Questões de Física - UNICAMP 2015 | Gabarito e resoluções

(UNICAMP - 2015) Movimento browniano o deslocamento aleatrio de partculas microscpicas suspensas em um fluido, devido s colises com molculas do fluido em agitao trmica. a) A figura abaixo mostra a trajetria de uma partcula em movimento browniano em um lquido aps vrias colises. Sabendo-se que os pontos negros correspondem a posies da partcula a cada 30 s, qual o mdulo da velocidade mdia desta partcula entre as posies A e B? b) Em um de seus famosos trabalhos, Einstein props uma teoria microscpica para explicar o movimento de partculas sujeitas ao movimento browniano. Segundo essa teoria, o valor eficaz do deslocamento de uma partcula em uma dimenso dado por, onde o tempo em segundos eocoeficiente de difuso de uma partcula em um determinado fluido, em que, a temperatura absoluta e o raio da partculaem suspenso. Qual o deslocamento eficaz de uma partcula de raio r = 3 m neste fluido a T = 300 K aps 10 minutos?

(UNICAMP - 2015) Jetlev um equipamento de diverso movido a gua. Consiste em um colete conectado a uma mangueira que, por sua vez, est conectada a uma bomba de gua que permanece submersa. O aparelho retira gua do mar e a transforma em jatos para a propulso do piloto, que pode ser elevado a at 10 metros de altura (ver figura ao lado). a) Qual a energia potencial gravitacional, em relao superfcie da gua, de um piloto de 60 kg, quando elevado a 10 metros de altura? b) Considere que o volume de gua por unidade de tempo que entra na mangueira na superfcie da gua o mesmo que sai nos jatos do colete, e que a bombaretira gua do mar a uma taxa de 30 litros/s. Lembre-se que o Impulsode uma fora constante, dado pelo produto desta fora pelo intervalo de tempode sua aplicao, igual, em mdulo, variao da quantidade de movimentodo objeto submetido a esta fora.Calcule a diferena de velocidade entre a gua que passa pela mangueira e a que sai nos jatos quando o colete propulsor estiver mantendo o piloto de m = 60 kg em repouso acima da superfcie da gua. Considere somente a massa do piloto e use a densidade da gua como

(UNICAMP - 2015) Alguns experimentos muito importantes em fsica, tais como os realizados em grandes aceleradores de partculas, necessitam de um ambiente com uma atmosfera extremamente rarefeita, comumente denominada de ultra-alto-vcuo. Em tais ambientes a presso menor ou igual a 10-6 Pa. a) Supondo que as molculas que compem uma atmosfera de ultra-alto-vcuo esto distribudas uniformemente no espao e se comportam como um gs ideal, qual o nmero de molculas por unidade de volume em uma atmosfera cuja presso seja P = 3,2108 Pa, temperatura ambiente T =300 K ? Se necessrio, use: Nmero de Avogrado NA= 6 1023e a Constante universal dos gases ideais R = 8 J/molK. b)Sabe-se que a presso atmosfrica diminui com a altitude, de tal forma que, a centenas de quilmetros de altitude, ela se aproxima do vcuo absoluto. Por outro lado, presses acima da encontrada na superfcie terrestre podem ser atingidas facilmente em uma submerso aqutica. Calcule a razoentre as presses que devem suportar a carcaa de uma nave espaciala centenasde quilmetros de altitude e a de um submarinoa 100 mde profundidade, supondo que o interior de ambos os veculos se encontra presso de 1 atm. Considere a densidade da gua como

(UNICAMP - 2015) O primeiro trecho do monotrilho de So Paulo, entre as estaes Vila Prudente e Oratrio, foi inaugurado em agosto de 2014. Uma das vantagens do trem utilizado em So Paulo que cada carro feito de ligas de alumnio, mais leve que o ao, o que, ao lado de um motor mais eficiente, permite ao trem atingir uma velocidade de oitenta quilmetros por hora. a) A densidade do ao dao = 7,9 g/cm3 e a do alumnio dAl = 2,7 g/cm3.Obtenha a razoentre os trabalhosrealizados pelas foras resultantes que aceleram dois trens de dimenses idnticas, um feito de ao e outro feito de alumnio, com a mesma acelerao constante de mdulo a, por uma mesma distncia l. b)Outra vantagem do monotrilho de So Paulo em relao a outros tipos de transporte urbano o menor nvel de rudo que ele produz. Considere que o trem emite ondas esfricas como uma fonte pontual. Se a potncia sonora emitida pelo trem igual a P = 1,2 mW, qual o nvel sonoro S em dB, a uma distncia R = 10 m do trem? O nvel sonoro S em dB dado pela expresso, em que a intensidade da onda sonora e a intensidade de referncia padro correspondente ao limiar da audio do ouvido humano.

(UNICAMP - 2015) Um desafio tecnolgico atual a produo de baterias biocompatveis e biodegradveis que possam ser usadas para alimentar dispositivos inteligentes com funes mdicas. Um parmetro importante de uma bateria biocompatvel sua capacidade especfica (C), definida como a sua carga por unidade massa, geralmente dada em mAh/g. O grfico abaixo mostra de maneira simplificada a diferena de potencial de uma bateria base de melanina em funo de C. a) Para uma diferena de potencial de 0,4 V, que corrente mdia a bateria de massa m = 5,0 g fornece, supondo que ela se descarregue completamente em um tempo t = 4 h? b) Suponha que uma bateria preparada com C = 10 mAh/g esteja fornecendo uma corrente constante total i = 2 mA a um dispositivo. Qual a potncia eltrica fornecida ao dispositivo nessa situao?

