Questões de Física - FUVEST 2012 | Gabarito e resoluções

(FUVEST2012 - 2 FASE) A energia que um atleta gasta pode ser determinada pelo volume de oxignio por ele consumido na respirao. Abaixo est apresentado o grfico do volume V de oxignio, em litros por minuto, consumido por um atleta de massa corporal de 70 kg, em funo de sua velocidade, quando ele anda ou corre. Considerando que para cada litro de oxignio consumido so gastas 5 kcal e usando as informaes do grfico, determine, para esse atleta, a) a velocidade a partir da qual ele passa a gastar menos energia correndo do que andando; b) a quantidade de energia por ele gasta durante 12 horas de repouso (parado); c) a potncia dissipada, em watts, quando ele corre a 15 km/h; d) quantos minutos ele deve andar, a 7 km/h, para gastar a quantidade de energia armazenada com a ingesto de uma barra de chocolate de 100 g, cujo contedo energtico 560 kcal. NOTE E ADOTE 1 cal = 4 J.

(FUVEST2012 - 2 FASE) Nina e Jos esto sentados em cadeiras, diametralmente opostas, de uma roda gigante que gira com velocidade angular constante. Num certo momento, Nina se encontra no ponto mais alto do percurso e Jos, no mais baixo; aps 15s, antes de a roda completar uma volta, suas posies esto invertidas. A roda gigante tem raio R = 20m e as massas de Nina e Jos so respectivamente,. Calcule a) o mdulo v da velocidade linear das cadeiras da roda gigante; b) o mdulo da acelerao radial de Nina e de Jos; c) Os mdulos e das foras normais que as cadeiras exercem, respectivamente, sobre Nina e sobre Jos no instante em que Nina se encontra no ponto mais alto do percurso e Jos, no mais baixo. NOTE E ADOTE = 3 Acelerao da gravidade g = 10m/s

(FUVEST2012 - 2 FASE) A figura ao lado representa, de forma esquemtica, a instalao eltrica de uma residncia, com circuitos de tomadas de uso geral e circuito especfico para um chuveiro eltrico. Nessa residncia, os seguintes equipamentos permaneceram ligados durante 3 horas a tomadas de uso geral, conforme o esquema da figura: um aquecedor eltrico (Aq) de 990 W, um ferro de passar roupas de 980 W e duas lmpadas, L1 e L2, de 60 W cada uma. Nesse perodo, alm desses equipamentos, um chuveiro eltrico de 4400 W, ligado ao circuito especfico, como indicado na figura, funcionou durante 12 minutos. Para essas condies, determine a) a energia total, em kWh, consumida durante esse perodo de 3 horas; b) a corrente eltrica que percorre cada um dos fios fase, no circuito primrio do quadro de distribuio, com todos os equipamentos, inclusive o chuveiro, ligados; c) a corrente eltrica que percorre o condutor neutro, no circuito primrio do quadro de distribuio, com todos os equipamentos, inclusive o chuveiro, ligados. NOTE A ADOTE A tenso entre fase e neutro 110 V e, entre as fases, 220 V. Ignorar perdas dissipativas nos fios. O smbolorepresenta o ponto de ligao entre dois fios.

(FUVEST2012 - 2 FASE) Um rapaz com chapu observa sua imagem em um espelho plano e vertical. O espelho tem o tamanho mnimo necessrio, y = 1,0 m, para que o rapaz, a uma distncia d = 0,5 m, veja a sua imagem do topo do chapu ponta dos ps. A distncia de seus olhos ao piso horizontal h = 1,60 m. A figura da pgina de resposta ilustra essa situao e, em linha tracejada, mostra o percurso do raio de luz relativo formao da imagem do ponto mais alto do chapu. a) Desenhe, na figura da pgina de resposta, o percurso do raio de luz relativo formao da imagem da ponta dos ps do rapaz (Figura abaixo). b) Determine a altura H do topo do chapu ao cho. c) Determine a distncia Y da base do espelho ao cho. d) Quais os novos valores do tamanho mnimo do espelho ( y ) e da distncia da base do espelho ao cho ( Y ) para que o rapaz veja sua imagem do topo do chapu ponta dos ps, quando se afasta para uma distncia d igual a 1 m do espelho? NOTE E ADOTE O topo do chapu, os olhos e a ponta dos ps do rapaz esto em uma mesma linha vertical.

(FUVEST2012 - 2 FASE) Um ciclista pedala sua bicicleta, cujas rodas completam uma volta a cada 0,5 segundo. Em contato com a lateral do pneu dianteiro da bicicleta, est o eixo de um dnamo que alimenta uma lmpada, conforme a figura ao lado. Os raios da roda dianteira da bicicleta e do eixo do dnamo so, respectivamente, R = 50 cm e r = 0,8 cm. Determine a) os mdulos das velocidades angulares da roda dianteira da bicicleta e do eixo do dnamo, em rad/s; b) o tempo T que o eixo do dnamo leva para completar uma volta; c) a fora eletromotriz que alimenta a lmpada quando ela est operando em sua potncia mxima. NOTE E ADOTE O filamento da lmpada tem resistncia eltrica de quando ela est operando em sua potncia mxima de 24 W. Considere que o contato do eixo do dnamo com o pneu se d em R = 50 cm.

