simulado de f%c3%adsica

8/6/2019 simulado de f%C3%ADsica

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Física - 1

Dados numéricosAceleração da gravidade: 10 m/s

2

Densidade da água: 1,0 g/cm3

Velocidade da luz no vácuo: 3,0 x 108

m/s

1 atm = 1,0 x 105

N/m2

k0 =o4

1

∈π= 9,0 x 10

9

2

2

C

N.m

01. O gráfico da velocidade em função do tempo de um ciclista, que se move aolongo de uma pista retilínea, é mostrado abaixo. Considerando que ele mantéma mesma aceleração entre os instantes t = 0 e t = 7 segundos, determine a

distância percorrida neste intervalo de tempo. Expresse sua resposta emmetros.

1 2 3 4

4

8

12

v (m/s)

t (s)0

0

Resposta: 77

Solução:

Do gráfico obtemos: v0 = 4 m/s, 2s / m204

412a =

−−

=

Portanto: 220 tt4at

2

1tvx +=+=∆

Fazendo s7t = , obtemos: m774928x =+=∆ .

02. Um veículo em movimento sofre uma desaceleração uniforme em uma pistareta, até parar. Sabendo-se que, durante os últimos 9,0 m de seudeslocamento, a sua velocidade diminui 12 m/s, calcule o módulo da

desaceleração imposta ao veículo, em m/s2.

Resposta: 08

Solução: Para os últimos 9 metros tem-se v

2= v0

2 − 2a∆x ⇒ 0

2= (12)

2 − 2a9 ⇒

a = 8 m/s2

03. Um objeto de massa m = 0,25 kg, em queda na atmosfera terrestre, temaceleração constante. Sua velocidade aumenta 2 m/s a cada segundo. Calcule

o módulo da força F, em newtons, da resistência do ar que atua no objeto.

Resposta: 02



Solução:Tomando como positivas as forças que atuam para cima tem-se queF – mg = − ma ⇒ F = m(g – a) = 0,25 × (10 – 2) = 2 N.

04. Um bloco de madeira de massa m = 0,8 kg está em repouso sobre umasuperfície horizontal lisa. Uma bala colide com o bloco, atravessando-o. Ográfico mostra a força média exercida sobre o bloco, durante os 6,0 ms quedurou a colisão. Considerando que o bloco não perdeu massa, qual avelocidade do bloco, imediatamente após a colisão, em m/s?

0,0 3,0 6,0 t (10-3 s)

F (103N)

2,0

balabloco

0,0

Resposta: 15

Solução:Impulso= área sob a curva = variação de momento do bloco

m/s.158,0

12v122000106retângulodoáreavm B

3B ==⇒=××==× −

05. Um bloco de massa m = 0,1 kg comprime uma mola ideal, de constanteelástica k = 100 N/m, de 0,2 m (ver figura). Quando a mola é liberada, o blocoé lançado ao longo de uma pista lisa. Calcule a velocidade do bloco, em m/s,

quando ele atinge a altura h = 1,2 m.

h = 1,2 mmk

0,2 m

Resposta: 04

Solução:Usando a conservação da energia mecânica Einicial = Efinal ou

Epot. elástica = kx2

/2 = Epot. grav. + Ecinética = mgh + mv2

/2 ⇒ v = (2(kx

2 /2 − mgh)/m)

1/2 ⇒ v = 4 m/s

06. Um sistema de polias, composto de duas polias móveis e uma fixa, é utilizadopara equilibrar os corpos A e B. As polias e os fios possuem massasdesprezíveis e os fios são inextensíveis. Sabendo-se que o peso do corpo A éigual a 340 N, determine o peso do corpo B, em newtons.



A

B

Resposta: 85

Solução:

PB = PA /4 = 340/4 = 85 N

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

PB=PA /4

PA

PA /2

PA /2

PA /4

PA /4

07. A figura abaixo mostra um dispositivo constituído de um suporte sobre o qualuma trave é apoiada. Na extremidade A, é suspenso um objeto, de massa 95kg, enquanto se aplica uma força vertical F na extremidade B, de modo aequilibrar o objeto. Desprezando o peso da trave, em relação ao peso doobjeto, calcule o módulo da força F necessária para equilibrar o objeto, em N.

A B

0,5 m 5m

trave

suporte

Resposta: 95

Solução:No equilíbrio, a soma dos momentos das forças, calculados em relação àarticulação deve ser nula.

5 × F – 0,5 × mg = 0 ⇒ F = 95 N



08. Um bloco homogêneo e impermeável, de densidade ρρρρ = 0,25 g/cm3, está em

repouso, imerso em um tanque completamente cheio de água e vedado, comomostrado na figura a seguir. Calcule a razão entre os módulos da força que obloco exerce na tampa superior do tanque e do peso do bloco.

tampa

água

Resposta: 03

Solução:A soma das forças na direção vertical, considerando positivas as forças paracima e, negativas as de sentido contrário, é igual à força F que o bloco exercena tampa.Empuxo − mg = F ⇒ F = ρáguaVg − ρblocoVg

Dividindo F pelo peso do bloco tem-se a razãomg

F= (ρáguaVg − ρblocoVg)/

ρblocoVg = (ρágua / ρbloco) – 1 = 3

09. Uma caixa cúbica metálica e hermeticamente fechada, de 4,0 cm de aresta,contém gás ideal à temperatura de 300 K e à pressão de 1 atm. Qual avariação da força que atua em uma das paredes da caixa, em N, após osistema ser aquecido para 330 K e estar em equilíbrio térmico? Despreze adilatação térmica do metal.

