Questões de Física - FUVEST | Gabarito e resoluções

(FUVEST - 2007 - 1a fase)Duas barras isolantes, A e B, iguais, colocadas sobre uma mesa, tm emsuas extremidades, esferas com cargas eltricas de mdulos iguais e sinais opostos. A barra A fixa, mas a barra B pode girar livremente em torno de seu centro O, que permanece fixo. Nassituaes I e II, a barra B foi colocada em equilbrio, em posies opostas. Para cada umadessas duas situaes, o equilbrio da barra B pode ser considerado como sendo,respectivamente, SITUAES DE EQUILBRIO - aps o sistema ser levemente deslocado de sua posioinicial: Estvel = tende a retornar ao equilbrio inicial Instvel = tende a afastar-se do equilbrio inicial Indiferente = permanece em equilbrio na nova posio

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 10) Recentemente Pluto foi rebaixado, perdendo sua classificao como planeta. Para avaliar os efeitos da gravidade em Pluto, considere suas caractersticas fsicas, comparadas com as da Terra, que esto apresentadas, com valores aproximados, no quadro abaixo: a) Determine o peso, na superfcie de Pluto (PP), de uma massa que na superfcie da Terra pesa 40 N (PT = 40 N) . b) Estime a altura mxima H, em metros, que uma bola, lanada verticalmente com velocidade V, atingiria em Pluto. Na Terra, essa mesma bola, lanada com a mesma velocidade, atinge uma altura hT = 1,5 m.

(FUVEST - 2007 - 1a fase) Uma bssola colocada sobre uma mesa horizontal, prxima a dois fios compridos, F1 e F2, percorridos por correntes de mesma intensidade. Os fios esto dispostos perpendicularmente mesa e a atravessam. Quando a bssola colocada em P, sua agulha aponta na direo indicada. Em seguida, a bssola colocada na posio 1 e depois na posio 2, ambas eqidistantes dos fios. Nessas posies, a agulha da bssola indicar, respectivamente, as direes

(FUVEST - 2007 - 1a fase)Perto de uma esquina, um pipoqueiro, P, e um dogueiro, D, empurram distraidamente seus carrinhos, com a mesma velocidade (em mdulo), sendo que o carrinho do dogueiro tem o triplo da massa do carrinho do pipoqueiro. Na esquina, eles colidem (em O) e os carrinhos se engancham, em um choque totalmente inelstico. Uma trajetria possvel dos dois carrinhos, aps a coliso, compatvel com a indicada por:

(FUVEST - 2007 - 1a fase) Dois recipientes iguais A e B, contendo dois lquidos diferentes, inicialmente a20 oC, so colocados sobre uma placa trmica, da qual recebem aproximadamente a mesmaquantidade de calor. Com isso, o lquido em A atinge 40 oC, enquanto o lquido em B, 80 oC. Seos recipientes forem retirados da placa e seus lquidos misturados, a temperatura final damistura ficar em torno de

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 4) Uma substncia radioativa, cuja meia-vida de aproximadamente 20 minutos, pode ser utilizada para medir o volume do sangue de um paciente. Para isso, so preparadas duas amostras, A e B, iguais, dessa substncia, diludas em soro, com volume de 10 cm3 cada. Uma dessas amostras, A, injetada na circulao sangunea do paciente e a outra, B, mantida como controle. Imediatamente antes da injeo, as amostras so monitoradas, indicando NA1 = NB1 = 160 000 contagens por minuto. Aps uma hora, extrada uma amostra C de sangue do paciente, com igual volume de 10 cm3 , e seu monitoramento indica NC = 40 contagens por minuto. a) Estime o nmero NB2, em contagens por minuto, medido na amostra de controle B, uma hora aps a primeira monitorao. b) A partir da comparao entre as contagens NB2 e NC, estime o volume V, em litros, do sangue no sistema circulatrio desse paciente. NOTE E ADOTE A meia vida o intervalo de tempo aps o qual o nmero de tomos radioativos presentes em uma amostra reduzido metade. Na monitorao de uma amostra, o nmero de contagens por intervalo de tempo proporcional ao nmero de tomos radioativos presentes.

