Questões de Física - UFU 2018 | Gabarito e resoluções

(UFU - 2018- 2 FASE) Esta figura, utilizando como referncia os eixos X, Y e Z, mostra uma espira quadrada, feita de um fio metlico rgido, inicialmente em repouso, de lado 10cm, que se encontra, em um dado instante, no plano YZ, e com corrente eltrica I = 10 A. Nessa regio do espao, atua um campo magntico uniforme de intensidade B = 5T na direo do eixo Z e em seu sentido positivo. Com base na situao descrita e representada na figura, responda. A) Qual a fora magntica (mdulo, direo e sentido) em cada lado da espira? B) Considerando-se apenas as foras magnticas, qual a fora resultante na espira? A espira ir se mover ou permanecer em repouso? Justifique sua resposta.

(UFU - 2018- 2 FASE) Um copo de vidro, contendo em seu interior 100g de gua e 100g de gelo, encontra-se sobre uma fonte de calor, inicialmente desligada. Em um dado instante, a fonte de calor ligada e fornece calor ao sistema gua-gelo-copo a uma taxa constante de 20cal/s. Considere que a presso atmosfrica equivalente a 1atm, que o sistema gua-gelo-copo encontra-se inicialmente em equilbrio trmico, e despreze as demais interaes do sistema com o ambiente. Dados Calor especfico da gua = 1cal/goC Calor latente de fuso do gelo = 80cal/g Capacidade trmica do copo de vidro = 5cal/oC Com base nos dados e nas informaes acima, responda. A) possvel saber em qual temperatura o sistema gua-gelo-copo se encontrava antes de a fonte de calor ser ligada? Justifique a sua resposta. B) Qual o tempo gasto para que o sistema gua-gelo-copo atinja a temperatura de 40oC?

(UFU - 2018- 2 FASE) Considere um raio de luz que parte do ponto 1 e vai at o ponto 2, seguindo por um caminho retilneo, justamente porque aquele em que tal raio o percorre em menor tempo possvel. Na mesma situao, um raio sai do ponto 1 e chega a 3, mas, em vez de fazer o caminho seguindo a linha tracejada, ele atravessa a lmina de vidro, passando por a e b. A) Explique por que o raio de luz no segue a linha tracejada, e sim desvia-se, passando por a e b. B) Sabendo-se que o ndice de refrao do vidro 1,5, qual a velocidade com que o raio de luz o atravessa?

(UFU - 2018- 2 FASE) Assuma que as dimenses das engrenagens e do pneu de uma bicicleta sejam as indicadas abaixo. Dados: Ra = 18 cm; Rb = 6 cm; Rc = 20 cm (figura fora de escala) A) Considerando-se os pontos x e y indicados na figura, qual deles ter menor velocidade linear? Explique sua resposta. B) Pedalando em uma bicicleta com as dimenses descritas, um ciclista foi instrudo de que, para vencer uma corrida, deve se manter velocidade constante de 65Km/h durante toda a prova. Qual o nmero de pedaladas por segundo que ele deve dar para manter a velocidade indicada?

(UFU - 2018 - 1aFASE) Em uma sala de aula, um professor de fsica realiza o seguinte experimento: enrola um pedao de papel na forma de um canudo e o coloca atravessando um orifcio feito na parte superior de uma garrafa plstica, transparente, vazia e sem tampa, como ilustrado na figura. Em seguida, ateia fogo na extremidade do canudo que est do lado de fora da garrafa. O que se observa como resultado que a fumaa do lado de fora da garrafa movimenta-se para cima, enquanto, na outra extremidade do canudo, do lado de dentro da garrafa, a fumaa flui para baixo (figura). Um estudante, que acompanha o experimento, faz as seguintes afirmaes: I. A fumaa, independentemente de estar do lado de fora ou de dentro da garrafa, possui densidade menor que a do ar atmosfrico que a envolve. II. A fumaa do lado de dentro da garrafa desce, porque o ar atmosfrico que entra pela abertura superior da garrafa sem tampa a arrasta para baixo. III. A fumaa do lado de dentro da garrafa desce por estar em temperatura prxima do ambiente e, por ser uma suspenso de partculas, possui maior densidade que o ar atmosfrico. Em relao s afirmaes acima, marque V para as verdadeiras e F para as falsas e assinale a alternativa correta.

(UFU - 2018 - 1aFASE) Relmpagos so eventos eltricos, normalmente de curta durao, gerados a partir de nuvens carregadas que possuem potenciais eltricos com altos valores em relao superfcie da Terra e, durante a sua incidncia, podem atingir elevados mdulos de corrente eltrica. Um dado relmpago tem a durao de 1 segundo, gerado em uma nuvem que possui um potencial eltrico de 300.000.000 V em relao a terra, e atinge o solo com uma corrente eltrica mdia de 36.000 A. Quantas lmpadas, de 60 W cada, seriam mantidas acesas durante 10 minutos com a energia desse relmpago?

