Questões de Física - UNICAMP 2012 | Gabarito e resoluções

(UNICAMP - 2012 - 2 fase - Questo 1) Em 2011 o Atlantis realizou a ltima misso dos nibus espaciais, levando quatro astronautas Estao Espacial Internacional. a) A Estao Espacial Internacional gira em torno da Terra numa rbita aproximadamente circular de raio R = 6800 km e completa 16 voltas por dia. Qual a velocidade escalar mdia da Estao Espacial Internacional? b) Prximo da reentrada na atmosfera, na viagem de volta, o nibus espacial tem velocidade de cerca de 8000 m/s, e sua massa de aproximadamente 90 toneladas. Qual a sua energia cintica?

(UNICAMP - 2012 - 2 fase - Questo 2) O tempo de viagem de qualquer entrada da Unicamp at a regio central do campus de apenas alguns minutos. Assim, a economia de tempo obtida, desrespeitando-se o limite de velocidade, muito pequena, enquanto o risco de acidentes aumenta significativamente. a) Considere que um nibus de massa M = 9000 kg , viajando a 80 km/h, colide na traseira de um carro de massa ma = 1000 kg que se encontrava parado. A coliso inelstica, ou seja, carro e nibus seguem grudados aps a batida. Calcule a velocidade do conjunto logo aps a coliso. b) Alm do excesso de velocidade, a falta de manuteno do veculo pode causar acidentes. Por exemplo, o desalinhamento das rodas faz com que o carro sofra a ao de uma fora lateral. Considere um carro com um pneu dianteiro desalinhado de 3, conforme a figura ao lado, gerando uma componente lateral da fora de atrito FL em uma das rodas. Para um carro de massamb = 1600 kg , calcule o mdulo da acelerao lateral do carro, sabendo que o mdulo da fora de atrito em cada roda vale Fat = 8000 N . Dados: sen 3 = 0,05 e cos 3 = 0,99.

(UNICAMP - 2012 - 2 fase - Questo 3) O leo lubrificante tem a funo de reduzir o atrito entre as partes em movimento no interior do motor e auxiliar na sua refrigerao. O nvel de leo no crter varia com a temperatura do motor, pois a densidade do leo muda com a temperatura. A tabela ao lado apresenta a densidade de certo tipo de leo para vrias temperaturas. a) Se forem colocados 4 litros de leo a 20oC no motor de um carro, qual ser o volume ocupado pelo leo quando o motor estiver a100oC? b) A fora de atrito que um cilindro de motor exerce sobre o pisto que se desloca em seu interior tem mdulo Fatrito = 3,0 N . A cada ciclo o pisto desloca-se 6,0 cm para frente e 6,0 cm para trs, num movimento de vai e vem. Se a frequncia do movimento do pisto de 2500 ciclos por minuto, qual a potncia mdia dissipada pelo atrito?

(UNICAMP - 2012 - 2 fase - Questo 4) Os bales desempenham papel importante em pesquisas atmosfricas e sempre encantaram os espectadores. Bartolomeu de Gusmo, nascido em Santos em 1685, considerado o inventor do aerstato, balo empregado como aeronave. Em temperatura ambiente, Tamb=300K, a densidade do ar atmosfrico vale. Quando o ar no interior de um balo aquecido, sua densidade diminui, sendo que a presso e o volume permanecem constantes. Com isso, o balo acelerado para cima medida que seu peso fica menor que o empuxo. a) Um balo tripulado possui volume total V =3,0x106litros. Encontre o empuxo que atua no balo. b) Qual ser a temperatura do ar no interior do balo quando sua densidade for reduzida a? Considere que o ar se comporta como um gs ideal e note que o nmero de moles de ar no interior do balo proporcional sua densidade.

