Download - Fisica exercicios resolvidos 004
COPERVE CONCURSO VESTIBULAR-UFSC/2010 PROVA 2: AMARELA 1
F Í S I C A
DADOS
2sm10g = 2
29
0 CN.m109,0k ×=
sm103,0c 8×= 340som
mvs
= T (K) = 273 + T(oC)
Instruções:
Algumas das questões de Física são adaptações de situações reais. Alguns dados e condições foram modificados para facilitar o trabalho dos candidatos. Ressaltamos a necessidade de uma leitura atenta e completa do enunciado antes de responder à questão. Questão 21 Os diagramas de posição versus tempo, x x t, mostrados a seguir, representam os movimentos retilíneos de quatro corpos.
01) d = d0 + v0t + 21 at2 13) vmp
= 25) v = λf
02) v = v0 + at 14) p = AF 26) 2
210 d
qqkF =
03) v2 = 20
v + 2a∆d 15) p = p0 + ρgh 27) qFE
=
04) v=ω R 16) pV nRT= 28) dqkV 0=
05) RωRva 2
2
c == 17) L
TAkΦ Δ= 29) Req = R1 + R2 + ... + Rn
06) amF = 18)
TQΦΔ
= 30) n21eq R
1...R1
R1
R1
+++=
07) gmP =
19) 1 1 2 2
1 2
p V p VT T
= 31) i
VR =
08) Nfa µ= 20) Q = mc∆T = C∆T 32) ViP =
09) τ = Fd cosθ
21) Q = mL 33) R
VRiP2
2 ==
10) Ep = mgh 22) τ = p∆V 34) R
i∑∑
=ε
11) Ec =21 mv2 23) ∆U = Q – τ 35) ε = Δ
ΔΦNt
−
12) g
2πt = 24)
f1 =
p1 +
p'1
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A
0
x
t t’
B
0
x
t t’
C
0
x
t t’
D
0
x
t t’
Em relação ao intervalo de tempo entre os instantes 0 e t’, é CORRETO afirmar que: 01. a velocidade média entre os instantes 0 e t’, das curvas representadas nos gráficos, é
numericamente igual ao coeficiente angular da reta que passa pelos pontos que indicam as posições nestes dois instantes.
Verdadeiro: Em gráficos de x em função de t, a velocidade média é numericamente igual ao coeficiente angular da reta.
02. o movimento do corpo representado no diagrama D, no intervalo entre 0 e t’, é retilíneo uniformemente retardado.
Falso: Como a < 0 e v < 0, o movimento é Retilíneo Acelerado.
04. no instante 00t = , o corpo, cujo movimento é representado no diagrama C, está na origem do referencial.
Falso: No 00t = o corpo está em 0x ≠ , portanto não é a origem do referencial.
08. no movimento representado no diagrama B, no intervalo de tempo entre 0 e t’, o corpo vai se aproximando da origem do referencial.
Falso: No intervalo de tempo de 0 a t’, o corpo está se afastando da origem do referencial.
16. no movimento representado no diagrama A, a velocidade inicial do corpo é nula.
Verdadeiro: No vértice da parábola a velocidade é nula, pois o coeficiente angular da reta é nulo.
32. o movimento do corpo representado no diagrama B, no intervalo de tempo entre 0 e t’, é retilíneo uniformemente acelerado.
Falso: Como a > 0 e v < 0 o movimento é retilíneo retardado.
64. o movimento representado no diagrama B poderia ser o de um corpo lançado verticalmente para cima.
Verdadeiro. Gabarito: 81
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R
eixo Questão 22 Rotor é um brinquedo que pode ser visto em parques de diversões. Consiste em um grande cilindro de raio R que pode girar em torno de seu eixo vertical central. Após a entrada das pessoas no rotor, elas se encostam nas suas paredes e este começa a girar. O rotor aumenta sua velocidade de rotação até que as pessoas atinjam uma velocidade v, quando, então, o piso é retirado. As pessoas ficam suspensas, como se estivessem “ligadas” à parede interna do cilindro enquanto o mesmo está girando, sem nenhum apoio debaixo dos pés e vendo um buraco abaixo delas.
Em relação à situação descrita, é CORRETO afirmar que: 01. a força normal, ou seja, a força que a parede faz sobre uma pessoa encostada na parede do
rotor em movimento, é uma força centrípeta.
Verdadeiro.
02. se duas pessoas dentro do rotor tiverem massas diferentes, aquela que tiver maior massa será a que terá maior chance de deslizar e cair no buraco abaixo de seus pés.
Falso: O atrito independe da massa.
04. o coeficiente de atrito estático entre a superfície do rotor e as roupas de cada pessoa dentro dele
deve ser maior ou igual a 2vgR
.
Verdadeiro: gmNmi
Pfat.. =
= como,
NRvm
NFc
=
=². então:
².
.²..mi
VRgmi
gmRvm
=
=
Ps: mi = μ (coeficiente de atrito)
08. o coeficiente de atrito estático entre a superfície do rotor e as roupas de cada pessoa dentro dele é proporcional ao raio do rotor.
Falso: O coeficiente de atrito depende das superfícies de contato
16. o coeficiente de atrito estático entre a superfície do rotor e as roupas de cada pessoa dentro dele é proporcional à velocidade v do rotor.
Falso. Gabarito: 05 Questão 23
Dois patinadores, um homem e um menino, de massas respectivamente iguais a 60 kg e 30 kg, estão em pé, de frente um para o outro, em repouso, sobre uma superfície de gelo, lisa, plana e horizontal. Quando um empurra o outro, o homem adquire uma velocidade de 0,3 m/s em relação ao gelo.
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Considerando desprezível o atrito entre os patins dos patinadores e o gelo, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01. A distância entre os patinadores 2,0 s após eles se separarem é de 1,8 m. Verdadeiro: Considerando a distancia inicial entre os patinadores igual a zero e a velocidade relativa igual a 0,9 m/s, em 2 segundos temos que: d = v.t => d = 0,9*2 => d = 1,8m 02. A energia mecânica do sistema homem-menino se conserva. Falso: Devido a mudança no valor da velocidade, haverá mudança na energia cinética dos patinadores. 04. As forças que o homem e o menino fazem um sobre o outro são conservativas. Falso: O trabalho realizado por essas forças em um percurso fechado é diferente de zero. 08. A força externa resultante sobre o sistema homem-menino é nula. Verdadeiro: As forças externas são peso e normal, que se anulam. 16. Como a massa do homem é maior do que a do menino, a quantidade de movimento do sistema
tem o mesmo sentido que a quantidade de movimento do homem. Falso: Para que a quantidade de movimento do sistema fique constante e igual a zero, o homem e o
menino devem ter quantidades de movimento com sentidos opostos após se empurrarem. 32. As forças internas que atuam no sistema homem-menino não alteram a quantidade de
movimento total do sistema. Verdadeiro: Como 0R_extF = , o sistema é isolado. As forças internas não alteram a quantidade de
movimento do sistema. Gabarito: 41 Questão 24 Em relação a fenômenos eletrostáticos, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. Se uma barra de vidro positivamente carregada atrair um objeto suspenso, este objeto estará
carregado negativamente e se a mesma barra repelir um objeto suspenso, este segundo objeto estará positivamente carregado.
Falso: O objeto atraído pela barra pode estar carregado negativamente ou neutro.
02. A carga elétrica é conservada, mas não quantizada.
Falso: A carga elétrica é quantizada. Ce 1910.6,1 −=
04. A força elétrica que um pequeno corpo eletricamente carregado exerce sobre outro se altera ao aproximarmos dele outros corpos também carregados.
Falso: A interação entre os dois corpos carregados não se alterará, com a aproximação.
08. O potencial elétrico no centro de uma pequena esfera carregada tem o mesmo valor do potencial elétrico na sua superfície.
Verdadeiro: O potencial elétrico em uma esfera carregada é constante em qualquer ponto interno à esfera ou na superfície.
16. Se uma barra de vidro for eletricamente carregada por atrito, fica com excesso de carga no local onde foi atritada.
Verdadeiro. Gabarito: 24
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Questão 25 Nos circuitos abaixo, A e B são duas lâmpadas cujos filamentos têm resistências iguais; R é a resistência de outro dispositivo elétrico; ε é uma bateria de resistência elétrica desprezível; e I é um interruptor aberto.
(1) (2) (3) (4) (5) Sabendo-se que o brilho das lâmpadas cresce quando a intensidade da corrente elétrica aumenta, é CORRETO afirmar que: 01. no circuito 1, a lâmpada A brilha mais do que a B.
Falso: Como as lâmpadas estão em série, são percorridas pela mesma corrente. Portanto, terão o mesmo brilho.
02. no circuito 2, as lâmpadas A e B têm o mesmo brilho.
Verdadeiro: Lâmpadas em série -> mesma corrente -> mesmo brilho.
04. no circuito 3, uma das lâmpadas brilha mais do que a outra.
Falso: Como as lâmpadas são iguais, serão percorridas pela mesma corrente, o que fará com que tenham o mesmo brilho.
08. no circuito 4, a lâmpada B brilha mais do que a A.
Verdadeiro: Como a lâmpada A está em série com outro resistor, será percorrida por uma corrente menor que a que passa em B. Assim, B brilha mais.
