Questões de Física - UNICAMP 2019 | Gabarito e resoluções

(UNICAMP - 2019 - 2 fase - Questo 1) Nos cruzamentos de avenidas das grandes cidades comum encontrarmos, alm dos semforos tradicionais de controle de trfego de carros, semforos de fluxo de pedestres, com cronmetros digitais que marcam o tempo para a travessia na faixa de pedestres. a) No instante em que o semforo de pedestres se torna verde e o cronmetro inicia a contagem regressiva, uma pessoa encontra-se a uma distncia d = 20 m do ponto de incio da faixa de pedestres, caminhando a uma velocidade inicial v0 = 0,5 m/s . Sabendo que ela inicia a travessia da avenida com velocidade v = 1,5 m/s , calcule a sua acelerao constante no seu deslocamento em linha reta at o incio da faixa. b)Considere agora uma pessoa que atravessa a avenida na faixa de pedestres, partindo de um lado da avenida com velocidade inicial v0 = 0,4 m/s e chegando ao outro lado com velocidade final v = 1,2 m/s. O pedestre realiza todo o percurso com acelerao constante em um intervalo de tempo de t = 15 s . Construa o grfico da velocidade do pedestre em funo do tempo e, a partir do grfico, calcule a largura da avenida.

(UNICAMP - 2019 - 2 fase - Questo 2) Em agosto de 2018 a Nasa lanou a Sonda Solar Parker, destinada a investigar o Sol, passando pela coroa solar. A sonda seguir uma trajetria dando vrias voltas em torno do Sol, em rbitas elpticas com grande excentricidade. a) Considere um corpo que descreve uma rbita elptica em torno do Sol, como ilustra a figura A. A rea da elipse varrida pela linha que liga o corpo ao Sol no trecho 2 o dobro da rea varrida no trecho 1 (A2 = 2 A1);j as distncias percorridas nos trechos so tais qued2 = 0,8 d1. Se a velocidade escalar mdia do corpo no trecho 1 igual a v1 = 172.000 km/h , quanto vale a velocidade escalar mdia no trecho 2? b)A sonda ter sua velocidade modificada (sem consumo adicional de combustvel) nas passagens prximas ao planeta Vnus, explorando o efeito conhecido como catapulta gravitacional. Para ilustrar esse efeito, considere dois corpos de massas M e m , inicialmente com velocidades de mesmo mdulo (V0),mesma direo e sentidos contrrios. Aps a aproximao, os corpos se afastam com velocidades de mdulos VA e VB,seguindo na mesma direo inicial, conforme mostra a figura B. Como a energia cintica se conserva, a velocidade de afastamento dos corpos igual de aproximao: 2v0 = VB VA.Encontre a velocidade VB da massa m em termos de M, m e v0. Em seguida, use M= 100m e encontre a razo VB / v0.

(UNICAMP - 2019 - 2 fase - Questo 3) Nas proximidades do Sol, a Sonda Solar Parker estar exposta a altas intensidades de radiao e a altas temperaturas. Diversos dispositivos sero usados para evitar o aquecimento excessivo dos equipamentos a bordo da sonda, entre eles um sistema de refrigerao. Um refrigerador opera atravs da execuo de ciclos termodinmicos. a)Considere o ciclo termodinmico representado abaixo para um gs ideal, em que V2 = 1,5 V1 eT1 = 200 K. Calcule a temperatura T3. b)A partir do grfico, estime o mdulo do trabalho realizado sobre o gs em um ciclo, em termos apenas de V1, V2, P1 e P4. Grfico da folha de respostas.

(UNICAMP - 2019 - 2 fase - Questo 4) A levitao acstica consiste no emprego de ondas acsticas para exercer fora sobre objetos e com isso mant-los suspensos no ar, como a formiga representada na figura A, ou moviment-los de forma controlada. Uma das tcnicas utilizadas baseia-se na formao de ondas acsticas estacionrias entre duas placas, como ilustra a figura B, que mostra a amplitude da presso em funo da posio vertical. a)As frequncias de ressonncia acstica entre duas placas, ou num tubo fechado nas duas extremidades, so dadas por, sendoa distncia entre as placas,a velocidade do som no ar, eum nmero inteiro positivo e no nulo que designao modo. Qual a frequncia do modo ilustrado na figura B? b)A fora acstica aplicada numa pequena esfera aponta sempre na direoe no sentido do n de presso mais prximo. Nas proximidades de cada n, a fora acstica pode ser aproximada por, sendouma constante e. Ou seja,a fora aponta para cima (positiva) quando a esfera est abaixo do n (negativo), e vice-versa. See uma esfera de massa solta a partir do repouso na posio de um n, qual ser a menor distncia percorrida pela esfera at que ela volta a ficar instantaneamente em repouso? Despreze o atrito viscoso da esfera com o ar. Imagem da folha de respostas

