Questões de Física - UNICAMP | Gabarito e resoluções

(UNICAMP - 2018 - 2 FASE) Importantes estudos sobre o atrito foram feitos por Leonardo da Vinci (1452-1519) e por Guillaume Amontons (1663-1705). A figura (a) uma ilustrao feita por Leonardo da Vinci do estudo sobre a influncia da rea de contato na fora de atrito. a) Dois blocos de massas m1 = 1,0 kg e m2 = 0,5 kg so ligados por uma corda e dispostos como mostra a figura (b). A polia e a corda tm massas desprezveis, e o atrito nas polias tambm deve ser desconsiderado. O coeficiente de atrito cintico entre o bloco de massa m2 e a superfcie da mesa c = 0,8. Qual deve ser a distncia de deslocamento do conjunto para que os blocos, que partiram do repouso, atinjam a velocidade v = 2,0 m/s? b)Em certos casos, a lei de Amontons da proporcionalidade entre a fora de atrito cintico e a fora normal continua vlida nas escalas micromtrica e nanomtrica. A figura (c) mostra um grfico do mdulo da fora de atrito cintico, Fat, em funo do mdulo da fora normal, N, entre duas monocamadas moleculares de certa substncia, depositadas em substratos de vidro. Considerando N = 5,0 nN, qual ser o mdulo do trabalho da fora de atrito se uma das monocamadas se deslocar de uma distncia d = 2,0 m sobre a outra que se mantm fixa? Grfico da folha de respostas

(UNICAMP - 2018 - 2 FASE) Termmetros clnicos convencionais, de uso domstico, normalmente baseiam-se na expanso trmica de uma coluna de mercrio ou de lcool, ao qual se adiciona um corante. Com a expanso, o lquido ocupa uma parte maior de uma coluna graduada, na qual se l a temperatura. a) O volume de lcool em um termmetro V0 = 20 mm3 a 25 C, e corresponde figura (a).Quando colocado em contato com gua aquecida, o termmetro apresenta a leitura mostrada na figura (b). Aescala est em milmetros, a rea da seco reta da coluna A = 5,0 x 10-2 mm2.O aumento do volume, ∆V, produzido pelo acrscimo de temperatura ∆T, dado por.Se para o lcool , qual a temperatura T da gua aquecida? b) Os termmetros de infravermelho realizam a medida da temperatura em poucos segundos, facilitando seu uso em crianas. Seu funcionamento baseia-se na coleta da radiao infravermelha emitida por parte do corpo do paciente. A potncia lquida radiada por unidade de rea do corpo humano dada por = 4 T03 ∆T,sendo ~ 6 x 10-8 W/m2 K4 a constante de Stefan-Boltzmann, T0 = 300 K a temperatura ambiente e ∆T = Tcorpo T0 a diferena entre a temperatura do corpo, que deve ser medida, e a temperatura ambiente. Sabendo que em certa medida de temperatura = 64,8 W/m2 , encontre a temperatura do paciente em C. Lembre-se que (C) ~ T (K) - 273. Figura da Folha de Respostas

(UNICAMP - 2018 - 2 FASE) Geradores de Van de Graaff tm a finalidade de produzir altas diferenas de potencial. Consistem em uma esfera metlica onde acumulada a carga proveniente de uma correia em movimento. A carga inicialmente depositada na parte inferior da correia, que est aterrada (potencial V = 0, ver figura), e extrada da correia quando atinge a parte superior, que est no potencial V0, fluindo para a esfera metlica. O movimento da correia mantido por um pequeno motor. a) Em um gerador em operao, a carga transportada por unidade de comprimento da correia igual a = 1,25 x 10-7 C/m. Se a taxa com que essa carga transferida para a esfera metlica dada por i = 5,0 x 10-9 C/s, qual a velocidade da correia? b) Um fenmeno muito atraente que ocorre em pequenos geradores usados em feiras de cincias a produo de fasca, decorrente de uma descarga eltrica, quando um basto metlico aterrado aproximado da esfera carregada do gerador. A descarga eltrica ocorre quando o mdulo do campo eltrico na regio entre a esfera e o basto torna-se maior que a rigidez dieltrica do ar, que vale Erd = 3,0 x 106 V/m. Para simplificar, considere que a esfera de um gerador e a extremidade do basto equivalem a duas placas metlicas paralelas com uma diferena de potencial de V = 7,5 x 104 V. Calcule a distncia entre elas para que a descarga ocorra.

