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2a fase - física

Resolução:

a) A diferença N entre o número de prótons e o número de elétrons da esfera E1, após o atrito, é dada por:

Q = N . e

0,8 x 10–9 = N . 1,6 x 10–19

N = 5 x 109

b) Na eletrização por atrito, os corpos adquirem mesmo valor de carga, porém com sinais opostos.

A carga elétrica Q de E2 fica negativa e de módulo 0,8 x 10–9 C.

c) A corrente elétrica média I é dada por:

I = ΔqΔt

I = 0,8 x 10–9

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I = 1,6 x 10–10 A

d) Utilizando a lei de Coulomb, tem-se:

F = k . | Q1 | . | Q2 |

d2

F = 9 x 109 . | 0,8 x 10–9 | . | –0,8 x 10–9 |

(30 x 10–2)2

F = 6,4 x 10–8 N

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Resolução:

a) Utilizando a Lei de Hooke, obtemos:

F = k . Δx

F = 300 . (0,3 – 0,2)

F = 30N

b) A força elástica tem direção radial, sendo a resultante centrípeta. Logo:

F = Fcp

F = m . ω2 . R

30 = 1 . ω2 . 0,3

ω = 10 rad/s

c) A energia mecânica do sistema é a soma da cinética com a potencial. Logo:

E = m . v2

2 + k . Δx2

2 Como v = ω . R, tem-se:

E = m . ω2 . R2

2 + k . Δx2

2

E = 1 . 102 . 0,32

2 + 300 . 0,12

2 E = 6 J

d) O intervalo de tempo decorrido desde o início do movimento é dado por:

P = ΔEΔt

0,3 = 6Δt

Δt = 20s

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Resolução:

a) Frequência da luz verde: f = 0,6 x 1015 Hz

Velocidade da luz: v = 3 x 108 m/s

v = λ . f Þ 3 x 108 = λ . 0,6 x 1015 Þ λ = 5 x 10–7 m

b) Cada pulso: P = 1015 W; Δt = 30 x 10–15 s

P = ΔEΔt

Þ 1015 = E

30 x 10–15 Þ E = 30 J

c) LED: P = 3 W

P = ΔEΔt

Þ 3 = 30Δt

Þ Δt = 10 s

d) Energia do fóton:

E(fóton) = h . f = 6 x 10–34 . 0,6 x 1015 Þ E(fóton) = 3,6 x 10–19 J

Energia do pulso: E = 30 J

1 fóton 3,6 x 10–19 J N fótons 30 J

N » 8,3 x 1019 fótons

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Resolução:

a) Onda sonora emitida pela sirene:

λ = 17 cm = 0,17 m v = 340 m/s v = λ . f Þ 340 = 0,17 . fM Þ fM = 2000 Hz

Estando Miguel parado na esquina, ouvirá o som da sirene com a mesma frequência emitida por ela. Assim, fM = 2000 Hz.

b) Como João corre na mesma direção, mas em sentido oposto às ondas sonoras emitidas pela sirene, a velocidade relativa entre eles será a soma dos módulos das velocidades:

vR = 340 + 3,4 Þ vR = 343,4 m/s

c) Estabelecendo a orientação do ouvinte (João) para a fonte (sirene):

vO = +3,4 m/s; vF = 0

fOfF

= vS ± vOvS ± vF

Þ fJ

2000 =

340 + 3,4340 + 0 Þ fJ = 2020 Hz

d) Assobio de Miguel:

λ = 10 cm = 0,1 m

v = 340 m/s

v = λ . f Þ 340 = 0,1 . f Þ f = 3400 Hz

Estabelecendo a orientação do ouvinte (João) para a fonte (Miguel):

vO = –3,4 m/s; vF = 0

fOfF

= vS ± vOvS ± vF

Þ fA

3400 =

340 – 3,4340 + 0 Þ fA = 3366 Hz

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Resolução:

a) A velocidade média da nave durante a viagem é dada por:

v = ΔSΔt

v = 5 x 109

9,5 . 3 x 107

v ≈ 17,5 km/s

b) As ondas de rádio, no vácuo, propagam-se com a mesma velocidade que a luz neste meio (3 x 108 m/s).

Logo, o intervalo de tempo em que as informações levaram para chegar ao nosso planeta é:

v = ΔSΔt

3 x 108 = 5 x 1012

Δt

Δt ≈ 16,667s

c) O período de translação de Plutão é dado por:

v = ΔST

4,7 = 35,4 x 109

T

T = 354 x 109

47s

Utilizando a proporção adequada:

1 ano terrestre 3 x 107s

X anos terrestres 354 x 109

47s

X ≈ 251 anos

Como Plutão foi descoberto em 1930 e leva aproximadamente 251 anos para dar uma volta em torno do Sol, o ano solicitado será 1930 + 251 = 2181.

Plutão completará uma volta em torno do Sol no ano de 2181.

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Resolução:

a) Aplicando a equação fornecida:

R = 3 x 10–8 . LA

R = 3 x 10–8 . 500 x 10–9

100 x 10–9 . 50 x 10–9

R = 3Ω

b) A potência dissipada (P) na conexão é:

P = R . i2

P = 3 . (10 x 10–6)2

P = 3 x 10–10 W

c) A energia dissipada por N conexões num intervalo de tempo Δt será dada por:

E = N . P . Δt

E = 106 . 3 x 10–10 . 5

E = 1,5 x 10–3 J

d) Sendo:

Q = C . ΔT e Q = N . P . Δt

tem-se:

N . P . Δt = C . ΔT

106 . 3 x 10–10 . Δt = 5 x 10–5 . 300

Δt = 50s

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COMENTÁRIO DO CPV

A prova de Física do 3o dia da 2a fase da Fuvest 2016 apresentou questões com enunciados claros e precisos, de nível relativamente simples, cobrando assuntos básicos do conteúdo programático. As questões abordaram os seguintes temas:

F01: conceitos básicos da Eletrostática e conceito de corrente elétrica;

F02: conceitos básicos de Mecânica (Dinâmica, Energia Mecânica e Potência);

F03: conceitos básicos de Ondulatória, conceito de potência e Física Moderna, sendo a equação necessária fornecida;

F04: conceitos básicos de Ondulatória e conceito de Efeito Doppler;

F05: conceito de velocidade média (Cinemática);

F06: conceitos básicos de Eletrodinâmica e Calorimetria.

Sentimos falta da tradicional questão de Óptica Geométrica, que exige o traçado dos raios de luz.

Acreditamos que um candidato bem preparado não tenha sentido dificuldades em realizar a prova.