(UNICAMP - 2019 - 2 fase - Questo 5) Capacitores so componentes de circuitos eltricos que tm a funo de armazenar carga. O tempo necessrio para carregar ou descarregar um capacitor depende da sua capacitncia C, bem como das caractersticas dos outros componentes a que ele est ligado no circuito. a relativa demora na descarga dos capacitores que faz com que o desligamento de certos eletrodomsticos no seja instantneo. O circuito da figura A apresenta um capacitor de capacitncialigado a dois resistores de resistnciase, e a uma bateria de fora eletromotriz. A chave S ligada no instantee ogrfico da figura B mostra a cargano capacitor em funo do tempo. a) Qual a diferena de potencial no capacitor em? b) Num outro instante, a corrente no capacitor . Quanto vale a correnteno resistornesse instante? Grfico da folha de respostas.

(UNICAMP - 2019 - 2 fase - Questo 6) a) Todos os corpos emitem radiao, e quanto maior a temperatura do corpo, maior a potncia por ele radiada. Idealmente, os corpos que tm a capacidade de absorver toda a radiao que recebem so tambm os melhores emissores de radiao. Esses corpos so chamados de corpos negros e apresentam espectros de emisso de radiao que dependem somente de suas temperaturas. Alm disso, o comprimento de onda de mxima radiao relaciona-se com a temperatura do corpo da seguinte forma:, sendo. O Sol tem um espectro de emisso similar ao espectro do corpo negro mostrado na figura A. Os valores de emitncia esto divididos pelo valor mximo; j a escala de comprimentos de onda est em nanmetros. Quanto vale a temperatura do corpo negro? b) A separao da radiao luminosa nos diferentes comprimentos de onda usualmente feita pelo emprego de uma grade de difrao ou de um prisma. Quando um feixe luminoso incide numa das faces de um prisma, parte dele refletida, e outra parte refratada. Considere que o feixe luminoso, composto das cores azul e vermelha, incide na face do prisma conforme mostra a figura B. Trace os raios refletidos e os raios refratados na primeira face do prisma, lembrando que o ndice de refrao depende do comprimento de onda. Imagens da folha de respostas

(UNICAMP -2019 - 1 fase) Na opinio de Klaus R. Mecke, professor no Instituto de Fsica Terica da Universidade de Stuttgart, Alemanha, o uso da linguagem da fsica na literatura obedeceria ao seguinte propsito: Uma funo literria central da frmula seria simbolizar a violncia. A frmula torna-se metfora para a violncia, para o calculismo desumano, para a morte e para a fria mecnica - para o golpe de fora. Recorde-se tambm O Pndulo de Foucault, de Umberto Eco, em que a frmula do pndulo caracteriza o estrangulamento de um ser humano. Passo a citar: O perodo de oscilao, T, independente da massa do corpo suspenso (igualdade de todos os homens perante Deus).... Tambm aqui a frmula constitui uma referncia irnica marginalizao do sujeito, reduzido massa inerte suspensa. (Adaptado de Klaus R. Mecke, A imagem da Fsica na Literatura. Gazeta de Fsica, 2004, p. 6-7.) Segundo Mecke, a funo literria de algumas noes da Fsica, presentes em determinados romances, expressa

(Unicamp 2019 - 1 fase) O fsico ingls Stephen Hawking (1942-2018), alm de suas contribuies importantes para a cosmologia, a fsica terica e sobre a origem do universo, nos ltimos anos de sua vida passou a sugerir estratgias para salvar a raa humana de uma possvel extino, entre elas, a mudana para outro planeta. Em abril de 2018, uma empresa americana, em colaborao com a Nasa, lanou o satlite TESS, que analisar cerca de vinte mil planetas fora do sistema solar. Esses planetas orbitam estrelas situadas a menos de trezentos anos-luz da Terra, sendo que um ano-luz a distncia que a luz percorre no vcuo em um ano. Considere um nibus espacial atual que viaja a uma velocidade mdia v = 2,0104 km/s . O tempo que esse nibus levaria para chegar a um planeta a uma distncia de 100 anos-luz igual a (Dado: A velocidade da luz no vcuo igual a c = 3,0108 m/s.)