16. no circuito 5, se o interruptor I for fechado, aumenta o brilho da lâmpada B. Falso: Fechando o interruptor, a lâmpada B entra em curto-circuito e apaga. Gabarito: 10 Questão 26 Um pêndulo simples de comprimento 4,0 m possui em sua extremidade uma esfera de 2,0 kg de massa. O pêndulo é colocado para oscilar a partir do repouso, em A. Quando o fio estiver na vertical, passando por B, o mesmo tem parte do seu movimento interrompido por um prego. A esfera percorre a trajetória tracejada representada na figura, alcançando só até o ponto C.
A B
ε
ε
A B
ε ε ε
A C
prego
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Em relação ao exposto, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. O módulo da velocidade da esfera em A é igual ao módulo da velocidade em C.
Verdadeiro: Nos pontos A e C a velocidade é NULA.
02. A energia potencial gravitacional da esfera em A é a mesma que em C e a variação da energia potencial entre B e C vale 4,0 J.
Verdadeiro: Como os pontos A e C estão no mesmo nível a energia potencial gravitacional desses pontos em relação a qualquer referencial será a mesma. A variação da energia potencial entre B e C é dado por:
JdE
hgmhgmEEdE
BCP
BCPBPCBCP
40.10.22,0.10.2
....
_
_
=−
−=−=
04. A velocidade da esfera em B é máxima e vale 4,0 m/s. Falso: Em B a velocidade é máxima e a relação de energia é:
smvvv
hgmvmEE APBC
/24²
2,0.10.2²
..2
².__
===
=
=
08. A tensão no fio em C é maior do que em A.
Falso: A tensão em C será menor que em A.
16. A velocidade angular da esfera em A é igual à velocidade angular em B e menor que a velocidade angular em C.
Falso: A velocidade angular da esfera A é NULA.
32. O tempo que a esfera leva de A até B é igual ao tempo de B até C, pois este tempo não depende do comprimento do pêndulo.
Falso: Pois o tempo depende do comprimento do fio.
glpiT ..2=
Ps: pi = π Gabarito: 03
20 c
m
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Questão 27 Admita uma máquina térmica hipotética e ideal que funcione de acordo com o ciclo representado no gráfico de pressão versus volume (p x V) abaixo.
A B
C
8
1
5 9 12 V(10 m )-3 3
p(10 Pa)5
T1
T2
7
DE T3T4
pC
Sabendo que a transformação CD é adiabática, com base na primeira Lei da Termodinâmica e no gráfico acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A transformação BC é isotérmica. A energia absorvida pelo gás na forma de calor é transformada
parcialmente em trabalho.
Falso: ΔU = Q – J (Isotérmica: ΔU = 0), assim: Q = W (o Calor absorvido é totalmente transformado em trabalho).
02. Na transformação AB o gás sofre uma expansão isobárica, realizando um trabalho de 1,6 kJ sobre a vizinhança.
Verdadeiro:
kJWWWW
dVpW
6,110.6,110.16
10).57.(10.8.
3
2
35
==
=
−=
=−
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04. Sabendo que a temperatura T2 vale 900 K, podemos afirmar que a temperatura T1 vale 1260 K e a pressão no estado C vale aproximadamente 6,22.105 Pa.
Verdadeiro:
PaPP
PT
VPT
VP
KTT
TTVP
TVP
CC
CC
CC
B
BB
B
BB
A
AA
55
335
11
1
333
10.22,67
7.10.8
10.9.7.10.8..
12605900.7
10.790010.5..
≅→=
=→=
=→=
=→=
−
−−
−−−
08. Na transformação cíclica – ABCDEA – apresentada, a variação da energia interna é zero, ou seja, a temperatura não varia durante todo o ciclo.
Falso: ΔU = 0 porque a temperatura inicial e a final são iguais.
16. A transformação CD é uma compressão adiabática, onde a temperatura do gás diminui devido ao trabalho realizado sobre a vizinhança.
Falso: CD é expansão adiabática.
32. A transformação EA é isocórica. O aumento da temperatura do sistema, e consequentemente o aumento da energia interna, se deve ao calor recebido da vizinhança.