(UNICAMP - 2018 - 2 FASE) A acomodao da viso consiste na mudana da distncia focal do cristalino, que uma lente convergente do olho, de modo que a imagem se forme exatamente na retina, tanto para objetos a grandes distncias quanto para objetos prximos. A catarata uma doena que torna o cristalino opaco. Seu tratamento consiste na substituio do cristalino doente por uma lente intraocular. Neste caso, a acomodao visual pode ser obtida atravs do deslocamento da lente implantada, para frente e para trs, com o auxlio do msculo ciliar. a) Uma lente de distncia focal fixa forma a imagem de um objeto localizado a uma grande distncia em um anteparo, conforme mostra a figura (a). Qual a distncia focal da lente, e quanto ela deve ser afastada para formar, no anteparo, a imagem de um objeto localizado a 50 cm da posio final da lente, conforme mostra a figura (b)? b) Lasers que emitem pulsos de luz no infravermelho de durao de vrios femtossegundos (1 fs = 10-15s) vm sendo empregados nas cirurgias oculares. Considere que um laser emite radiao de comprimento de onda = 1050 nm, e que cada um de seus pulsos dura ∆t = 70 fs. Qual o perodo da onda eletromagntica radiada e qual o nmero de comprimentos de onda contidos em um pulso? A velocidade da luz no vcuo c = 3,0 x 108 m/s.

(UNICAMP - 2018 - 1 FASE) The modernform of Newtons second law occurs nowhere in any edition of the Principia even though he had seen his second law formulated in this way in print during the interval between the second and third editions in Jacob Hermanns Phoronomia of 1716. Instead, it has the following formulation in all three editions: A change in _____1_____ is proportional to the motive _____2_____ impressed and takes place along the _____3_____ line in which that force is _____4_____. In the body of the Principia this law is applied both to _____5_____ cases, in which an instantaneous impulse such as from impact is effecting the change in motion, and to cases of _____6_____ action, such as the change in motion in the continuous deceleration of a body moving in a resisting medium. Newton thus appears to have intended his second law to be neutral between discrete forces (that is, what we now call impulses) and continuous forces. (Adaptado de George Smith, Newtons Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, em Edward N. Zalta (ed.), The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Winter 2008 Edition). Disponvel em https://plato.stanford.edu/archives/win2008/entries/newton-principia/. Acessado em 24/10/2017.) Assinale a alternativa que apresenta a sequncia adequada de palavras que preenchem as lacunas do texto acima, para que os conceitos utilizados estejam corretos.

(UNICAMP - 2018 - 1 FASE) A figura abaixo ilustra uma alavanca que gira em torno do ponto O. Dois tringulos, do mesmo material e de mesma espessura, esto presos por fios de massa desprezvel nos extremos da alavanca. Um tringulo equiltero; o outro retngulo e issceles, e sua hipotenusa tem o mesmo comprimento que os lados do tringulo equiltero. Note que, neste caso, o peso dos objetos proporcional sua rea. Conclui-se que, na condio de equilbrio da alavanca, a razo das distncias, i/e, igual a

(UNICAMP - 2018 - 1 FASE) Situado na costa peruana, Chankillo, o mais antigo observatrio das Amricas, composto por treze torres que se alinham de norte a sul ao longo de uma colina. Em 21 de dezembro, quando ocorre o solstcio de vero no Hemisfrio Sul, o Sol nasce direita da primeira torre (sul), na extrema direita, a partir de um ponto de observao definido. medida que os dias passam, a posio em que o Sol nasce se desloca entre as torres rumo esquerda (norte). Pode-se calcular o dia do ano, observando-se qual torre coincide com a posio do Sol ao amanhecer. Em 21 de junho, solstcio de inverno no Hemisfrio Sul, o Sol nasce esquerda da ltima torre na extrema esquerda e, medida que os dias passam, vai se movendo rumo direita, para reiniciar o ciclo no dezembro seguinte. Sabendo que as torres de Chankillo se posicionam ao longo de 300 metros no eixo norte-sul, a velocidade escalar mdia com a qual a posio do nascer do Sol se desloca atravs das torres de aproximadamente

(UNICAMP - 2018 - 1 FASE)Recentemente, a agncia espacial americana anunciou a descoberta de um planeta a trinta e nove anos-luz da Terra, orbitando uma estrela an vermelha que faz parte da constelao de Cetus. O novo planeta possui dimenses e massa pouco maiores do que as da Terra e se tornou um dos principais candidatos a abrigar vida fora do sistema solar. Considere este novo planeta esfrico com um raio igual ae massa, em queeso o raio e a massa da Terra, respectivamente. Para planetas esfricos de massa M e raio R,a acelerao da gravidade na superfcie do planeta dada por, em que uma constante universal. Assim, considerando a Terra esfrica e usando a acelerao da gravidade na sua superfcie, o valor da acelerao da gravidade na superfcie do novo planeta ser de