(Unicamp 2019 - 1 fase) -Em uma pescaria utilizada uma linha com boia e anzol. Inicialmente, na posio de espera, a linha acima da boia mantm-se frouxa e a boia flutua, ficando com 1/3 do seu volume submerso (figura 1). Quando o peixe fisgado, a boia puxada, ficando totalmente submersa e momentaneamente parada; simultaneamente, a linha que a une ao anzol fica esticada verticalmente (figura 2). A parte superior da linha, acima da boia, mantm-se frouxa. Nessa situao, quanto vale o mdulo da tenso da linha que une a boia ao anzol? Despreze as massas da linha e do anzol, bem como o atrito viscoso com a gua.

(Unicamp 2019 - 1 fase) -Considere um drone que utiliza uma bateria com carga total q = 900 mAh . Se o drone operar por um intervalo de tempo igual a ∆t = 90 min , a corrente média fornecida pela bateria nesse intervalo de tempo será igual a

(Unicamp 2019 - 1 fase) Drones vm sendo utilizados por empresas americanas para monitorar o ambiente subaqutico. Esses drones podem substituir mergulhadores, sendo capazes de realizar mergulhos de at cinquenta metros de profundidade e operar por at duas horas e meia. Frequentemente esses drones so usados para medir a temperatura da gua (T) em funo da profundidade (d), a partir da superfcie (d = 0), como no caso ilustrado no grfico a seguir (dados adaptados). Considere que a densidade da gua = 1000 kg/m3 e constante para todas as profundidades medidas pelo drone. Qual a diferena de presso hidrosttica entre a superfcie e uma profundidade para a qual a temperatura da gua o T =19 C?

(Unicamp 2019 - 1 fase) Drones vm sendo utilizados por empresas americanas para monitorar o ambiente subaqutico. Esses drones podem substituir mergulhadores, sendo capazes de realizar mergulhos de at cinquenta metros de profundidade e operar por at duas horas e meia. Leve em conta ainda os dados mostrados no grfico da questo anterior, referentes temperatura da gua (T) em funo da profundidade (d). Considere um volume cilndrico de gua cuja base tem rea A = 2 m, a face superior est na superfcie a uma temperatura constante TA e a face inferior est a uma profundidade d a uma temperatura constante TB , como mostra a figura a seguir. Na situao estacionria, nas proximidades da superfcie, a temperatura da gua decai linearmente em funo de d, de forma que a taxa de transferncia de calor por unidade de tempo (), por conduo da face superior para a face inferior, aproximadamente constante e dada por, em que a condutividade trmica da gua. Assim, a razo constante para todos os pontos da regio de queda linear da temperatura da gua mostrados no grfico apresentado.Utilizando as temperaturas da gua na superfcie e na profundidade d do grfico e a frmula fornecida, conclui-se que, na regio de queda linear da temperatura da gua em funo de d , igual a * Grfico da questo anterior, necessria para essa questo:

(Unicamp 2019 - 1 fase) A depilação a laser é um procedimento de eliminação dos pelos que tem se tornado bastante popular na indústria de beleza e no mundo dos esportes. O número de sessões do procedimento depende, entre outros fatores, da coloração da pele, da área a ser tratada e da quantidade de pelos nessa área. Uma sessão de depilação a laser utiliza pulsos de alta potência e curta duração. O tempo total da sessão depende da área tratada. Considere certa situação em que a luz do laser incide perpendicularmente em uma áreaA = 2 mmcom uma intensidade média igual aI = 2,0 104 W/m . A energia luminosa que incide nessa área durante um intervalo de tempo ∆t = 3ms é igual a

(Unicamp2019 - 1 fase) Na depilao, o laser age no interior da pele, produzindo uma leso trmica que queima a raiz do pelo. Considere uma raiz de pelo de massa inicialmente a uma temperatura que aquecida pelo laser a uma temperatura final. Se o calor especfico da raiz igual a , o calor absorvido pela raiz do pelo durante o aquecimento igual a :

(Unicamp 2019 - 1 fase) A depilao alaser um procedimento de eliminao dos pelos que tem se tornado bastante popular na indstria de beleza e no mundo dos esportes. O nmero de sesses do procedimento depende, entre outros fatores, da colorao da pele, da rea a ser tratada e da quantidade de pelos nessa rea. Trs tipos de laser comumente utilizados para depilao tm comprimentos de onda 1 760 nm, 2 800 nm e3 1060 nm, respectivamente. Se a velocidade da luz vale c =3,0 x 108 m/s, o laser de maior frequncia tem uma frequncia de aproximadamente