(UNICAMP - 2012 - 1 FASE) Um jogador de futebol chuta uma bola a 30 m do gol adversrio. A bola descreve uma trajetria parablica, passa por cima da trave e cai a uma distncia de 40 m de sua posio original. Se, ao cruzar a linha do gol, a bola estava a 3 m do cho, a altura mxima por ela alcanada esteve entre

(UNICAMP - 2012 - 2 fase - Questo 5) Em 2015, estima-se que o cncer ser responsvel por uma dezena de milhes de mortes em todo o mundo, sendo o tabagismo a principal causa evitvel da doena. Alm das inmeras substncias txicas e cancergenas contidas no cigarro, a cada tragada, o fumante aspira fumaa a altas temperaturas, o que leva morte clulas da boca e da garganta, aumentando ainda mais o risco de cncer. a) Para avaliar o efeito nocivo da fumaa,clulas humanas foram expostas, em laboratrio, fumaa de cigarro temperatura de 72oC,valor tpico para a fumaa tragada pelos fumantes. Nos primeiros instantes, o nmero de clulas que permanecem vivas em funo do tempo t dado por, onde o tempo necessrio para que 90% das clulas morram. O grfico abaixo mostra como varia com a temperatura.Quantas clulas morrem por segundo nos instantes iniciais? b) A cada tragada, o fumante aspira aproximadamente 35 mililitros de fumaa. A fumaa possui uma capacidade calorfica molare um volume molar de 28 litros/mol . Assumindo que a fumaa entra no corpo humano a 72oCe sai a 37oC,calcule o calor transferido ao fumante numa tragada. Imagem da folha de resposta.

(UNICAMP - 2012 - 2 fase - Questo 6) Em 1963, Hodgkin e Huxley receberam o prmio Nobel de Fisiologia por suas descobertas sobre a gerao de potenciais eltricos em neurnios. Membranas celulares separam o meio intracelular do meio externo clula, sendo polarizadas em decorrncia do fluxo de ons. O acmulo de cargas opostas nas superfcies interna e externa faz com que a membrana possa ser tratada, de forma aproximada, como um capacitor. a) Considere uma clula em que ons, de carga unitria,cruzam a membrana e do origem a uma diferena de potencial eltrico de 80 mV . Quantos ons atravessaram a membrana, cuja rea ,se sua capacitncia por unidade de rea ? b) Se uma membrana, inicialmente polarizada, despolarizada por uma corrente de ons, qual a potncia eltrica entregue ao conjunto de ons no momento em que a diferena de potencial for 20 mV e a corrente forons/s,sendo a carga de cada on?

(UNICAMP - 2012 - 2 fase - Questo 7) Nos ltimos anos, o Brasil vem implantando em diversas cidades o sinal de televiso digital. O sinal de televiso transmitido atravs de antenas e cabos, por ondas eletromagnticas cuja velocidade no ar aproximadamente igual da luz no vcuo. a) Um tipo de antena usada na recepo do sinal a log-peridica, representada na figura abaixo, na qual o comprimento das hastes metlicas de uma extremidade outra, L, varivel. A maior eficincia de recepo obtida quando L cerca de meio comprimento de onda da onda eletromagntica que transmite o sinal no ar.Encontre a menor frequncia que a antena ilustrada na figura consegue sintonizar de forma eficiente, e marque na figura a haste correspondente. b) Cabos coaxiais so constitudos por dois condutores separados por um isolante de ndice de refrao n e constante dieltrica K, relacionados por.A velocidade de uma onda eletromagntica no interior do cabo dada por.Qual o comprimento de onda de uma onda de frequnciaque se propaga num cabo cujo isolante o polietileno? Imagem da folha de respostas.

(UNICAMP - 2012 - 2 fase - Questo 8) Raios X, descobertos por Rntgen em 1895, so largamente utilizados como ferramenta de diagnstico mdico por radiografia e tomografia. Alm disso, o uso de raios X foi essencial em importantes descobertas cientficas, como, por exemplo, na determinao da estrutura do DNA. a) Em um dos mtodos usados para gerar raios X, eltrons colidem com um alvo metlico perdendo energia cintica e gerando ftons de energia, sendoea frequncia da radiao. A figura (a) abaixo mostra a intensidade da radiao emitida em funo do comprimento de onda,.Se toda a energia cintica de um eltron for convertida na energia de um fton, obtemos o fton de maior energia. Nesse caso, a frequncia do fton torna-se a maior possvel, ou seja, acima dela a intensidade emitida nula. Marque na figura o comprimento de onda correspondente a este caso e calcule a energia cintica dos eltrons incidentes. b) O arranjo atmico de certos materiais pode ser representado por planos paralelos separados por uma distncia d. Quando incidem nestes materiais, os raios X sofrem reflexo especular, como ilustra a figura (b) abaixo. Uma situao em que ocorre interferncia construtiva aquela em que a diferena do caminho percorrido por dois raios paralelos,, igual a,um comprimento de onda da radiao incidente. Qual a distncia d entre planos para os quais foi observada interferncia construtiva emusando-se raios X de? Dados:e Imagens da folha de resposta.

