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Aula 1 - Avançado de Física Prof. Caio - 21.02.2018

Assuntos abordados: movimento uniforme, carga elétrica, processos de eletrização, termometria e dilatação térmica.

Parte I – Cinemática (MU)

1. (Unesp 2018) Juliana pratica corridas e consegue correr em meia hora. Seu próximo desafio é participar da corrida de São Silvestre, cujo percurso é de Como é uma distância maior do que a que está acostumada a correr, seu instrutor orientou que diminuísse sua velocidade média habitual em durante a nova prova. Se seguir a orientação de seu instrutor, Juliana completará a corrida de São Silvestre em a) b) c) d) e) 2. (Unicamp 2018) Situado na costa peruana, Chankillo, o mais antigo observatório das Américas, é composto por treze torres que se alinham de norte a sul ao longo de uma colina. Em 21 de dezembro, quando ocorre o solstício de verão no Hemisfério Sul, o Sol nasce à direita da primeira torre (sul), na extrema direita, a partir de um ponto de observação definido. À medida que os dias passam, a posição em que o Sol nasce se desloca entre as torres rumo à esquerda (norte). Pode-se calcular o dia do ano, observando-se qual torre coincide com a posição do Sol ao amanhecer. Em 21 de junho, solstício de inverno no Hemisfério Sul, o Sol nasce à esquerda da última torre na extrema esquerda e, à medida que os dias passam, vai se movendo rumo à direita, para reiniciar o ciclo no dezembro seguinte.

Sabendo que as torres de Chankillo se posicionam ao longo de metros no eixo norte-sul, a velocidade escalar média com a qual a posição do nascer do Sol se desloca através das torres é de aproximadamente a) b) c) d) 3. (Unicamp 2017) Em 2016 foi batido o recorde de voo ininterrupto mais longo da história. O avião Solar Impulse 2, movido a energia solar, percorreu quase em aproximadamente dias, partindo de Nagoya no Japão até o Havaí nos Estados Unidos da América.

A velocidade escalar média desenvolvida pelo avião foi de aproximadamente a) b) c) d)

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4. (Unesp 2017) O limite máximo de velocidade para veículos leves na pista expressa da Av. das Nações Unidas, em São Paulo, foi recentemente ampliado de para O trecho dessa avenida conhecido como Marginal Pinheiros possui extensão de Comparando os limites antigo e novo de velocidades, a redução máxima de tempo que um motorista de veículo leve poderá conseguir ao percorrer toda a extensão da Marginal Pinheiros pela pista expressa, nas velocidades máximas permitidas, será de, aproximadamente, a) minuto e segundos. b) minutos e segundos. c) minutos e segundos. d) minutos e segundos. e) minutos e segundos. 5. (Fuvest 2010) Astrônomos observaram que a nossa galáxia, a Via Láctea, está a 2,5×106

anos-luz de Andrômeda, a galáxia mais próxima da nossa.

Com base nessa informação, estudantes em uma sala de aula afirmaram o seguinte:

I. A distância entre a Via Láctea e Andrômeda é de 2,5 milhões de km.II. A distância entre a Via Láctea e Andrômeda é maior que 2×1019 km.III. A luz proveniente de Andrômeda leva 2,5 milhões de anos para chegar à Via Láctea.

Está correto apenas o que se afirma emDado: 1 ano tem aproximadamente 3×107 s. a) I. b) II. c) III. d) I e III. e) II e III. 6. (Fuvest 2016) Em janeiro de 2006, a nave espacial New Horizons foi lançada da Terra com destino a Plutão, astro descoberto em 1930. Em julho de 2015, após uma jornada de aproximadamente 9,5 anos e 5 bilhões de km, a nave atinge a distância de 12,5 mil km da superfície de Plutão, a mais próxima do astro, e começa a enviar informações para a Terra, por ondas de rádio. Determine

a) a velocidade média da nave durante a viagem;b) o intervalo de tempo que as informações enviadas pela nave, a 5 bilhões de km da Terra,

na menor distância de aproximação entre a nave e Plutão, levaram para chegar em nosso planeta;

c) o ano em que Plutão completará uma volta em torno do Sol, a partir de quando foi descoberto.