(UNICAMP - 2015) A Agncia Espacial Brasileira est desenvolvendo um veculo lanador de satlites (VLS) com a finalidade de colocar satlites em rbita ao redor da Terra. A agncia pretende lanar o VLS em 2016, a partir do Centro de Lanamento de Alcntara, no Maranho. a) Considere que, durante um lanamento, o VLS percorre uma distncia de 1200 km em 800 s. Qual a velocidade mdia do VLS nesse trecho? b) Suponha que no primeiro estgio do lanamento o VLS suba a partir do repouso com acelerao resultante constante de mdulo aR. Considerando que o primeiro estgio dura 80 s, e que o VLS percorre uma distncia de 32 km, calcule aR.

(UNICAMP 2015)A primeira lei de Kepler demonstrou que os planetas se movem em rbitas elpticas e no circulares. A segunda lei mostrou que os planetas no se movem a uma velocidade constante. (Adaptado Marvin Perry, Civilizao Ocidental: uma histria concisa. So Paulo: Martins Fontes, 1999, p. 289.) correto afirmar que as leis de Kepler

(UNICAMP 2015) Recentemente, uma equipe de astrônomos afirmou ter identificado uma estrela com dimensões comparáveis às da Terra, composta predominantemente de diamante. Por ser muito frio, o astro, possivelmente uma estrela anã branca, teria tido o carbono de sua composição cristalizado em forma de um diamante praticamente do tamanho da Terra. Os astrônomos estimam que a estrela estaria situada a uma distância d = 9,0 x 1018 m da Terra. Considerando um foguete que se desloca a uma velocidade v = 1,5 x 104 m/s, o tempo de viagem do foguete da Terra até essa estrela seria de (1 ano 3,0x107s)

(UNICAMP 2015) Recentemente, uma equipe de astrnomos afirmou ter identificado uma estrela com dimenses comparveis s da Terra, composta predominantemente de diamante. Por ser muito frio, o astro, possivelmente uma estrela an branca, teria tido o carbono de sua composio cristalizado em forma de um diamante praticamente do tamanho da Terra. Considerando que a massa e as dimenses dessa estrela so comparveis s da Terra, espera-se que a acelerao da gravidade que atua em corpos prximos superfcie de ambos os astros seja constante e de valor no muito diferente. Suponha que um corpo abandonado, a partir do repouso, de uma altura h = 54 m da superfcie da estrela, apresente um tempo de queda t = 3,0 s. Desta forma, pode-se afirmar que a acelerao da gravidade na estrela de

(UNICAMP 2015)Os clculos dos pesquisadores sugerem que a temperatura mdia dessa estrela de Ti= 2.700 C. Considere uma estrela como um corpo homogneo de massa M = 6,0 x 1024 kg constituda de um material com calor especfico c = 0,5 kJ/(kg C). A quantidade de calor que deve ser perdida pela estrela para que ela atinja uma temperatura final de Tf = 700 c igual a

(UNICAMP 2015)Considere um computador que armazena informaes em um disco rgido que gira a uma frequncia de 120 Hz. Cada unidade de informao ocupa um comprimento fsico de 0,2 m na direo do movimento de rotao do disco. Quantas informaes magnticas passam, por segundo, pela cabea de leitura, se ela estiver posicionada a 3 cm do centro de seu eixo, como mostra o esquema simplificado apresentado abaixo? (Considere 3.)

(UNICAMP 2015) A figura abaixo mostra, de forma simplificada, o sistema de freios a disco de um automvel. Ao se pressionar o pedal do freio, este empurra o mbolo de um primeiro pisto que, por sua vez, atravs do leo do circuito hidrulico, empurra um segundo pisto. O segundo pisto pressiona uma pastilha de freio contra um disco metlico preso roda, fazendo com que ela diminua sua velocidade angular. Considerando o dimetro d2 do segundo pisto duas vezes maior que o dimetro d1 do primeiro, qual a razo entre a fora aplicada ao pedal de freio pelo p do motorista e a fora aplicada pastilha de freio?

(UNICAMP 2015) A figura abaixo mostra, de forma simplificada, o sistema de freios a disco de um automóvel. Ao se pressionar o pedal do freio, este empurra o êmbolo de um primeiro pistão que, por sua vez, através do óleo do circuito hidráulico, empurra um segundo pistão. O segundo pistão pressiona uma pastilha de freio contra um disco metálico preso à roda, fazendo com que ela diminua sua velocidade angular. Qual o trabalho executado pela força de atrito entre o pneu e o solo para parar um carro de massa m = 1.000 kg, inicialmente a v = 72 km/h, sabendo que os pneus travam no instante da frenagem, deixando de girar, e o carro desliza durante todo o tempo de frenagem?

(UNICAMP 2015) Por sua baixa eficincia energtica, as lmpadas incandescentes deixaro de ser comercializadas para uso domstico comum no Brasil. Nessas lmpadas, apenas 5% da energia eltrica consumida convertida em luz visvel, sendo o restante transformado em calor. Considerando uma lmpada incandescente que consome 60 W de potncia eltrica, qual a energia perdida em forma de calor em uma hora de operao?

(UNICAMP 2015)A figura 1 apresentada a seguir representa a potência elétrica dissipada pelo filamento de tungstênio de uma lâmpada incandescente em função da sua resistência elétrica. Já a figura 2 apresenta a temperatura de operação do filamento em função de sua resistência elétrica. Se uma lâmpada em funcionamento dissipa 150 W de potência elétrica, a temperatura do filamento da lâmpada é mais próxima de: