Questões de Física - FUVEST | Gabarito e resoluções

(FUVEST - 2008 - 1 FASE)Um objeto de ferro, de pequena espessura e em forma de cruz, est magnetizado e apresenta dois plos Norte (N) e dois plos Sul (S). Quando esse objeto colocado horizontalmente sobre uma mesa plana, as linhas que melhor representam, no plano da mesa, o campo magntico por ele criado, so as indicadas em

(FUVEST 2008 - 2 FASE)Um roqueiro iniciante improvisa efeitos especiais, utilizando gelo seco (CO2 slido) adquirido em uma fbrica de sorvetes. Embora o incio do show seja meia-noite (24 h), ele o compra s 18 h, mantendo-o em uma geladeira de isopor, que absorve calor a uma taxa de aproximadamente 60 W, provocando a sublimao de parte do gelo seco. Para produzir os efeitos desejados, 2 kg de gelo seco devem ser jogados em um tonel com gua, a temperatura ambiente, provocando a sublimao do CO2 e a produo de uma nvoa. A parte visvel da nvoa, na verdade, constituda por gotculas de gua, em suspenso, que so carregadas pelo CO2 gasoso para a atmosfera, medida que ele passa pela gua do tonel. Estime: a) A massa de gelo seco, Mgelo, em kg, que o roqueiro tem de comprar, para que, no incio do show, ainda restem os 2 kg necessrios em sua geladeira. b) A massa de gua, Mgua, em kg, que se transforma em nvoa com a sublimao de todo o CO2, supondo que o gs, ao deixar a gua, esteja em CNTP, incorporando 0,01g de gua por cm3 de gs formado.

(FUVEST 2008 - 2 FASE)Para carregar um pesado pacote, de massa M = 90 kg, ladeira acima, com velocidade constante, duas pessoas exercem foras diferentes. O Carregador 1, mais abaixo, exerce uma fora F1 sobre o pacote, enquanto o Carregador 2, mais acima, exerce uma fora F2. No esquema da pgina de respostas esto representados, em escala, o pacote e os pontos C1 e C2, de aplicao das foras, assim como suas direes de ao. a) Determine, a partir de medies a serem realizadas no esquema da pgina de respostas, a razo R = F1/F2, entre os mdulos das foras exercidas pelos dois carregadores. b) Determine os valores dos mdulos de F1 e F2, em newtons. c) Indique, no esquema da pgina de respostas, com a letra V, a posio em que o Carregador 2 deveria sustentar o pacote para que as foras exercidas pelos dois carregadores fossem iguais.

(FUVEST 2008 - 2 FASE)A propagao de ondas na gua estudada em grandes tanques, com detectores e softwares apropriados. Em uma das extremidades de um tanque, de 200 m de comprimento, um dispositivo D produz ondas na gua, sendo que o perfil da superfcie da gua, ao longo de toda a extenso do tanque, registrado por detectores em instantes subseqentes. Um conjunto de ondas, produzidas com freqncia constante, tem seu deslocamento y, em funo do tempo, representado ao lado, tal como registrado por detectores fixos na posio x = 15 m. Para esse mesmo conjunto de ondas, os resultados das medidas de sua propagao ao longo do tanque so apresentados na pgina de respostas. Esses resultados correspondem aos deslocamentos y do nvel da gua em relao ao nvel de equilbrio (y = 0 m), medidos no instante t = 25 s para diversos valores de x. A partir desses resultados: a) Estime a freqncia f, em Hz, com que as ondas foram produzidas. b) Estime o comprimento de onda L, em metros, das ondas formadas. c) Estime a velocidade V, em m/s, de propagao das ondas no tanque. d) Identifique, no grfico da pgina de respostas (t = 25 s), as posies das ondas A, B, C, D e E, assinaladas na figura acima, ainda que, como pode ser observado, as amplitudes dessas ondas diminuam com sua propagao.

(FUVEST 2008 - 2 FASE)Duas pequenas esferas iguais, A e B, carregadas, cada uma, com uma carga eltrica Q igual a 4,8 x 109 C, esto fixas e com seus centros separados por uma distncia de 12 cm. Deseja-se fornecer energia cintica a um eltron, inicialmente muito distante das esferas, de tal maneira que ele possa atravessar a regio onde se situam essas esferas, ao longo da direo x, indicada na figura, mantendo-se eqidistante das cargas. a) Esquematize, na figura da pgina de respostas, a direo e o sentido das foras resultantes F1 e F2, que agem sobre o eltron quando ele est nas posies indicadas por P1 e P2. b) Calcule o potencial eltrico V, em volts, criado pelas duas esferas no ponto P0. c) Estime a menor energia cintica E, em eV, que deve ser fornecida ao eltron, para que ele ultrapasse o ponto P0 e atinja a regio direita de P0 na figura.

(FUVEST 2008 - 2 FASE)Utilizando-se um gerador, que produz uma tenso V0, deseja-se carregar duas baterias, B-1 e B-2, que geram respectivamente 15 V e 10 V, de tal forma que as correntes que alimentam as duas baterias durante o processo de carga mantenham-se iguais (i1 = i2 = i). Para isso, utilizada a montagem do circuito eltrico representada ao lado, que inclui trs resistores R1, R2 e R3, com respectivamente 25 , 30 e 6 , nas posies indicadas. Um voltmetro inserido no circuito para medir a tenso no ponto A. a) Determine a intensidade da corrente i, em ampres, com que cada bateria alimentada. b) Determine a tenso VA, em volts, indicada pelo voltmetro, quando o sistema opera da forma desejada. c) Determine a tenso V0, em volts, do gerador, para que o sistema opere da forma desejada.

(FUVEST 2008 - 2 FASE) possvel acender um LED, movimentando-se uma barra com as mos? Para verificar essa possibilidade, um jovem utiliza um condutor eltrico em forma de U, sobre o qual pode ser movimentada uma barra M, tambm condutora, entre as posies X1e X2. Essa disposio delimita uma espira condutora, na qual inserido o LED, cujas caractersticas so indicadas na tabela ao lado. Todo o conjunto colocado em um campo magntico B( perpendicular ao plano dessa folha e entrando nela), com intensidade de 1,1 T. O jovem, segurando em um puxador isolante, deve fazer a barra deslizar entreX1e X2. Para verificar em que condies o LED acenderia durante o movimento, estime: a) A tensoV, em Volts, que deve ser produzida nos terminais do LED, para que ele acenda de acordo com suas especificaes. b) A variaodo fluxo do campo magntico atravs da espira, no movimento entreX1e X2. c) O intervalo de tempo, em s, durante o qual a barra deve ser deslocada entre as duas posies, com velocidade constante, para que o LED acenda.

(FUVEST 2008 - 2 FASE)Em um museu, um sistema tico permite que o visitante observe detalhes de um quadro sem se aproximar dele. Nesse sistema, uma lente convergente, de distncia focal fixa, projeta a imagem do quadro (ou parte dela) sobre uma tela de receptores, que reproduzem essa imagem em um monitor (do mesmo tamanho da tela). O sistema pode ser aproximado ou afastado do quadro, pelo visitante, que deve ainda ajustar a distncia entre a lente e a tela, para focalizar a imagem na tela. A Figura 1, da pgina de respostas, esquematiza a situao em que um quadro projetado na tela/monitor. A Figura 2 esquematiza a situao em que o visitante aproxima a lente do quadro e ajusta a distncia lentetela, obtendo uma imagem ntida na tela/monitor. Para verificar o que observado, nesse caso, pelo visitante, a) assinale, na Figura 1 da pgina de respostas, traando as linhas de construo necessrias, a posio do foco da lente, indicando-a pela letra F. b) assinale, na Figura 2 da pgina de respostas, traando as linhas de construo necessrias, a nova posio da tela para que a imagem seja projetada com nitidez, indicando-a pela letra T. c) desenhe, na Figura 2, a imagem formada sobre a tela, tal como vista no monitor.

(FUVEST2008 - 2 FASE) Duas pequenas esferas iguais, A e B, de mesma massa, esto em repouso em uma superfcie horizontal, como representado no esquema a seguir. No instante t = 0 s, a esfera A lanada, com velocidade V0 = 2,0 m/s, contra a esfera B, fazendo com que B suba a rampa frente, atingindo sua altura mxima, H, em t = 2,0 s. Ao descer, a esfera B volta a colidir com A, que bate na parede e, em seguida, colide novamente com B. Assim, as duas esferas passam a fazer um movimento de vai e vem, que se repete. a) Determine o instante tA, em s, no qual ocorre a primeira coliso entre A e B. b) Represente, no grfico a seguir, a velocidade da esfera B em funo do tempo, de forma a incluir na representao um perodo completo de seu movimento. c) Determine o perodo T, em s, de um ciclo do movimento das esferas. NOTE E ADOTE: Os choques so elsticos. Tanto o atrito entre as esferas e o cho quanto os efeitos de rotao devem ser desconsiderados. Considere positivas as velocidades para a direita e negativas as velocidades para a esquerda.

