Questões de Física - UNICAMP | Gabarito e resoluções

(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:

(UNICAMP 2015)Quando as fontes de tenso contnua que alimentam os aparelhos eltricos e eletrnicos so desligadas, elas levam normalmente certo tempo para atingir a tenso de U = 0 V. Um estudante interessado em estudar tal fenmeno usa um ampermetro e um relgio para acompanhar o decrscimo da corrente que circula pelo circuito a seguir em funo do tempo, aps a fonte ser desligada em t = 0 s. Usando os valores de corrente e tempo medidos pelo estudante, pode-se dizer que adiferena de potencial sobre o resistor R = 0,5 kΩ para t = 400 ms igual a

(Unicamp 2015) Espelhos esfricos cncavos so comumente utilizados por dentistasporque, dependendo da posio relativa entre objeto e imagem, eles permitem visualizardetalhes precisos dos dentes do paciente. Na figura abaixo, pode-se observaresquematicamente a imagem formada por um espelho cncavo. Fazendo uso de raiosnotveis, podemos dizer que a flecha que representa o objeto.

Correr uma maratona requer preparo físico e determinação. A uma pessoa comum se recomenda, para o treino de um dia, repetir 8 vezes a seguinte sequência: correr a distância de 1 km à velocidade de 10,8 km/h e, posteriormente, andar rápido a 7,2 km/h durante dois minutos. a) Qual será a distância total percorrida pelo atleta ao terminar o treino? b) Para atingir a velocidade de 10,8 km/h, partindo do repouso, o atleta percorre 3 m com aceleração constante. Calcule o módulo da aceleração a do corredor neste trecho.

O encontro das águas do Rio Negro e do Solimões, nas proximidades de Manaus, é um dos maiores espetáculos da natureza local. As águas dos dois rios, que formam o Rio Amazonas, correm lado a lado por vários quilômetros sem se misturarem. a) Um dos fatores que explicam esse fenômeno é a diferença da velocidade da água nos dois rios, cerca de vN = 2 km/h para o Negro e vS = 6 km/h para o Solimões. Se uma embarcação, navegando no Rio Negro, demora tN = 2 h para fazer um percurso entre duas cidades distantes dcidades = 48 km , quanto tempo levarápara percorrer a mesma distância no Rio Solimões, também rio acima, supondo que sua velocidade com relação à água seja a mesma nos dois rios? b)Considere um ponto no Rio Negro e outro no Solimões, ambos à profundidade de 5 m e em águas calmas, de forma que as águas nesses dois pontos estejam em repouso. Se a densidade da água do Rio Negro ée a do Rio Solimões é, qual a diferença de pressão entre os dois pontos?

As denúncias de violação de telefonemas e transmissão de dados de empresas e cidadãos brasileiros serviram para reforçar a tese das Forças Armadas da necessidade de o Brasil dispor de seu próprio satélite geoestacionário de comunicação militar (O Estado de São Paulo, 15/07/2013). Uma órbita geoestacionária é caracterizada por estar no plano equatorial terrestre, sendo que o satélite que a executa está sempre acima do mesmo ponto no equador da superfície terrestre. Considere que a órbita geoestacionária tem um raio r =42000 km. a) Calcule a aceleração centrípeta de um satélite em órbita circular geoestacionária. b) A energia mecânica de um satélite de massa m em órbita circular em torno da terra é dada por, em queé o raio da órbita, M = 61024 kg é a massa da Terra e . O raio de órbita de satélites comuns de observação (nãogeoestacionários) é tipicamente de 7000 km. Calcule a energia adicional necessária para colocar um satélite de 200 kg de massa em uma órbita geoestacionária, em comparação a colocá-lo em uma órbita comum de observação.

a) O ar atmosférico oferece uma resistência significativa ao movimento dos automóveis. Suponha que um determinado automóvel movido a gasolina, trafegando em linha reta a uma velocidade constante de v = 72 km/hcom relação ao ar, seja submetido a uma força de atrito de Far = 380 N . Em uma viagem de uma hora, aproximadamente quantos litros de gasolina serão consumidos somente para vencer o atrito imposto pelo ar? Dados: calor de combustão da gasolina: 35 MJ/l . Rendimento do motor a gasolina: 30%. b)A má calibração dos pneus é outro fator que gera gasto extra de combustível. Isso porque o rolamento é real e a baixa pressão aumenta a superfície de contato entre o solo e o pneu. Como consequência, o ponto efetivo da aplicação da força normal de módulo N não está verticalmente abaixo do eixo de rotação da roda (ponto O) e sim ligeiramente deslocado para a frente a uma distância d , como indica a figura ao lado. As forças que atuam sobre a roda não tracionada são: força, que leva a roda para a frente, força peso, força de atrito estáticoe força normal. Para uma velocidade de translaçãoconstante, o torque em relação ao ponto O, resultante das forças de atrito estático e normal, deve ser nulo. Sendo R = 30 cm, d = 0, 3 cm e N = 2.500 N , calcule o módulo da força de atrito estático Fat.

Existem inúmeros tipos de extintores de incêndio que devem ser utilizados de acordo com a classe do fogo a se extinguir. No caso de incêndio envolvendo líquidos inflamáveis, classe B, os extintores à base de pó químico ou de dióxido de carbono (CO2) são recomendados, enquanto extintores de água devem ser evitados, pois podem espalhar o fogo. a) Considere um extintor de CO2 cilíndrico de volume interno V = 1800 cm3 que contém uma massa de CO2m = 6 kg . Tratando o CO2 como um gás ideal, calcule a pressão no interior do extintor para uma temperatura T = 300 K. Dados: R = 8,3 J/mol K e a massa molar do CO2 M = 44 g/mol . b) Suponha que um extintor de CO2 (similar ao do item a), completamente carregado, isolado e inicialmente em repouso, lance um jato de CO2 de massa m = 50 g com velocidade v = 20 m/s. Estime a massa total do extintor Mext e calcule a sua velocidade de recuo provocada pelo lançamento do gás. Despreze a variação da massa total do cilindro decorrente do lançamento do jato.

a)Segundo as especificações de um fabricante, um forno de micro-ondas necessita, para funcionar, de uma potência de entrada de P = 1400 W , dos quais 50% são totalmente utilizados no aquecimento dos alimentos.Calcule o tempo necessário para elevar ema temperatura de m = 100 g de água. O calor específico da água é. b) A figura abaixo mostra o esquema de um forno de micro-ondas, com 30 cm de distância entre duas de suas paredes internas paralelas, assim como uma representação simplificada de certo padrão de ondas estacionárias em seu interior. Considere a velocidade das ondas no interior do forno como c = 3108m/s e calcule a frequência f das ondas que formam o padrão representado na figura.

No fenmeno de Magneto impedncia gigante, a resistncia eltrica de determinado material pelo qual circula uma corrente alternada de frequncia f varia com a aplicao de um campo magntico H. O grfico da figura 1 mostra a resistncia eltrica de determinado fio de resistividade eltricaem funo da frequncia f da corrente eltrica alternada que circula por esse fio, para diferentes valores de H. a) Como podemos ver na figura 1, o valor da resistncia eltrica do fio para f = 0 Hz . Calcule o comprimento L desse fio, cuja rea de seo transversal vale. b)Para altas frequncias, a corrente eltrica alternada no est uniformemente distribuda na seo reta do fio, mas sim confinada em uma regio prxima a sua superfcie. Esta regio determinada pelo comprimento de penetrao, que dado por, em que a resistividade do fio, f a frequncia da corrente alternada, apermeabilidade magntica relativa do fio e. Sabendo quevaria com o campo magntico aplicado H , como mostra a figura 2, e que, para o particular valor de f = 8 MHz temos, calcule o valor depara essa situao.

O sistema de imagens street view disponível na internet permite a visualização de vários lugares do mundo através de fotografias de alta definição, tomadas em 360 graus, no nível da rua. a) Em uma câmera fotográfica tradicional, como a representada na figura ao lado, a imagem é gravada em um filme fotográfico para posterior revelação. A posição da lente é ajustada de modo a produzir a imagem no filme colocado na parte posterior da câmera. Considere uma câmera para a qual um objeto muito distante fornece uma imagem pontual no filme em uma posição p = 5 cm . O objeto é então colocado mais perto da câmera, em uma posição p = 100 cm, e a distância entre a lente e o filme é ajustada até que uma imagem nítida real invertida se forme no filme, conforme mostra a figura. Obtenha a variação da posição da imagem p decorrente da troca de posição do objeto. b) Nas câmeras fotográficas modernas, a captação da imagem é feita normalmente por um sensor tipo CCD (Charge Couple Devide). Esse tipo de dispositivo possui trilhas de capacitores que acumulam cargas elétricas proporcionalmente à intensidade da luz incidente em cada parte da trilha. Considere um conjunto de 3 capacitores de mesma capacitância C = 0,6 pF , ligados em série conforme a figura ao lado. Se o conjunto de capacitores é submetido a uma diferença de potencial V = 5,0 V , qual é a carga elétrica total acumulada no conjunto?

(UNICAMP - 2014 - 1 FASE ) Andar de bondinho no complexo do Po de Acar no Rio de Janeiro um dos passeios areos urbanos mais famosos do mundo. Marca registrada da cidade, o Morro do Po de Acar constitudo de um nico bloco de granito, despido de vegetao em sua quase totalidade e tem mais de 600 milhes de anos. O passeio completo no complexo do Po de Acar inclui um trecho de bondinho de aproximadamente 540 m, da Praia Vermelha ao Morro da Urca, uma caminhada at a segunda estao no Morro da Urca, e um segundo trecho de bondinho de cerca de 720 m, do Morro da Urca ao Po de Acar. A velocidade escalar mdia do bondinho no primeiro trecho v1= 10,8 km/h e, no segundo, v2= 14,4 km/h. Supondo que, em certo dia, o tempo gasto na caminhada no Morro da Urca somado ao tempo de espera nas estaes de 30 minutos, o tempo total do passeio completo da Praia Vermelha at o Po de Acar ser igual a