ópera -projeto

UNIFEI
No :___________
ID :___________
VESTIBULAR 2005
PROVA 3
25.01.2005
FÍSICA
1. Este caderno apresenta 9 questões, em espaços numerados de 01 a 09, nos quais deverão
ser resolvidas.
2. Quando necessário, adote g = 10 m/s2.
3. É proibido qualquer tipo de consulta, bem como o uso de réguas, esquadros, tabelas,
compassos, máquinas de calcular e similares.
PARA USO EXCLUSIVO DA COPEVE
PONTOS
FÍSICA
TOTAL
RESPONSÁVEIS
Questão 1
Um submarino de pesquisa opera a uma profundidade de 1,20 km abaixo do nível do mar. Supondo que a pressão
interna no submarino seja de 1,0 atm, qual é a força exercida sobre uma pequena janela de dimensões 10 cm x 10
cm?
Dado: Pressão atmosférica = 1,0 atm = 1,0 x 105 Pa.
F =  P  área  F = 120  105  (10  10-2 )  (10  10-2 ) = 1,20  105 N
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Questão 2
A figura representa uma usina geradora de corrente contínua G, que fornece energia a uma fábrica distante, por
meio de uma linha de transmissão (condutores BC e AD). A tensão nos terminais do gerador V BA vale 230 V e a
corrente na linha 50 A. O ponto A está ligado à Terra. Se cada um dos condutores BC e AD têm uma resistência de
0,1 , calcule:
a) a tensão que chega à fábrica;
VB – VA = 230 V  VB = 230 V; VB – VC = R i  VC = 225 V;
VD – VA = R i  VD = 5 V;
A tensão fornecida à fábrica será: VC – VD = 220 V
b) a potência fornecida à fábrica.
PFábrica = VCD i = 220  50 = 11000 W = 11,0 kW
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Questão3
Um feixe estreito de luz entra pela superfície superior da água de um aquário retangular, sob um ângulo de
incidência de 41o. O feixe refratado continua até o fundo do aquário, incidindo sobre um espelho plano situado
horizontalmente, que o reflete de novo para a superfície, sendo ele novamente refratado ao emergir para o ar.
Sabendo-se que o índice de refração da água é 1,3, determine:
a) o ângulo de refração na passagem do feixe do ar para a água;
n1 sen 41° = n2 sen 2  sen 2 = 0,66/1,3  0,50  2  30°
b) a distância entre os pontos da superfície da água que correspondem à incidência e à emergência do raio, se a
profundidade da água do aquário é de 10 3 cm.
A distância entre os pontos será dada por: d = 2  10 3 tg 30° = 20 cm.
Dado: sen 41° = 0,66
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Questão 4
Um projétil de massa m e velocidade vo atravessa o pêndulo de massa M da figura. Sabendo que a velocidade do
projétil após atravessar o pêndulo é vo/2, qual é o menor valor de vo para que a massa M dê uma volta completa?
Conservação do momento linear: mvo = mvo/2 + MV  V = mvo/(2M);
Conservação da energia: MV2/2 = Mg2L + MVc2/2 ; Vc é a velocidade de M no alto.
Força centrípeta no alto: Mg = MVc2/L
Resolvendo as três equações, o menor valor será vo = 2M(5gL)1/2/m
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Questão 5
a) Qual é a velocidade de um feixe de prótons que não sofre deflexão sob a influência combinada de um campo
elétrico de intensidade 3,40 x 104 N/m e um campo magnético de 1,70 x 10-3 T, ambos perpendiculares entre si e à
direção de propagação do feixe?
qE = qvB  v = E/B= 2,00  107 m/s
b) Qual é o raio da órbita descrita pelos prótons quando o campo elétrico cessa?
qvB = mv2/R  R = mv/(qB) = 125 m
Dados: qpróton = 1,60 x 10-19 C; mpróton = 1,70 x 10-27 kg.
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Questão 6
O volume de um gás aumenta linearmente com o decréscimo da pressão. O volume passou de 1,0 m 3 para 3,0 m3
enquanto que a pressão caiu de 9,00 x 105 Pa para 1,00 x 105 Pa.
a) Esboce a transformação do gás num diagrama P,V;
1,0E+06
Pressão [Pa]
8,0E+05
6,0E+05
4,0E+05
2,0E+05
0,0E+00
0
1
2
3
4
Volume [m 3]
b) Qual é o trabalho realizado pelo gás durante esta expansão?
O trabalho é numericamente igual à área sob a curva traçada no item a e é igual a 1,0  106 J.
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Questão 7
Um carro esportivo de massa m = 820 kg acelera de 0 a 108 km/h em 6,00 s.
a) Qual é a força média, na direção do movimento, que o asfalto exerce sobre as rodas do carro?
v=a.t  a = 5,00 m/s2
F = m.a = 8205,00 = 4,10103 N
b) Quanto tempo uma Van, de massa 1640 kg, levaria para alcançar os 108 km/h, partindo do repouso e sob a
ação de uma força horizontal igual à obtida no item anterior?
a = F/m = 4,10103/1640 = 2,50 m/s2
t = v/a = 30,0/2,50 =12,0 s.
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Questão 8
Uma bateria recarregável de 1,20 V (tamanho AA) é usada para carregar um capacitor de 100 F. Se essa bateria
pode fornecer uma carga Q = 8,280 x 103C (2300 mA.h) à voltagem especificada, calcule:
a) a energia armazenada no capacitor;
U = CV2/2 = 7,2010-5 J
b) a energia potencial U da bateria, associada ao fornecimento da carga Q a um potencial constante de 1,20V.
U = QV = 8,280103  1,20 = 9,94  103 J
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Questão 9
A figura mostra dois pesos diferentes pendurados, um de cada vez, em uma mola ideal, de constante elástica k. Se
todo o peso for removido da mola, qual será a marca na escala indicada pelo ponteiro?
P1 = k(x1 – xo); P2 = k(x2 – xo); x1 = 30 cm, x2 = 50 cm, P1 = 50 N e P2 = 100 N
Resolvendo, obtem-se: xo = 10 cm.
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