(UNICAMP - 2018 - 1 FASE) O primeiro satlite geoestacionrio brasileiro foi lanado ao espao em 2017 e ser utilizado para comunicaes estratgicas do governo e na ampliao da oferta de comunicao de banda larga. O foguete que levou o satlite ao espao foi lanado do Centro Espacial de Kourou, na Guiana Francesa. A massa do satlite constante desde o lanamento at a entrada em rbita e vale m = 6,0 x 103Kg. O mdulo de sua velocidade orbital igual a Vor= 3,0x 103m/s.Desprezando a velocidade inicial do satlite em razo do movimento de rotao da Terra, o trabalho da fora resultante sobre o satlite para lev-lo at a sua rbita igual a

(UNICAMP - 2018 - 1 FASE)Em junho de 2017 uma intensa onda de calor atingiu os EUA, acarretando uma srie de cancelamentos de voos do aeroporto de Phoenix no Arizona. A razo que o ar atmosfrico se torna muito rarefeito quando a temperatura sobe muito, o que diminui a fora de sustentao da aeronave em voo. Essa fora, vertical de baixo para cima, est associada diferena de presso ∆P entre as partes inferior e superior do avio. Considere um avio de massa total m = 3 105 kg em voo horizontal. Sendo a rea efetiva de sustentao do avio A = 500 m2 , na situao de voo horizontal ∆P vale

(UNICAMP - 2018 - 1 FASE) Gelo combustvel ou gelo de fogo como so chamados os hidratos de metano que se formam a temperaturas muito baixas, em condies de presso elevada. So geralmente encontrados em sedimentos do fundo do mar ou sob a camada de solo congelada dos polos. A considervel reserva de gelo combustvel no planeta pode se tornar uma promissora fonte de energia alternativa ao petrleo. Considerando que a combusto completa de certa massa de gelo combustvel libera uma quantidade de energia igual a E = 7,2 MJ , correto afirmar que essa energia capaz de manter aceso um painel de LEDs de potncia P = 2 kW por um intervalo de tempo igual a

(UNICAMP - 2018 - 1 FASE)Um conjunto de placas de aquecimento solar eleva a temperatura da gua de um reservatrio de 500 litros de 20C para 47C em algumas horas. Se no lugar das placas solares fosse usada uma resistncia eltrica, quanta energia eltrica seria consumida para produzir o mesmo aquecimento? Adote 1,0 kg/litro para a densidade e 4,0 kJ/(kg∙C) para o calor especfico da gua. Alm disso, use 1 kWh = 103W x 3.600 s = 3,6 x 106J.

(UNICAMP - 2018 - 1 FASE) Nos ltimos anos, materiais exticos conhecidos como isolantes topolgicos se tornaram objeto de intensa investigao cientfica em todo o mundo. De forma simplificada, esses materiais se caracterizam por serem isolantes eltricos no seu interior, mas condutores na sua superfcie. Desta forma, se um isolante topolgico for submetido a uma diferena de potencial U , teremos uma resistncia efetiva na superfcie diferente da resistncia do seu volume, como mostra o circuito equivalente da figura abaixo. Nessa situao, a razo entre a corrente is que atravessa a poro condutora na superfcie e a corrente iv que atravessa a poro isolante no interior do material vale

(UNICAMP - 2018 - 1 FASE)Materiais termoeltricos so aqueles com alto potencial de transformar calor em energia eltrica. A capacidade de converso de calor em eletricidade quantificada pela grandeza , que adimensional e funo da temperatura T e das propriedades do material: resistividade eltrica , condutividade trmica , coeficiente Seebeck S . O grfico a seguir mostra em funo de T para certo material termoeltrico. Analisando o grfico e considerando = 2,0 W/(m x K) e S = 300 V/K para esse material, a uma temperatura T = 300 K , conclui-se que a grandeza F desse material a essa temperatura vale

(UNICAMP - 2018 - 1 FASE)Uma lente de Fresnel composta por um conjunto de anis concntricos com uma das faces plana e a outra inclinada, como mostra a figura (a). Essas lentes, geralmente mais finas que as convencionais, so usadas principalmente para concentrar um feixe luminoso em determinado ponto, ou para colimar a luz de uma fonte luminosa, produzindo um feixe paralelo, como ilustra a figura (b). Exemplos desta ltima aplicao so os faris de automveis e os faris costeiros. O diagrama da figura (c) mostra um raio luminoso que passa por um dos anis de uma lente de Fresnel de acrlico e sai paralelamente ao seu eixo. Se sen(1) = 0,5 e sen(2) = 0,75, o valor do ndice de refrao do acrlico de