Uma pedra é lançada do solo com velocidade de 36
Propaganda
LISTA – UFU – 3ª SÉRIE 1. (Ufu 2011) Uma pedra é lançada do solo com velocidade de 36 km/h fazendo um ângulo de 45° com a horizontal. Considerando g = 10 m/s2 e desprezando a resistência do ar, analise as afirmações abaixo. I. A pedra atinge a altura máxima de 2,5 m. II. A pedra retorna ao solo ao percorrer a distância de 10 m na horizontal. III. No ponto mais alto da trajetória, a componente horizontal da velocidade é nula. Usando as informações do enunciado, assinale a alternativa correta. a) Apenas I é verdadeira. b) Apenas I e II são verdadeiras. c) Apenas II e III são verdadeiras. d) Apenas II é verdadeira. 2. (Ufu 2011) Um objeto é lançado verticalmente na atmosfera terrestre. A velocidade do objeto, a aceleração gravitacional e a resistência do ar estão representadas pelos vetores , g e fatrito , e , respectivamente. Considerando apenas estas três grandezas físicas no movimento vertical do objeto, assinale a alternativa correta. a) b) Página 1 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE c) d) 3. (Ufu 2011) Um canhão construído com uma mola de constante elástica 500 N/m possui em seu interior um projétil de 2 kg a ser lançado, como mostra a figura abaixo. Antes do lançamento do projétil, a mola do canhão foi comprimida em 1m da sua posição de equilíbrio. Tratando o projétil como um objeto puntiforme e desconsiderando os mecanismos de dissipação, analise as afirmações abaixo. Considere g =10 m/s2. I. Ao retornar ao solo, a energia cinética do projétil a 1,5 m do solo é 250 J. II. A velocidade do projétil, ao atingir a altura de 9,0 m, é de 10 m/s. III. O projétil possui apenas energia potencial ao atingir sua altura máxima. IV. Por meio do teorema da conservação da energia, é correto afirmar que a energia cinética do projétil, ao atingir o solo, é nula, pois sua velocidade inicial é nula. Usando as informações do enunciado, assinale a alternativa que apresenta as afirmativas corretas. Página 2 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE a) Apenas II e III. b) Apenas I. c) Apenas I e II. d) Apenas IV. 4. (Ufu 2011) Certa quantidade de gás ideal ocupa inicialmente um volume V0, à pressão p0 e temperatura T0. Esse gás se expande à temperatura constante e realiza trabalho sobre o sistema, o qual é representado nos gráficos pela área sob a curva. Assinale a alternativa que melhor representa a quantidade de calor trocada com o meio. a) b) c) d) Página 3 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE 5. (Ufu 2011) Para tentar descobrir com qual material sólido estava lidando, um cientista realizou a seguinte experiência: em um calorímetro de madeira de 5 kg e com paredes adiabáticas foram colocados 3 kg de água. Após certo tempo, a temperatura medida foi de 10° C, a qual se manteve estabilizada. Então, o cientista retirou de um forno a 540° C uma amostra desconhecida de 1,25 kg e a colocou dentro do calorímetro. Após um tempo suficientemente longo, o cientista percebeu que a temperatura do calorímetro marcava 30° C e não se alterava (ver figura abaixo). Material Calor específico (cal/g.ºC) Água 1,00 Alumínio 0,22 Chumbo 0,12 Ferro 0,11 Madeira 0,42 Vidro 0,16 Sem considerar as imperfeições dos aparatos experimentais e do procedimento utilizado pelo cientista, assinale a alternativa que indica qual elemento da tabela acima o cientista introduziu no calorímetro. a) Chumbo b) Alumínio c) Ferro d) Vidro Página 4 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE 6. (Ufu 2011) A tabela abaixo mostra o valor aproximado dos índices de refração de alguns meios, medidos em condições normais de temperatura e pressão, para um feixe de luz incidente com comprimento de onda de 600 nm Material Índice de refração Ar 1,0 Água (20º C) 1,3 Safira 1,7 Vidro de altíssima 1,9 dispersão Diamante 2,4 O raio de luz que se propaga inicialmente no diamante incide com um ângulo i 30º em um meio desconhecido, sendo o ângulo de refração r 45º . O meio desconhecido é: a) Vidro de altíssima dispersão b) Ar c) Água (20ºC) d) Safira 7. (Ufu 2011) Na última copa do mundo, telões instalados em várias cidades transmitiram, ao vivo, os jogos da seleção brasileira. Para a transmissão, foram utilizados instrumentos ópticos chamados de projetores, que são compostos de uma lente convergente que permite a formação de imagens reais e maiores que um objeto (slides, filmes, etc). A figura abaixo mostra, de maneira esquemática, a posição do objeto e da imagem ao longo do eixo ab de uma lente esférica delgada, tal como as usadas em projetores. AB é o objeto, e CD, a imagem de AB conjugada pela lente. Página 5 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Responda: a) Qual a distância, ao longo do eixo ab, do centro óptico da lente à imagem CD? b) Qual a distância focal da lente? c) Qual a ampliação linear transversal? 8. (Ufu 2011) Considere um circuito elétrico formado por uma fonte ideal com força eletromotriz (fem) de 18 V e três resistências R1 2,00, R2 5,00 e R3 1,25 , como mostra a figura abaixo. A corrente no circuito é: a) 6,00 A b) 12,00 A c) 2,20 A d) 4,00 A 9. (Ufu 2011) É muito comum em casas que não dispõem de forno micro-ondas, pessoas utilizarem uma resistência elétrica ligada à tomada para aquecer água para fazer chá ou café. Em uma situação mais idealizada, é possível estudar esse problema e aprender um pouco mais de Física. Para isso, considere, inicialmente, um sistema em Página 6 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE equilíbrio térmico composto por um recipiente com paredes adiabáticas que possui em seu interior uma esfera maciça, cujo raio é de 50 cm, a massa é de 5 toneladas e o coeficiente de dilatação linear é esf 1 104 ºC1 . O restante do recipiente está completamente cheio com 2.500 kg de água pura à temperatura T0 = 20 °C, como mostra a figura abaixo. A resistência R = 2 que está dentro do recipiente é, então, ligada durante certo intervalo de tempo aos terminais de uma bateria ideal de V = 200 V. Dados: CH O 1 cal / gºC, Cesf 0,1 cal / gºC, 1 cal 4J. 2 Considerando que toda a dissipação de energia ocorrerá apenas na resistência R e desconsiderando a capacidade térmica da resistência e do recipiente, responda: a) Qual a temperatura inicial da esfera na escala Fahrenheit? b) Quanto tempo a resistência deve ficar ligada para que o sistema atinja a temperatura de equilíbrio Tf = 80 °C? c) Quando o sistema atinge o equilíbrio, a temperatura final da água é 80 °C, neste caso, qual será a variação no volume da esfera? Sugestão: escreva sua resposta em função de . 10. (Ufu 2011) Considere um fio condutor suspenso por uma mola de plástico na presença de um campo magnético uniforme que sai da página, como mostrado na figura abaixo. O módulo do campo magnético é B = 3T. O fio pesa 180 g e seu comprimento é 20 cm. Página 7 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Considerando g = 10 m/s, o valor e o sentido da corrente que deve passar pelo fio para remover a tensão da mola é: a) 3 A da direita para a esquerda. b) 7 A da direita para a esquerda. c) 0,5 A da esquerda para a direita. d) 2,5 A da esquerda para a direita. 11. (Ufu 2011) O efeito Doppler recebe esse nome em homenagem ao físico austríaco Johann Christian Doppler que o propôs em 1842. As primeiras medidas experimentais do efeito foram realizadas por Buys Ballot, na Holanda, usando uma locomotiva que puxava um vagão aberto com vários trompetistas que tocavam uma nota bem definida. Considere uma locomotiva com um único trompetista movendo-se sobre um trilho horizontal da direita para a esquerda com velocidade constante. O trompetista toca uma nota com frequência única f. No instante desenhado na figura, cada um dos três observadores detecta uma frequência em sua posição. Nesse instante, a locomotiva passa justamente pela frente do observador D2. Analise as afirmações abaixo sobre os resultados da experiência. I. O som percebido pelo detector D1 é mais agudo que o som emitido e escutado pelo trompetista. Página 8 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE II. A frequência medida pelo detector D1 é menor que f. III. As frequências detectadas por D1 e D2 são iguais e maiores que f, respectivamente. IV. A frequência detectada por D2 é maior que a detectada por D3. Assinale a alternativa que apresenta as afirmativas corretas. a) Apenas I e IV. b) Apenas II. c) Apenas II e IV. d) Apenas III. 12. (Ufu 2011) Em 1926, Louis de Broglie formula, na sua tese de doutorado, que as partículas deveriam se comportar como ondas, da mesma forma que a luz, considerada primeiramente como de caráter ondulatório, deveria ser descrita como partícula para explicar o comportamento do espectro de radiação de um corpo negro. A hipótese de Broglie foi confirmada experimentalmente de forma independente por George P. Thomson e Joseph Davisson, em experiências realizadas usando elétrons em que a difração de partículas foi observada pela primeira vez. Nestes experimentos, as partículas incidem em uma rede de difração, que consiste de uma série de fendas do mesmo comprimento localizadas a uma distância igualmente espaçada, conhecida como espaçamento da rede. O comprimento da fenda deve ser comparável com o comprimento da onda incidente. Na tabela 1, são reportados alguns comprimentos de onda, , de objetos materiais, todos se movendo com velocidade igual a 100 m/s. Tabela 1 Objeto Massa (kg) (m) Elétron 9,1 x 10-31 7,27 x 10-6 Nêutron 1,7 x 10-27 3,89 x 10-9 Bola de basebol 0,14 1,18 x 10-34 Na tabela 2, são reportados o valor de algumas distâncias na natureza. Página 9 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Tabela 2 Definição Distância Raio do átomo de hidrogênio 0.53 x 10-10 Espaçamento da rede cristalina do ouro 10-5 – 10-7 Espaçamento da rede cristalina do grafito-cobre 10-12 Analise as seguintes afirmações sobre os dados das tabelas. I. O comprimento de onda é inversamente proporcional