Questões de Física - FUVEST 2017 | Gabarito e resoluções

(Fuvest 2017 - 2fase - 3 dia) De frias em Macap, cidade brasileira situada na linha do equador e a 51 de longitude oeste, Maria faz um selfie em frente ao monumento do marco zero do equador. Ela envia a foto a seu namorado, que trabalha em um navio ancorado prximo costa da Groenlndia, a 60 de latitude norte e no mesmo meridiano em que ela est. Considerando apenas os efeitos da rotao da Terra em torno de seu eixo, determine, para essa situao, a) a velocidade escalar vMde Maria; b) o mdulo aMda acelerao de Maria; c) a velocidade escalar vndo namorado de Maria; d) a medida do ngulo entre as direes das aceleraes de Maria e de seu namorado.

(Fuvest 2017 - 2 fase - 3 dia) Um cilindro termicamente isolado tem uma de suas extremidades fechadas por um pisto mvel, tambm isolado, que mantm a presso constante no interior do cilindro. O cilindro contm uma certa quantidade de um material slido temperatura Ti = -134 C. Um aquecedor transfere continuamente 3000 W de potncia para o sistema, levando-o temperatura final Tf= 114 C. O grfico e a tabela apresentam os diversos processos pelos quais o sistema passa em funo do tempo. a) Determine a energia total, E, fornecida pelo aquecedor desde Ti= -134 C at Tf= 114 C. b) Identifique, para esse material, qual dos processos (I, II, III, IV ou V) corresponde mudana do estado slido para o estado lquido. c) Sabendo que a quantidade de energia fornecida pelo aquecedor durante a vaporizao 1,2 x 106J, determine a massa, M, do material. d) Determine o calor especfico a presso constante, cp, desse material no estado lquido.

(Fuvest 2017 - 2 fase - 3 dia) Foram identificados, at agora, aproximadamente 4.000 planetas fora do Sistema Solar, dos quais cerca de 10 so provavelmente rochosos e esto na chamada regio habitvel, isto , orbitam sua estrela a uma distncia compatvel com a existncia de gua lquida, tendo talvez condies adequadas vida da espcie humana. Um deles, descoberto em 2016, orbita Proxima Centauri, a estrela mais prxima da Terra. A massa, MP, e o raio, RP, desse planeta so diferentes da massa, MT, e do raio, RT, do planeta Terra, por fatores e : MP = MT e RP = RT. a) Qual seria a relao entre e se ambos os planetas tivessem a mesma densidade? Imagine que voc participe da equipe encarregada de projetar o rob C-1PO, que ser enviado em uma misso no tripulada a esse planeta. Caractersticas do desempenho do rob, quando estiver no planeta, podem ser avaliadas a partir de dados relativos entre o planeta e a Terra. Nas condies do item a), obtenha, em funo de b) a razo rg= gp/gtentre o valor da acelerao da gravidade, gp, que ser sentida por C-1PO na superfcie do planeta e o valor da acelerao da gravidade, gt, na superfcie da Terra; c) a razo rt= tP/ tTentre o intervalo de tempo, tP, necessrio para que C-1PO d um passo no planeta e o intervalo de tempo, tT, do passo que ele d aqui na Terra (considere que cada perna do rob, de comprimento L, faa um movimento como o de um pndulo simples de mesmo comprimento); d) a razo rV= vP/ vTentre os mdulos das velocidades do rob no planeta, vP, e na Terra, vT.

(Fuvest 2017 - 2 fase - 3 dia) Telas sensveis ao toque so utilizadas em diversos dispositivos. Certos tipos de tela so constitudos, essencialmente, por duas camadas de material resistivo, separadas por espaadores isolantes. Uma leve presso com o dedo, em algum ponto da tela, coloca as placas em contato nesse ponto, alterando o circuito eltrico do dispositivo. As figuras mostram um esquema eltrico do circuito equivalente tela e uma ilustrao da mesma. Um toque na tela corresponde ao fechamento de uma das chaves Cn, alterando a resistncia equivalente do circuito. A bateria fornece uma tenso V= 6 Ve cada resistor tem 0,5 kde resistncia. Determine, para a situao em que apenas a chave C2est fechada, o valor da a) resistncia equivalente REdo circuito; b) tenso VABentre os pontos A e B; c) corrente i atravs da chave fechada C2; d) potncia P dissipada no circuito.