Note e adote:Velocidade da luz

Velocidade média de Plutão

Perímetro da órbita elíptica de Plutão

1 ano 8. (Unesp 2016) Em uma viagem de carro com sua família, um garoto colocou em prática o que havia aprendido nas aulas de física. Quando seu pai ultrapassou um caminhão em um trecho reto da estrada, ele calculou a velocidade do caminhão ultrapassado utilizando um cronômetro.

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O garoto acionou o cronômetro quando seu pai alinhou a frente do carro com a traseira do caminhão e o desligou no instante em que a ultrapassagem terminou, com a traseira do carro alinhada com a frente do caminhão, obtendo para o tempo de ultrapassagem.

Em seguida, considerando a informação contida na figura e sabendo que o comprimento do carro era e que a velocidade do carro permaneceu constante e igual a ele calculou a velocidade média do caminhão, durante a ultrapassagem, obtendo corretamente o valor a) b) c) d) e) 9. (Unicamp 2016) Drones são veículos voadores não tripulados, controlados remotamente e guiados por GPS. Uma de suas potenciais aplicações é reduzir o tempo da prestação de primeiros socorros, levando pequenos equipamentos e instruções ao local do socorro, para que qualquer pessoa administre os primeiros cuidados até a chegada de uma ambulância.

Considere um caso em que o drone ambulância se deslocou em 5 minutos. Nesse caso, o módulo de sua velocidade média é de aproximadamente a) b) c) d)

Parte II: Processos de eletrização e lei de Coulomb. 10. (Unicamp 2016) Sabe-se atualmente que os prótons e nêutrons não são partículas elementares, mas sim partículas formadas por três quarks. Uma das propriedades importantes do quark é o sabor, que pode assumir seis tipos diferentes: top, bottom, charm, strange, up e down. Apenas os quarks up e down estão presentes nos prótons e nos nêutrons. Os quarks possuem carga elétrica fracionária. Por exemplo, o quark up tem carga elétrica igual a

e o quark down e o onde e é o módulo da carga elementar do elétron.

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a) Quais são os três quarks que formam os prótons e os nêutrons?b) Calcule o módulo da força de atração eletrostática entre um quark up e um quark down

separados por uma distância Caso necessário, use e

11. (Unesp 2015) Em um experimento de eletrostática, um estudante dispunha de três esferas metálicas idênticas, e eletrizadas, no ar, com cargas elétricas e respectivamente.

Utilizando luvas de borracha, o estudante coloca as três esferas simultaneamente em contato e, depois de separá-las, suspende e por fios de seda, mantendo-as próximas. Verifica, então, que elas interagem eletricamente, permanecendo em equilíbrio estático a uma distância

uma da outra. Sendo a constante eletrostática do ar, assinale a alternativa que contém a correta representação da configuração de equilíbrio envolvendo as esferas e e a intensidade da força de interação elétrica entre elas.

a)

b)

c)

d)

e) 12. (Fuvest 2017) Um objeto metálico, eletricamente isolado, tem carga negativa

Um segundo objeto metálico, neutro, mantido em contato com a Terra, é aproximado do primeiro e ocorre uma faísca entre ambos, sem que eles se toquem. A duração da faísca é e sua intensidade é

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No final desse processo, as cargas elétricas totais dos objetos e são, respectivamente, a) zero e zero. b) zero e

c) e

d) e

e) e zero. 13. (Fuvest 2016) Duas pequenas esferas, e feitas de materiais isolantes diferentes, inicialmente neutras, são atritadas uma na outra durante e ficam eletrizadas. Em seguida, as esferas são afastadas e mantidas a uma distância de muito maior que seus raios. A esfera ficou com carga elétrica positiva de Determine

a) a diferença entre o número de prótons e o de elétrons da esfera após o atrito;b) o sinal e o valor da carga elétrica de após o atrito;c) a corrente elétrica média entre as esferas durante o atrito (não fazer);d) o módulo da força elétrica F que atua entre as esferas depois de afastadas.

Note e adote:

Carga do elétron

Constante eletrostática: Não há troca de cargas entre cada esfera e o ambiente. 14. (Unicamp 2014) A atração e a repulsão entre partículas carregadas têm inúmeras aplicações industriais, tal como a pintura eletrostática. As figuras abaixo mostram um mesmo conjunto de partículas carregadas, nos vértices de um quadrado de lado a, que exercem forças eletrostáticas sobre a carga A no centro desse quadrado. Na situação apresentada, o vetor que melhor representa a força resultante agindo sobre a carga A se encontra na figura

a)

b)

c)

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d) 15. (Unicamp 2013) Em 2012 foi comemorado o centenário da descoberta dos raios cósmicos, que são partículas provenientes do espaço.

a) Os neutrinos são partículas que atingem a Terra, provenientes em sua maioria do Sol. Sabendo-se que a distância do Sol à Terra é igual a 1,5 1011 m , e considerando a velocidade dos neutrinos igual a 3,0 108 m/s , calcule o tempo de viagem de um neutrino solar até a Terra.

b) As partículas ionizam o ar e um instrumento usado para medir esta ionização é o eletroscópio. Ele consiste em duas hastes metálicas que se repelem quando carregadas. De forma simplificada, as hastes podem ser tratadas como dois pêndulos simples de mesma massa m e mesma carga q localizadas nas suas extremidades. O módulo da força elétrica

entre as cargas é dado por sendo k = 9 109 N m2/C2. Para a situação ilustrada

na figura abaixo, qual é a carga q, se m = 0,004 g?

16. (Unesp 2010) Um dispositivo simples capaz de detectar se um corpo está ou não eletrizado, é o pêndulo eletrostático, que pode ser feito com uma pequena esfera condutora suspensa por um fio fino e isolante.Um aluno, ao aproximar um bastão eletrizado do pêndulo, observou que ele foi repelido (etapa I). O aluno segurou a esfera do pêndulo com suas mãos, descarregando-a e, então, ao aproximar novamente o bastão, eletrizado com a mesma carga inicial, percebeu que o pêndulo foi atraído (etapa II). Após tocar o bastão, o pêndulo voltou a sofrer repulsão (etapa III). A partir dessas informações, considere as seguintes possibilidades para a carga elétrica presente na esfera do pêndulo:

Possibilidade Etapa I Etapa II Etapa III1 Neutra Negativa Neutra2 Positiva Neutra Positiva3 Negativa Positiva Negativa4 Positiva Negativa Negativa5 Negativa Neutra Negativa

Somente pode ser considerado verdadeiro o descrito nas possibilidades a) 1 e 3. b) 1 e 2.

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c) 2 e 4. d) 4 e 5. e) 2 e 5. 17. (Unifesp 2009) Considere a seguinte "unidade" de medida: a intensidade da força elétrica entre duas cargas q, quando separadas por uma distância d, é F. Suponha em seguida que uma carga q1 = q seja colocada frente a duas outras cargas, q2 = 3q e q3 = 4q, segundo a disposição mostrada na figura.

A intensidade da força elétrica resultante sobre a carga q1, devido às cargas q2 e q3, será a) 2F. b) 3F. c) 4F. d) 5F. e) 9F. 18. (Fuvest 2008) Três esferas metálicas, M1, M2 e M3, de mesmo diâmetro e montadas em suportes isolantes, estão bem afastadas entre si e longe de outros objetos.Inicialmente M1 e M3 têm cargas iguais, com valor Q, e M2 está descarregada. São realizadas duas operações, na sequência indicada:

I. A esfera M1 é aproximada de M2 até que ambas fiquem em contato elétrico. A seguir, M1 é afastada até retornar à sua posição inicial.II. A esfera M3 é aproximada de M2 até que ambas fiquem em contato elétrico. A seguir, M3 é afastada até retornar à sua posição inicial.

Após essas duas operações, as cargas nas esferas serão cerca de a) M1 = Q/2; M2 = Q/4; M3 = Q/4 b) M1 = Q/2; M2 = 3Q/4; M3 = 3Q/4 c) M1 = 2Q/3; M2 = 2Q/3; M3 = 2Q/3 d) M1 = 3Q/4; M2 = Q/2; M3 = 3Q/4 e) M1 = Q; M2 = zero; M3 = Q

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Parte III: Termometria e dilatação.

19. (Unesp 2006) Um estudante desenvolve um termômetro para ser utilizado especificamente em seus trabalhos de laboratório. Sua ideia é medir a temperatura de um meio fazendo a leitura da resistência elétrica de um resistor, um fio de cobre, por exemplo, quando em equilíbrio térmico com esse meio. Assim, para calibrar esse termômetro na escala Celsius, ele toma como referências as temperaturas de fusão do gelo e de ebulição da água. Depois de várias medidas, ele obtém a curva apresentada na figura.

A correspondência entre a temperatura T, em °C, e a resistência elétrica R, em Ω, é dada pela equação

a) T =

b) T =

c) T =

d) T =

e) T =

20. (Unicamp 2006 / Fazer apenas o item a) Pares metálicos constituem a base de funcionamento de certos disjuntores elétricos, que são dispositivos usados na proteção de instalações elétricas contra curtos-circuitos. Considere um par metálico formado por uma haste de latão e outra de aço, que, na temperatura ambiente, têm comprimento A variação do comprimento da haste, devida a uma variação de temperatura é dada por

onde α é o coeficiente de dilatação térmica linear do material.

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a) Se a temperatura aumentar de qual será a diferença entre os novos comprimentos das hastes de aço e de latão? Considere que as hastes não estão presas uma à outra, e que

e

b) Se o aquecimento se dá pela passagem de uma corrente elétrica de e o par tem

resistência de qual é a potência dissipada?

21. (Unesp 2010) Um termoscópio é um dispositivo experimental, como o mostrado na figura, capaz de indicar a temperatura a partir da variação da altura da coluna de um líquido que existe dentro dele. Um aluno verificou que, quando a temperatura na qual o termoscópio estava submetido era de 10 oC, ele indicava uma altura de 5 mm. Percebeu ainda que, quando a altura havia aumentado para 25 mm, a temperatura era de 15 oC.

Quando a temperatura for de 20 oC, a altura da coluna de líquido, em mm, será de a) 25. b) 30. c) 35. d) 40. e) 45. 23. (Unifesp 2005 / Fazer apenas o item a) Uma esfera de aço de massa m = 0,20 kg a 200°C é colocada sobre um bloco de gelo a 0°C, e ambos são encerrados em um recipiente termicamente isolado.Depois de algum tempo, verifica-se que parte do gelo se fundiu e o sistema atinge o equilíbrio térmico.Dados:coeficiente de dilatação linear do aço: α = 11 × 10-6 °C-1;calor específico do aço: c = 450 J/(kg°C);calor latente de fusão do gelo: L = 3,3 × 105 J/kg.

a) Qual a redução percentual do volume da esfera em relação ao seu volume inicial?b) Supondo que todo calor perdido pela esfera tenha sido absorvido pelo gelo, qual a massa de água obtida? 24. (Unesp 2015) Dois copos de vidro iguais, em equilíbrio térmico com a temperatura ambiente, foram guardados, um dentro do outro, conforme mostra a figura. Uma pessoa, ao tentar desencaixá-los, não obteve sucesso. Para separá-los, resolveu colocar em prática seus conhecimentos da física térmica.

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De acordo com a física térmica, o único procedimento capaz de separá-los é: a) mergulhar o copo em água em equilíbrio térmico com cubos de gelo e encher o copo

com água à temperatura ambiente. b) colocar água quente (superior à temperatura ambiente) no copo c) mergulhar o copo em água gelada (inferior à temperatura ambiente) e deixar o copo

sem líquido. d) encher o copo com água quente (superior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo

em água gelada (inferior à temperatura ambiente). e) encher o copo com água gelada (inferior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo

em água quente (superior à temperatura ambiente). 25. (Unesp 2010) Nos últimos anos temos sido alertados sobre o aquecimento global. Estima-se que, mantendo-se as atuais taxas de aquecimento do planeta, haverá uma elevação do nível do mar causada, inclusive, pela expansão térmica, causando inundação em algumas regiões costeiras. Supondo, hipoteticamente, os oceanos como sistemas fechados e considerando que o coeficiente de dilatação volumétrica da água é aproximadamente 2 x 10–4

ºC–1 e que a profundidade média dos oceanos é de 4 km, um aquecimento global de 1 ºC elevaria o nível do mar, devido à expansão térmica, em, aproximadamente, a) 0,3 m. b) 0,5 m. c) 0,8 m. d) 1,1 m. e) 1,7 m. 26. (Unesp 2003) Uma panela com água é aquecida de 25°C para 80°C. A variação de temperatura sofrida pela panela com água, nas escalas Kelvin e Fahrenheit, foi de a) 32 K e 105°F. b) 55 K e 99°F. c) 57 K e 105°F. d) 99 K e 105°F. e) 105 K e 32°F. 27. (Fuvest 2014) Uma lâmina bimetálica de bronze e ferro, na temperatura ambiente, é fixada por uma de suas extremidades, como visto na figura abaixo.