(FUVEST 2008 - 2 FASE) A usina hidreltrica de Itaipu possui 20 turbinas, cada uma fornecendo uma potncia eltrica til de 680 MW, a partir de um desnvel de gua de 120 m. No complexo, construdo no Rio Paran, as guas da represa passam em cada turbina com vazo de 600 m/s. a) Estime o nmero de domiclios, N, que deixariam de ser atendidos se, pela queda de um raio, uma dessas turbinas interrompesse sua operao entre 17h30min e 20h30min, considerando que o consumo mdio de energia, por domiclio, nesse perodo, seja de 4 kWh. b) Estime a massa M, em kg, de gua do rio que entra em cada turbina, a cada segundo. c) Estime a potncia mecnica da gua P, em MW, em cada turbina.

(FUVEST 2008 - 2 FASE)Para se estimar o valor da presso atmosfrica, Patm, pode ser utilizado um tubo comprido, transparente, fechado em uma extremidade e com um pequeno gargalo na outra. O tubo, aberto e parcialmente cheio de gua, deve ser invertido, segurando-se um carto que feche a abertura do gargalo (Situao I). Em seguida, deve-se mover lentamente o carto de forma que a gua possa escoar, sem que entre ar, coletando-se a gua que sai em um recipiente (Situao II). A gua pra de escoar quando a presso no ponto A, na abertura, for igual presso atmosfrica externa, devendo-se, ento, medir a altura h da gua no tubo (Situao III). Em uma experincia desse tipo, foram obtidos os valores, indicados na tabela, para V0, volume inicial do ar no tubo, , volume da gua coletada no recipiente e h, altura final da gua no tubo. Em relao a essa experincia, e considerando a Situao III, a) determine a razo R = P/Patm, entre a presso final P do ar no tubo e a presso atmosfrica; b) escreva a expresso matemtica que relaciona, no ponto A, a Patm com a presso P do ar e a altura h da gua dentro do tubo; c) estime, utilizando as expresses obtidas nos itens anteriores, o valor numrico da presso atmosfrica Patm, em N/m2 .

(FUVEST - 2007 - 1a fase) No filme A MARCHA DOS PINGINS, h uma cena em que o Sol e a Lua aparecem simultaneamente no cu. Apesar de o dimetro do Sol ser cerca de 400 vezes maior do que o dimetro da Lua, nesta cena, os dois corpos parecem ter o mesmo tamanho. A explicao cientificamente aceitvel para a aparente igualdade de tamanhos :

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 9) Duas bobinas iguais, B1 e B2, com seus eixos alinhados, so percorridas por uma mesma corrente eltrica e produzem um campo magntico uniforme no espao entre elas. Nessa regio, h uma espira, na qual, quando o campo magntico varia, induzida uma fora eletromotriz , medida pelo voltmetro. Quando a corrente I, que percorre as bobinas, varia em funo do tempo, como representado no Grfico A da folha de repostas, mede-se A= 1,0 V, para o instante t = 2 s. Para analisar esse sistema, a) construa, na folha de respostas, o grfico RA, da variao de , em funo do tempo, para o intervalo entre 0 e 6 s, quando a corrente I varia como no Grfico A. b) determine o valor deB para t = 2 s e construa o grfico RB, da variao de , em funo do tempo, para o intervalo entre 0 e 6 s, quando a corrente Ivaria como no Grfico B. c) determine o valor de C para t = 5 s e construa o grfico RC, da variao de , em funo do tempo, para o intervalo entre 0 e 6 s, quando a corrente Ivaria como no Grfico C. NOTE E ADOTE A fora eletromotriz induzida em uma espira proporcional variao temporal do fluxo do campo magntico em sua rea.

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 3) Uma bola chutada horizontalmente de cima de uma laje, com velocidade V0, tem sua trajetria parcialmente registrada em uma foto, representada no desenho abaixo. A bola bate no cho, no ponto A, voltando a atingir o cho em B, em choques parcialmente inelsticos. a) Estime o tempo T, em s, que a bola leva at atingir o cho, no ponto A. b) Calcule a distncia D, em metros, entre os pontos A e B. c) Determine o mdulo da velocidade vertical da bola VA, em m/s, logo aps seu impacto com o cho no ponto A.

(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