(UNICAMP - 2012 - 1 FASE) O transporte fluvial de cargas pouco explorado no Brasil, considerando-se nosso vasto conjunto de rios navegveis. Uma embarcao navega a uma velocidade de 26 ns, medida em relao gua do rio (use 1 n = 0,5 m/s). A correnteza do rio, por sua vez, tem velocidade aproximadamente constante de 5,0 m/s em relao s margens. Qual o tempo aproximado de viagem entre duas cidades separadas por uma extenso de 40 km de rio, se o barco navega rio acima, ou seja, contra a correnteza?

(UNICAMP - 2012 - 1 FASE)As eclusas permitem que as embarcaes faam a transposio dos desnveis causados pelas barragens. Alm de ser uma monumental obra de engenharia hidrulica, a eclusa tem um funcionamento simples e econmico. Ela nada mais do que um elevador de guas que serve para subir e descer as embarcaes. A eclusa de Barra Bonita, no rio Tiet, tem um desnvel de aproximadamente 25 m. Qual o aumento da energia potencial gravitacional quando uma embarcao de massa m = 1,2104 kg elevada na eclusa?

(UNICAMP - 2012 - 1 FASE)Em setembro de 2010, Jpiter atingiu a menor distncia da Terra em muitos anos. As figuras abaixo ilustram a situao de maior afastamento e a de maior aproximao dos planetas, considerando que suas rbitas so circulares, que o raio da rbita terrestre (RT) mede 1,51011 m e que o raio da rbita de Jpiter (RJ) equivale a 7,51011 m. A fora gravitacional entre dois corpos de massas m1 e m2tem mduloem que r a distncia entre eles eSabendo que a massa de Jpiter eque a massa da Terra ,o mdulo da fora gravitacional entre Jpiter e a Terra no momento de maior proximidade

(UNICAMP - 2012 - 1 FASE) Em setembro de 2010, Jpiter atingiu a menor distncia da Terra em muitos anos. As figuras abaixo ilustram a situao de maior afastamento e a de maior aproximao dos planetas, considerando que suas rbitas so circulares, que o raio da rbita terrestre (RT) mede 1,51011 m e que o raio da rbita de Jpiter (RJ) equivale a 7,51011 m. De acordo com a terceira lei de Kepler, o perodo de revoluo e o raio da rbita desses planetas em torno do Sol obedecem relaoem que TJ e TT so os perodos de Jpiter e da Terra, respectivamente. Considerando as rbitas circulares representadas na figura, o valor de TJ em anos terrestres mais prximo de

(UNICAMP - 2012 - 1 FASE) A figura abaixo mostra um espelho retrovisor plano na lateral esquerda deum carro. O espelho est disposto verticalmente e a altura do seu centro coincide com a alturados olhos do motorista. Os pontos da figura pertencem a um plano horizontal que passa pelocentro do espelho. Nesse caso, os pontos que podem ser vistos pelo motorista so:

(UNICAMP - 2012 - 1 FASE)Atualmente h um nmero cada vez maior de equipamentos eltricos portteis e isto tem levado a grandes esforos no desenvolvimento de baterias com maior capacidade de carga, menor volume, menor peso, maior quantidade de ciclos e menor tempo de recarga, entre outras qualidades. Outro exemplo de desenvolvimento, com vistas a recargas rpidas, o prottipo de uma bateria de on-ltio, com estrutura tridimensional. Considere que uma bateria, inicialmente descarregada, carregada com uma corrente mdiaim= 3,2Aat atingir sua carga mxima deQ = 0,8 Ah.O tempo gasto para carregar a bateria de