Física - Etapa

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OBSERVAÇÃO: Nas questões em que for necessário, adote para g, aceleração da gravidade na superfície da Terra, o valor de 10 m/s2 ;
para c, velocidade da luz no vácuo, o valor de
3 × 108 m/s.
No instante t = 0, o carrinho passa em movimento pela posição y = y0 e x = 0.
Questão 81
Astrônomos observaram que a nossa galáxia,
a Via Láctea, está a 2,5 × 10 6 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 em
Dentre os gráficos das figuras abaixo, os que
melhor poderiam descrever a posição x e a velocidade v do carrinho em função do tempo t
são, respectivamente,
1 ano tem aproximadamente 3 × 107 s
a) I.
b) II.
c) III.
d) I e III.
e) II e III.
alternativa E
A distância (d) entre a Via Láctea e Andrômeda é
dada por:
d = 2,5 ⋅ 106 anos -luz =
= 2,5 ⋅ 106 ⋅ 3 ⋅ 105 km/s ⋅ 3 ⋅ 10 7 ⋅ s ⇒
19
⇒ d = 2,25 ⋅ 10 km
Como a distância entre as galáxias é 2,5 milhões
de anos-luz, a luz leva 2,5 milhões de anos para ir
de uma galáxia a outra.
Assim, está correto o que se afirma em II e III,
como indicado na alternativa E.
Questão 82
Na Cidade Universitária (USP), um jovem,
em um carrinho de rolimã, desce a rua do
Matão, cujo perfil está representado na figura a seguir, em um sistema de coordenadas
em que o eixo Ox tem a direção horizontal.
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a) I e II.
d) III e II.
b) I e III.
e) IV e III.
c) II e IV.
alternativa A
Como o carrinho possui velocidade diferente de
zero para t = 0, com velocidade de valor crescente tendendo a um valor constante, o gráfico que
melhor representa a velocidade em função do
tempo é o II. Assim, o gráfico da posição, que
deve partir da origem, deve ser uma curva crescente que tende a ser uma reta inclinada, o que é
representado pelo gráfico I.
Questão 83
Numa filmagem, no exato instante em que
um caminhão passa por uma marca no
chão, um dublê se larga de um viaduto para
cair dentro de sua caçamba. A velocidade v
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física 2
do caminhão é constante e o dublê inicia sua
queda a partir do repouso, de uma altura de
5 m da caçamba, que tem 6 m de comprimento. A velocidade ideal do caminhão é aquela
em que o dublê cai bem no centro da caçamba, mas a velocidade real v do caminhão poderá ser diferente e ele cairá mais à frente ou
mais atrás do centro da caçamba. Para que o
dublê caia dentro da caçamba, v pode diferir
da velocidade ideal, em módulo, no máximo:
a) 1 m/s.
b) 3 m/s.
c) 5 m/s.
d) 7 m/s.
e) 9 m/s.
alternativa B
O tempo (t) de queda do dublê é dado por:
1 2
1
h =
⋅ 10 ⋅ t 2 ⇒ t = 1 s
gt ⇒ 5 =
2
2
Como a situação ideal diz que o dublê deve cair
bem no centro da caçamba e o comprimento dela
é 6 m, ele poderá cair até L = 3 m do centro, para
frente ou para trás.
Assim, a velocidade ideal pode diferir, em módulo,
de um valor Δv dado por:
L
3
Δv =
=
⇒ Δv = 3 m/s
Δt
1
alternativa D
Para um referencial na Terra, no início do intervalo Δt, a bola fica sujeita à aceleração g, vertical e
para baixo, devido à gravidade. Como o avião
possui aceleração na mesma direção e sentido, e
com valor maior que g, em relação a este, a bola
será acelerada para cima, podendo, inclusive, se
chocar com o teto.
Questão 85
A partícula neutra conhecida como méson K 0
é instável e decai, emitindo duas partículas,
com massas iguais, uma positiva e outra negativa, chamadas, respectivamente, méson π +
e méson π − . Em um experimento, foi observado o decaimento de um K 0 , em repouso, com
emissão do par π + e π − . Das figuras abaixo,
qual poderia representar as direções e sentidos das velocidades das partículas π + e π − no
sistema de referência em que o K 0 estava em
repouso?
a)
b)
d)
e)
c)
Questão 84
Um avião, com velocidade constante e horizontal, voando em meio a uma tempestade,
repentinamente perde altitude, sendo tragado para baixo e permanecendo com aceleração constante vertical de módulo a > g, em
relação ao solo, durante um intervalo de tempo Δt. Pode-se afirmar que, durante esse período, uma bola de futebol que se encontrava
solta sobre uma poltrona desocupada
a) permanecerá sobre a poltrona, sem alteração de sua posição inicial.
b) flutuará no espaço interior do avião, sem
aceleração em relação ao mesmo, durante o
intervalo de tempo Δt.
c) será acelerada para cima, em relação ao
avião, sem poder se chocar com o teto, independentemente do intervalo de tempo Δt.
d) será acelerada para cima, em relação ao
avião, podendo se chocar com o teto, dependendo do intervalo de tempo Δt.
e) será pressionada contra a poltrona durante
o intervalo de tempo Δt.
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alternativa A
O sistema formado pelo méson K 0 é isolado.
