Prova 05 - Fis ITA 2006 - Física - paradagarrido

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Instruções para a prova
RUMO ao
FÍSICA
1.
Esta prova é composta de 20 questões de múltipla escolha
(numeradas de 01 a 20) e de 10 questões dissertativas (numeradas de
21 a 30). As 20 questões de múltipla escolha correspondem a 50% do
valor da prova e as questões dissertativas aos 50% restantes.
2.
Você recebeu este CADERNO DE QUESTÕES, três
CADERNOS DE RESPOSTAS e uma FOLHA DE LEITURA
ÓPTICA. Verifique se eles estão completos.
3.
Você dispõe de QUATRO horas para o Simulado. A distribuição
do tempo fica a seu critério.
4.
Aguarde o comunicado para iniciar a prova. Ao terminá-la,
entregue-a na SECRETARIA.
CICLO 05 - 2006
Boa prova!
01 de Outubro de 2006
6
Considere:
;
;
;
ε =
0
QUESTÕES OBJETIVAS
1. O material de uma esfera maciça transparente possui índice de refração n e raio R. Parte da esfera foi recortada, ficando ela
com uma face plana cuja distância ao centro da esfera original é . Uma pequena fonte luminosa F é então posta encostada na
face plana, conforme ilustra a figura, e os raios emergem pela face esférica, conjugando a imagem F’. Qual é a distância d dessa
imagem ao centro da esfera original?
A. ( )
D. ( )
B. ( )
C. ( )
E. ( )
2. Um planeta de massa m está sendo confinado pelo campo gravitacional criado por uma estrela de massa M. As forças trocadas
pelos objetos são de natureza central. Com respeito ao que foi colocado, são feitas quatro afirmações:
I.
Conforme o planeta se movimenta em torno da estrela, seu momento angular se conserva, assim como a energia
potencial e a energia mecânica total do sistema são sempre negativas.
II.
Considerando que a órbita do planeta é aproximadamente circular, para que o planeta escape da atração da estrela
teria que se lançar em direção ao infinito com uma velocidade aproximadamente 41% maior que sua velocidade orbital normal.
III.
Suponha que a estrela tenha raio esférico igual a R. A distância entre os pontos que possuem um terço da gravidade
máxima gerada pela estrela em sua superfície (supondo densidade volumétrica estelar constante) é
.
Suponha que o planeta de massa m seja a Terra, que possui um dia de 24 h e um raio de curvatura médio de 6400
km. A aceleração gravitacional máxima é 10 m/s . Para que os objetos flutuassem na superfície da Terra na região equatorial
a duração do dia ‘terrestre’ deveria ser de, aproximadamente, 1,4 h.
Podemos afirmar que está(ão) correta(s) a(s) afirmação(ões):
A. ( ) I
B. ( ) I e II
C. ( ) II, III e IV
D. ( ) I, II e IV
E. ( ) Todas
IV.
2
3. Um semi-disco homogêneo, de massa m = 2 kg está apoiado sobre um plano horizontal, mantendo-se na posição indicada em
virtude da aplicação da força de 40 N, no ponto Q. O centro de gravidade G é tal que o segmento OG seja 4r/3, onde r é raio do
semi-disco. O valor da tangente do ângulo  é:
A. ( ) 3/2
D. ( ) 2
B. ( ) 3/4
E. ( ) 2/3
C. ( ) 3
4. Tendo em vista a questão anterior, determine a abscissa e a ordenada, em relação ao plano cartesiano apresentado, do centro
de gravidade do corpo homogêneo mostrado a seguir.
A. ( ) (0; 0)
B. ( ) (2r/3; 2r/3)
C. ( ) (4r/9; 4r/9)
D. ( ) (2r/3; 4r/9)
E. ( ) (4r/9; 2r/3)
5. Uma pequena lâmpada é colocada 30 cm acima da superfície livre da água de um aquário. Dentro d’água, e na mesma vertical
que a primeira lâmpada, coloca-se uma outra lâmpada igual à primeira. Em qual profundidade, em cm, deverá ser colocada essa
segunda lâmpada para que um observador que esteja próximo à primeira tenha a impressão que a lâmpada submersa se acende
em conjunto com a externa pelo efeito simultâneo da reflexão da luz na superfície da água e da refração da luz que passa da
água para o ar?
Considere o índice de refração da água em relação ao ar como 4/3.
A. ( ) 20
B. ( ) 30
C. ( ) 40
D. ( ) 45
E. ( ) 50
6. Das extremidades da bobina que está enrolada na armadura de ferro, um fio de cobre é soldado e encurvado, assumindo a
forma de uma espira circular disposta segundo o plano xz, conforme a figura a seguir.
