Questões de Física - FUVEST 2019 | Gabarito e resoluções

(FUVEST - 2019 - 2 fase - Questo 1) Duas placas metlicas planas e circulares, de raio R, separadas por uma distncia d R, esto dispostas na direo horizontal. Entre elas, aplicada uma diferena de potencial V, de modo que a placa de cima fica com carga negativa e a de baixo, positiva. No centro da placa superior, est afixado um fio isolante de comprimento L d com uma pequena esfera metlica presa em sua extremidade, como mostra a figura. Essa esfera tem massa m e est carregada com carga negativa -q. O fio afastado da posio de equilbrio de um ngulo , e a esfera posta em movimento circular uniforme com o fio mantendo o ngulo com a vertical. Determine a) o mdulo E do campo eltrico entre as placas; b) os mdulos T e F, respectivamente, da trao no fio e da fora resultante na esfera; c) a velocidade angular da esfera Note e adote: A acelerao da gravidade g. Foras dissipativas devem ser ignoradas.

(FUVEST - 2019 - 2 fase - Questo 2) O foguete Saturno V, um dos maiores j construdos, foi lanado h 50 anos para levar os primeiros humanos Lua. Tinha cerca de 3.000 ton de massa total, 110 m de altura e dimetro mximo de 10 m. O primeiro estgio, acionado no lanamento, tinha 2.000 ton de combustvel. Todo este combustvel foi queimado e ejetado em 180 s com velocidade de escape dos gases, aproximadamente igual a 3.000 m/s. Determine os valores aproximados a) da taxa mdia , em kg/s, com que o combustvel foi ejetado; b) do mdulo F da fora resultante sobre o foguete no instante imediatamente antes do trmino da queima do combustvel do primeiro estgio, considerando constante; c) dos mdulos da acelerao do foguete e da sua velocidade, no instante imediatamente antes do trmino da queima do combustvel do primeiro estgio Note e adote: 1 ton = 10 kg Considere a acelerao da gravidade igual a 10 m/s A fora motora de um foguete, chamada fora de empuxo, dada por A velocidade de um foguete em trajetria vertical dada por em que m0 a massa total no lanamento e m, a massa restante aps um intervalo de tempo t. uma funo que assume os seguintes valores, aproximadamente:

(FUVEST - 2019 - 2 fase - Questo 3) Uma fbrica montou uma linha de produo que tem necessidade de um fluxo contnuo de gua, de 8 /min, numa temperatura 15C acima da temperatura ambiente. Para obter esse resultado, foi utilizado um aquecedor de gua hbrido, consistindo de um coletor solar e de um aquecedor eltrico que complementa o aquecimento da gua. Considere a distribuio diria de intensidade de radiao solar dada pela figura e determine a) a potncia total P, em W, que este sistema de aquecimento necessita ter; b) a rea A do coletor para que, no horrio de pico da intensidade de radiao solar, a gua seja aquecida 15 C acima da temperatura ambiente, apenas pelo coletor solar, considerando que a sua eficincia seja 40%; c) a quantidade de energia eltrica complementar E, em kWh, usada em um dia, com o sistema operando das 7 h s 17 h, considerando a rea calculada no item (b) Note e adote: Calor especfico da gua = 1 cal/gC Densidade da gua = 1 kg/l 1 cal = 4

(FUVEST - 2019 - 2 fase - Questo 4) Um bloco de massa m = 400 g est encostado em uma mola que foi comprimida de = 0,2 m em relao a seu comprimento natural. Em um determinado instante, a mola solta e o bloco adquire velocidade e percorre uma distncia d = 0,5 m sobre uma superfcie horizontal com coeficiente de atrito = 0,3 e executa um loop de raio R = 0,9 m Determine a) a energia cintica perdida pelo bloco ao longo do percurso de comprimento ; b) as velocidades mnimas que o bloco deve ter, respectivamente, nos pontos A e B, indicados na figura, para conseguir completar o loop; c) o menor valor da constante elstica da mola para que o bloco complete o loop. Note e adote: Acelerao da gravidade = 10 m/s No h atrito entre o bloco e a pista em loop. Ignore a resistncia do ar. A figura esquemtica e no est em escala

(FUVEST - 2019 - 2 fase - Questo 5) Considere o circuito mostrado na figura, onde todos os resistores tm resistncia . A diferena de potencial , entre os pontos A e B, 120 V. Determine a) a resistncia equivalente deste circuito; b) a corrente total i no circuito e a corrente no resistor ; c) a potncia total P dissipada no circuito e a potncia P3 dissipada no resistor R3.

