Questões de Física - UFU | Gabarito e resoluções

(UFU - 2020) Um estudante pretende analisar a eficincia de forno de micro-ondas e para isso, inicialmente, verificase que o aparelho, quando em potncia mxima, fica ligado em uma fonte de energia eltrica que fornece uma diferena de potencial contnua de 200 V e uma corrente eltrica de 7 A. Em um segundo momento, o estudante liga o forno, em potncia mxima, durante 1 minuto, e o utiliza para aquecer 100 mL de gua (calor especfico de 4,2 J/goC e massa especfica de 1 g/mL) em um copo de vidro que possui capacidade trmica de 70 J/oC a partir de uma temperatura inicial de 20oC at a temperatura de 90oC. A) Qual a energia fornecida pela fonte de energia eltrica no processo? Demonstre com clculos. B) Qual a energia necessria para aquecer a gua e o copo a partir de uma temperatura inicial de 20oC at a temperatura de 90oC? Demonstre com clculos. C) Apresente e explique dois motivos pelos quais h diferena entre o valor obtido para a energia no item A quando comparado ao item B.

(UFU - 2020) Um dos procedimentos utilizados na indstria automobilstica para verificar a segurana dos automveis o teste de impacto. Ele realizado, produzindo coliso de um automvel contra uma barreira rgida. Em um dado teste de impacto, utilizam-se dois diferentes materiais e configuraes, designados de sistema A e de sistema B, que so montados na regio sujeita ao contato na coliso, em um mesmo automvel, que possui massa total de 1000 kg. Durante o teste, este automvel colide com uma barreira fixa e indeformvel a 54 km/h (15 m/s), atingindo o repouso sem haver mudanas na direo do movimento inicial. Utilizando-se o sistema A, a coliso dura 0,1 s e o deslocamento do centro de massa do automvel de 75cm; j utilizando-se o sistema B, o tempo de coliso reduz para 0,075 s. A) Qual o mdulo da fora mdia, considerada constante durante toda a coliso, exercida pela barreira sobre o automvel, utilizando-se o sistema A e o sistema B? Demonstre com clculos. B) Qual o deslocamento do centro de massa do automvel durante sua coliso, utilizando-se o sistema B? Demonstre com clculos. C) Qual o sistema que oferece maior segurana ao automvel? Justifique sua resposta.

(UFU - 2020 - 1 FASE) Um episdio impressionante passou despercebido durante o treino oficial do GP da Austrlia de Frmula 1. Durante a volta rpida que lhe rendeu a pole position, Lewis Hamilton foi submetido a uma fora g de surreais 6,5 g na curva 11 do circuito de rua de Melbourne. O grfico comparativo da transmisso indicou um aumento de 1,2 g em relao ao pico registrado na mesma prova da temporada anterior, conforme indicado no canto inferior esquerdo da figura. Considerando-se o trecho da pista plano e horizontal e um observador em repouso no solo e na lateral da pista, correto afirmar que a fora de 6,5 g possui

(UFU - 2020 - 1 FASE)Um veculo de 1000 kg submetido a um teste para estimar o percentual de energia do combustvel que ele converte em energia de movimento. O veculo acelerado a partir do repouso, em uma pista plana e horizontal, at atingir a velocidade de 30 m/s, enquanto se monitora o consumo de combustvel, no caso lcool hidratado, cujo poder calorfero de 20 MJ/L (1MJ = 1.000.000 J). Considerando-se apenas a converso de energia citada e sabendo-se que o consumo de combustvel no teste foi de 50 mL, qual foi o rendimento do motor no referido teste?

(UFU - 2020 - 1 FASE)Um satlite geoestacionrio corresponde aquele que fica permanentemente sobre uma dada regio do planeta Terra, e por isso muito utilizado para suprir servios especficos para aquela regio como, por exemplo, monitoramento e comunicaes. A respeito dos satlites geoestacionrios, correto afirmar que possuem

(UFU - 2020 - 1 FASE)Os primeiros elementos produzidos aps o Big-Bang pela expanso do Universo foram hidrognio e hlio. As estrelas se formaram desse material primordial e usaram esses dois elementos como combustvel para gerar energia atravs de reaes nucleares. Durante essa etapa, as estrelas brilham e produzem os elementos qumicos de maior nmero atmico, principalmente carbono, oxignio, clcio e ferro, que so os principais elementos que nos formam e formam tambm o mundo ao nosso redor. Esses elementos so levados para a superfcie das estrelas por conveco ou difuso radiativa, a partir da qual so dispersados por vento estelar ou ejetados para o meio interestelar quando uma estrela massiva explode. Esse material , ento, usado na formao de novas estrelas e de seus planetas. Disponvel em http://astro.if.ufrgs.br/estrelas/node14.htm. Acesso em: 14 fev. 2020. (Adaptado) Considerando-se as teorias de evoluo das estrelas e do universo e o texto acima, correto afirmar que

(UFU - 2020 - 1 FASE)Um efeito que, s vezes, se observa em dias de chuva a emisso de luz caracterstica de relmpagos seguido da audio do respectivo barulho do trovo aps decorrido um intervalo de tempo. Qual o motivo, nesse caso citado, de haver essa diferena de tempo entre a observao da luz e a audio do som do trovo?

(UFU - 2020 - 1 FASE) O circuito mostrado na figura A montado, utilizando uma fonte de tenso com diferena de potencial varivel ao longo do tempo, um resistor R, um voltmetro V e um diodo D. O grfico da figura B indica a diferena de potencial da fonte de tenso em funo do tempo. Considere todos os equipamentos ideais. Qual grfico representa a leitura do voltmetro ao longo do tempo?

