao, um jovem utilizou uma garrafa cilndrica vazia, com rea da base S = 50 cm2 e altura H = 20 cm. Adaptando um suporte isolante na garrafa, ela foi suspensa sobre a tubulao por alguns minutos, para que o ar expelido ocupasse todo o seu volume e se estabelecesse o equilbrio trmico a T0 (Situao 1). A garrafa foi, ento, rapidamente colocada sobre um recipiente com gua mantida temperatura ambiente TA = 27 C. Ele observou que a gua do recipiente subiu at uma altura h = 4 cm, dentro da garrafa, aps o ar nela contido entrar em equilbrio trmico com a gua (Situao 2). Estime a) o volume VA, em cm3 , do ar dentro da garrafa, aps a entrada da gua, na Situao 2. b) a variao de presso P, em N/m2 , do ar dentro da garrafa, entre as Situaes 1 e 2. c) a temperatura inicial T0, em C, do ar da tubulao, desprezando a variao de presso do ar dentro da garrafa. NOTE E ADOTE PV = nRT T (K) = T (C) + 273

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 7) Em uma ilha distante, um equipamento eletrnico de monitoramento ambiental, que opera em 12 V e consome 240 W, mantido ligado 20 h por dia. A energia fornecida por um conjunto de N baterias ideais de 12 V. Essas baterias so carregadas por um gerador a diesel, G, atravs de uma resistncia R de 0,2 . Para evitar interferncia no monitoramento, o gerador ligado durante 4 h por dia, no perodo em que o equipamento permanece desligado. Determine a) a corrente I, em ampres, que alimenta o equipamento eletrnico C. b) o nmero mnimo N, de baterias, necessrio para manter o sistema, supondo que as baterias armazenem carga de 50 Ah cada uma. c) a tenso V, em volts, que deve ser fornecida pelo gerador, para carregar as baterias em 4 h. NOTE E ADOTE (1 ampre x 1 segundo = 1 coulomb) O parmetro usado para caracterizar a carga de uma bateria, produto da corrente pelo tempo, o amprehora (Ah). Suponha que a tenso da bateria permanea constante at o final de sua carga.

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 10) Recentemente Pluto foi rebaixado, perdendo sua classificao como planeta. Para avaliar os efeitos da gravidade em Pluto, considere suas caractersticas fsicas, comparadas com as da Terra, que esto apresentadas, com valores aproximados, no quadro abaixo: a) Determine o peso, na superfcie de Pluto (PP), de uma massa que na superfcie da Terra pesa 40 N (PT = 40 N) . b) Estime a altura mxima H, em metros, que uma bola, lanada verticalmente com velocidade V, atingiria em Pluto. Na Terra, essa mesma bola, lanada com a mesma velocidade, atinge uma altura hT = 1,5 m.

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 6) Uma seta luminosa formada por pequenas lmpadas. Deseja-se projetar a imagem dessa seta, ampliada, sobre uma parede, de tal forma que seja mantido o sentido por ela indicado. Para isso, duas lentes convergentes, L1 e L2, so colocadas prximas uma da outra, entre a seta e a parede, como indicado no esquema abaixo. Para definir a posio e a caracterstica da lente L2, a) determine, no esquema da folha de resposta, traando as linhas de construo apropriadas, as imagens dos pontos A e B da seta, produzidas pela lente L1, cujos focos F1 esto sinalizados, indicando essas imagens por A1 e B1 respectivamente. b) determine, no esquema da folha de resposta, traando as linhas de construo apropriadas, a posio onde deve ser colocada a lente L2, indicando tal posio por uma linha vertical, com smbolo L2. c) determine a distncia focal f2 da lente L2, em cm, traando os raios convenientes ou calculando-a. Escreva o resultado, no espao assinalado, na folha de respostas.

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 8) O plutnio (238Pu) usado para a produo direta de energia eltrica em veculos espaciais. Isso realizado em um gerador que possui duas placas metlicas, paralelas, isoladas e separadas por uma pequena distncia D. Sobre uma das placas deposita-se uma fina camada de 238Pu, que produz 5 1014 desintegraes por segundo. O 238Pu se desintegra, liberando partculas alfa, das quais alcana a outra placa, onde so absorvidas. Nesse processo, as partculas alfa transportam uma carga positiva Q e deixam uma carga -Q na placa de onde saram, gerando uma corrente eltrica entre as placas, usada para alimentar um dispositivo eletrnico, que se comporta como uma resistncia eltrica R = 3,0 109 . Estime a) a corrente I, em amperes, que se estabelece entre as placas. b) a diferena de potencial V, em volts, que se estabelece entre as placas. c) a potncia eltrica PE, em watts, fornecida ao dispositivo eletrnico nessas condies. NOTE E ADOTE O 238Pu um elemento radioativo, que decai naturalmente, emitindo uma partcula alfa (ncleo de 4He). Carga Q da partcula alfa = 2 1,6 10-19 C