ao momento linear da partícula, com uma constante de proporcionalidade da ordem de 10-34. II. Pode-se usar um arranjo de átomos de hidrogênio para estudar a difração de bolas de basebol. III. Lâminas de ouro podem ser usadas como redes de difração em experimentos de difração de elétrons. Usando a tabela e as informações do enunciado, assinale a alternativa que apresenta as afirmações corretas. a) Apenas I. b) Apenas I e III. c) Apenas I e II. d) Apenas III. 13. (Ufu 2011) Com o crescimento populacional e, consequentemente, urbano, torna-se necessário o desenvolvimento de novas tecnologias que, além de facilitarem a vida das pessoas, economizem energia e preservem o meio ambiente. Exemplos de dispositivos com tais características são os fotocensores, isto é, censores que são acionados através da incidência de luz. O princípio básico desses equipamentos é o efeito fotoelétrico, ilustrado na figura abaixo. Página 10 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Com base nos dados R1 = 1 , R2 = 2 e V = 1 V, responda: a) Nos pontos A e B, estão conectados dois fios paralelos entre si que são longos o suficiente para que os efeitos de borda não sejam levados em conta. As resistências R 1 e R2, desenhadas na figura acima, representam a resistência intrínseca aos materiais que constituem os fios, os quais estão separados por uma distância de 10 cm. Responda qual é o módulo da força magnética por unidade de comprimento entre os fios e se a força será atrativa ou repulsiva. b) Dado que a função trabalho do cátodo C é W0 = 3eV, a partir de que comprimento de onda da luz incidente os elétrons serão emitidos? 14. (Ufu 2010) Um botijão de cozinha contém gás sob alta pressão. Ao abrirmos esse botijão, percebemos que o gás escapa rapidamente para a atmosfera. Como esse processo é muito rápido, podemos considerá-lo como um processo adiabático. Considerando que a primeira lei da termodinâmica é dada por ÄU = Q - W, onde ÄU é a variação da energia interna do gás, Q é a energia transferida na forma de calor e W é o trabalho realizado pelo gás, é correto afirmar que: a) A pressão do gás aumentou e a temperatura diminuiu. b) O trabalho realizado pelo gás foi positivo e a temperatura do gás não variou. c) O trabalho realizado pelo gás foi positivo e a temperatura do gás diminuiu. d) A pressão do gás aumentou e o trabalho realizado foi negativo. 15. (Ufu 2010) Em relação à Primeira e à Segunda Lei da Termodinâmica, é correto afirmar que: Página 11 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE a) Na expansão isotérmica de um gás ideal monoatômico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação da energia é nula. Desse modo, o calor absorvido é convertido completamente em trabalho. Entretanto, pode-se afirmar que a segunda lei da termodinâmica não é violada porque o sistema não está isolado. b) Na expansão isotérmica de um gás ideal monoatômico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação da energia é nula. Desse modo, o calor absorvido é convertido completamente em trabalho e pode-se afirmar que a segunda lei da termodinâmica é violada, uma vez que esse é um sistema isolado. c) Na expansão adiabática de um gás ideal monoatômico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação da energia é nula. Desse modo, o calor absorvido é convertido completamente em trabalho e, considerando que esse não é um sistema isolado, pode-se afirmar que a segunda lei da termodinâmica é violada. d) Na expansão isotérmica de um gás ideal monoatômico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, a variação da energia é nula. Desse modo, o calor absorvido é convertido completamente em trabalho. Entretanto, pode-se afirmar que a primeira lei da termodinâmica não é violada, porque o sistema não está isolado. 16. (Ufu 2010) Uma barra de 10 kg de um determinado metal a 600 ºC é colocada dentro de um recipiente com paredes adiabáticas de volume 273ℓ. Inicialmente, dentro do recipiente, há 1.000 g de certo gás perfeito à pressão de 1 atmosfera e à temperatura de 0 ºC. Nessas condições, determine: a) A temperatura final da barra de metal, sabendo-se que o calor específico do metal e do gás são dados, respectivamente, por cM = 0,1 cal/g °C e cgás = 0,2 cal/g °C. b) A variação de volume da barra de metal, dado que o seu coeficiente de dilatação 2 linear e a sua densidade inicial são, respectivamente, αM 10 x104 C1 e ńM = 1x10 3 Kg/m3. Página 12 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE c) A pressão final do gás (aproximada até a primeira casa decimal), admitindo que o volume do recipiente não se altera. 17. (Ufu 2010) Ao olhar para um objeto (que não é uma fonte luminosa), em um ambiente iluminado pela luz branca, e constatar que ele apresenta a cor amarela, é correto afirmar que: a) O objeto absorve a radiação cujo comprimento de onda corresponde ao amarelo. b) O objeto refrata a radiação cujo comprimento de onda corresponde ao amarelo. c) O objeto difrata a radiação cujo comprimento de onda corresponde ao amarelo. d) O objeto reflete a radiação cujo comprimento de onda corresponde ao amarelo. 18. (Ufu 2010) Duas cargas +q estão fixas sobre uma barra isolante e distam entre si uma distância 2d. Uma outra barra isolante é fixada perpendicularmente à primeira no ponto médio entre essas duas cargas. O sistema é colocado de modo que esta última haste fica apontada para cima. Uma terceira pequena esfera de massa m e carga +3q furada é atravessada pela haste vertical de maneira a poder deslizar sem atrito ao longo desta, como mostra a figura a seguir. A distância de equilíbrio da massa m ao longo do eixo vertical é z. Com base nessas informações, o valor da massa m em questão pode ser escrito em função de d, z, g e k, onde g é a aceleração gravitacional e k a constante eletrostática. A expressão para a massa m será dada por: a) m kq2 z (d2 z2 )3/2 Página 13 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE b) m c) m d) m 6kq2 z g(d2 z2 )3/2 6kq2 z g(d2 z2 )2 6kq2 z g(d2 z2 )3 19. (Ufu 2010) Um fio de comprimento e possui uma dada resistividade elétrica. Quando esse fio é conectado nos terminais de uma bateria, ele é percorrido por uma corrente i. O fio é cortado ao meio e colocado em paralelo nos terminais da mesma bateria. A corrente que circula por cada metade do fio, nesse caso, será de: a) 2i b) 3i c) 4i d) 8i 20. (Ufu 2010) Considere o circuito elétrico a seguir, no qual um gerador ideal de f.e.m å = 2,4V alimenta uma pequena lâmpada de resistência elétrica R1 = 0,5 Ù e um resistor R2 = 3 Ù, todos conectados por meio de fios ideais. Uma barra condutora, de resistividade elétrica ñ = 2 x 10−7Ù.m e área da secção transversal igual a 3 x 10−8 m2, é colocada sobre o circuito, dando origem a um circuito de duas malhas. Página 14 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Com base nas informações dadas e sabendo-se que a lâmpada suporta uma corrente máxima de 2,5 A sem se queimar, faça o que se pede. a) Mostre que a lâmpada não irá se queimar. b) Calcule a quantidade de energia dissipada por efeito Joule na barra condutora durante 10s. c) Determine o sentido de percurso da corrente induzida na malha I se a barra condutora for movimentada para a esquerda na figura. 21. (Ufu 2010) Um objeto de massa m = 64 3 kg carregado com carga total q = 32 C é abandonado, do repouso, do alto de uma rampa (altura h1), como ilustra a figura a seguir. Considere que não exista dissipação de energia, que exista um campo magnético uniforme B muito estreito que atua apenas na posição em que a partícula atinge a sua altura máxima, após deixar a rampa de altura h2. Este campo está orientado perpendicularmente ao plano do papel apontando para dentro do plano. Responda as seguintes questões. a) Qual o módulo da velocidade do objeto na iminência do salto na rampa de altura h2? b) Qual a altura máxima atingida pelo objeto? c) Para qual valor da intensidade de B a força resultante no ponto de máxima altura é nula? 22. (Ufu 2010) Após uma competição de natação, forma-se um padrão de ondas estacionárias na piscina olímpica. Uma piscina olímpica oficial mede 50 metros. Se a Página 15 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE distância entre os ventres do padrão de ondas é de 50 centímetros, o número de ventres que aparecem na piscina e o comprimento das ondas propagantes é de: a) 98 ventres e comprimento de onda de 1 metro b) 50 ventres e comprimento de onda de 50 centímetros c) 200 ventres e comprimento de onda de 2 metros d) 100 ventres e comprimento de onda de 1 metro 23. (Ufu 2010) A descoberta da quantização da energia completou 100 anos em 2000. Tal descoberta possibilitou a construção dos dispositivos semicondutores que formam a base do funcionamento dos dispositivos opto-eletrônicos do mundo atual. Hoje, sabe-se que uma radiação monocromática é constituída de fótons com energias dadas por E = hf, onde h 6 x 10-34 j.s e f é a frequência da radiação. Se uma radiação monocromática visível, de comprimento de onda ë = 6 x 10−7 m, incide do ar (n = 1) para um meio transparente X de índice de refração desconhecido, formando ângulos de incidência e de refração iguais a 45º e 30º, respectivamente, determine: a) A energia dos fótons que constituem tal radiação visível. b) O índice de refração do meio transparente X. c) A velocidade de propagação dessa radiação no interior do meio transparente X. 24. (Ufu 2010) Um átomo excitado emite energia, muitas vezes em forma de luz visível, porque a) um dos elétrons decai para níveis de energia mais baixos, aproximando-se do núcleo. b) um dos elétrons foi arrancado do átomo. c) um dos elétrons desloca-se para níveis de energia mais altos, afastando-se do núcleo. d) os elétrons permanecem estacionários em seus níveis de energia. TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 3 QUESTÕES: O tiro com arco é um esporte olímpico desde a realização da segunda olimpíada em Paris, no ano de 1900. O