Questões de Física - FUVEST | Gabarito e resoluções

(FUVEST - 2004 - 1a fase) Nos manuais de automveis, a caracterizao dosmotores feita em cv (cavalo-vapor). Essa unidade, proposta no tempodas primeiras mquinas a vapor, correspondia capacidade de umcavalo tpico, que conseguia erguer, na vertical, com auxlio de umaroldana, um bloco de 75 kg, com velocidade de mdulo 1,0 m/s. Para subir uma ladeira com aclive de 10%, como a da figura, um carrode 1 000 kg, mantendo uma velocidade constante de mdulo 15 m/s(54 km/h), desenvolve uma potncia til que, em cv, , aproximadamente,de: (Adote g=10 m/s.)

(FUVEST - 2004 - 1a fase) Pequenas esferas, carregadas com cargas eltricas negativas de mesmo mdulo Q, esto dispostas sobre um anel isolante e circular, como indicado na figura 1. Nessa configurao, a intensidade da fora eltrica que age sobre uma carga de prova negativa, colocada no centro do anel (ponto P), F1. Se forem acrescentadas sobre o anel trs outras cargas de mesmo mdulo Q, mas positivas, como na figura 2, a intensidade da fora eltrica no ponto P passar a ser :

(FUVEST - 2004 - 1a fase) Seis pilhas iguais, cada uma com diferena de potencial V, esto ligadas a um aparelho, com resistncia eltrica R, na forma esquematizada na figura. Nessas condies, a corrente medida pelo ampermetro A, colocado na posio indicada, igual a

(FUVEST - 2004 - 1a fase) Dois anis circulares iguais, A e B, construdos com fio condutor, esto frente a frente. O anel A est ligado a um gerador, que pode lhe fornecer uma corrente varivel. Quando a corrente i que percorre A varia como no Grfico I, uma corrente induzida em B e surge, entre os anis, uma fora repulsiva, (representada como positiva), indicada no Grfico II. Considere agora a situao em que o gerador fornece ao anel A uma corrente como indicada no Grfico III. Nesse caso, a fora entre os anis pode ser representada por

(FUVEST - 2004 - 1a fase) Um alto-falante fixo emite um som cuja frequncia F,expressa em Hz, varia em funo do tempo t na forma F (t) = 1 000 + 200t.Em determinado momento, o alto-falante est emitindo um som comuma frequncia F1 = 1 080 Hz.Nesse mesmo instante, uma pessoa P, parada a uma distncia D = 34 mdo alto-falante, est ouvindo um som com uma frequncia F2, aproximadamente,igual a:

(FUVEST - 2004 - 1a fase) Desejando fotografar a imagem, refletida por um espelho plano vertical, de uma bola, colocada no ponto P, uma pequena mquina fotogrfica posicionada em O, como indicado na figura, registrando uma foto. Para obter outra foto, em que a imagem refletida da bola aparea com dimetro duas vezes menor, dentre as posies indicadas, a mquina poder ser posicionada somente em A figura, vista de cima, esquematiza a situao, estando os pontos representados no plano horizontal que passa pelo centro da bola.

(FUVEST - 2004 - 1a fase) Uma unidade industrial de raios-X consiste em uma fonte X e um detector R, posicionados de forma a examinar cilindros com regies cilndricas ocas (representadas pelos crculos brancos), dispostos em uma esteira, como vistos de cima na figura. A informao obtida pela intensidade I da radiao X que atinge o detector, medida que a esteira se move com velocidade constante. O Grfico 1 representa a intensidade detectada em R para um cilindro teste homogneo. Quando no detector R for obtido o Grfico 2, possvel concluir que o objeto em exame tem uma forma semelhante a

(FUVEST - 2003 - 2 FASE )A figura na folha de respostas representa, na linguagem da ptica geomtrica, uma lente L de eixo E e centro C, um objeto O com extremidades A e B, e sua imagem I com extremidades A e B. Suponha que a lente L seja girada de um ngulo em torno de um eixo perpendicular ao plano do papel e fique na posio L* indicada na figura. Responda as questes, na figura da folha de respostas, utilizando os procedimentos e as aproximaes da ptica geomtrica. Faa as construes auxiliares a lpis e apresente o resultado final utilizando caneta. a) Indique com a letra F as posies dos focos da lente L. b) Represente, na mesma figura, a nova imagem I* do objeto O, gerada pela lente L*, assinalando os extremos de I* por A* e por B*. .