(Fuvest 2017 - 2fase - 3 dia) Um grupo de estudantes, pretendendo estudar fenmeno anlogo ao das cores comumente observadas em manchas de leo, fez o seguinte experimento: depositou uma gota de um lquido, com ndice de refrao n = 2,5 sobre a gua contida em um recipiente cilndrico de raio 10 cm. O lquido se espalha com espessura homognea sobre toda a superfcie da gua, como esquematizado na figura. a) Se o volume da gota do lquido for 0,0045 cm qual ser a espessura E da camada do lquido sobre a gua? b) Um feixe de luz propaga-se no ar, incide perpendicularmente na superfcie do lquido e sofre reflexo nas superfcies do lquido e da gua. Quando a espessura E da camada do lquido for igual a sendo o comprimento de onda da luz incidente, ocorre interferncia destrutiva entre a luz refletida no lquido e a luz refletida na gua. Determine o valor de para essa condio. c) Determine o volume da gota do lquido que deveria ser depositada sobre a gua para que no se observe luz refletida quando luz verde de um laser, com frequncia 0,61015 Hz incidir perpendicularmente na superfcie do lquido. Note e adote: O lquido no se mistura com a gua. O recipiente um cilindro circular reto. Velocidade da luz c = 3108m/s. 3.

(Fuvest 2017 - 2 fase - 3dia) Os primeiros astronautas a pousar na Lua observaram a existncia de finas camadas de poeira pairando acima da superfcie lunar. Como no h vento na Lua, foi entendido que esse fenmeno estava ligado ao efeito fotoeltrico causado pela luz solar: eltrons so extrados dos gros de poeira do solo lunar ao receberem energia da radiao eletromagntica proveniente do Sol e, assim, os gros tornam-se positivamente carregados. O mesmo processo tambm arranca eltrons da superfcie lunar, contribuindo para a carga positiva do lado iluminado da superfcie da Lua. A altura de equilbrio acima da superfcie lunar dessas camadas depende da massa e da carga dos gros. A partir dessas informaes, determine a) o mdulo Fe da fora eletrosttica que age sobre cada gro em equilbrio da camada, sabendo que um gro de poeira tem massa m = 1,2 x10-14kg e que a acelerao da gravidade nas proximidades da superfcie da Lua gL = 1,6 m/s2; b) o mdulo E do campo eltrico na posio dessa camada de poeira, sabendo que a carga adquirida por um gro Q = 1,9 x10-15C. Uma caracterstica do efeito fotoeltrico a necessidade de os ftons da luz incidente terem uma energia mnima, abaixo da qual nenhum eltron arrancado do material. Essa energia mnima est relacionada estrutura do material e, no caso dos gros de poeira da superfcie lunar, igual a 8 x10-19J. c) Determine a frequncia mnima f dos ftons da luz solar capazes de extrair eltrons dos gros de poeira. Na superfcie da Lua, 5 x105 o nmero de ftons por segundo incidindo sobre cada gro de poeira e produzindo emisso de eltrons. d) Determine a carga q emitida em 2 s por um gro de poeira, devido ao efeito fotoeltrico, considerando que cada fton arranque apenas um eltron do gros.

(Fuvest 2017 - 2 fase - 2 dia) Um balo sobe verticalmente com acelerao constante de 2 m/s2 a partir de um ponto localizado no solo a 36 m de um observador , que permanece em repouso no solo. A medida em radianos do ngulo de elevao do balo em relao ao observador no instante denotada por . Sabe-se que a massa do balo de 90 kg. a) Supondo que as foras que determinam o movimento do balo sejam o seu peso e o empuxo, calcule o volume do balo. b)Suponha que, no instante , o balo se encontre no ponto e que sua velocidade seja nula. Determine a velocidade mdia do balo entre o instante em que  e o instante em que . Adote: Acelerao da gravidade: 10 m/s2 Densidade do ar: 1,2 kg/m3.

(Fuvest 2017 - 2 fase - 2 dia) Um atleta de peso 700 N corre 100 metros rasos em 10 segundos. Os grficos dos mdulos da sua velocidade horizontal, v, e da sua acelerao horizontal, a, ambas em funo do tempo t, esto abaixo: a) a distncia d que o atleta percorreu durante os primeiros 7 segundos da corrida; b) o mdulo F da componente horizontal da fora resultante sobre o atleta no instante t = 1 s; c) a energia cintica E do atleta no instante t = 10 s; d) a potncia mecnica mdia P utilizada, durante a corrida, para acelerar o atleta na direo horizontal.