Resposta: 16

Solução:Para transformações isovolumétricas tem-se que:

( ) ( ) N16104101,0Ap1300

330AppF

ApF

ApF

330

p

300

p

225iif

ff

ii

fi

=×××=××

−=×−=∆→

×=×=

=

−

10. Um mol de um gás ideal passa por transformações termodinâmicas indo doestado A para o estado B e, em seguida, o gás é levado ao estado C,pertencente à mesma isoterma de A. Calcule a variação da energia interna dogás, em joules, ocorrida quando o gás passa pela transformação completaABC.

V (L)

p (atm)

1 3

A

5 7

1

3

5

7

C

B

isoterma

Resposta: 00

Solução:



A energia interna de um gás ideal depende apenas da temperatura do gás.Como o estado inicial (A) e final (C) têm a mesma temperatura, a variação daenergia interna é nula.

11. A figura abaixo mostra esquematicamente as ondas na superfície d’água de umlago, produzidas por uma fonte de freqüência 6,0 Hz, localizada no ponto A. Aslinhas cheias correspondem às cristas, e as pontilhadas representam os valesem um certo instante de tempo. Qual o intervalo de tempo, em segundos, paraque uma frente de onda percorra a distância da fonte até o ponto B, distante 60cm?

2,0 cm

B60 cmA

Resposta: 05

Solução:

Temos que f = 6 Hz = 6 s-1

, λ = 2 cm ⇒ v = λf = 12 cm/s.

Fazendo d = 60 cm ⇒ t = d/v= 60/12 = 5 s.

12. Um espelho côncavo tem um raio de curvatura R = 2,0 m. A que distância docentro do espelho, em centímetros, uma pessoa deve se posicionar sobre oeixo do espelho para que a ampliação de sua imagem seja A = +2?

Resposta: 50

Solução:Pela definição de ampliação A = − dI /dO ⇒ dI = − 2 dO. Sabendo-se que ofoco é metade do raio R, tem-sef = R/2 = 1 m . Substituindo-se f e dI na equação dos espelhos esféricos,1/dO + 1/dI = 1/f,obtém-se dO = 0,5 m = 50 cm.

13. Nos vértices de um triângulo eqüilátero de lado L = 3,0 cm, são fixadas cargas

q pontuais e iguais. Considerando q = 3,0 µµµµC, determine o módulo da força, em

N, sobre uma carga pontual q0 = 2,0 µµµµC, que se encontra fixada no pontomédio de um dos lados do triângulo.

q

q

q q0L/2 L/2

LL

Resposta: 80

Solução:Por simetria, as forças devido às cargas colineares com q0, se anulam.



Portanto,

20

y

qqkF = , onde: .N80FL

4

3y 22 =⇒=

14. O gráfico mostra o potencial elétrico em função da distância ao centro de umaesfera condutora carregada de 1,0 cm de raio, no vácuo. Calcule o potencialelétrico a 3,0 cm do centro da esfera, em volts.

V (V)

186

d (cm)1,0 2,0 3,00

0

Resposta: 62

Solução:

V623

)cm1(V

k

10)cm1(V

03.0

k

03,0

Qk)cm3(V

4

1konde,

k

10)cm1(VQ

01.0

Qk)cm1(V

2

00

2

==×

==

πε=

×=⇒=

−

−

15. Uma partícula de massa m = 20 mg e carga q = +400 µµµµC em movimentocircular uniforme, na presença de um campo magnético uniforme B = 1,0 T, temvelocidade escalar v = 5,0 m/s. Considere que o movimento ocorre no vácuo eque a ação da força peso é desprezível em relação à força magnética que atuana partícula. Calcule o raio, da trajetória circular, em centímetros.

R

B

m,q

Resposta: 25

Solução:A força resultante sobre a partícula é a força magnética que, por sua vez, faz

o papel da força centrípeta. Neste caso: Fmagnética = qvB = Fcentrípeta = mv2 /R ⇒

R = mv/qB = 0,25 m = 25 cm.

16. Um astronauta é colocado a bordo de uma espaçonave e enviado para umaestação espacial a uma velocidade constante v = 0,8 c, onde c é a velocidadeda luz no vácuo. No referencial da espaçonave, o tempo transcorrido entre olançamento e a chegada na estação espacial foi de 12 meses. Qual o tempotranscorrido no referencial da Terra, em meses?

Resposta: 20



Solução:t = γ t0, onde γ = 1/(1- (v/c)

2)1/2

e t0 = 12 meses.γ = 1/(1- (0,8)

2)1/2

= 10/6

Portanto, t = (10/6) × 12 meses = 20 meses.

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