(FUVEST - 2003 - 2 FASE )Um recipiente cilndrico contm 1,5 L (litro) de gua temperatura de 40C. Uma tampa, colocada sobre a superfcie da gua, veda o lquido e pode se deslocar verticalmente sem atrito. Um aquecedor eltrico E, de 1800 W, fornece calor gua. O sistema est isolado termicamente de forma que o calor fornecido gua no se transfere ao recipiente. Devido ao peso da tampa e presso atmosfrica externa, a presso sobre a superfcie da gua permanece com o valor P0=1,00Pa. Ligando-se o aquecedor, a gua esquenta at atingir, depois de um intervalo de tempo tA, a temperatura de ebulio (100C). A seguir a gua passa a evaporar, preenchendo a regio entre a superfcie da gua e a tampa, at que, depois de mais um intervalo de tempo tB, o aquecedor desligado. Neste processo, 0,27 mol de gua passou ao estado de vapor. Determine a) o intervalo de tempo tA, em segundos, necessrio para levar a gua at a ebulio. b) o intervalo de tempo tB, em segundos, necessrio para evaporar 0,27 mol de gua. c) o trabalho , em joules, realizado pelo vapor de gua durante o processo de ebulio.

(FUVEST - 2003 - 2 FASE )Considere uma bolinha, de pequeno raio, abandonada de uma certa altura, no instante t=0, a partir do repouso, acima de uma pesada placa metlica horizontal. A bolinha atinge a placa, pela primeira vez, com velocidade V = 10 m/s, perde parte de sua energia cintica, volta a subir verticalmente e sofre sucessivos choques com a placa. O mdulo da velocidade logo aps cada choque vale 80% do mdulo da velocidade imediatamente antes do choque (coeficiente de restituio = 0,80). A acelerao da gravidade no local g = 10m/. Suponha que o movimento ocorra no vcuo. a) Construa, na figura da folha de respostas, o grfico da velocidade da bolinha em funo do tempo, desde o instante t=0, em que ela abandonada, at o terceiro choque com a placa. Considere positivas as velocidades com sentido para cima e negativas, as para baixo. b) Determine o mdulo V3 da velocidade da bolinha logo aps o terceiro choque. c) Analisando atentamente o grfico construdo, estime o instante T, a partir do qual a bolinha pode ser considerada em repouso sobre a placa.

(FUVEST - 2003 - 2 FASE )Aliengenas desejam observar o nosso planeta. Para tanto, enviam Terra uma nave N, inicialmente ligada a uma nave auxiliar A, ambas de mesma massa. Quando o conjunto de naves se encontra muito distante da Terra, sua energia cintica e sua energia potencial gravitacional so muito pequenas, de forma que a energia mecnica total do conjunto pode ser considerada nula. Enquanto o conjunto acelerado pelo campo gravitacional da Terra, sua energia cintica aumenta e sua energia potencial fica cada vez mais negativa, conservando a energia total nula. Quando o conjunto N-A atinge, com velocidade (a ser determinada), o ponto P de mxima aproximao da Terra, a uma distncia de seu centro, um explosivo acionado, separando N de A. A nave N passa a percorrer, em torno da Terra, uma rbita circular de raio , com velocidade (a ser determinada). A nave auxiliar A, adquire uma velocidade(a ser determinada). Suponha que a Terra esteja isolada no espao e em repouso. Determine, em funo de M, G e , a) a velocidade com que o conjunto atinge o ponto P. b) a velocidade , de N, em sua rbita circular . c) a velocidade de A, logo aps se separar de N.

