Questões de Física - FUVEST | Gabarito e resoluções

(FUVEST2012 - 1 FASE) Uma fibra tica um guia de luz, flexvel e transparente, cilndrico, feito de slica ou polmero, de dimetro no muito maior que o de um fio de cabelo, usado para transmitir sinais luminosos a grandes distncias, com baixas perdas de intensidade. A fibra tica constituda de um ncleo, por onde a luz se propaga e de um revestimento, como esquematizado na figura acima (corte longitudinal). Sendo o ndice de refrao do ncleo 1,60 e o do revestimento, 1,45, o menor valor do ngulo de incidncia T do feixe luminoso, para que toda a luz incidente permanea no ncleo, , aproximadamente,

(FUVEST2012 - 1 FASE)O grfico abaixo representa a fora F exercida pela musculatura eretora sobre a coluna vertebral, ao se levantar um peso, em funo do ngulo , entre a direo da coluna e a horizontal. Ao se levantar pesos com postura incorreta, essa fora pode se tornar muito grande, causando dores lombares e problemas na coluna. Com base nas informaes dadas e no grfico acima, foram feitas as seguintes afirmaes: I. Quanto menor o valor de , maior o peso que se consegue levantar. II. Para evitar problemas na coluna, um halterofilista deve procurar levantar pesos adotando postura corporal cujo ngulo seja grande. III. Quanto maior o valor de , menor a tenso na musculatura eretora ao se levantar um peso. Est correto apenas o que se afirma em

(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) 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) A seguinte notcia foi veiculada por ESTADAO.COM.BR/Internacional na tera-feira, 5 de abril de 2011: TQUIO - A empresa Tepco informou, nesta tera-feira, que, na gua do mar, nas proximidades da usina nuclear de Fukushima, foi detectado nvel de iodo radioativo cinco milhes de vezes superior ao limite legal, enquanto o csio-137 apresentou ndice 1,1 milho de vezes maior. Uma amostra recolhida no incio de segunda-feira, em uma rea marinha prxima ao reator 2 de Fukushima, revelou uma concentrao de iodo-131 de 200 mil becquerels por centmetro cbico. Se a mesma amostra fosse analisada, novamente, no dia 6 de maio de 2011, o valor obtido para a concentrao de iodo-131 seria, aproximadamente, em

(FUVEST2012 - 1 FASE)A figura abaixo representa imagens instantneas de duas cordas flexveis idnticas, e , tracionadas por foras diferentes, nas quais se propagam ondas. Durante uma aula, estudantes afirmaram que as ondas nas cordas e tm: A mesma velocidade de propagao. O mesmo comprimento de onda. A mesma frequncia. Est correto apenas o que se afirma em

(Fuvest 2011 - 2 fase) Um forno solar simples foi construdo com uma caixa de isopor, forrada internamente com papel alumnio e fechada com uma tampa de vidro de 40 cm 50 cm. Dentro desse forno, foi colocada uma pequena panela contendo 1 xcara de arroz e 300 ml de gua temperatura ambiente de 25 C. Suponha que os raios solares incidam perpendicularmente tampa de vidro e que toda a energia incidente na tampa do forno a atravesse e seja absorvida pela gua. Para essas condies, calcule: a) A potncia solar total P absorvida pela gua. b) A energia E necessria para aquecer o contedo da panela at 100 C. c) O tempo total T necessrio para aquecer o contedo da panela at 100 C e evaporar 1/3 da gua nessa temperatura (cozer o arroz). NOTE E ADOTE Potncia solar incidente na superfcie da Terra: 1 kW/m2 Densidade da gua: 1g/cm3 Calor especfico da gua: 4 J/(g C) Calor latente de evaporao da gua: 2200 J/g Desconsidere as capacidades calorficas do arroz e da panela.

(Fuvest 2011 - 2 fase) Num espetculo de circo, um homem deita-se no cho do picadeiro e sobre seu peito colocada uma tbua, de 30 cm 30 cm, na qual foram cravados 400 pregos, de mesmo tamanho, que atravessam a tbua. No clmax do espetculo, um saco com 20 kg de areia solto, a partir do repouso, de 5 m de altura em relao tbua, e cai sobre ela. Suponha que as pontas de todos os pregos estejam igualmente em contato com o peito do homem. Determine: a) A velocidade do saco de areia ao tocar a tbua de pregos. b) A fora mdia total aplicada no peito do homem se o saco de areia parar 0,05 s aps seu contato com a tbua. c) A presso, em N/cm2 , exercida no peito do homem por cada prego, cuja ponta tem 4 mm2 de rea. NOTE E ADOTE Acelerao da gravidade no local: g = 10 m/s2 Despreze o peso da tbua com os pregos. No tente reproduzir esse nmero de circo!