Nessa situação, a lâmina está plana e horizontal. A seguir, ela é aquecida por uma chama de gás. Após algum tempo de aquecimento, a forma assumida pela lâmina será mais adequadamente representada pela figura:

Note e adote: O coeficiente de dilatação térmica linear do ferro é

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O coeficiente de dilatação térmica linear do bronze é Após o aquecimento, a temperatura da lâmina é uniforme.

a)

b)

c)

d)

e) 28. (Unicamp 2018 / Fazer apenas o item a) Termômetros clínicos convencionais, de uso doméstico, normalmente baseiam-se na expansão térmica de uma coluna de mercúrio ou de álcool, ao qual se adiciona um corante. Com a expansão, o líquido ocupa uma parte maior de uma coluna graduada, na qual se lê a temperatura.

a) O volume de álcool em um termômetro é a e corresponde à figura (a). Quando colocado em contato com água aquecida, o termômetro apresenta a leitura mostrada na figura (b). A escala está em milímetros, a área da secção reta da coluna é

O aumento do volume, produzido pelo acréscimo de temperatura

é dado por Se para o álcool qual é a temperatura da

água aquecida?

b) Os termômetros de infravermelho realizam a medida da temperatura em poucos segundos, facilitando seu uso em crianças. Seu funcionamento baseia-se na coleta da radiação infravermelha emitida por parte do corpo do paciente. A potência líquida radiada por unidade de área do corpo humano é dada por sendo a

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constante de Stefan-Boltzmann, a temperatura ambiente e a diferença entre a temperatura do corpo, que deve ser medida, e a temperatura ambiente. Sabendo que em certa medida de temperatura encontre a temperatura do paciente em

29. (Unesp 2007) É largamente difundida a ideia de que a possível elevação do nível dos oceanos ocorreria devido ao derretimento das grandes geleiras, como consequência do aquecimento global. No entanto, deveríamos considerar outra hipótese, que poderia também contribuir para a elevação do nível dos oceanos. Trata-se da expansão térmica da água devido ao aumento da temperatura. Para se obter uma estimativa desse efeito, considere que o coeficiente de expansão volumétrica da água salgada à temperatura de 20 °C seja 2,0 × 10-4 °C-

1. Colocando água do mar em um tanque cilíndrico, com a parte superior aberta, e considerando que a variação de temperatura seja 4 °C, qual seria a elevação do nível da água se o nível inicial no tanque era de 20 m? Considere que o tanque não tenha sofrido qualquer tipo de expansão. 30. (Unesp 2003) A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é α = 11 x 10-6 °C-1. Se a 10 °C o comprimento de um trilho é de 30 m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40 °C? a) 11 x 10-4 m. b) 33 x 10-4 m. c) 99 x 10-4 m. d) 132 x 10-4 m. e) 165 x 10-4 m. 31. (Unesp 2002) Duas lâminas metálicas, a primeira de latão e a segunda de aço, de mesmo comprimento à temperatura ambiente, são soldadas rigidamente uma à outra, formando uma lâmina bimetálica, conforme a figura a seguir.O coeficiente de dilatação térmica linear do latão é maior que o do aço. A lâmina bimetálica é aquecida a uma temperatura acima da ambiente e depois resfriada até uma temperatura abaixo da ambiente. A figura que melhor representa as formas assumidas pela lâmina bimetálica, quando aquecida (forma à esquerda) e quando resfriada (forma à direita), é

32. (Fuvest 2002) Três esferas metálicas iguais, A, B e C, estão apoiadas em suportes isolantes, tendo a esfera A carga elétrica negativa. Próximas a ela, as esferas B e C estão em contato entre si, sendo que C está ligada à terra por um fio condutor, como na figura.