(UFU - 2020 - 1 FASE) O microscpio tico composto (Figura A) um aparelho que auxilia a observao de objetos e de detalhes de pequenas dimenses, e que no poderiam ser vistos pelo homem a olho nu. Ele possui duas lentes, chamadas objetiva e ocular, e o esquema tico de seu funcionamento, utilizando a representao de raios luminosos, que produz a imagem observvel, indicado na Figura B. A respeito do funcionamento do microscpio tico composto e considerando-se as figuras, correto afirmar que

(UFU - 2020 - 1 FASE)Uma prtica muito comum nas escolas a montagem de um motor eltrico rudimentar simples conforme o indicado na Figura A. Ele constitudo de uma pilha comum, suporte de arames que podem ser de clips de papel, um fio condutor enrolado em formato de uma bobina e um im permanente. Quando ligado, aps um pequeno empurro inicial e dependendo das condies de montagem, ele gira transformando energia eltrica em energia mecnica (Figura B). Qual a explicao fsica para a gerao do movimento de rotao do motor eltrico?

(UFU - 2019 - 2 FASE) Em um motor de automvel, a mistura de combustvel com ar comprimida pelo pisto antes da ignio a uma taxa de 10,0 para 1,0, ou seja, o volume final do cilindro 10 vezes menor que o volume inicial, como mostrado na figura abaixo (figura fora de escala). Considere que no haja trocas de calor entre a mistura no interior do cilindro e sua vizinhana, que as dimenses do equipamento no sofram variaes significativas com a temperatura, e que a mistura tenha comportamento semelhante ao de um gs ideal e faa o que se pede. A) Se a presso inicial e a temperatura inicial valem 1,5 atm e 127 o C respectivamente, e a presso final de 30 atm, calcule, em graus Celsius, a temperatura da mistura na situao final. B) Explique a variao de temperatura sofrida pela mistura.

(UFU - 2019 - 2 FASE) Os raios-X compreendem uma faixa do espectro de radiao eletromagntica de alta frequncia e comprimentos de onda que variam de 1 picmetro (10 -12 m) at 1 nanmetro (10 -9 m). Um esquema simplificado de um aparelho de raios-X est indicado na figura abaixo. Nele, eltrons so acelerados por meio de uma alta diferena de potencial, a partir de um catodo constitudo de um filamento metlico aquecido por corrente eltrica, em direo ao anodo, que constitudo de um slido macio. Quando os eltrons colidem com o anodo e sua velocidade se reduz drasticamente, ocorre a produo de raios-X. A) Supondo-se que a diferena de potencial entre o anodo e o catodo de 30.000 volts, desprezando as dissipaes e a velocidade inicial dos eltrons, qual a energia cintica que os eltrons iro colidir com o anodo? A carga do eltron em mdulo 1,6 x 10 -19 C. B) Os raios-X so de grande importncia para a humanidade apesar de serem classificados como radiaes ionizantes. Cite e explique um exemplo de uso de raios-X e um possvel efeito negativo de seu uso.

(UFU - 2019 - 2 FASE) A luz visvel pode apresentar diferentes comprimentos de onda ou de frequncia, conforme a figura abaixo. Disponvel em: ttp://www.if.ufrgs.br/fis02001/aulas/aularad.htm. Acesso em fev.2019. (Adaptado) O comprimento de onda da luz emitida por um astro em repouso diferente quando comparado ao valor obtido se esse mesmo astro se encontrar em movimento, distanciando-se do observador, que, nesse caso, se mostraria deslocado em direo cor vermelha do espectro, o chamado desvio para o vermelho. A partir da situao descrita, responda: A) Por que o comprimento de onda da luz emitida por um astro apresenta o desvio para o vermelho quando ele se encontra em movimento, distanciando-se do observador? B) Se esse astro est a 1.200 anos-luz de ns, em que ano a luz que vemos hoje, em 2019, na Terra, partiu dele? Justifique sua resposta.

(UFU - 2019 - 2 FASE) Em 1641, Gasparo Berti realizou uma experincia que consistia num longo tubo de chumbo (AB) colocado defronte sua casa. A parte superior do tubo ficou em frente a uma das janelas e a outra prxima ao solo, sendo que em sua base foi encaixada uma torneira de lato (R). O tubo estava dentro de um tonel (T) completamente cheio de gua pura, cuja densidade 1.000 Kg/m 3 . Em sua parte superior, foi adaptado um recipiente de vidro com formato de um frasco, que continha um orifcio (C) que foi lacrado por um parafuso de lato (D). MARTINS, R. A. Tratados Fsicos de Blaise Pascal. Cadernos de Histria e Filosofia da Cincia, srie 2, v.01, n. esp., dez/1989. (Adaptado) O aparato, depois de devidamente posicionado, foi totalmente preenchido pela gua, utilizando-se a abertura superior (C) do tubo, que depois foi totalmente fechada. Quando a torneira (R) na base foi aberta, a gua fluiu para o tonel, porm uma parcela ficou presa no tubo at a altura (L). A) Explique por que parte da gua permaneceu no tubo sem escoar totalmente para o tonel em sua base. B) Considerando-se que o referido experimento foi feito ao nvel do mar, com presso atmosfrica de 1 x 10 5 Pascal e num local com g = 10m/s 2, qual a altura da coluna de gua que permaneceno tubo? Obs.: desconsidere a parte do tubo submersa na gua do tonel.

(UFU - 2019 - 1 FASE )Um circuito, utilizando um conjunto gerador de clulas fotovoltaicas e um resistor, montado conforme mostra a Figura A. O grfico da Figura B indica as curvas de Diferena De Potencial (DDP) em funo da corrente eltrica do conjunto gerador de clulas fotovoltaicas e do resistor indicados na Figura A. Qual a potncia que o conjunto gerador de clulas fotovoltaicas fornece ao resistor nas condies do circuito da Figura A?