arco é um dispositivo que converte energia potencial elástica, Página 16 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE armazenada quando a corda do arco é tensionada, em energia cinética, que é transferida para a flecha. Num experimento, medimos a força F necessária para tensionar o arco até uma certa distância x, obtendo os seguintes valores: F (N) 160,0 320,0 480,0 X (cm) 10 20 30 25. (Ufu 2010) O valor e unidades da constante elástica, k, do arco são: a) 16 m/N b) 1,6 kN/m c) 35 N/m d) 5 x 10-2 m/N 8 26. (Ufu 2010) Se a massa da flecha é de 10 gramas, a altura h=1,40 m e a distância x=1m, a velocidade com que ela é disparada é: a) 200 km/h b) 400 m/s c) 100 m/s Página 17 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE d) 50 km/h 27. (Ufu 2010) Ao tensionar o arco, armazena-se energia potencial elástica no sistema. Sendo assim, a expressão para a energia potencial armazenada é: a) 1 kx2 2 b) mgx c) kx d) kmg 28. (Ufu 2007) Um fabricante brasileiro de engrenagem exporta suas peças para diversas partes do mundo. O material utilizado para a fabricação dessas peças é homogêneo e tem um coeficiente de dilatação volumétrico igual a 3 × 10-6 °C-1. Um certo modelo de engrenagem com o mesmo tipo de material e diâmetro foi vendido para dois países A e B. Um deles, identificado como A, apresenta uma temperatura média de 0 °C e o outro país, identificado como B, apresenta uma temperatura média de 40 °C positivos. As engrenagens trabalham com a mesma velocidade tangencial. Considerando que as temperaturas de funcionamento das engrenagens sejam iguais à temperatura média dos respectivos países, calcule: a) a razão entre as velocidades angulares no país A e no país B. b) o número de rotações que a engrenagem em funcionamento no país A deve dar para que ela realize uma volta a mais que a engrenagem que está girando no país B. 29. (Ufu 2007) Três rodas de raios Ra, Rb e Rc possuem velocidades angulares wa, wb e wc, respectivamente, e estão ligadas entre si por meio de uma correia, como ilustra a figura adiante. Página 18 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Ao mesmo tempo que a roda de raio Rb realiza duas voltas, a roda de raio Rc realiza uma volta. Não há deslizamento entre as rodas e a correia. Sendo Rc = 3 Ra, é correto afirmar que: a) Rb = 4 4 Ra e wa = wc 3 3 b) Rb = 4 Ra e wa = 3wc 3 c) Rb = 3 4 Ra e wa = wc 2 3 d) Rb = 3 Ra e wa = 3wc 2 30. (Ufu 2007) Na figura a seguir, o objeto 1 parte da origem do sistema de coordenadas com velocidade v1 na direção x e, no mesmo instante, o objeto 2 parte do repouso da posição x = d, realizando um movimento de queda livre. Ambos estão sob a ação da aceleração da gravidade, cujo módulo é g. Desprezando a resistência do ar, determine as coordenadas x e y da posição (em função de d, v1 e g) onde os objetos 1 e 2 encontrar-se-ão. Página 19 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE 31. (Ufu 2007) O gráfico a seguir representa a velocidade em função do tempo de um automóvel que parte do repouso. A velocidade máxima permitida é de 72 km/h. No instante t, quando o motorista atinge essa velocidade limite, ele deixa de acelerar o automóvel e passa a se deslocar com velocidade constante. Sabendo-se que o automóvel percorreu 1,2 km em 90 segundos, o valor do instante t é a) 80 s. b) 30 s. c) 60 s. d) 50 s. 32. (Ufu 2007) Um bloco de massa M = 8 kg encontra-se apoiado em um plano inclinado e conectado a um bloco de massa m por meio de polias, conforme figura a seguir. Dados: sen 30 3 1 e cos 30 . 2 2 Página 20 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE O sistema encontra-se em equilíbrio estático, sendo que o plano inclinado está fixo no solo. As polias são ideais e os fios de massa desprezível. Considerando g = 10 m/s2, θ 30 e que não há atrito entre o plano inclinado e o bloco de massa M, marque a alternativa que apresenta o valor correto da massa m, em kg. a) 2 3 b) 4 3 c) 2 d) 4 33. (Ufu 2007) a) Em um plano inclinado de 30° em relação à horizontal, são colocados dois blocos de massas M1 = 10 kg e M2 = 10 kg, sustentados por uma única roldana, como mostra a figura 1 a seguir. A aceleração da gravidade é de 10 m/s2, sen 30° = 0,50 e cos 30° = 0,87. Desprezando o peso da corda, bem como os efeitos de atrito, determine o vetor aceleração do bloco de massa M1. b) No mesmo sistema, o bloco de massa M2 é preso agora a uma segunda roldana. A corda em uma das extremidades está fixada no ponto A, conforme figura 2. Desprezando o peso da corda e da segunda roldana, bem como os efeitos de atrito, determine o vetor aceleração para cada um dos dois blocos. 34. (Ufu 2007) Um avião de massa 4000 kg está com uma velocidade horizontal constante de 50 m/s e a uma altura inicial de 20 m (situação A da figura a seguir). A Página 21 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE partir dessa posição, o avião desce com uma velocidade vertical constante, mantendo a velocidade horizontal inalterada e toca a pista, após percorrer uma distância horizontal de 200 metros (situação B do desenho a seguir). Logo após tocar o solo, é aplicada uma aceleração constante ao avião para freá-lo. O avião dispõe de 1 km de pista para parar completamente. Com base nessas informações, marque a alternativa correta. a) Para que o avião pare em segurança, sua aceleração mínima no solo deverá ser de 1,25 m/s2. b) A velocidade vertical do avião durante a descida deve ser de 10 m/s. c) Durante a descida, a energia potencial gravitacional do avião será convertida em energia cinética. d) O trabalho realizado para frear completamente o avião dependerá de onde ele irá parar. 35. (Ufu 2007) O bloco 1 da figura a seguir possui massa m = 90 3 g e encontra-se conectado a duas molas idênticas, podendo realizar um movimento oscilatório vertical, governado por um trilho vertical sem atrito. Página 22 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE O bloco 2 encontra-se preso a uma haste de massa desprezível, que pode girar em torno do ponto P da figura, e está inicialmente em repouso na posição horizontal (posição C da figura). a) O bloco 1 encontra-se, inicialmente, em equilíbrio na posição A, com as molas formando um ângulo θ = 30° com a direção vertical, conforme a figura apresentada. Nessa situação, cada mola distendeu 10 cm em relação ao seu comprimento natural. Considerando g = 10 m/s2, determine, nessas condições: a constante elástica de cada mola. b) Posteriormente, o bloco 1 é puxado para baixo e abandonado, adquirindo um movimento de encontro ao bloco 2. Imediatamente antes de colidir (elasticamente) com o bloco 2, o bloco 1 possui uma velocidade igual a 2 3 m/s , entrando em repouso imediatamente após a colisão. Nessas condições, determine: B1 - a máxima altura que o bloco 2 irá atingir até parar (posição D na figura), sabendose que o ângulo que a haste forma com a horizontal nessa situação vale α = 30°. B2 - a aceleração angular do bloco 2 no instante em que para (posição D na figura). 36. (Ufu 2007) Dois líquidos imiscíveis, de densidades с1 e с2 (с2 > с1), são colocados em um tubo comunicante. Tendo por base essas informações, marque a alternativa que corresponde à situação correta de equilíbrio dos líquidos no tubo. Página 23 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE 37. (Ufu 2007) Considere um balde, na forma de um cilindro reto com base circular de raio R, de altura L e massa M. Inicialmente, esse balde está em equilíbrio, parcialmente submerso de um terço de sua altura (L/3), em um líquido de densidade ñ0, conforme figura 1. Em seguida, é despejado dentro desse balde, um certo líquido X, de densidade ñx. Quando a altura do líquido X atinge a metade da altura do balde, este atinge um novo equilíbrio ficando exatamente submerso no líquido de densidade ñ0, conforme figura 2. Despreze a espessura das paredes do balde e, com base nos dados acima, assinale a alternativa correta. a) ñx > ñ0, onde ñx = 4 ñ0 3 b) ñx < ñ0, onde ñx = 3 ñ0 4 c) ñx > ñ0, onde ñx = 3 ñ0 2 d) ñx < ñ0, onde ñx = 2 ñ0 3 Página 24 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE 38. (Ufu 2007) Uma pequena esfera de massa M1, inicialmente em repouso, é abandonada de uma altura de 1,8 m de altura, posição A da figura a seguir. Essa esfera desliza sem atrito sobre um trilho, até sofrer um choque inelástico com outra esfera menor, inicialmente parada, de massa M2. O deslocamento das esferas ocorre sem rolamentos. Após o choque, as duas esferas deslocam-se juntas e esse deslocamento ocorre sem atrito. A aceleração da gravidade no local é de 10 m/s2. Sendo a massa M1 duas vezes maior que M2, a altura em relação à base (linha tracejada) que as duas esferas irão atingir será de a) 0,9 m. b) 3,6 m. c) 0,8 m. d) 1,2 m. 39. (Ufu 2007) Uma massa de gás ideal a uma temperatura de 30 °C está inicialmente contida em um recipiente por um êmbolo, conforme figura 1 adiante. As paredes e o êmbolo são, inicialmente, adiabáticos. O gás sofre dois processos termodinâmicos a saber: 10.) O gás é comprimido adiabaticamente, aumentando a sua temperatura em 10 °C. 20.) Em seguida, mantendo-se o êmbolo fixo e trocando uma das paredes adiabáticas do recipiente por uma parede diatérmica (que permite trocas de calor com o meio externo), a temperatura do gás retorna para 30 °C. Pergunta-se: Qual dos diagramas a seguir da pressão em função do volume representa esses dois processos? Assinale a alternativa correta. OBS.: As linhas tracejadas indicam as curvas isotermas. Página 25 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE 40. (Ufu 2007) Dois gases ideais monoatômicos 1 e 2, com o mesmo número de mols, são, independentemente, submetidos a processos de aquecimento, sofrendo a mesma variação de temperatura. No caso do gás 1, seu volume permaneceu constante ao longo do processo; no caso do gás 2, sua pressão não variou. Considerando que Q1, W1 e ∆U1 são, respectivamente, o calor recebido, o trabalho realizado e a variação da energia interna do gás 1; e Q2, W2 e ∆U2, são as mesmas grandezas para o gás 2, é correto afirmar que a) ∆U1 = ∆U2; Q1 < Q2. b) ∆U1 = ∆U2; Q1 > Q2. c) ∆U1 > ∆U2; Q1 = Q2. d) ∆U1 < ∆U2; Q1 = Q2. 