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A partir dessa configuração, o fio é retirado e, em seguida, a esfera A é levada para muito longe. Finalmente, as esferas B e C são afastadas uma da outra. Após esses procedimentos, as cargas das três esferas satisfazem as relações a) QA < 0 QB > 0 QC > 0 b) QA < 0 QB = 0 QC = 0 c) QA = 0 QB < 0 QC < 0 d) QA > 0 QB > 0 QC = 0 e) QA > 0 QB < 0 QC > 0 33. (Fuvest 1998) Um termômetro especial, de líquido dentro de um recipiente de vidro, é constituído de um bulbo de 1cm3 e um tubo com secção transversal de 1mm2. À temperatura de 20 °C, o líquido preenche completamente o bulbo até a base do tubo. À temperatura de 50 °C o líquido preenche o tubo até uma altura de 12mm. Considere desprezíveis os efeitos da dilatação do vidro e da pressão do gás acima da coluna do líquido. Podemos afirmar que o coeficiente de dilatação volumétrica médio do líquido vale:

a) 3 × 10-4 °C-1 b) 4 × 10-4 °C-1 c) 12 × 10-4 °C-1 d) 20 × 10-4 °C-1 e) 36 × 10-4 °C-1 34. (Fuvest 1996) Aproximando-se uma barra eletrizada de duas esferas condutoras, inicialmente descarregadas e encostadas uma na outra, observa-se a distribuição de cargas esquematizada na figura 1, a seguir.Em seguida, sem tirar do lugar a barra eletrizada, afasta-se um pouco uma esfera da outra. Finalmente, sem mexer mais nas esferas, move-se a barra, levando-a para muito longe das esferas. Nessa situação final, a alternativa que melhor representa a distribuição de cargas nas duas esferas é:

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35. (Fuvest 1992) Tem-se uma fonte sonora no vértice A de uma pista triangular equilátera e horizontal, de 340 m de lado. A fonte emite um sinal que após ser refletido sucessivamente em B e C retorna ao ponto A. No mesmo instante em que a fonte é acionada um corredor parte do ponto X, situado entre C e A, em direção a A, com velocidade constante de 10 m/s. Se o corredor e o sinal refletido atingem A no mesmo instante, a distância AX é de:

a) 10 m b) 20 m c) 30 m d) 340 m e) 1020 m 36. (Fuvest 1992) Adote: calor específico da água: 1 cal/g.°CA 10 °C, 100 gotas idênticas de um líquido ocupam um volume de 1,0 cm3. A 60 °C, o volume ocupado pelo líquido é de 1,01 cm3. Calcule:a) A massa de 1 gota de líquido a 10 °C, sabendo-se que sua densidade, a esta temperatura, é

de 0,90 g/cm3.b) o coeficiente de dilatação volumétrica do líquido.

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Gabarito:

Resposta da questão 1: [D]

Seja a velocidade média desenvolvida por Juliana nos treinos:

Para a corrida, a velocidade deverá ser reduzida em Então a velocidade média da prova será da velocidade de treinamento. Assim:

Então o tempo de prova será:

Resposta da questão 2: [B]

Entre dois solstícios consecutivos, verão e inverno são 6 meses, aproximadamente, 180 dias, intervalo de tempo em que a nascente do Sol desloca-se Assim:

Resposta da questão 3: [A]

Resposta da questão 4: [E]

Cálculo dos tempos e necessários para percorrer toda a avenida com as velocidades de e respectivamente:

Portanto, a redução de tempo será de aproximadamente:


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I. Errada. É desnecessário efetuar cálculos, pois 1 ano-luz é a distância que a luz percorre em 1 ano, no vácuo. Em todo caso, iremos usá-los nos itens seguintes: d = v t d = (3105 km/s) (2,5106 anos3107 s/ano) 2,251019 km.II. Correta. Veja os cálculos efetuados no item anterior.III. Correta.

Resposta da questão 6: a) Dados:

b) Dado:

c) Teremos:

Como esse planeta foi descoberto em 1930, ele completará uma volta em torno do Sol no ano t:


Dados: Em relação ao caminhão, a velocidade do carro e o deslocamento relativo durante a ultrapassagem são:


Observação: rigorosamente, o enunciado deveria especificar tratar-se do módulo da velocidade escalar média.

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Resposta da questão 10:

a) Dados:

Analisando os dados, conclui-se que:- o próton é formado por 2 quarks up e 1 quark down.

- o nêutron é formado por 1 quark up e 2 quarks down.

b) Dados: A força de interação é dada pela lei de Coulomb:


Calculando a carga final de cada esfera é aplicando a lei de Coulomb; vem:

Como as cargas têm mesmo sinal, as forças repulsivas (ação-reação) têm mesma intensidade.