(UFU - 2018 - 1aFASE) As radiaes eletromagnticas possuem diversas aplicabilidades na vida cotidiana, e o espectro das mais utilizadas pela humanidade formado por radiaes que possuem comprimentos de onda que vo desde dimenses atmicas (raios X e radiao gama) at centenas de metros (ondas de rdio). Conforme a cincia atual postula, a radiao eletromagntica possui carter dual: pode ser considerada partcula ou onda, dependendo da situao em estudo. Pode-se associar a cada feixe de radiao eletromagntica um feixe de partculas chamadas de ftons, e a energia de cada fton depende de uma constante, chamada de constante de Planck (h = 6,64 x 10-34 J.s), e diretamente proporcional frequncia da radiao. Sobre as radiaes eletromagnticas so feitas as seguintes afirmaes: I. Quanto menor o comprimento de onda da radiao eletromagntica maior a energia do fton a ela associado. II. Quanto menor a energia de um dado fton associado a uma dada radiao eletromagntica menor a sua velocidade de propagao. III. A energia de um feixe eletromagntico constitudo de radiao de frequncia constante discreta, ou seja, s pode assumir valores mltiplos inteiros de um valor mnimo. Em relao s afirmaes acima, marque V para as verdadeiras e F para as falsas e assinale a alternativa correta.

(UFU - 2018 - 1aFASE) Uma forma de separar diferentes partculas carregadas aceler-las, utilizando placas que possuem diferena de potencial eltrico (V), de modo que adquiram movimento retilneo para, em seguida, lan-las em uma regio onde atua campo magntico uniforme (B). Se o campo magntico atuar em direo perpendicular velocidade (v) das partculas, elas passam a descrever trajetrias circulares e, dependendo de suas caractersticas, com raios de curvaturas diferentes. A figura ilustra o esquema de um possvel equipamento que possui funcionamento similar ao descrito. Nesse esquema, dois tipos diferentes de partculas so aceleradas a partir do repouso do ponto A, descrevem inicialmente uma trajetria retilnea comum e, em seguida, na regio do campo magntico, trajetrias circulares distintas. Considerando-se a situao descrita e representada na figura, correto afirmar que

(UFU - 2018 - 1aFASE) Uma das formas de transformar calor em trabalho por meio de mquinas trmicas. Um recipiente completamente fechado contendo um gs ideal, em que uma de suas faces, em forma de um mbolo, possui liberdade de se mover em uma dada direo um sistema termodinmico simples que pode servir para exemplificar uma mquina trmica. Nesse exemplo, quando uma fonte de calor fornece energia ao gs, dependendo das condies, as transformaes podem fazer com que o mbolo se mova, realizando um trabalho. Na figura (A), est indicada a situao inicial de um gs ideal em condies de temperatura (T0), volume (V0) e presso (P0), com o mbolo recebendo uma resistncia externa (R0) e, na figura (B), esto indicadas as condies finais aps o gs receber calor, sofrer um aquecimento e uma expanso, com temperatura (TF), volume (VF), presso (PF) e recebendo uma resistncia externa (RF). Considerando-se que, no caso da figura, as foras de resistncias inicial (R0) e final (RF) so diferentes, correto afirmar que

(UFU - 2018 - 1aFASE) Considere duas situaes em que dois pndulos (A e B) de mesmo comprimento oscilam livremente em um cenrio isento de resistncia do ar. A esfera A tem o mesmo volume que a B, todavia, por serem de materiais diferentes, a densidade de A um tero da de B. Ambas so soltas da mesma altura e do repouso para iniciarem a oscilao. Com base na situao descrita, so feitas algumas afirmaes. I) O perodo de oscilao de A igual ao de B. II) A velocidade com que B passa pelo ponto mais baixo da trajetria trs vezes maior do que a velocidade com que A passa pelo mesmo ponto. III) A acelerao com que B passa pelo ponto mais baixo da trajetria maior do que a de A nesse mesmo ponto. Em relao s afirmaes acima, marque V para as verdadeiras e F para as falsas e assinale a alternativa correta.

(UFU - 2018 - 1aFASE) Em 2014, um importante trabalho publicado revelou novos dados sobre a estrutura em larga escala do universo, indicando que nossa galxia faz parte de um superaglomerado chamado Laniakea, com massa de cerca de 1017 estrelas como o sol, que tem 2 x 1030Kg de massa, aproximadamente. Em 2015, o Prmio Nobel de Fsica foi concedido a cientistas que descobriram uma das menores massas, 4 x 10-33g, a de um neutrino, um tipo de partcula elementar. Em cincia, uma maneira de se trabalhar com valores muito grandes ou muito pequenos a ordem de grandeza. Com base nas duas descobertas apontadas, quantas vezes a ordem de grandeza da massa de Laniakea maior do que a de um neutrino?

(UFU - 2018 - 1aFASE) Muitas estrelas, em sua fase final de existncia, comeam a colapsar e a diminurem seu dimetro, ainda que preservem sua massa. Imagine que fosse possvel voc viajar at uma estrela em sua fase final de existncia, usando uma espaonave preparada para isso. Se na superfcie de uma estrela nessas condies seu peso fosse P, o que ocorreria com ele medida que ela colapsa?

(UFU - 2018 - 1aFASE) Eclipses so fenmenos naturais, nos quais um corpo extenso como a Lua ou a Terra bloqueia a passagem dos raios solares quando Sol, Terra e Lua se encontram alinhados espacialmente. No exato momento de um eclipse total da Lua, uma pessoa que estivesse em nosso satlite natural, justamente na face voltada para nosso planeta, presenciaria de l, o que, na Terra, seria

(UFU - 2018 - 1aFASE) Filmes de fico cientfica, que se passam no espao sideral, costumam mostrar hbitats giratrios que fornecem uma gravidade artificial, de modo que as pessoas se sintam como se estivessem na Terra. Imagine um desses hbitats em um local livre da influncia significativa de outros campos gravitacionais, com raio de 1Km e com pessoas habitando a borda interna do cilindro. Esse cenrio, nessas condies, reproduz algo muito prximo acelerao da gravidade de 10m/s2 desde que a frequncia com que o hbitat rotaciona seja, aproximadamente, de