41. (Ufu 2007) O recipiente de paredes adiabáticas, apresentado na figura a seguir, está completamente cheio com 51 gramas de água a uma temperatura de 20 °C. Página 26 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Uma chave de ferro de massa 40 gramas e com temperatura inicial de 220 °C é totalmente imersa nesse recipiente, de forma muito rápida. Após um longo intervalo de tempo, o sistema entra em equilíbrio térmico. Conhecendo-se a densidade do ferro, 8 g/cm3, a densidade da água, 1 g/cm3, o calor específico do ferro, 0,1 cal/g °C e o calor específico da água, 1 cal/g °C, calcule: a) o volume inicial da chave. b) a temperatura final do sistema. c) a variação volumétrica da chave após entrar em equilíbrio térmico com a água, sabendo-se que o coeficiente de dilatação volumétrica do wferro é igual a 4,0 × 10 -5 °C1 . 42. (Ufu 2007) O gráfico a seguir representa a temperatura de uma amostra de massa 20 g de determinada substância, inicialmente no estado sólido, em função da quantidade de calor que ela absorve. Com base nessas informações, marque a alternativa correta. a) O calor latente de fusão da substância é igual a 30 cal/g. b) O calor específico na fase sólida é maior do que o calor específico da fase líquida. c) A temperatura de fusão da substância é de 300 °C. d) O calor específico na fase líquida da substância vale 1,0 cal.g-1.°C.-1 43. (Ufu 2007) Atualmente, fala-se muito sobre o Efeito Estufa, que consiste no fenômeno natural de manutenção da temperatura média da superfície da Terra. Os cientistas afirmam que as condições adequadas para a existência de vida na Terra estão relacionadas a um equilíbrio na concentração de gases na sua atmosfera. Por outro lado, uma possível ameaça à manutenção da vida seria um aumento na temperatura superficial da Terra, o que não pode ser atribuído exclusivamente a uma maior retenção Página 27 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE da radiação solar na atmosfera. A concentração dos gases estufa constitui apenas um dos componentes que influenciam nessa variação térmica. Os principais gases, suas concentrações (em partes por milhão) e participação no Efeito Estufa (potência/área, em W.m-2) estão apresentados na tabela a seguir. Com base no texto e na Tabela apresentados, assinale, dentre as alternativas a seguir, aquela que contém somente informações corretas. a) A concentração de vapor de água na atmosfera contribui muito mais para o Efeito Estufa do que a concentração de CO2. b) As concentrações dos gases CFC11 e CFC12 são pequenas, porém esses gases são os que causam maior aquecimento. c) A atmosfera pode ser entendida como um gás ideal e, como a fonte primária de aquecimento da Terra é o Sol, o efeito estufa nunca alterará a temperatura média da superfície da Terra. d) O aumento da temperatura superficial média da Terra é produzido apenas pelo Efeito Estufa. 44. (Ufu 2007) Um objeto O é colocado diante de um espelho esférico próximo do seu eixo principal. A imagem I desse objeto é formada em um anteparo móvel na frente do espelho, também próxima ao seu eixo principal, conforme figura a seguir. Página 28 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Dado que o raio de curvatura do espelho é igual a 80 cm, podemos afirmar que: a) a imagem não se formará no anteparo se a posição do objeto em relação ao espelho for menor do que 40 cm. b) a imagem não se formará no anteparo se a posição do objeto em relação ao espelho for maior do que 40 cm. c) independente da posição do objeto, a imagem sempre se formará no anteparo pois o espelho é côncavo. d) o espelho é convexo e a sua imagem sempre se formará no anteparo. 45. (Ufu 2007) Um raio de luz (linha pontilhada da figura adiante) propagando-se no ar (índice de refração igual a 1) incide sobre o topo de um cubo de vidro, cujo lado é 8 cm, formando um ângulo α com a normal à superfície. O raio de luz emerge na base do bloco a uma distância de 6 cm à esquerda em relação à vertical do ponto de incidência, conforme figura a seguir. Sendo sen α = 0,9, o índice de refração deste vidro será de a) 1,5. b) 1,2. c) 1,125. Página 29 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE d) 0,675. 46. (Ufu 2007) Lucas é o único sobrevivente de uma queda de avião e encontra-se sozinho numa região desabitada. Ele busca entre os destroços, objetos que possam ajudá-lo e encontra uma lupa. Lembrando-se de suas aulas de Física sobre lentes convergentes, Lucas decide usá-la para fazer uma fogueira. Acumulando alguns gravetos, ele posiciona sua lupa e observa que os raios solares convergem para um ponto situado a uma distância de 10 cm da lupa, proporcionando-lhe, após algum tempo, a fogueira desejada. Ele resolve então usar a lupa para se divertir um pouco. Observando os pequenos objetos à sua volta, encanta-se com uma pequenina flor amarela, que, com o uso da lupa aparenta ser três vezes maior que o seu tamanho original. Com base nessas informações: a) calcule o centro de curvatura da lente (admitindo que ambas as faces sejam simétricas). b) determine a que distância, em relação à flor, Lucas posiciona a lupa. 47. (Ufu 2007) Três cargas estão fixas em um semicírculo de raio R que está centrado no ponto P, conforme ilustra a figura a seguir. Deseja-se colocar uma quarta carga q' no ponto P, de modo que essa fique em repouso. Supondo que a carga q' tenha o mesmo sinal de q, o valor do ângulo θ para que a carga q' fique em repouso deverá ser: a) è = π . 3 b) θ = π . 4 Página 30 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE c) è = π . 2 d) è = π . 6 48. (Ufu 2007) Considere duas partículas, com cargas Q1 = 1 × 10-9 C e Q2 = - 1 × 10-9 C, localizadas em um plano, conforme figura a seguir. Cada quadriculado da figura possui lado igual a 1 cm. DADO: Considere a CONSTANTE ELÉTRICA (K) igual a 9 × 109 N . m2 C-2. Pede-se: a) calcule o potencial eletrostático devido a Q1 e Q2 no ponto A. b) se uma terceira partícula, Q3, com carga igual a 2 × 10-9 C é colocada no ponto A, calcule o trabalho total realizado pelos campos elétricos devido a Q1 e Q2 quando a carga Q3 é deslocada de A para B. c) a energia potencial eletrostática do sistema formado pelas três cargas, (Q1, Q2 e Q3) diminui, aumenta ou não se altera, devido ao deslocamento de Q3 de A para B ? Justifique a sua resposta. 49. (Ufu 2007) A figura a seguir mostra duas placas planas, condutoras, separadas por uma distância d, conectadas a uma bateria de 1V. Página 31 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Deseja-se determinar o trabalho realizado pela força elétrica sobre uma carga positiva q, quando essa é deslocada de duas diferentes formas: 1a forma: a carga é deslocada, paralelamente às placas, do ponto A para o ponto B (WAB). 2a forma: a carga é deslocada do ponto A para o ponto C (WAC). Assuma que as dimensões laterais de cada placa são muito maiores do que a separação entre elas. Com base nessas informações, é correto afirmar que: a) WAB = 0 e WAC = - q/3. b) WAB = - q/6 e WAC = 0. c) WAB = 0 e WAC = - q/6. d) WAB = - q/3 e v = 0. 50. (Ufu 2007) Um capacitor formado por duas placas planas e paralelas está ligado a uma bateria, que apresenta uma diferença de potencial igual a 100 V. A capacitância do capacitor é igual a 1 104 F e a distância inicial entre as suas placas é igual a 5 mm. Em seguida, a distância entre as placas do capacitor é aumentada para 15 mm, mantendo-se a diferença de potencial entre elas igual a 100 V. Tendo por base essas informações, marque a alternativa que apresenta corretamente a quantidade de carga armazenada no capacitor nas duas situações descritas. a) 1,0 102 C quando a distância entre as placas do capacitor é igual a 5 mm, passando para 3,3 103 C quando a distância entre as placas é aumentada para 15 mm. b) 1,0 102 C quando a distância entre as placas do capacitor é igual a 5 mm, passando para 3,3 102 C quando a distância entre as placas é aumentada para 15 mm. Página 32 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE c) 1,0 106 C independente da distância entre as placas, uma vez que a diferença de potencial é mantida a mesma, ou seja, 100 V. d) 1,0 106 C quando a distância entre as placas do capacitor é igual a 5 mm, passando para 3,3 106 C quando a distância entre as placas é aumentada para 15 mm. 51. (Ufu 2007) Um resistor elétrico tem a forma de um cilindro oco de raio externo rext, raio interno rint e comprimento L, conforme figura a seguir. O material desse resistor apresenta uma resistividade ρ . Nesse caso, a resistência elétrica R do material é dada por 52. (Ufu 2007) O circuito a seguir pode ser utilizado como um aquecedor de líquidos. Isto pode ser feito variando a resistência R do circuito. Sendo a diferença de potencial utilizada no circuito de 100 V e as duas resistências r de 2,5 Ω, determine: a) a resistência equivalente do circuito, em função de R. b) o valor da resistência R para que após 10 segundos a energia total dissipada nos Página 33 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE resistores deste circuito seja de 105 J. 53. (Ufu 2007) Uma carga q movendo-se com velocidade v imersa em um campo magnético B está sujeita a uma força magnética Fmag. Se v não é paralelo a B, marque a alternativa que apresenta as características corretas da força magnética Fmag. a) O trabalho realizado por Fmag sobre q é nulo, pois Fmag é perpendicular ao plano formado por v e B . b) O trabalho realizado por Fmag sobre q é proporcional a v e B, pois Fmag é perpendicular a v. c) O valor de Fmag não depende de v, somente de B; portanto Fmag não realiza trabalho algum sobre q. d) O valor de Fmag é proporcional a v e B, sendo paralela a v; portanto o trabalho realizado por Fmag sobre q é proporcional a v. 54. (Ufu 2007) Dois tipos