(Fuvest 2011 - 2 fase) Trens de alta velocidade, chamados trens-bala, devero estar em funcionamento no Brasil nos prximos anos. Caractersticas tpicas desses trens so: velocidade mxima de 300 km/h, massa total (incluindo 500 passageiros) de 500 t e potncia mxima dos motores eltricos igual a 8 MW. Nesses trens, as mquinas eltricas que atuam como motores tambm podem ser usadas como geradores, freando o movimento (freios regenerativos). Nas ferrovias, as curvas tm raio de curvatura de, no mnimo, 5 km. Considerando um trem e uma ferrovia com essas caractersticas, determine: a) O tempo necessrio para o trem atingir a velocidade de 288 km/h, a partir do repouso, supondo que os motores forneam a potncia mxima o tempo todo. b) A fora mxima na direo horizontal, entre cada roda e o trilho, numa curva horizontal percorrida a 288 km/h, supondo que o trem tenha 80 rodas e que as foras entre cada uma delas e o trilho tenham a mesma intensidade. c) A acelerao do trem quando, na velocidade de 288 km/h, as mquinas eltricas so acionadas como geradores de 8 MW de potncia, freando o movimento. NOTE E ADOTE 1 t = 1000 kg Desconsidere o fato de que, ao partir, os motores demoram alguns segundos para atingir sua potncia mxima.

(Fuvest 2011 - 2 fase) A converso de energia solar em energia eltrica pode ser feita com a utilizao de painis constitudos por clulas fotovoltaicas que, quando expostas radiao solar, geram uma diferena de potencial U entre suas faces. Para caracterizar uma dessas clulas (C) de 20 cm2 de rea, sobre a qual incide 1 kW/m2 de radiao solar, foi realizada a medida da diferena de potencial U e da corrente I, variando-se o valor da resistncia R, conforme o circuito esquematizado na figura abaixo. Os resultados obtidos esto apresentados na tabela. U (volt) l(ampre) 0,10 1,0 0,20 1,0 0,30 1,0 0,40 0,98 0,50 0,90 0,52 0,80 0,54 0,75 0,56 0,62 0,58 0,40 0,60 0,00 a) Faa o grfico da curva I U na figura impressa na folha de respostas (imagem abaixo). b) Determine o valor da potncia mxima Pm que essa clula fornece e o valor da resistncia R nessa condio. c) Determine a eficincia da clula C para U = 0,3 V. NOTE E ADOTE Eficincia =

(Fuvest 2011 - 2 fase) Um jovem pesca em uma lagoa de gua transparente, utilizando, para isto, uma lana. Ao enxergar um peixe, ele atira sua lana na direo em que o observa. O jovem est fora da gua e o peixe est 1 m abaixo da superfcie. A lana atinge a gua a uma distncia x = 90 cm da direo vertical em que o peixe se encontra, como ilustra a figura abaixo. Para essas condies, determine: a) O ngulo ,de incidncia na superfcie da gua, da luz refletida pelo peixe. b) O ngulo que a lana faz com a superfcie da gua. c) A distncia y, da superfcie da gua, em que o jovem enxerga o peixe.

(Fuvest 2011 - 2 fase) Para manter-se equilibrado em um tronco de rvore vertical, um pica-pau agarra-se pelos ps, puxando-se contra o tronco, e apoia sobre ele sua cauda, constituda de penas muito rgidas, conforme figura ao lado. No esquema impresso na folha de respostas esto indicadas as direes das foras nos ps (T) e na cauda (C) do pica-pau que passam pelo seu centro de massa (CM) e a distncia da extremidade da cauda ao CM do pica-pau, que tem 1 N de peso (P). a) Calcule os momentos da foras P e C em relao ao ponto O indicado no esquema impresso na folha de respostas (imagem abaixo). b) Escreva a expresso para o momento da fora T em relao ao ponto O e determine o mdulo dessa fora. c) Determine o mdulo da fora C na cauda do pica-pau. (esquema da folha de respostas)

(FUVEST - 2011) Um gavio avista, abaixo dele, um melro e, para apanh-lo, passa a voarverticalmente, conseguindo agarr-lo. Imediatamente antes do instante em que o gavio, demassa MG = 300 g, agarra o melro, de massa MM = 100 g, as velocidades do gavio e do melroso, respectivamente, VG = 80 km/h na direo vertical, para baixo, e VM = 24 km/h na direohorizontal, para a direita, como ilustra a figura acima. Imediatamente aps a caa, o vetorvelocidade u do gavio, que voa segurando o melro, forma um ngulo com o plano horizontaltal que tg aproximadamente igual a:

(FUVEST - 2011) Em um ponto fixo do espao, o campo eltrico de uma radiao eletromagntica tem sempre a mesma direo e oscila no tempo, como mostra o grfico abaixo, que representa sua projeo E nessa direo fixa; E positivo ou negativo conforme o sentido do campo. Consultando a tabela acima, que fornece os valores tpicos de frequncia f para diferentes regies do espectro eletromagntico, e analisando o grfico de E em funo do tempo, possvel classificar essa radiao como

(FUVEST - 2011) Um objeto decorativo consiste de um bloco de vidro transparente, de ndice de refrao igual a 1,4, com a forma de um paraleleppedo, que tem, em seu interior, uma bolha, aproximadamente esfrica, preenchida com um lquido, tambm transparente, de ndice de refrao n. A figura ao lado mostra um perfil do objeto. Nessas condies, quando a luz visvel incide perpendicularmente em uma das faces do bloco e atravessa a bolha, o objeto se comporta, aproximadamente, como