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 7) Em uma ilha distante, um equipamento eletrnico de monitoramento ambiental, que opera em 12 V e consome 240 W, mantido ligado 20 h por dia. A energia fornecida por um conjunto de N baterias ideais de 12 V. Essas baterias so carregadas por um gerador a diesel, G, atravs de uma resistncia R de 0,2 . Para evitar interferncia no monitoramento, o gerador ligado durante 4 h por dia, no perodo em que o equipamento permanece desligado. Determine a) a corrente I, em ampres, que alimenta o equipamento eletrnico C. b) o nmero mnimo N, de baterias, necessrio para manter o sistema, supondo que as baterias armazenem carga de 50 Ah cada uma. c) a tenso V, em volts, que deve ser fornecida pelo gerador, para carregar as baterias em 4 h. NOTE E ADOTE (1 ampre x 1 segundo = 1 coulomb) O parmetro usado para caracterizar a carga de uma bateria, produto da corrente pelo tempo, o amprehora (Ah). Suponha que a tenso da bateria permanea constante at o final de sua carga.

(FUVEST - 2007 - 1a fase)Na cozinha de uma casa, ligada rede eltrica de 110 V, h duas tomadas A e B. Deseja-se utilizar, simultaneamente, um forno de microondas e um ferro de passar, com as caractersticas indicadas. Para que isso seja possvel, necessrio que o disjuntor (D) dessa instalao eltrica, seja de, no mnimo,

(FUVEST - 2007 - 1a fase) Uma equipe tenta resgatar um barco naufragado que est a 90 m de profundidade. O poro do barco tem tamanho suficiente para que um balo seja inflado dentro dele, expulse parte da gua e permita que o barco seja iado at uma profundidade de 10 m. O balo dispe de uma vlvula que libera o ar, medida que o barco sobe, para manter seu volume inalterado. No incio da operao, a 90 m de profundidade, so injetados 20.000 mols de ar no balo. Ao alcanar a profundidade de 10 m, a porcentagem do ar injetado que ainda permanece no balo : Obs:Presso na superfcie do mar = 1 atm No mar, a presso da gua aumenta em 1 atm a cada 10 m de profundidade. A presso do ar no balo sempre igual presso externa da gua.

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 2) Um carro de corrida, de massa M = 800 kg, percorre uma pista de provas plana, com velocidade constante V0 = 60 m/s. Nessa situao, observa-se que a potncia desenvolvida pelo motor, P1 = 120 kW, praticamente toda utilizada para vencer a resistncia do ar (Situao 1, pista horizontal). Prosseguindo com os testes, faz-se o carro descer uma ladeira, com o motor desligado, de forma que mantenha a mesma velocidade V0 e que enfrente a mesma resistncia do ar (Situao 2, inclinao ). Finalmente, faz-se o carro subir uma ladeira, com a mesma velocidade V0, sujeito mesma resistncia do ar (Situao 3, inclinao ). a) Estime, para a Situao 1, o valor da fora de resistncia do ar FR, em newtons, que age sobre o carro no sentido oposto a seu movimento. b) Estime, para a Situao 2, o seno do ngulo de inclinao da ladeira, sen , para que o carro mantenha a velocidade V0 = 60 m/s. c) Estime, para a Situao 3, a potncia P3 do motor, em kW, para que o carro suba uma ladeira de inclinao dada por sen = 0,3, mantendo a velocidade V0 = 60 m/s. NOTE E ADOTE Potncia = Fora x Velocidade Considere, nessas trs situaes, que apenas a resistncia do ar dissipa energia.