de íons com cargas q1 e q2 de mesmo sinal são lançados em uma região que possui campo elétrico uniforme E e campo magnético uniforme B, como ilustra a figura a seguir. Essas partículas atravessam um pequeno orifício no anteparo A, de modo que só os íons com velocidade na direção X entrem na região entre os dois anteparos. Quando entram na região de campo através do anteparo A, os íons tipo 1 e 2 possuem velocidades V1 = 10 m/s e V2 = 20 m/s, respectivamente. A intensidade dos campos elétrico e magnético são E = 0,12 V/m e B = 6 × 10-3 T, respectivamente. Obs: Despreze a interação entre os íons e os efeitos devido à gravidade. Sabendo-se que o orifício no anteparo A está alinhado, ao longo do eixo X, ao orifício no anteparo B, é correto afirmar que: Página 34 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE a) os íons tipo 1 e tipo 2 atravessam o anteparo B. b) os íons tipo 1 atravessam o anteparo B e os tipo 2 não. c) os íons tipo 2 atravessam o anteparo B e os tipo 1 não. d) nenhum tipo de íon atravessa o anteparo B. 55. (Ufu 2007) Um planeta muito distante, no qual a velocidade do som na sua atmosfera é de 600 m/s, é utilizado como base para reabastecimento de naves espaciais. A base possui um aparelho que detecta a frequência sonora emitida pelas naves. A nave é considerada "amiga" se a frequência detectada pela base estiver entre 8000 e 12000 Hz. Uma determinada nave ao adentrar na atmosfera deste planeta emite uma onda sonora com frequência de 5000 Hz. Para que a nave seja considerada "amiga" sua velocidade mínima ao se aproximar da base deve ser de a) 225 m/s. b) 350 m/s c) 250 m/s d) 360 m/s 56. (Ufu 2006) Para comparar o efeito da gravidade, um astronauta mede a altura que ele consegue pular verticalmente, a partir do repouso, na Terra e na Lua. Sabendo-se que a gravidade na Lua é aproximadamente 6 vezes menor do que na Terra, o astronauta, ao medir a altura do seu pulo na Lua, e considerando um salto em que ele receba o mesmo impulso do salto na Terra, obteve um valor a) 6 vezes maior que na Terra. b) 6 vezes menor que na Terra. c) 36 vezes maior que na Terra. d) 6 vezes maior que na Terra. 57. (Ufu 2006) João e Maria apostam uma corrida numa pista circular de raio R. A figura a seguir mostra a vista de cima dessa pista. Página 35 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE João e Maria deveriam partir do ponto A e seguir para B no sentido horário. Porém, ele nota que ela está em ótima forma e que ele não teria a menor chance de ganhar a corrida. Em um ato de desespero, ao largar, João resolve correr ao longo da corda indicada na figura, chegando em B junto com Maria (que correu ao longo da circunferência, conforme o combinado). O arco AB forma um ângulo de abertura è. Determine: a) a razão entre as velocidades de João (Vx) e Maria (Vy), em função do ângulo è. Para simplificar o problema, desconsidere a aceleração de largada e considere as velocidades de ambos como constantes. b) o valor da razão Vx se o ângulo è for igual a 60°. Vy 58. (Ufu 2006) Um relógio com mecanismo defeituoso atrasa 10 minutos a cada hora. A velocidade angular média do ponteiro maior desse relógio, quando calculada com o uso de um relógio sem defeitos, vale, em rad/s, a) ð/2160 b) π/2100 c) ð/ 3600 d) ð/1500 59. (Ufu 2006) Uma força F é aplicada a um sistema de dois blocos, A e B, de massas mA e mB, respectivamente, conforme figura a seguir. Página 36 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE O coeficiente de atrito estático entre os blocos A e B é igual a μB e o coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco A e o plano horizontal é igual a μ A. Considerando a aceleração da gravidade igual a g, assinale a alternativa que representa o valor máximo da força horizontal F que se pode aplicar ao bloco A, de forma que o bloco B não deslize (em relação ao bloco A). a) F = (ìA + ìB)(mA + mB)g b) F = μB (mA + mB)g c) F = (ìA - ìB)(mA + mB)g d) F = ìA (mA + mB)g 60. (Ufu 2006) Uma turbina de uma usina hidrelétrica, distante 15 km da cidade de Uberlândia, opera com um volume de água de 120 000 litros por segundo. Devido ao aquecimento da turbina há uma perda de 9,6 × 105 J em cada segundo. Adotando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2 e a densidade da água igual a 1 kg/litro, faça o que se pede: a) qual é o rendimento da turbina dessa usina, considerando que a queda d'água que gira a turbina é de 80 m e que a única perda de energia seja na forma de calor? b) calcule a potência dissipada e a variação do potencial elétrico entre a usina e a cidade de Uberlândia nas condições dadas, considerando que os cabos elétricos utilizados para transmitir a energia até a cidade de Uberlândia: - possuem 7 cm2 de área da secção transversal; - são feitos de um material com resistividade de 1,4 × 10-6 Ù . m; - conduzem uma corrente elétrica média de 2 A. 61. (Ufu 2006) Ao usarem elevadores, algumas pessoas apresentam problemas nos ouvidos devido a mudanças de pressão. Se a pressão interna do tímpano não mudar Página 37 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE durante a subida, a diminuição na pressão externa causa o aparecimento de uma força direcionada para fora do tímpano. Considere a área do tímpano de 0,6 cm2, a densidade do ar admitida constante e igual a 1,3 gramas/litro, g = 10 m/s2 e as pressões interna e externa do tímpano inicialmente iguais. Quando o elevador sobe 100 m, a força exercida sobre o tímpano, nas condições acima, seria de a) 7,8 x 10-2 N b) 9,7 x 102 N c) 7,8 x 102 N d) 9,7x 10-2 N 62. (Ufu 2006) Considere o gráfico adiante, que representa a grandeza A em função do tempo t (em unidades de 10-3s). a) Se a grandeza A representar a amplitude de uma onda sonora, determine sua frequência. b) Se a grandeza A representar o módulo da quantidade de movimento (em kg.m/s) de um corpo de massa m = 3 kg, determine a variação da energia cinética desse corpo entre os instantes t = 0s e t = 6 x 10-3s. 63. (Ufu 2006) Um garoto brinca com seu barquinho de papel, que tem uma massa igual a 30 g e está navegando sobre um pequeno lago. Em certo instante, ele coloca sobre o barquinho, sem tocá-lo, uma bolinha de isopor e percebe que o barquinho passa a andar com metade de sua velocidade inicial. Seu irmão mais velho, que observa a Página 38 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE brincadeira, resolve estimar a massa da bolinha de isopor com base na variação da velocidade do barquinho. Desprezando efeitos relativos ao empuxo, ele conclui que a massa da bolinha é de a) 15 g. b) 20 g. c) 60 g. d) 30 g. 64. (Ufu 2006) O centro de massa (C.M.) de um trapezista de massa M = 60 kg encontra-se, inicialmente em repouso, a uma altura h igual a 20 m em relação ao ponto mais baixo do trapézio (ponto A), conforme figura a seguir. O trapezista solta o trapézio quando seu centro de massa passa pelo ponto mais baixo, como indicado na figura. Desprezando-se as forças de atrito e considerando g = 10 m/s2, responda: a) qual é o valor da quantidade de movimento (momento linear) do trapezista no ponto A? b) essa quantidade de movimento (momento linear) conserva-se após o trapezista soltar a corda em A? Justifique sua resposta. c) quantos metros abaixo do ponto A o trapezista estará, após percorrer uma distancia horizontal H = 20 m em relação ao ponto onde soltou o trapézio? 65. (Ufu 2006) Em um laboratório de Física, um grupo de alunos, Grupo A, obtém dados, apresentados na tabela a seguir, para a frequência (em hertz) num experimento de Pêndulo Simples, utilizando-se três pêndulos diferentes. Página 39 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Esses resultados foram passados para um segundo grupo, Grupo B, que não compareceu à aula. Uma vez que os alunos do Grupo B não viram o experimento, os integrantes desse grupo formularam uma série de hipóteses para interpretar os resultados. Assinale a ÚNICA hipótese correta. a) A massa do pêndulo 1 é menor do que a massa do pêndulo 2 que, por sua vez, é menor do que a massa do pêndulo 3. b) A massa do pêndulo 1 é maior do que a massa do pêndulo 2 que, por sua vez, é maior do que a massa do pêndulo 3. c) O comprimento L do fio do pêndulo 1 é maior do que o comprimento do pêndulo 2 que, por sua vez, é maior do que o comprimento do pêndulo 3. d) O comprimento L do fio do pêndulo 1 é menor do que o comprimento do pêndulo 2 que, por sua vez, é menor do que o comprimento do pêndulo 3. 66. (Ufu 2006) Um gás bastante rarefeito está contido num balão de volume variável e é feito de um material que permite trocas de calor com o meio externo (paredes diatérmicas). Esse gás sofre uma transição, passando de sua configuração (inicial) 1 para uma segunda configuração (final) 2, conforme o diagrama pV apresentado a seguir. Dado que não ocorre nenhuma reação química entre as moléculas que compõem o gás, Página 40 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE nessa transição de 1 para 2 podemos afirmar que: a) O meio externo realizou um trabalho sobre o gás, e a temperatura do gás aumentou. b) O gás realizou um trabalho para o meio externo, que é numericamente igual à região hachurada do diagrama pV, e a energia cinética média das partículas que compõem o gás diminuiu. c) O gás realizou um trabalho para o meio externo, que é numericamente igual à região hachurada do diagrama pV, e a energia cinética média das partículas que compõem o gás aumentou. d) O gás realizou um trabalho para o meio externo, que é numericamente igual à região hachurada do diagrama pV, e a energia cinética média das partículas que compõem o gás diminuiu no mesmo valor do trabalho realizado. 