(Fuvest 20171 fase) As figuras representam arranjos de fios longos, retilneos, paralelos e percorridos por correntes eltricas de mesma intensidade. Os fios esto orientados perpendicularmente ao plano desta pgina e dispostos segundo os vrtices de um quadrado. A nica diferena entre os arranjos est no sentido das correntes: os fios so percorridos por correntes que entram ()ou saem () do plano da pgina. O campo magntico total nulo no centro do quadrado apenas em

(Fuvest 2017 - 2fase - 2 dia) A determinao da massa da molcula de insulina parte do estudo de sua estrutura. Para medir essa massa, as molculas de insulina so previamente ionizadas, adquirindo, cada molcula, a carga de um eltron. Esses ons (I) so liberados com velocidade inicial nula a partir de uma amostra submetida a um potencial V = -20 kV. Os ons so acelerados devido diferena de potencial entre a amostra e um tubo metlico, em potencial nulo, no qual passam a se mover com velocidade constante. Para a calibrao da medida, adicionase amostra um material padro cujas molculas tambm so ionizadas, adquirindo, cada uma, a carga de um eltron; esses ons (P) tm massa conhecida igual a 2846 u. A situao est esquematizada na figura. a) Determine a energia cintica E dos ons, quando esto dentro do tubo. O grfico na pgina de respostas mostra o nmero N de ons em funo do tempo t despendido para percorrerem o comprimento L do tubo. Determine b) a partir dos tempos indicados no grfico, a razo entre os mdulos das velocidade, de um on de insulina, e,de um on P, em movimento dentro do tubo; c) a razo entre as massase,, respectivamente, de um on de insulina e de um on P d) a massade um on de insulina, em unidades de massa atmica (u)

(Fuvest 20171 fase)No incio do sculo XX, Pierre Curie e colaboradores, em uma experincia para determinar caractersticas do recm descoberto elemento qumico rdio, colocaram uma pequena quantidade desse material em um calormetro e verificaram que 1,30 grama de gua lquida ia do ponto de congelamento ao ponto de ebulio em uma hora. A potncia mdia liberada pelo rdio nesse perodo de tempo foi, aproximadamente,

(Fuvest 20171 fase)Em uma aula de laboratrio de fsica, utilizando-se o arranjo experimental esquematizado na figura, foi medido o ndice de refrao de um material sinttico chamado poliestireno. Nessa experincia, radiao eletromagntica, proveniente de um gerador de microondas, propaga-se no ar e incide perpendicularmente em um dos lados de um bloco de poliestireno, cuja seo reta um tringulo retngulo, que tem um dos ngulos medindo 25, conforme a figura. Um detetor de microondas indica que a radiao eletromagntica sai do bloco propagando-se no ar em uma direo que forma um ngulo de 15 com a de incidncia. A partir desse resultado, conclui-se que o ndice de refrao do poliestireno em relao ao ar para essa microonda , aproximadamente

(Fuvest 20171 fase) Na bateria de um telefone celular e em seu carregador, esto registradas asseguintes especificaes: Com a bateria sendo carregada em uma rede de127 V,a potncia mxima que o carregadorpode fornecer e a carga mxima que pode ser armazenada na bateria so, respectivamente,prximas de: Note e adote: - AC :corrente alternada; - DC :corrente contnua.

(Fuvest 2017 1 fase)Na estratosfera, h um ciclo constante de criao e destruio do oznio. A equao que representa a destruio do oznio pela ao da luz ultravioleta solar (UV) O3O2 + O O grfico representa a energia potencial de ligao entre um dos tomos de oxignio que constitui a molcula de O3 e os outros dois, como funo da distncia de separao r. A frequncia dos ftons da luz ultravioleta que corresponde energia de quebra de uma ligao da molcula de oznio para formar uma molcula de O2 e um tomo de oxignio , aproximadamente,

(Fuvest 20171 fase)A figura foi obtida em uma cmara de nuvens, equipamento que registra trajetrias deixadas por partculas eletricamente carregadas. Na figura, so mostradas as trajetrias dos produtos do decaimento de um istopo do hlio em repouso: um eltron (e-) e um istopo de ltio , bem como suas respectivas quantidades de movimento linear, no instante do decaimento, representadas, em escala, pelas setas. Uma terceira partcula, denominada antineutrino (, carga zero), tambm produzida nesse processo. O vetor que melhor representa a direo e o sentido da quantidade de movimento do antineutrino