Questões de Física - UNICAMP | Gabarito e resoluções

(UNICAMP - 2016 - 1 FASE)Beisebol um esporte que envolve o arremesso, com a mo, de uma bola de 140 g de massa na direo de outro jogador que ir rebat-la com um taco slido. Considere que, em um arremesso, o mdulo da velocidade da bola chegou a 162 km / h, imediatamente aps deixar a mo do arremessador. Sabendo que o tempo de contato entre a bola e a mo do jogador foi de 0,07 s, o mdulo da fora mdia aplicada na bola foi de

(UNICAMP - 2016 - 2 fase - Questo 10) O Parque Gell em Barcelona um dos mais impressionantes parques pblicos do mundo e representa uma das obras mais marcantes do arquiteto Antoni Gaud. Em sua obra, Gaud utilizou um nmero imenso de azulejos coloridos. a) Considere que, no Parque Gell, existe um nmero 𝑁 = 2 106 de azulejos cujas faces esto perfeitamente perpendiculares direo da radiao solar quando o sol est a pino na cidade de Barcelona. Nessa situao, a intensidade da radiao solar no local 𝐼 = 1200 W/m2 . Estime a rea de um azulejo tipicamente presente em casas e, a partir da rea total dos 𝑁 azulejos, calcule a energia solar que incide sobre esses azulejos durante um tempo 𝑡 = 60 s. b) Uma das esculturas mais emblemticas do parque Gell tem a forma de um rptil multicolorido conhecido como El Drac, que se converteu em um dos smbolos da cidade de Barcelona. Considere que a escultura absorva, em um dia ensolarado, uma quantidade de calor 𝑄 = 3500 kJ. Considerando que a massa da escultura 𝑚 = 500 kg e seu calor especfico 𝑐 = 700 J/(kg.K), calcule a variao de temperatura sofrida pela escultura, desprezando as perdas de calor para o ambiente.

(UNICAMP - 2016 - 2 fase - Questo 11) Um estudo publicado em 2014 na renomada revista cientfica Physical Review Letters (http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.175502) descreve como a antiga civilizao egpcia reduzia o atrito entre a areia e os trens que levavam pedras de at algumas toneladas para o local de construo das pirmides. O artigo demonstrou que a areia na frente do tren era molhada com a quantidade certa de gua para que ficasse mais rgida, diminuindo a fora necessria para puxar o tren. Caso necessrio, use 𝑔 = 10 m/s2 para resolver as questes abaixo. a) Considere que, no experimento realizado pelo estudo citado acima, um bloco de massa 𝑚 = 2 kg foi colocado sobre uma superfcie de areia mida e puxado por uma mola de massa desprezvel e constante elstica 𝑘 = 840 N/m, com velocidade constante, como indica a figura ao lado. Se a mola em repouso tinha comprimento 𝑙𝑟𝑒𝑝𝑜𝑢𝑠𝑜 = 0,10 m, qual o coeficiente de atrito dinmico entre o bloco e a areia? b) Neste experimento, o menor valor de coeficiente de atrito entre a areia e o tren obtido com a quantidade de gua que torna a areia rgida ao cisalhamento. Esta rigidez pode ser caracterizada pelo seu mdulo de cisalhamento, dado por 𝐺 = 𝐹𝑙𝐴∆𝑥, em que 𝐹 o mdulo da fora aplicada tangencialmente a uma superfcie de rea 𝐴 de um material de espessura 𝑙, e que a deforma por uma distncia ∆𝑥, como indica a figura ao lado. Considere que a figura representa o experimento realizado para medir 𝐺 da areia e tambm o coeficiente de atrito dinmico entre a areia e o bloco, ambos em funo da quantidade de gua na areia. O resultado do experimento mostrado no grfico apresentado no espao de resoluo abaixo. Com base no experimento descrito, qual o valor da razo 𝑙∆𝑥 da medida que resultou no menor coeficiente de atrito dinmico?

(UNICAMP - 2016 - 2 fase - Questo 12) Sabe-se atualmente que os prtons e nutrons no so partculas elementares, mas sim partculas formadas por trs quarks. Uma das propriedades importantes do quark o sabor, que pode assumir seis tipos diferentes: top, bottom, charm, strange, up e down. Apenas os quarks up e down esto presentes nos prtons e nos nutrons. Os quarks possuem carga eltrica fracionria. Por exemplo, o quark up tem carga eltrica igual a qup = + 2 / 3ee o quark down qdown= 1/3e ,ondee o mdulo da carga elementar do eltron. a) Quais so os trs quarks que formam os prtons e os nutrons? b)Calcule o mdulo da fora de atrao eletrosttica entre um quark up e um quark down separados por uma distncia d = 0,21015 m. Caso necessrio, use K = 9109 Nm2/C2 e e = 1,61019 C.

(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.)