67. (Ufu 2006) O êmbolo móvel de um cilindro, contendo um certo gás perfeito X, está imerso na água a uma profundidade H = 10 m (Figura 1a) em relação à superfície. A essa profundidade, o volume ocupado por X é igual a Ve a temperatura T1 é igual a 27°C. Sobre a superfície da água, atua a pressão atmosférica igual a 1 atm. Em seguida, o cilindro é mergulhado mais alguns metros, de forma que o seu êmbolo fica a uma profundidade de 30 metros em relação à superfície (Figura 1b). Nessa profundidade, a temperatura do gás passa para T2 = 7 °C. Considerando as informações apresentadas, determine: a) a pressão do gás, em atmosfera, quando o êmbolo se encontrar a uma profundidade de 10 m. b) a razão entre as forças de empuxo sobre o cilindro para H = 10 m e H = 30 m. Dados: Aceleração gravitacional: g = 10 m/s2 Densidade da Água: ρ = 103 kg/m3 Página 41 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE 1 atm = 105 Pa 68. (Ufu 2006) O gráfico a seguir representa o comprimento L, em função da temperatura è, de dois fios metálicos finos A e B. Com base nessas informações, é correto afirmar que a) os coeficientes de dilatação lineares dos fios A e B são iguais. b) o coeficiente de dilatação linear do fio B é maior que o do fio A. c) o coeficiente de dilatação linear do fio A é maior que o do fio B. d) os comprimentos dos dois fios em è = 0 são diferentes. 69. (Ufu 2006) 240 g de água (calor específico igual a 1 cal/g. °C) são aquecidos pela absorção total de 200 W de potência na forma de calor. Considerando 1 cal = 4 J, o intervalo de tempo necessário para essa quantidade de água variar sua temperatura em 50 °C será de a) 1 minuto. b) 3 minutos. c) 2 minutos. d) 4 minutos. 70. (Ufu 2006) Misturam-se N elementos diferentes dentro de um recipiente de paredes adiabáticas (calorímetro). Supondo que não ocorra nenhuma mudança de fase e, desprezando-se as trocas de calor entre os elementos e as paredes do calorímetro, podese determinar a temperatura final do sistema, por meio da relação Q1+Q2+...+Qn = 0, onde Q = mc (èfinal - èinicial), desde que sejam conhecidos: I - a temperatura inicial de cada elemento (èinicial). Página 42 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE II - o calor específico de cada elemento (c). III - a massa de cada elemento (m). Se, devido a um defeito no calorímetro, houver perda de calor para o meio externo, a soma Q1+Q2+...+Qn será sempre a) positiva ou negativa, dependendo da quantidade de calor trocado dentro do calorímetro. b) positiva. c) igual a zero. d) negativa. 71. (Ufu 2006) Na aula de Física, o professor entrega aos estudantes um gráfico da variação da temperatura (em °C) em função do calor fornecido (em calorias). Esse gráfico, apresentado a seguir, é referente a um experimento em que foram aquecidos 100 g de gelo, inicialmente a -20°C, sob pressão atmosférica constante. Em seguida, o professor solicita que os alunos respondam algumas questões. Auxilie o professor na elaboração do gabarito correto, calculando, a partir das informações dadas, a) o calor específico do gelo; b) o calor latente de fusão do gelo; c) a capacidade térmica da quantidade de água resultante da fusão do gelo. 72. (Ufu 2006) Um espelho côncavo tem distância focal igual a f. Um objeto real de altura h é colocado a uma distância d0 defronte do espelho, sobre o eixo do mesmo. Página 43 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Descreva as características desta imagem (tamanho, direita ou invertida, real ou virtual), em cada uma das seguintes condições: a) d0 > 2f b) d0 = f c) d0 < f 73. (Ufu 2006) Um objeto real O é colocado no centro de curvatura C de um espelho côncavo, conforme a figura 1. O valor da distância focal (f) desse espelho passa a aumentar lentamente com o tempo (t), obedecendo a uma lei exponencial, (ver figura 2), onde á é uma constante real e positiva. Assinale a alternativa que apresenta corretamente a posição (p') e as características da imagem de O, após um intervalo de tempo muito longo, ou seja, para t ∞. a) p' = + f0, imagem invertida e real b) p' = -f0, imagem invertida e virtual c) p' = +2f0, imagem direita e real d) p' = -2f0, imagem direita e virtual 74. (Ufu 2006) Um feixe de luz vermelha propaga-se no ar (índice de refração igual a 1,0) e incide sobre uma barra de vidro, formando um ângulo de 49 ° com a vertical, conforme figura a seguir. Página 44 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE A barra de vidro possui índice de refração igual a 1,5 e está sobre um tanque que contém um líquido com índice de refração desconhecido. Observa-se que a luz diminui sua velocidade pela metade ao sair do vidro e entrar no líquido. Admitindo-se que a velocidade da luz no ar é de 3 × 108 m/s, determine: a) o ângulo l on rartne oa lacitrev a moc zaf zul ed oiar o euq טíquido. b) a velocidade da luz dentro do vidro. c) o índice de refração do líquido. Dados: sen 49° = 0,75 sen 30° = 0,5 sen 60° = 0,87 cos 49° = 0,66 cos 30° = 0,87 cos 60° = 0,5 75. (Ufu 2006) Um recipiente aberto, conforme a figura 1, contém um líquido de índice de refração n(t), que varia com o tempo (t) de acordo com a expressão n(t) = nar (1 + e bt ), em que b é uma constante positiva e n ar é o índice de refração do ar. Quando a luz passa do líquido para o ar, é possível ocorrer o fenômeno de reflexão total para um ângulo de incidência maior do que um certo ângulo limite, álimite (que é medido em relação à normal). Assinale a alternativa que melhor descreve a variação do seno do ângulo limite (sen álimite) em função do tempo. Página 45 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE 76. (Ufu 2006) Na figura a seguir, são apresentadas cinco linhas equipotenciais, A-E, com os respectivos valores do potencial elétrico. Inicialmente, um aglomerado de partículas com carga total igual a 2,0 C está sobre a equipotencial A. Esse aglomerado é deslocado para a equipotencial B. Em B o aglomerado sofre uma mudança estrutural e sua carga passa de 2,0 C para 1,5 C. Esse novo aglomerado de 1,5 C é deslocado para a equipotencial C e, em seguida, para D, conservando-se a carga de 1,5 C. Em D ocorre uma nova mudança estrutural e sua carga passa para 1,0 C. Por último, esse aglomerado de 1,0 C é deslocado para a equipotencial E. Considerando as afirmações apresentadas no enunciado anterior, assinale a alternativa que corresponde ao trabalho realizado sobre o aglomerado para deslocá-lo de A para E. a) 12 J b) 16 J Página 46 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE c) 8 J d) 10 J 77. (Ufu 2006) Considere as seguintes afirmações: I - Uma molécula de água, embora eletricamente neutra, produz campo elétrico. II - A energia potencial elétrica de um sistema de cargas puntiformes positivas diminui ao ser incluída uma carga negativa no sistema. III - A capacitância de um capacitor de placas planas e paralelas depende da diferença de potencial à qual o capacitor é submetido. IV - O valor da resistência elétrica dos metais depende inversamente da temperatura. Assinale a alternativa correta. a) II e IV são corretas. b) I e II são corretas. c) I e III são corretas. d) I e IV são corretas. 78. (Ufu 2006) O circuito elétrico (fig. 1) é utilizado para a determinação da resistência interna r e da força eletromotriz ε do gerador. Um resistor variável R (também conhecido como reostato) pode assumir diferentes valores, fazendo com que a corrente elétrica no circuito também assuma valores diferentes para cada valor escolhido de R. Ao variar os valores de R, foram obtidas leituras no voltímetro V e no amperímetro A, ambos ideais, resultando no gráfico (fig. 2). Página 47 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Com base nessas informações, assinale a alternativa que corresponde aos valores corretos, respectivamente, da resistência interna e da força eletromotriz do gerador. a) 2 Ω e 7 V. b) 1 Ω e 4 V. c) 3 Ω e 12 V. d) 4 Ω e 8 V. 79. (Ufu 2006) A agulha de uma bússola, inicialmente, aponta para a marcação Norte quando não passa corrente pelo fio condutor, conforme Figura1. Ao ligar as extremidades do fio condutor a uma pilha, por onde passa uma corrente, a agulha muda de direção, conforme Figura 2. Com base neste experimento, é correto afirmar que a) magnetismo e eletricidade são fenômenos completamente independentes no campo da física; o que ocorre é uma interação entre o fio e a agulha, independente de haver ou não corrente. Página 48 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE b) a corrente elétrica cria um campo magnético de forma que a agulha da bússola é alinhada na direção do campo magnético resultante. Este é o campo magnético da Terra somado, vetorialmente, ao campo magnético criado pela corrente que percorre o fio. c) a bússola funciona devido aos polos geográficos, não tendo relação alguma com o campo magnético da Terra. A mudança de posição da agulha acontece pelo fato de o fio alterar a posição dos polos geográficos da Terra. d) a agulha muda de direção porque existe uma força coulombiana repulsiva entre os elétrons do fio e os elétrons da agulha, conhecida como lei de Coulomb. 80. (Ufu 2006) Sabe-se que a variação do fluxo do campo magnético B, através de uma espira condutora, dá origem a uma corrente induzida, que obedece à Lei de Lenz. Na figura adiante, o fluxo do campo magnético sobre a espira condutora de área A irá variar se a intensidade B do campo magnético variar com o tempo. Considerando que o campo magnético é ativado no instante t = 0s, assinale a alternativa que contém uma expressão de B em função do tempo (t) que resultará em uma corrente induzida somente em um sentido, ou seja, sempre no sentido horário ou sempre no sentido anti-horário. a) B(t) = B0 sen ùt b) B(t) = B0 (t - 0,1t2) c) B(t) = B0 (t + 0,1t2) d) B(t) = B0 sen2 ùt 81. (Ufu 2006) Nas figuras a seguir, um ímã é movimentado sobre uma espira condutora, colocada sobre uma mesa, de tal forma que há uma variação do fluxo do campo magnético na espira. As figuras indicam o sentido da velocidade imprimida ao ímã em cada caso e o polo do ímã, que se encontra mais próximo da espira. Página 49 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Assinale a alternativa que representa corretamente o sentido da corrente induzida na espira, de acordo com o movimento do ímã. 82. (Ufu 2006) João corre assoviando em direção a uma parede feita de tijolos, conforme figura a seguir. A frequência do assovio de João é igual a f(inicial). A frequência da onda refletida na parede chamaremos de f(final). Suponha que João tenha um dispositivo "X" acoplado ao seu ouvido, de forma que somente as ondas refletidas na parede cheguem ao seu tímpano. Podemos concluir que a frequência do assovio que João escuta f(final) é a) maior do que f(refletido). b) igual a f(refletido). c) igual a f(inicial). d) menor do que f(refletido). 