(FUVEST2012 - 2 FASE) Em um laboratrio de fsica, estudantes fazem um experimento em que radiao eletromagntica de comprimento de onda incide em uma placa de sdio, provocando a emisso de eltrons. Os eltrons escapam da placa de sdio com energia cintica mxima Ec = E W, sendo E a energia de um fton da radiao e W a energia mnima necessria para extrair um eltron da placa. A energia de cada fton E = h f, sendo h a constante de Planck e f a frequncia da radiao. Determine a) a frequncia f da radiao incidente na placa de sdio; b) a energia E de um fton dessa radiao; c) a energia cintica mxima Ec de um eltron que escapa da placa de sdio; d) a frequncia f0 da radiao eletromagntica, abaixo da qual impossvel haver emisso de eltrons da placa de sdio.

(FUVEST2012 - 1 FASE) Uma pequena bola de borracha macia solta do repouso de uma altura de 1 m em relao a um piso liso e slido. A coliso da bola com o piso tem coeficiente de restituio = 0,8. A altura mxima atingida pela bola, depois da sua terceira coliso com o piso,

(FUVEST2012 - 1 FASE)Em uma sala fechada e isolada termicamente, uma geladeira, em funcionamento, tem, num dado instante, sua porta completamente aberta. Antes da abertura dessa porta, a temperatura da sala maior que a do interior da geladeira. Aps a abertura da porta, a temperatura da sala,

(FUVEST2012 - 1 FASE) Um mbile pendurado no teto tem trs elefantezinhos presos um ao outro por fios, como mostra a figura. As massas dos elefantes de cima, do meio e de baixo so, respectivamente, 20 g, 30 g e 70 g. Os valores de tenso, em newtons, nos fios superior, mdio e inferior so, respectivamente, iguais a

(FUVEST 2012 - 2 FASE)O fluxo de ons atravs de membranas celulares gera impulsos eltricos que regulam aes fisiolgicas em seres vivos. A figura ao lado ilustra o comportamento do potencial eltrico V em diferentes pontos no interior de uma clula, na membrana celular e no lquido extracelular. O grfico desse potencial sugere que a membrana da clula pode ser tratada como um capacitor de placas paralelas com distncia entre as placas igual espessura da membrana, d = 8 nm. No contexto desse modelo, determine a) o sentido do movimento - de dentro para fora ou de fora para dentro da clula - dos ons de cloro (Cl- ) e de clcio (Ca2+), presentes nas solues intra e extracelular; b) a intensidade E do campo eltrico no interior da membrana; c) as intensidades FCl e FCa das foras eltricas que atuam, respectivamente, nos ons Cl- e Ca2+ enquanto atravessam a membrana; d) o valor da carga eltrica Q na superfcie da membrana em contato com o exterior da clula, se a capacitncia C do sistema for igual a 12 pF.

(FUVEST2012 - 1 FASE)Em uma aula de laboratrio, os estudantes foram divididos em dois grupos. O grupo A fez experimentos com o objetivo de desenhar linhas de campo eltrico e magntico. Os desenhos feitos esto apresentados nas figuras I, II, III e IV abaixo. Aos alunos do grupo B, coube analisar os desenhos produzidos pelo grupo A e formular hipteses. Dentre elas, a nica correta que as figuras I, II, III e IV podem representar, respectivamente, linhas de campo

(FUVEST 2012 - 2 FASE) Um pequeno cata-vento do tipo Savonius, como o esquematizado na figura ao lado, acoplado a uma bomba dgua, utilizado em uma propriedade rural. A potncia til P (W) desse sistema para bombeamento de gua pode ser obtida pela expresso P = 0,1 x A x v3 , em que A (m2) a rea total das ps do cata-vento e v (m/s), a velocidade do vento. Considerando um cata-vento com rea total das ps de 2 m2 , velocidade do vento de 5 m/s e a gua sendo elevada de 7,5 m na vertical, calcule a) a potncia til P do sistema; b) a energia E necessria para elevar 1l de gua; c) o volume V1 de gua bombeado por segundo; d) o volume V2 de gua, bombeado por segundo, se a velocidade do vento cair pela metade.

(FUVEST 2012 - 2 FASE) O rtulo de um frasco contendo determinada substncia X traz as seguintes informaes: a) Considerando as informaes apresentadas no rtulo, qual o estado fsico da substncia contida no frasco, a 1 atm e 25 C? Justifique b) Em um recipiente, foram adicionados, a 25 C, 56,0 g da substncia X e 200,0 g de gua. Determine a massa da substncia X que no se dissolveu em gua. Mostre os clculos. c) Complete o esquema da pgina de resposta, representando a aparncia visual da mistura formada pela substncia X e gua quando, decorrido certo tempo, no for mais observada mudana visual. Justifique.

(FUVEST2012 - 1 FASE) Maria e Lusa, ambas de massa M, patinam no gelo. Lusa vai ao encontro de Maria com velocidade de mdulo V. Maria, parada na pista, segura uma bola de massa m e, num certo instante, joga a bola para Lusa. A bola tem velocidade de mdulo, na mesma direo de . Depois que Lusa agarra a bola, as velocidades de Maria e Lusa, em relao ao solo, so, respectivamente,

(FUVEST2012 - 1 FASE)Energia eltrica gerada em Itaipu transmitida da subestao de Foz do Iguau (Paran) a Tijuco Preto (So Paulo), em alta tenso de 750 kV, por linhas de 900 km de comprimento. Se a mesma potncia fosse transmitida por meio das mesmas linhas, mas em 30 kV, que a tenso utilizada em redes urbanas, a perda de energia por efeito Joule seria, aproximadamente,