(FUVEST - 2019 - 2 fase - Questo 6) Em uma cuba de ondas contendo gua, uma haste vibra com frequncia 5 Hz, paralelamente superfcie da gua e lateral esquerda da cuba. A haste produz ondas planas que se propagam para a direita, como ilustra a figura a) Determine, a partir da figura, o comprimento de onda da onda plana. Na cuba, em x = 0, h um anteparo rgido, paralelo s frentes da onda plana, com duas pequenas fendas cujos centros esto em y = b/2. O lado direito da figura mostra o resultado da interferncia das duas ondas que se propagam a partir das fendas. Determine b) a coordenada y1 , para y 0, do primeiro mnimo de interferncia na parede do lado direito da cuba. Calcule o valor da distncia b, entre os centros das fendas, considerando que a posio do primeiro mnimo pode ser aproximada por , em que D a distncia entre as fendas e o lado direito da cuba; c) a frequncia f de vibrao da haste para que o primeiro mnimo de interferncia, na parede do lado direito da cuba, esteja na coordenada y = 15 cm, considerando que a velocidade da onda no depende da frequncia.

(Fuvest 2019 1 fase) À medida que a parcela de ar se eleva na atmosfera, nos limites da troposfera, a temperatura do ar decai a uma razão de 1 C a cada 100 metros (Razão Adiabática Seca ‐ RAS) ou 0,6 C a cada 100 metros (Razão Adiabática Úmida ‐ RAU). Considerando os conceitos e a ilustração, é correto afirmar que as temperaturas do ar, em graus Celsius, T1 e T2, são, respectivamente,

(Fuvest 2019 1 fase) Os grandes avies comerciais voam em altitudes onde o ar rarefeito e a presso atmosfrica baixa. Devido a isso, eles tm o seu interior pressurizado em uma presso igual atmosfrica na altitude de 2.000 m. A figura mostra o grfico da presso atmosfrica em funo da altitude. A fora, em N, a que fica submetida uma janela plana de vidro, de 20 x 30 cm, na cabine de passageiros na altitude de 10.000 m, , aproximadamente,

(Fuvest 2019 1 fase) O consumo calórico de um animal de sangue quente é proporcional à área superficial de seu corpo. Um animal com massa 3,5 kg consome 250 kcal diárias. O gráfico relaciona a área superficial desse animal com sua massa. Considerando o gráfico, conclui‐se que,se a massa deste animal dobrar, o seu novo consumo diário de energia, em kcal, será, aproximadamente,

(Fuvest 2019 1 fase - Adaptada) Em uma fbrica, um tcnico deve medir a velocidade angular de uma polia girando. Ele apaga as luzes do ambiente e ilumina a pea somente com a luz de uma lmpada estroboscpica, cuja frequncia pode ser continuamente variada e precisamente conhecida. A polia tem uma mancha branca na lateral. Ele observa que, quando a frequncia de flashes 9 Hz, a mancha na polia parece estar parada. Ento aumenta vagarosamente a frequncia do piscar da lmpada e s quando esta atinge 12 Hz que, novamente, a mancha na polia parece estar parada. Com base nessas observaes, ele determina que a frequnciaangular da polia, em rpm,

(Fuvest 2019 1 fase) Dois corpos de massas iguais são soltos, ao mesmo tempo, a partir do repouso, da altura h1 e percorrem os diferentes trajetos (A) e (B), mostrados na figura, onde x1 x2 e h1 h2. Considere as seguintes afirmações: I.As energias cinéticas finais dos corpos em (A) e em (B) sãodiferentes. II.As energias mecânicas dos corpos, logo antes de começarem a subir a rampa, são iguais. III.O tempo para completar o percurso independe da trajetória. IV.O corpo em (B) chega primeiro ao final da trajetória. V.O trabalho realizado pela força peso é o mesmo nos dois casos. É correto somente o que se afirma em

(Fuvest 2019 1 fase) Um rapaz de massa m1corre numa pista horizontal e pula sobre um skate de massa m2, que se encontra inicialmente em repouso. Com o impacto, o skate adquire velocidade e o conjunto rapaz+skate segue em direo a uma rampa e atinge uma altura mxima. A velocidade do rapaz, imediatamente antes de tocar no skate, dada por

(Fuvest 2019 1 fase) Trs pequenas esferas carregadas com carga positiva ocupam os vrtices de um tringulo, como mostra a figura. Na parte interna do tringulo, est afixada outra pequena esfera, com carga negativa q. As distncias dessa carga s outras trs podem ser obtidas a partir da figura. Sendo ܳQ = 2 x 10-4C,q = -2 x 10-5C e d = 6 m, a fora eltrica resultante sobre a carga q

(Fuvest 2019 1 fase) Uma pessoa observa uma vela atravs de uma lente de vidro biconvexa, como representado na figura. Considere que a vela est posicionada entre a lente e o seu ponto focal F. Nesta condio, a imagem observada pela pessoa

(Fuvest 2019 1 fase) Uma bateria de tenso V e resistncia interna ܴ ligada em srie com um resistor de resistncia R. O esquema do circuito est apresentado na figura. A potncia dissipada pelo resistor R dada por