A faísca é formada pelo movimento de elétrons do objeto para o objeto

O módulo da carga transportada é:

Esse resultado mostra que toda a carga do objeto foi transferida para o objeto Porém o objeto está ligado à Terra, que absorve esses elétrons, sendo eles escoados através do fio, descarregando esse objeto Assim ambas as cargas finais são nulas:

Resposta da questão 13: a) Dados:

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b) Na eletrização por atrito, os corpos adquirem cargas de mesmo módulo e de sinais opostos.Assim:

c) A intensidade média da corrente elétrica é dada por:

d) Dados:Aplicando a lei de Coulomb:


A figura mostra as forças atrativas e repulsivas agindo sobre a carga A, bem como a resultante dessas forças.


a) Como , teremos:

Resposta:

b)

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Como :

De acordo com o enunciado:k = 9 109 N m2/C2

d = 3 cm = 3x10-2 mm = 0,004 g = 4x10-6 kgg = 10 m/s2

Substituindo os valores:

Resposta:


Etapa I: como houve repulsão, a esfera pendular e o bastão tinham cargas de mesmo sinal, respectivamente: [(+),(+)] ou [(–),(–)].Etapa II: a esfera estava descarregada e o bastão continuou com a mesma carga: [(neutra),(+)] ou [(neutra), (–)]Etapa III: ao entrar em contato com o bastão, a esfera adquiriu carga de mesmo sinal que ele, pois foi novamente repelida. As cargas da esfera e do bastão podiam ser, respectivamente: [(+),(+)] ou [(–),(–)].Como o sinal da carga do bastão não sofreu alteração, a esfera apresentava cargas de mesmo sinal nas etapas I e III. Assim as possibilidades de carga são: [(+), (neutra) e (+)] ou [(–), neutra e (–)].


Resolução

Das informações iniciais sabemos que: F = k.q.q/d2 F = k.(q/d)2

Na configuração apresentada a força resultante sobre q1 é:

Fresultante = [F212 + F31

2]

Fresultante = [(k.3q.q/d2)2 + (k.4q.q/d2)]2

Fresultante = [9k2.q4/d4 + 16.k2.q4/d4]

Fresultante = [25k2.q4/d4] = 5.k.(q/d)2 = 5.F

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Resposta da questão 20: a)

b)


Como a temperatura varia linearmente com a altura da coluna líquida, podemos escrever:

.


a) ΔV = 0,66%

b)m = 0,0545 kg


Enchendo o copo A com água gelada ele sofre contração e mergulhando o copo B em água quente ele sofre dilatação, criando uma folga entre eles, possibilitando a separação.

Resposta da questão 25: [C]

Como a água dilata-se em todas as direções, não podemos levar em conta apenas a dilatação na vertical, como se fosse dilatação linear. O enunciado manda considerar os oceanos como sistemas fechados, então a área ocupada pela água (área da base do “recipiente”) se mantém constante.

Dados: h0 = 4 km = 4 103 m; = 2 10–4 °C-1; = 1 °C.Da expressão da dilatação dos líquidos:


Cuidado está se falando de “variação”.

Observe as três escalas citadas.

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Fazendo as proporções entre os diversos segmentos, vem:


Coeficiente de dilatação linear do bronze é maior que o do ferro, portanto a lâmina de bronze fica com comprimento maior, vergando como mostrado na alternativa [D].


a) Dados:

A figura mostra a variação sofrida pela altura da coluna de mercúrio:

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Substituindo os valores na expressão dada:

b) Dados: Substituindo valores na expressão dada calcula-se a temperatura em kelvins:

Passando para a escala Celsius:

Resposta da questão 29: ∆V = γ .V0.∆T∆V = 2.104.(S.20).4S.∆h = 160.S.104

∆h = 16.103 = 1,6.102 m = 1,6 cm


Aplicação direta de fórmula.






Resposta da questão 36:a) 9,0 . 10–3 g.b) 2,0 . 10-4 °C–1.

a) Dados: = 0,9 g/cm3; V = 1 cm3; M = 100 m.

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b) Dados: V0 = 1 cm3; V = 1,01 cm3; = 10 °C; = 60 °C.

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