Assim, para o seu decaimento em méson π + e
méson π − , temos:
Qantes = Qdepois ⇒ 0 = m ⋅ v
⇒v
π+
= −v
π+
+ m ⋅v
π−
⇒
π−
Dessa forma, a única figura que poderia representar as direções e sentidos das velocidades das
partículas é a da alternativa A.
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física 3
Questão 86
Energia térmica, obtida a partir da conversão
de energia solar, pode ser armazenada em
grandes recipientes isolados, contendo sais
fundidos em altas temperaturas. Para isso,
pode-se utilizar o sal nitrato de sódio
(NaNO 3 ), aumentando sua temperatura de
300o C para 550o C, fazendo-se assim uma reserva para períodos sem insolação. Essa
energia armazenada poderá ser recuperada
com a temperatura do sal retornando a
300o C. Para armazenar a mesma quantidade
de energia que seria obtida com a queima de
1 L de gasolina, necessita-se de uma massa
de NaNO 3 igual a
7
Poder calorífico da gasolina = 3,6 × 10 J/ L
Calor específico de NaNO 3 =
3
o
= 1,2 × 10 J/ kg C
a) 4,32 kg.
c) 240 kg.
e) 3,6 × 104 kg.
b) 120 kg.
d) 3 × 104 kg.
Nota
dó
ré
mi
fá
sol
lá
si
Frequência 262 294 330 349 388 440 494
(Hz)
Consultando a tabela acima, pode-se concluir
que o som produzido pelo violino era o da
nota
a) dó.
b) mi.
c) sol.
d) lá.
e) si.
1 ms = 10−3 s
alternativa C
A partir do gráfico, obtemos, aproximadamente,
T = 2,5 ms. Assim, vem:
1
1
f =
=
⇒ f = 400 Hz
T
2,5 ⋅ 10 −3
Portanto, o som produzido pelo violino era o da
nota sol.
alternativa B
A quantidade de energia liberada pela queima
J
⋅1 L =
L
= 3,6 ⋅ 10 7 J . Assim, sendo essa energia a mesma
armazenada pelo nitrato de sódio, temos:
Q = mcΔθ ⇒
de um litro de gasolina é Q = 3,6 ⋅ 10 7
Questão 88
⇒ 3,6 ⋅ 10 7 = m ⋅ 1,2 ⋅ 10 3 ⋅ (550 − 300) ⇒
Aproxima-se um ímã de um anel metálico
fixo em um suporte isolante, como mostra a
figura. O movimento do ímã, em direção ao
anel,
⇒ m = 120 kg
Questão 87
Um estudo de sons emitidos por instrumentos musicais foi realizado, usando um microfone ligado a um computador. O gráfico a seguir, reproduzido da tela do monitor, registra o movimento do ar captado pelo microfone, em função do tempo, medido em milissegundos, quando se toca uma nota musical
em um violino.
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a) não causa efeitos no anel.
b) produz corrente alternada no anel.
c) faz com que o polo sul do ímã vire polo norte e vice-versa.
d) produz corrente elétrica no anel, causando
uma força de atração entre anel e ímã.
e) produz corrente elétrica no anel, causando
uma força de repulsão entre anel e ímã.
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alternativa E
alternativa D
Aproximando-se o ímã do anel, provocamos uma
variação de fluxo de indução magnética, produzindo corrente elétrica induzida. Pela Lei de Lenz, a
corrente induzida gera uma polaridade magnética
norte na face do anel voltada para o ímã, criando
uma força de repulsão entre os dois.
Vamos considerar as duas lâmpadas L1 e L3
como fontes puntiformes e as extremidades de L2
como duas fontes puntiformes f1 e f2. Dessa forma, as fontes gerariam as seguintes figuras:
Questão 89
Uma determinada montagem óptica é composta por um anteparo, uma máscara com
furo triangular e três lâmpadas, L1, L2 e L3,
conforme a figura abaixo. L1 e L3 são pequenas lâmpadas de lanterna e L2, uma lâmpada com filamento extenso e linear, mas pequena nas outras dimensões. No esquema,
apresenta-se a imagem projetada no anteparo com apenas L1 acesa.
Admitindo L2 como um conjunto de fontes puntiformes alinhadas entre f1 e f2, teremos o anteparo iluminado da seguinte forma:
Questão 90
O esboço que melhor representa o anteparo
iluminado pelas três lâmpadas acesas é
a)
b)
c)
d)
e)
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Medidas elétricas indicam que a superfície terrestre tem carga elétrica total negativa de,
aproximadamente, 600.000 coulombs. Em tempestades, raios de cargas positivas, embora raros, podem atingir a superfície terrestre. A corrente elétrica desses raios pode atingir valores
de até 300.000 A. Que fração da carga elétrica
total da Terra poderia ser compensada por um
raio de 300.000 A e com duração de 0,5 s?
1
1
1
1
1
b)
c)
d)
e)
a)
2
3
4
10
20
alternativa C
Considerando-se uma corrente elétrica média
im = 300 000 A, da definição de intensidade média
de corrente elétrica, temos:
|Q |
|Q |
im =
⇒ 300 000 =
⇒ |Q | = 150 000 C
Δt
0,5
Sendo f a fração de carga de módulo |Q | e |QT | o
módulo da carga elétrica em excesso da Terra,
temos:
|Q |
150 000
1
f =
=
⇒ f =
|QT |
600 000
4