Verdadeiro: Isotérmica: W = 0 => ΔU = Q Gabarito: 38 Questão 28 O tipo de panela mais recomendado, por questões de saúde, é a panela de aço inox. Entretanto, o aço inox tem uma baixa condutividade térmica. Para solucionar este problema, os fabricantes fazem uso de um difusor de calor, geralmente de alumínio, cujo objetivo é melhorar a condutividade e homogeneizar a transferência de calor no fundo da panela. Dados: - condutividade térmica do alumínio = 60 cal/s.m.°C - calor latente de vaporização da água = 540 cal/g - calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g - calor específico da água = 1 cal/g.°C - calor específico do gelo = 0,5 cal/g.°C Em relação ao exposto, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
Aço Inox Aço Inox Aço Inox Alumínio
Difusor de Alumínio Área: 3.10−2 m2 Espessura: 0,5 cm
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N N
S
01. O fluxo de calor através do difusor depende da sua geometria, do material e da diferença de temperatura entre as faces inferior e superior.
Verdadeiro: L
dTAKI ..= , onde K = material, dT = diferença de temperatura e L = geometria
02. Supondo que a face inferior do difusor está a 105 °C e a face superior está a 100 °C, o fluxo de calor através do difusor é 1,8 cal/s.
Falso: scalII /180010.5,0
5.10.3.602
2
=→= −
−
04. O calor recebido por uma substância dentro da panela pode causar mudança de temperatura, mudança de fase ou ambas.
Verdadeiro.
08. O fundo da panela aquece a água colocada no seu interior unicamente por convecção, que envolve o transporte de matéria de uma região quente para uma região fria e vice-versa.
Falso: A transmissão de calor da panela para a água não se dá unicamente por convecção.
16. Supondo um fluxo de calor através do fundo da panela de 2,0 kcal/s, e que dentro dela foi colocado 150 g de gelo a −10 °C, serão necessários aproximadamente 6,4 segundos para fundir 2/3 do gelo.
Falso: calQ
QdTcmQ
75010.5,0.150
..
===
calQ
QLmQ
1200080.150
.
===
Q = 12750 cal
calxcals
1275020001
→→
sx
x
45,62000
12750
≅
=
Logo, leva 6,45s para fundir todo o gelo.
32. O difusor de alumínio é aquecido por radiação proveniente da chama da boca do fogão. Falso: Ele recebe o calor do aço inox por condução térmica. Gabarito: 05 Questão 29 Pedrinho, após uma aula de Física, resolveu verificar experi-mentalmente o que tinha estudado até o momento. Para tal experimento, ele usou uma bobina com 50 espiras, um ímã preso a um suporte não condutor e uma lâmpada incandescente de 5 W de potência. O experimento consistia em mover o ímã para dentro e para fora da bobina, repetidamente. Ao terminar o experimento, Pedrinho fez algumas observações, que estão listadas na forma de proposições.
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Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. O módulo da força eletromotriz induzida na bobina é diretamente proporcional à variação do fluxo
magnético em função da distância.
Falso: ε = -N.dϕ/dt, o módula da força eletromotriz da bobina é diretamente proporcional a variação do fluxo magnético em função do tempo.
02. É difícil mover o ímã dentro da bobina, pois o campo magnético de cada espira oferece uma resistência ao movimento do ímã. Isto é explicado pela Lei de Lenz.
Verdadeiro.
04. Se a corrente na lâmpada for de 2 A, a força eletromotriz induzida em cada espira da bobina é 0,05 V.
Verdadeiro.
2,5V 25 V
V.2 5V.i
==
==P
Em cada espira será: V05,050
5,2=
Ps: V = ε
08. A frequência do movimento do ímã no interior da bobina não interfere na luminosidade da lâmpada.
Falso
16. Para haver uma corrente induzida na bobina é necessário que o circuito esteja fechado.
: A frequência altera a luminosidade, pois alterará a variação do fluxo magnético.
Verdadeiro.
32. O trabalho realizado para mover o ímã para dentro e para fora da bobina é transformado integralmente em energia luminosa na lâmpada.
Falso: Parte da energia é convertida em calor por Efeito Joule. Gabarito: 22 Questão 30 Em relação às ondas e aos fenômenos ondulatórios, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A variação da frequência das ondas percebidas por um observador, devido ao movimento relativo
entre este e a fonte geradora das ondas, é explicada pelo efeito Doppler.
Verdadeiro.
02. Uma onda, que se propaga em determinado meio, terá uma velocidade que depende deste meio e uma frequência definida pela fonte da onda.
Verdadeiro.
04. A velocidade de uma onda em um determinado meio é de 120 m/s, para uma frequência de 60 Hz. Dobrando a frequência, a velocidade da onda neste meio também dobra.
Falso: A velocidade só depende do meio, portanto, continua igual.
08. Dois instrumentos musicais, emitindo a mesma nota musical, são diferenciados um do outro pela altura do som.
Falso: O que os diferencia é o timbre.
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16. A refração é caracterizada pela mudança de direção de propagação da onda ao mudar de meio.
Falso: É a mudança no valor da velocidade da onda que caracteriza a refração.
Gabarito: 03