Questões de Física - FUVEST | Gabarito e resoluções

(FUVEST 2020)A velocidade de escape de um corpo celeste a mnima velocidade que um objeto deve ter nas proximidades da superfcie desse corpo para escapar de sua atrao gravitacional. Com base nessa informao e em seus conhecimentos sobre a interpretao cintica da temperatura, considere as seguintes afirmaes a respeito da relao entre a velocidade de escape e a atmosfera de um corpo celeste. I. Corpos celestes com mesma velocidade de escape retm atmosferas igualmente densas, independentemente da temperatura de cada corpo. II. Molculas de gs nitrognio escapam da atmosfera de um corpo celeste mais facilmente do que molculas de gs hidrognio. III. Comparando corpos celestes com temperaturas mdias iguais, aquele com a maior velocidade de escape tende a reter uma atmosfera mais densa. Apenas correto o que se afirma em

(FUVEST - 2020) Um equipamento de bungee jumping está sendo projetado para ser utilizado em um viaduto de 30 m de altura. O elástico utilizado tem comprimento relaxado de 10 m. Qual deve ser o mínimo valor da constante elástica desse elástico para que ele possa ser utilizado com segurança no salto por uma pessoa cuja massa, somada à do equipamento de proteção a ela conectado, seja de 120 kg? Adote: Despreze a massa do elástico, as forças dissipativas e a dimensão da pessoa, Aceleração =10m/s

(FUVEST 2020) Um fabricante projetou resistores para utilizar em uma lmpada de resistncia L. Cada um deles deveria ter resistncia ܴR. Aps a fabricao, ele notou que alguns deles foram projetados erroneamente, de forma que cada um deles possui uma resistncia RD= R/2. Tendo em vista que a lmpada queimar se for percorrida por uma corrente eltrica superior a ܸV/(R+L) em qual(is) dos circuitos a lmpada queimar?

(FUVEST - 2020) No dia 10 de abril de 2019, a equipe do Event Horizon Telescope (EHT, Telescpio Horizonte de Eventos) divulgou a primeira imagem de um buraco negro, localizado no centro da galxia M87, obtida por um conjunto de telescpios com dimetro efetivo equivalente ao da Terra, de 12.700 km. Devido ao fenmeno fsico da difrao, instrumentos ticos possuem um limite de resoluo angular, que corresponde mnima separao angular entre dois objetos que podem ser identificados separadamente quando observados distncia. O grfico mostra o limite de resoluo de um telescpio, medido em radianos, como funo do seu dimetro, para ondas luminosas de comprimento de onda de 1,3 mm, igual ao daquelas captadas pelo EHT. Note a escala logartmica dos eixos do grfico. Sabe‐se que o tamanho equivalente a um pixel na foto do buraco negro corresponde ao valor da menor distncia entre dois objetos naquela galxia para que eles possam ser identificados separadamente pelo EHT. Com base nas informaes anteriores e na anlise do grfico, e sabendo que a distncia da Terra at a galxia M87 de, indique o valor mais prximo do tamanho do pixel.

(FUVEST 2020)Um solenoide muito longo percorrido por uma corrente eltrica I,conforme mostra a figura 1. Em um determinado instante, uma partcula de carga qpositiva desloca‐se com velocidade instantnea perpendicular ao eixo do solenoide, na presena de um campo eltrico na direo do eixo do solenoide. A figura 2 ilustra essa situao, em uma seo reta definida por um plano que contm o eixo do solenoide. O diagrama que representa corretamente as foras eltrica e magntica atuando sobre a partcula :

(FUVEST - 2020) Um drone voando na horizontal, em relao ao solo (como indicado pelo sentido da seta na figura), deixa cair um pacote de livros. A melhor descrio da trajetria realizada pelo pacote de livros, segundo um observador em repouso no solo, dada pelo percurso descrito na

(FUVEST 2020) Um pêndulo simples é composto por uma haste metálica leve, presa a um eixo bem lubrificado, e por uma esfera pequena de massa muito maior que a da haste, presa à sua extremidade oposta. O período P,para pequenas oscilações de um pêndulo é proporcional à raiz quadrada da razão entre o comprimento da haste metálica e a aceleração da gravidade local. Considere este pêndulo nas três situações: 1. Em um laboratório localizado ao nível do mar, na Antártida, a uma temperatura de 0 C. 2. No mesmo laboratório, mas agora a uma temperatura de 250 K. 3. Em um laboratório no qual a temperatura é de 32 F, em uma base lunar, cuja aceleração da gravidade é igual a um sexto daquela da Terra. Indique a alternativa correta a respeito da comparação entre os períodos de oscilação P1, P2eP3do pêndulo nas situações 1, 2 e 3, respectivamente.

(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,