(FUVEST - 2007 - 1a fase)Em um terminal de cargas, uma esteira rolante utilizada para transportar caixas iguais, de massa M = 80 kg,com centros igualmente espaados de 1 m.Quando a velocidade da esteira 1,5 m/sa potncia dos motores para mant-la em movimento .Em um trecho de seu percurso, necessrio planejar uma inclinao para que a esteira eleve a carga a uma altura de 5 m,como indicado. Para acrescentar essa rampa e manter a velocidade da esteira, os motores devem passar a fornecer uma potncia adicional aproximada de

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 1) De cima de um morro, um jovem assiste a uma exibio de fogos de artifcio, cujas exploses ocorrem na mesma altitude em que ele se encontra. Para avaliar a que distncia L os fogos explodem, verifica que o tempo decorrido entre ver uma exploso e ouvir o rudo correspondente de 3 s. Alm disso, esticando o brao, segura uma rgua a 75 cm do prprio rosto e estima que o dimetro D do crculo aparente, formado pela exploso, de 3 cm. Finalmente, avalia que a altura H em que a exploso ocorre de aproximadamente 2,5 vezes o dimetro D dos fogos. Nessas condies, avalie a) a distncia, L, em metros, entre os fogos e o observador. b) o dimetro D, em metros, da esfera formada pelos fogos. c) a energia E, em joules, necessria para enviar o rojo at a altura da exploso, considerando que ele tenha massa constante de 0,3 kg. d) a quantidade de plvora Q, em gramas, necessria para lanar esse rojo a partir do solo. NOTE E ADOTE 1 A velocidade do som, no ar, vsom 333 m/s. Despreze o tempo que a luz da exploso demora para chegar at o observador. NOTE E ADOTE 2 A combusto de 1 g de plvora libera uma energia de 2000 J; apenas 1% da energia liberada na combusto aproveitada no lanamento do rojo.

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 8) O plutnio (238Pu) usado para a produo direta de energia eltrica em veculos espaciais. Isso realizado em um gerador que possui duas placas metlicas, paralelas, isoladas e separadas por uma pequena distncia D. Sobre uma das placas deposita-se uma fina camada de 238Pu, que produz 5 1014 desintegraes por segundo. O 238Pu se desintegra, liberando partculas alfa, das quais alcana a outra placa, onde so absorvidas. Nesse processo, as partculas alfa transportam uma carga positiva Q e deixam uma carga -Q na placa de onde saram, gerando uma corrente eltrica entre as placas, usada para alimentar um dispositivo eletrnico, que se comporta como uma resistncia eltrica R = 3,0 109 . Estime a) a corrente I, em amperes, que se estabelece entre as placas. b) a diferena de potencial V, em volts, que se estabelece entre as placas. c) a potncia eltrica PE, em watts, fornecida ao dispositivo eletrnico nessas condies. NOTE E ADOTE O 238Pu um elemento radioativo, que decai naturalmente, emitindo uma partcula alfa (ncleo de 4He). Carga Q da partcula alfa = 2 1,6 10-19 C

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 6) Uma seta luminosa formada por pequenas lmpadas. Deseja-se projetar a imagem dessa seta, ampliada, sobre uma parede, de tal forma que seja mantido o sentido por ela indicado. Para isso, duas lentes convergentes, L1 e L2, so colocadas prximas uma da outra, entre a seta e a parede, como indicado no esquema abaixo. Para definir a posio e a caracterstica da lente L2, a) determine, no esquema da folha de resposta, traando as linhas de construo apropriadas, as imagens dos pontos A e B da seta, produzidas pela lente L1, cujos focos F1 esto sinalizados, indicando essas imagens por A1 e B1 respectivamente. b) determine, no esquema da folha de resposta, traando as linhas de construo apropriadas, a posio onde deve ser colocada a lente L2, indicando tal posio por uma linha vertical, com smbolo L2. c) determine a distncia focal f2 da lente L2, em cm, traando os raios convenientes ou calculando-a. Escreva o resultado, no espao assinalado, na folha de respostas.

(FUVEST - 2007 - 1a fase) A janela de uma casa age como se fosse um espelho e reflete a luz do Sol nela incidente, atingindo, s vezes, a casa vizinha Para a hora do dia em que a luz do Sol incide na direo indicada na figura, o esquema que melhor representa a posio da janela capaz de refletir o raio de luz na direo de P