Quando a corrente elétrica i passa pelo fio, o centro da espira fica polarizado magneticamente, semelhante ao centro do arranjo
de imãs em forma de barra colados e sobrepostos como indicado em:
A. ( )
B. ( )
C. ( )
D. ( )
E. ( )
7. Em circuitos de sintonia de rádio, é comum utilizarmos circuitos de sintonia LC, cuja freqüência de ressonância é
. Para variarmos a freqüência de sintonia, utilizamos um capacitor variável e um indutor fixo. Em Conselheiro
Lafaiete, uma importante cidade mineira, a rádio Carijós AM opera na freqüência de 1280 kHz. A capacitância do capacitor,
quando o rádio está sintonizado na rádio Carijós, é igual a
. Para o indutor foi utilizado um Toróide de 1000
espiras, com núcleo de um material com  = 4. Assinale a alternativa que corresponde à razão entre os raios externo e interno
r
do tóroide
(Considere
h = 1 cm e
A. ( )
.
o
toróide
com
área
de
seção
retangular
de
altura
.)
B. ( )
C. ( )
D. ( )
E. ( )
8. Na figura, os planetas A e B possuem túneis perfeitamente alinhados que passam por seus centros. Lançamos um corpo de
massa m do ponto O, centro do planeta A, com a mínima velocidade possível para alcançar o planeta B. Determine a velocidade
do corpo ao passar por O’, centro de B, em função de G, M e R.
Dados:
R = 2R; R = R; d = 5R; M = 9M; M = M
A. ( ) impossível o corpo escapar do campo gravitacional de A
B
A
B
B. ( )
C. ( )
D. ( )
E. ( )
A
O enunciado a seguir refere-se as questões 09 e 10.
Uma partícula de massa m e carga q é lançada da origem de coordenadas no plano xy. Sua velocidade inicial é no sentido positivo
do eixo x e tem módulo v. Na faixa definida por a  x  b existe um campo elétrico uniforme
sentido z > 0. Na região x > b, existe um campo magnético uniforme
representado na figura abaixo.
, perpendicular ao plano xy, no
perpendicular ao plano xy, no sentido z < 0, conforme
Desprezando a aceleração da gravidade e os efeitos de bordas, assinale:
09. A alternativa que corresponde ao módulo da velocidade da partícula quando ela entra na região x > b.
A. ( )
B. ( )
C. ( )
D. ( )
E. ( )
10. A alternativa que corresponde ao tempo em que a partícula ficará na região x > b.
A. ( )
B. ( )
D. ( )
C. ( )
E. ( )
11. Uma estreita barra AB de 18 cm de comprimento é disposta ao longo do eixo principal de um espelho esférico côncavo de
distância focal 12 cm, conforme ilustra a figura. Verifica-se que a imagem da barra se superpõe à própria barra. Qual é a distância
do ponto B da barra ao vértice do espelho?
A. (
B. (
C. (
D. (
E. (
) 12 cm
) 18 cm
) 24 cm
) 6 cm
)0
12. Um sistema estelar binário é formado por uma estrela de massa m e outra de massa M = 2m. As estrelas giram em torno de
um único centro de massa fixo devido à ausência de forças gravitacionais centrais externas ao sistema. A distância entre as
estrelas é D e os raios de curvatura das estrelas são desprezíveis quando comparados a D. A constante universal da gravitação
é G. Podemos afirmar corretamente que o período de rotação, a razão entre as energias cinéticas e a razão entre os momentos
angulares das estrelas valem, respectivamente, em função de m, G e D:
A. ( )
C. ( )
E. ( )
; 2; 1
; 2; 2
; 1; 2
B. ( )
D. ( )
; 3; 2
; 2; 2
13. Uma espira retangular homogênea, de massa m e perímetro , é percorrida por uma corrente i e é feita de maneira a possuir
a área máxima. Nessas condições, um campo magnético uniforme é aplicado em toda a espira, de tal forma que o ângulo entre
o vetor indução magnética e o vetor dipolo magnético da espira é igual a . Nessas condições, assinale a alternativa que
corresponde ao valor da energia potencial adquirida pela espira.
(Obs.: Adote energia nula se  = 90º)
A. ( )
B. ( )
C. ( )
D. ( )
E. ( )
14. Na questão anterior, caso o ângulo  seja pequeno, a espira passará a executar um movimento oscilatório. Assinale a
alternativa que corresponde ao período deste movimento oscilatório.
(Dado momento de inérica em relação ao eixo de giro
...
)
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