(FUVEST - 2003 - 2 FASE )Um avio voa horizontalmente sobre o mar com velocidade V constante (a ser determinada). Um passageiro, sentado prximo ao centro de massa do avio, observa que a superfcie do suco de laranja, que est em um copo sobre a bandeja fixa ao seu assento, permanece paralela ao plano da bandeja. Estando junto janela, e olhando numa direo perpendicular da trajetria do avio, o passageiro nota que a ponta da asa esquerda do avio tangencia a linha do horizonte, como mostra a figura A. O piloto anuncia que, devido a um problema tcnico, o avio far uma curva de 180para retornar ao ponto de partida. Durante a curva, o avio se inclina para a esquerda, de um ngulo = 30 , sem que haja alteraes no mdulo de sua velocidade e na sua altura. O passageiro, olhando sempre na direo perpendicular da velocidade do avio, observa que a ponta da asa esquerda permanece durante toda a curva apontando para um pequeno rochedo que aflora do mar, como representado na figura B. O passageiro tambm nota que a superfcie do suco permaneceu paralela bandeja, e que o avio percorreu a trajetria semicircular de raio R (a ser determinado), em 90s. Percebe, ento, que com suas observaes, e alguns conhecimentos de Fsica que adquiriu no Ensino Mdio, pode estimar a altura e a velocidade do avio. a) Encontre uma relao entre V, R, g e , para a situao descrita. b) Estime o valor da velocidade V do avio, em km/h ou m/s. c) Estime o valor da altura H, acima do nvel do mar, em metros, em que o avio estava voando.

(FUVEST - 2003 - 2 FASE )Uma lmpada L est ligada a uma bateria B por 2 fios, F1 e F2, de mesmo material, de comprimentos iguais e de dimetros d e 3d, respectivamente. Ligado aos terminais da bateria, h um voltmetro ideal M (com resistncia interna muito grande), como mostra a figura. Nestas condies a lmpada est acesa, tem resistncia RL =2,0 Ω e dissipa uma potncia igual a 8,0W. A fora eletromotriz da bateria = 9,0V e a resistncia do fio F1 R1=1,8 Ω . Determine o valor da a) corrente I , em ampres, que percorre o fio F1. b) potncia P2, em watts, dissipada no fio F2. c) diferena de potencial VM, em volts, indicada pelo voltmetro M.

(FUVEST - 2003 - 2 FASE )A figura representa uma cmara fechada C, de parede cilndrica de material condutor, ligada terra. Em uma de suas extremidades, h uma pelcula J, de pequena espessura, que pode ser atravessada por partculas. Coincidente com o eixo da cmara, h um fio condutor F mantido em potencial positivo em relao terra. O cilindro est preenchido com um gs de tal forma que partculas alfa, que penetram em C, atravs de J, colidem com molculas do gs podendo arrancar eltrons das mesmas. Neste processo, so formados ons positivos e igual nmero de eltrons livres que se dirigem, respectivamente, para C e para F. O nmero de pares eltron-ion formados proporcional energia depositada na cmara pelas partculas alfa, sendo que para cada 30eV de energia perdida por uma partcula alfa, um par criado. Analise a situao em que um nmero n = 2x partculas alfa, cada uma com energia cintica igual a 4,5MeV, penetram em C, a cada segundo, e l perdem toda a sua energia cintica. Considerando que apenas essas partculas criam os pares eltron-ion, determine : a) o nmero N de eltrons livres produzidos na cmara C a cada segundo. b) a diferena de potencial V entre os pontos A e B da figura, sendo a resistncia R=5xΩ.

(FUVEST - 2003 - 2 FASE )O m representado na figura, com largura L = 0,20 m, cria, entre seus plos, P1 e P2, um campo de induo magntica B, horizontal, de intensidade constante e igual a 1,5T. Entre os plos do m, h um fio condutor f, com massa m=6,0 x kg, retilneo e horizontal, em uma direo perpendicular do campo B. As extremidades do fio, fora da regio do m, esto apoiadas e podem se mover ao longo de guias condutores, verticais, ligados a um gerador de corrente G. A partir de um certo instante, o fio f passa a ser percorrido por uma corrente eltrica constante I = 50A. Nessas condies, o fio sofre a ao de uma fora F0, na direo vertical, que o acelera para cima. O fio percorre uma distncia vertical d = 0,12 m, entre os plos do m e, a seguir, se desconecta dos guias, prosseguindo em movimento livre para cima, at atingir uma altura mxima H. Determine: a) o valor da fora eletromagntica F0, em newtons, que age sobre o fio. b) o trabalho total , em joules, realizado pela fora F0. c) a mxima altura H, em metros, que o fio alcana, medida a partir de sua posio inicial.