83. (Ufu 2006) A intensidade física (I) do som é a razão entre a quantidade de energia (E) que atravessa uma unidade de área (S) perpendicular à direção de propagação do Página 50 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE som, na unidade de tempo (∆t), ou seja, I = E/(S ∆t). No sistema internacional (S.I.) de unidades, a unidade de I é a) W/s. b) dB. c) Hz. d) W/m2. Página 51 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Gabarito: Resposta da questão 1: [B] 36 km/h = 10 m/s A primeira providência é decompormos a velocidade em componentes horizontal e vertical. O movimento vertical é uniformemente variado. No ponto mais alto a componente vertical da velocidade é nula. Portanto: V 2 V02 2aΔS 0 5 2 2 20H H 2.5m V V0 at 0 5 2 10t t subida 2 s 2 Por outro lado, na horizontal, o movimento é uniforme. O tempo para voltar ao solo é o dobro do tempo de subida ( 2s ). Portanto: ΔS V.t ΔS 5 2 2 10m Resposta da questão 2: [A] A gravidade é sempre vertical para baixo. A velocidade tem o sentido do movimento. A força de resistência do ar é contrária ao movimento. Resposta da questão 3: Página 52 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE [C] Observe a trajetória seguida pelo projétil: Utilizando o Princípio da Conservação da Energia, podemos escrever: Etf Eti Usando o nível AB como referencial de energia potencial gravitacional, vem: 1 1 (Ec )B (Ep )A (Ec )B kx2 (Ec )B .500.(1)2 250J (afirmativa I correta) 2 2 D (Ep )A (Ec )D Ep 1 1 mVD2 mgHD kx2 2 2 1 2 VD2 2 10.(9 1,5) 250 2 VD2 250 150 100 VD 10m / s (afirmativa II correta) Ao atingir o ponto mais alto, o corpo também tem energia cinética (afirmativa III incorreta). Ao atingir o solo, a energia cinética será máxima. (afirmativa IV incorreta). Resposta da questão 4: [C] A Primeira Lei da Termodinâmica diz que a variação da energia interna de um gás é a diferença entre o calor que ele troca com o meio e o trabalho que realiza (ΔU Q W) . Quando a temperatura se mantém constante, a variação da energia interna é nula e o calor trocado é igual ao trabalho realizado. Página 53 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE No diagrama P x V, o trabalho é numericamente igual à área compreendida entre a curva representativa do gráfico e o eixo V. Como ΔU 0 , então Q W Resposta da questão 5: [D] Q 0 mcΔθágua (mcΔθ)madeira mcΔθmaterial 0 3.1.(30 10) 5.0,42(30 10) 1,25c(30 540) 0 637,5 c 102 c 0,16 cal / g0C Resposta da questão 6: [D] Lei de Snell: n1.senθi n2.senθr 2,4.sen30º n2.sen45º 2,4 0,5 n2. Resposta da 2 n2 1,70 2 questão 7: A figura mostra um raio luminoso atravessando a lente pelo centro óptico (não houve desvio). Página 54 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE a) OC = 6 quadrículas = 6 x 2 = 12 cm b) Observando a figura, vemos que: p = 8 cm e p’ = 12 cm 1 1 1 1 1 1 32 24 f 4,8 cm f p p' f 8 12 24 5 c) A p ' 12 1,5 p 8 Resposta da questão 8: questão 9: [A] Req R1 R2 / /R3 Req R1 Req 2 R2.R3 R2 R3 5 1,25 6,25 2 3Ω 5 1,25 6,25 Lei de Ohm: V Ri 18 3i i 6,0A Resposta a) da TC TF 32 20 TF 32 TF 68º F 5 9 5 9 b) P V2 Q Q.R Δt 2 R Δt V Q (mcΔθ)água (mcΔθ)esfera 2,5 106 1 60 5 106 0,1 60 Q 1,8 107 cal 7,2 107 J Página 55 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Δt Q.R 7,2 107 2 3600s 1,0h V2 2002 c) ΔV V0 γΔθ 4 4 πR03 .3α.Δθ π.503.3.104.60 3000 π cm3 3 3 Resposta da questão 10: [A] Para anular a tensão na mola, devemos ter uma força para cima igual ao peso. A figura mostra, pela regra da mão direita, os três vetores. Não pense que corrente elétrica é vetorial. Onde está corrente leia-se: vetor com a mesma direção e sentido da corrente e comprimento igual ao do fio. BiL mg i mg 0,18 10 3,0A BL 3 0,2 Resposta da questão 11: [A] Efeito Doppler: f ' f V Vobservador V Vfonte Vobservador componente da velocidade do observador na direção que liga o observador à fonte Vfonte componente da velocidade da fonte na direção que liga o observador à fonte. V velocidade do som. Numerador: (+) observador aproximando; (-) observador afastando. Página 56 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Denominador: (-) fonte aproximando; (+) fonte afastando. Observe a figura. Os três observadores estão parados Vobservador 0 . A fonte está aproximando-se de D1, parada em relação a D2 e afastando-se de D3. D1 f1 f V f V Vfonte D2 f2 f D3 f3 f V f V Vfonte I. O som percebido pelo detector D1 é mais agudo que o som emitido e escutado pelo trompetista. (Verdadeiro) II. A frequência medida pelo detector D1 é menor que f. (Falso) III. As frequências detectadas por D1 e D2 são iguais e maiores que f, respectivamente. (Falso) IV. A frequência detectada por D2 é maior que a detectada por D3. (Verdadeiro) Resposta da questão 12: [B] I. Vejamos. Se a afirmativa estiver correta, então: λ k k λmv . mv Como as velocidades são iguais quanto maior a massa menor o comprimento de onda. (OK) Elétron k λmv 7,27 106 9,1 1031 100 6,6 1034 kg.m2 / s Nêutron k λmv 3,89 109 1,7x1027 100 6,6 1034 kg.m2 / s Página 57 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Bola k λmv 0,14 1,18 1034 100 1,6 1033 kg.m2 / s II. Não, pois para haver difração, o tamanho do objeto deve ter a mesma ordem de grandeza da fenda. III. Sim, pois para haver difração, o tamanho do objeto deve ter a mesma ordem de grandeza da fenda. Resposta da questão 13: a) A figura abaixo mostra o campo magnético produzido pela corrente i1 e a força de atração que tal campo produz no fio onde circula i2. O campo produzido por i1 é dado pela expressão B1 μ0 .i1 . 2πr Como a força de atração é dada pela expressão F BiL , temos: F μ0i1 F μ0i1 .i2.L .i (01) 2πr L 2πr 2 Pela Lei de Ohm V Ri , temos: 1 1.i1 i1 1,0A 1 2i2 i2 0,5A Voltando à equação 01, temos: F 4π 107 1 0,5 106 N / m L 2π 0,1 Página 58 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE b) No efeito fotoelétrico podemos usar a expressão: hf W K hf energia transportada por um fóton. W função trabalho do material. K energia cinética do elétron emitido. K hf W 0 hf W h C hC 4,1 1015 3 108 W λ λ λ 4,1 107 m λ W 3 Resposta da questão 14: [C] Ao abrirmos o botijão, o gás sofreu expansão realizando trabalho contra o meio (W > 0) Como o calor trocado foi nulo (Q = 0), a primeira lei da termodinâmica nos dá: U = Q – W U = –W. Se a variação da energia interna foi negativa (U < 0) o gás sofre resfriamento, ou seja, a temperatura do gás diminuiu. Resposta da questão 15: [A] Se a expansão é isotérmica a energia interna não varia. Sendo o sistema não termicamente isolado, todo calor recebido pelo gás é transformado em trabalho. Resposta da questão 16: a) Dados: mM = 10 kg; cM = 0,1 cal/g.°C = 100 cal/kg.°C; T0M = 600 °C; mgás = 1 kg; cgás = 0,2 cal/g.°C = 200 cal/kg.°C; T0gás = 0 °C. Página 59 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Supondo que a capacidade térmica do recipiente seja desprezível, como ele tem paredes adiabáticas, só há troca de calor entre a barra e o gás. Assim: Qbarra + Qgás = 0 mM cm (T – T0M) + mgás cbás (T – T0gás) = 0 10(100)(T – 600) + 1(200)(T – 0) 10T – 6.000 + 2T = 0 12T = 6.000 T = 500 °C. b) Dados: mM = 10 kg; ρM = 1102 kg/m3; αM 10 104 C1 ; T0M = 600 °C; TM = 3 500 °C. Calculando o volume inicial da barra (V0), supondo que a densidade dada seja a 0 °C: M mM m 10 V0 M V0 M 102 V0 = 0,1 m3. A variação volumétrica (no caso, uma contração) sofrida pela barra é: V = V0 3 T = 0,1 3 104 (500 – 600) = – 100 10–4 = – 1 10–2 m3 3 10 V = – 0,01 m3. Ou seja, houve uma contração de 10 litros. c) Dados:T0 = 0 °C = 273 K; T = 500 °C = 773 K; p0 = 1 atm; V1 = V0. Da equação geral dos gases: p p p1V1 p0 V0 p 1 773 1 0 1 p1 773 273 273 T1 T0 T1 T0 p1 = 2,8 atm. Resposta da questão 17: [D] A cor de um objeto é a cor da luz que ele mais reflete difusamente. Portanto, se um objeto não luminoso é amarelo, significa que ele reflete predominantemente a radiação cujo comprimento de onda corresponde ao amarelo. Resposta da questão 18: [B] Observemos as figuras a seguir. Página 60 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Fig 2 Fig 1 Na Fig 1: 1 Pitágoras: L2 = d2 + z2 L d2 z2 2 cos = (I) z (II) L As forças de repulsão mostradas têm intensidade dada pela lei de Coulomb: F k q 3q L2 F k 3q2 (III) L2 Na Fig 2, a partícula de massa m está em equilíbrio. Então: m g = 2 Fy m g = 2 F cos m= 2 Fcos . Substituindo (I), (II) e (III) nessa expressão vem: g 2 k 3q2 z m = 2 g L3 g L L m= 6 k q2 z m= 6 k q2 z g d2 z2 1 2 `3 6 k q2 z g d2 z2 Resposta 3 2 da questão 19: [A] Página 61 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE As figuras 1 e 2 ilustram a situação descrita. i’ 2 R i’ i R i’ 2 2 R 2 + + U U Fig 1 Fig 2 Consideremos que na Fig 1 a resistência elétrica do fio é R e a corrente é i. Sendo U a ddp fornecida pela bateria, aplicando a 1ª lei de Ohm, vem: i= U . R De acordo com a 2ª lei de Ohm, a resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento Então, ao se cortar o fio ao meio, a resistência elétrica de cada pedaço é metade da resistência do fio inteiro, ou seja: R1 = R2 = R . 2 Colocando-se os dois pedaços em paralelo como na Fig 2, a resistência do circuito é: R' R 2 R. 2 4 A corrente i’ no circuito é, então: U’ = U U U 4 U’ = 4 i. R' R 4 R As correntes nos pedaços são: i1 = i2 = i' 4 i i1 = i2 = 2 i 2 2 Resposta da questão 20: Página 62 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE a) Dados: = 24 V; R1 = 0,5 ; R2 = 3 ; L = 9 cm = 9 10–2 m; ρ = 2 10−7 Ω.m; A = 3 10−8 m2; Imáx = 2,5 A. Pela 2ª lei de Ohm, calculemos a resistência (R3) da barra condutora: R3 = L 2 107 9 102 R3 = 0,6 . A 3 108 A resistência entre os pontos A e B é: RAB = R2 R3 R2 R3 0,6 3 1,8 0,5 . 0,6 3 3,6 A resistência equivalente do circuito é: Req = R1 + RAB = 0,5 + 0,5 = 1 . Calculando a corrente total (I): = Req I 2,4 = 1 I I = 2,4 A. Como I < Imáx, a lâmpada não queima. b) Dados: R3 = 0,6 ; RAB = 0,5 ; t = 10 s. A tensão na barra é a ddp entre os pontos A e B, dada por: UAB = RAB I = 0,5 (2,4) = 1,2 V. Calculando a quantidade de energia dissipada na barra: E = P t = U3AB 1,22 t E = (10) R3 0,6 E = 24 J. Página 63 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE c) Pela regra da mão direita nº 1 ou regra do saca-rolhas, devido à corrente I (subindo pela esquerda) e à corrente i2 (descendo pela direita), o sentido do vetor indução magnética na barra é perpendicular a ela, entrando () no plano da figura. A se deslocar a barra para a esquerda, pela regra da mão direita nº 2, surge nela uma corrente induzida (i’) para baixo. Portanto a corrente induzida na malha I no sentido horário. Pode-se, também, pensar da seguinte forma: pela regra da mão direita nº 1, a corrente I cria na malha I um fluxo magnético perpendicular ao plano da figura, entrando nela. Quando a barra é deslocada para a esquerda, o fluxo magnético através dessa malha diminui. Pela lei de Lenz, surge nela um fluxo induzido na tendência de anular essa variação, portanto entrando. Aplicando novamente a regra da mão direita nº 1, concluise que a corrente induzida (i’) tem sentido horário. Resposta da questão 21: a) Dados: vA = 0; h1 = 21 m; h2 = 1 m. Pela conservação da energia mecânica: A C Emec Emec m g h1 m v2 m g h2 2 ( 2 = 2g (h1 – h2) ( v2 = 20 (20) ( v = 20 m/s. b) As componentes da velocidade do objeto no instante em que ele abandona a rampa Página 64 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE são: 3 10 3 m/s; 2 vx = v cos 30° = 20 1 2 vy = v sen 30° = 20 = 10 m/s. 1ª solução: No ponto mais alto da trajetória, a componente vertical da velocidade é nula ( v 'y = 0). Aplicando a equação de Torricelli entre os pontos C e D para a direção vertical: v '2y = v 2y – 2 g y 0 = v 2y – 2 g (H – h2) 0 = 100 – 20(H – 1) H – 1 = 5 2 H = 6 m. 2ª solução: Ao passar pelo ponto de altura máxima (D) a velocidade é igual à da componente horizontal (vx), que permanece constante depois que o objeto abandona a rampa. Aplicando a conservação da energia mecânica: C Emec EDmec m v2 m v2x m g h2 m g H. Cancelando a massa e substituindo os 2 2 valores: 10 3 202 10(1) 2 2 2 10 H 200 +10 – 300 = 10 H 60 = 10 H 2 H = 6 m.. c) Para que a resultante no ponto mais alto seja nula, a força magnética F deve equilibrar o peso do objeto. Então: |q| vx B = m g B = mg 64 3 (10) | q | v x 32 10 3 B = 2 T. Resposta da questão 22: [D] Página 65 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Dados: d = 50 cm = 0,5 m; L = 50 m. O número de ventres é: N= L 50 N = 100. d 0,5 Sabemos que a distância entre dois ventres consecutivos é meio comprimento de onda. Então: d = 2 d = 2(0,5) = 1 m. 2 Resposta da questão 23: a) Dados: c = 3 ( 108 m/s; h = 6 10–34 J.s; = 6 10–7 m. Lembrando a equação fundamental da ondulatória: c = f f = c . Substituindo essa expressão na equação dada: E = hf E = h c 3 108 = 6 10–34 6 107 E = 3 10–19 J. b) Dados: i = 45°; r = 30°; nar = 1. Aplicando a Lei de Snell: nar sen 45° = nX sen 30° 1 2 nX 1 2 2 nX = 2. c) Dados: c = 3 108 m/s. Página 66 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Da definição de índice de refração: nX = c 3 108 3 2 108 c vX nX 2 vX 2 vX = 1,5 2 108 m/s. Resposta da questão 24: [A] De acordo com o postulado de Bohr, o elétron excitado passa para um nível mais energético. Ao sofrer decaimento para o nível estacionário, ele emite um fóton, que dependendo da frequência, poderá ser ou não na forma de luz visível. Resposta da questão 25: questão 26: [B] Analisando a tabela dada, temos: k= Fel 160 320 480 16 N/cm = 1.600 N/m x 10 20 30 k = 1,6 kN/m. Resposta da [B] Pela conservação da energia mecânica, a energia potencial elástica armazenada no sistema é transferida para a flecha na forma de energia cinética. Dados relevantes: x = 1 m; m = 10 g = 10–2 kg; k = 1.600 N/m m v 2 k x2 2 2 vx k 1.600 1 = 16 104 2 m 10 V = 400 m/s. Resposta da questão 27: Página 67 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE [A] A energia potencial elástica (Epot) armazenada no sistema é igual ao trabalho da força elástica W para Fel provocar essa deformação. Como a força elástica varia com a deformação, esse trabalho é dado pela “área” entre a linha do gráfico e o eixo da deformação, como mostra a figura. Força F deformação 0 x Epot WFel " Área" Resposta x F x(k x) 2 2 Epot 1 k x2 2 da questão 28: da questão 29: da questão 30: a) 1,00012 b) 8334 voltas Resposta [D] Resposta O encontro ocorre nas coordenadas (x,y) onde x = d e y = -g.d2/(2v12) Resposta da questão 31: da questão 32: [C] Resposta [A] A figura mostra as forças atuantes nos blocos e as trações nos fios. Página 68 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Do equilíbrio do sistema: T Px Pcos θ T M gcos θ T 2 P1 T 2 P1 T 2 m g m 8 cos30 2 m4 3 2 2 m g M g cos θ m 2 3 kg. Resposta da questão 33: da questão 34: da questão 35: da questão 36: a) 5 m/s2 b) 0 Resposta [D] Resposta a) k = 9 N/m b1) h = 0,6 m b2) -8,33 rad/s2 Resposta [A] Página 69 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Resposta da questão 37: da questão 38: da questão 39: da questão 40: da questão 41: da questão 42: da questão 43: da questão 44: da questão 45: da questão 46: [A] Resposta [C] Resposta [B] Resposta [A] Resposta a) 5 cm3 b) 34,5°C c) 0,037 cm3 Resposta [D] Resposta [C] Resposta [A] Resposta [A] Resposta a) R = 20.(n - 1), onde n é o índice de refração da lente. b) 6,7 cm Página 70 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Resposta da questão 47: da questão 48: da questão 49: da questão 50: [A] Resposta a) -45V b) -2,7.107J c) diminui, pois a carga 3 se afasta das demais. Resposta [C] Resposta [A] Dados: C1 1 104 F; U = 100 V; d1 = 5 mm; d2 = 15 mm. Q1 C1 U 1 104 100 Q1 1 102 C. Quando as placas são afastadas, a capacitância passa a ser C2. A C1 d1 C A 2 d2 C2 A d2 C1 d2 A C2 d1 C1 d2 C2 1 104 5 3,3 105 F. 15 A nova carga é Q2. Q2 C2 U 3,3 105 100 Q1 3,3 103 C. Resposta da questão 51: da questão 52: [D] Resposta a) 5R 5 R b) 1,25 Ω Página 71 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Resposta da questão 53: da questão 54: da questão 55: da questão 56: da questão 57: [A] Resposta [C] Resposta [C] Resposta [D] Resposta Considerando que θ está em radianos a velocidade de Maria, V y, é dada pelo tamanho do arco AB e o tempo, t, de deslocamento de Maria. Isto posto, Vy = R. θ t Já a velocidade de João, Vx, é dada pelo comprimento da corda AB e o tempo t de R θ viagem. Assim, Vx = .sen / t 2 2 Fazendo-se Vx (θ / 2)] = [sem Vy (2.θ) π 3 π ° Para θ = 60 que corresponde a θ = rad temos: Vx/Vy = [sem 2 ] 3 2.π 3 π 6 Vx/Vy = [sen = 2.π 3 Vx/Vy = 1 2 ] 2.π 3 3 4π Resposta da questão 58: [B] Página 72 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Resposta da questão 59: da questão 60: da questão 61: da questão 62: questão 63: [A] Resposta a) rendimento = 0,99 ou 99%. b) Pottotal (cabo 1 + cabo 2) = 240 W; U = 60 V Resposta [A] Resposta a) T = 8.103s ==> f = 1 = 125 Hz T b) t = 0 ==> q = 12 = 3.v ==> v = 4 m/s t = 6.103s ==> q = 0 ==> v = 0 ∆EC = 0 - 48 3.42 == - 24 J 2 2 Resposta da [D] O sistema deverá conservar a quantidade de movimento horizontal inicial. Desta forma como a velocidade foi reduzida à metade, a massa do sistema deverá dobrar, passando de 30 g para 60 g. A diferença de 30 g corresponde a bolinha de isopor. Resposta da questão 64: mv a) mgh = 2 2 10 . 20 = v2 2 V = 20 m/s. Página 73 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Q=m×v Q = 60 × 20 Q = 1200 Kg × m/s. b) Não, pois o sistema (trapezista) não está isolado de forças externas. Existe uma resultante externa diferente de zero (força peso). Resposta da questão 65: da questão 66: da questão 67: [D] Resposta [C] Resposta a) p = patm + μ × g × h p = 105 + 103 × 10 × 10 p = 2 × 105 N/m2 ou p = 2 atm b) E1/E2 = Resposta 15 . 7 da questão 68: da questão 69: da questão 70: da questão 71: [C] Resposta [D] Resposta [D] Resposta a) O primeiro trecho de gráfico corresponde ao aquecimento do gelo. Pela equação fundamental do calor sensível, Q = m.c.∆T temos: 1000 = 100.c.20 ==> c = 0,5 cal/g.°C b) O segundo trecho, uma linha horizontal sobre o eixo das abscissas, corresponde a fusão do gelo. Pela equação: Q = m.L temos: Página 74 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE 8000 = 100.L ==> L = 80 cal/g c) O terceiro e último trecho do diagrama corresponde ao aquecimento da água provinda da fusão do gelo. A capacidade térmica é dada pelo produto entre a massa e o calor específico sensível, ou seja, C = m.c. De onde vem: C = 100.1 = 100 cal/°C Resposta da questão 72: a) Se o objeto está posicionado além do centro de curvatura do espelho a imagem será real, invertida e menor que o objeto. b) Se o objeto está posicionado está no foco principal do espelho a imagem é imprópria, ou seja, não haverá formação de imagem. c) Se o objeto está aquém do foco principal a imagem será virtual, direita e maior que o objeto. Resposta da questão 73: da questão 74: [D] Resposta a) Lei de Snell: sen 49° × nAR = sen θ × nVID 0,75 × 1 = senθ × 1,5 sen θ = 0,5, logo θ = 30°. b) n = c/v 1,5 = (3 x 108)/v v = 2 x 108 m/s. 2 10 = 1 × 10 c) Vliq = Vvid/2 Vliq = 8 2 8 m/s 3 10 nLIQ = 3. nLIQ = c/v nLIQ = 1 10 8 8 Resposta da questão 75: da questão 76: [B] Resposta [A] Página 75 de 76 LISTA – UFU – 3ª SÉRIE Resposta da questão 77: da questão 78: da questão 79: da questão 80: da questão 81: da questão 82: da questão 83: [B] Resposta [C] Resposta [B] Resposta [C] Resposta [A] Resposta [A] Resposta [D] Página 76 de 76
