Clube do Nerds - Física - Fred

"Já perdoei erros quase imperdoáveis, tentei substituir pessoas
insubstituíveis e esquecer pessoas inesquecíveis. Já fiz coisas por
impulso, já me decepcionei com pessoas quando nunca pensei
me decepcionar, mas também decepcionei alguém. Já abracei
para proteger, já dei risada quando não podia, fiz amigos
eternos, amei e fui amado, mas também fui rejeitado, fui amado
e não amei. Já gritei e pulei de tanta felicidade, já vivi de AMOR
e quebrei a cara muitas vezes! Já CHOREI ouvindo música e
vendo fotos, já liguei só para ouvir a voz, me apaixonei por um
sorriso, já pensei que fosse morrer de tanta saudade, tive medo
de perder alguém especial (e acabei perdendo)! Mas vivi! Viva!
Não passo pela vida... você também não deveria passar! Bom
mesmo é ir à luta com determinação, abraçar a vida e viver
com paixão, perder com classe e vencer com ousadia, porque o
mundo pertence a quem se atreve e a vida é muito para ser
insignificante."
ROTEIRO SIMPLIFICADO PARA A INTERPRETAÇÃO
DE UM ENUNCIADO
1.
Leitura inicial
fase de interpretação de texto –
identificam-se os aspectos gerais do problema:
• os assuntos que estão sendo questionados;
• as perguntas apresentadas
2.
Identificação dos dados etapa de associação dos dados
numéricos com as respectivas grandezas que estão sendo
qualificadas e quantificadas. Também é nessa fase que
adotamos um sistema de unidades mais conveniente para o
conjunto dos dados apresentados.
3.
Raciocínio
análise da sequência dos fenômenos
sucedidos, prestando muita atenção em:
• como os dados serão utilizados, ou seja, em que
“Fórmulas” serão aproveitadas;
• quais são os dados relevantes e os não-relevantes no
problema.
Charles Chaplin
O estudo da Física é motivado não somente para a
aprovação em vestibulares, vai bem além disso...
Basicamente, o estudo, seja da ciência que for, deve
ser considerado como uma fonte de conhecimento
voltada para melhor compreensão do universo à nossa volta de
modo a desenvolver as melhores habilidades e competências para
enfrentar os diversos problemas de nosso cotidiano.
No entanto, nesse momento, estamos focados na
divertida e empolgante missão de entrar na
UNIVERSIDADE o que nos leva a crer que após
vários anos de estudo você já deve conhecer os
inúmeros tipos de exercícios sobre os assuntos que compõem o
currículo escolar. Naturalmente cada aluno, a seu modo,
aprendeu a resolver tais exercícios. É interessante ressaltar que
em cada área de estudo há aspectos diferentes a serem abordados
e analisados. Especificamente na área de exatas aparecem
exercícios em que a sequência na análise do enunciado é
fundamental. Para você que está prestes a enfrentar os exames
vestibulares, o roteiro apresentado a seguir será muitíssimo útil,
principalmente para uma sistematização mais eficaz na
resolução dos problemas numéricos, com a consequente
economia de tempo e baixo desgaste emocional – fatores
importantes para o sucesso em um exame.
Clube dos Nerds
4.
Equacionamento
tradução
linguagem matemática.
do
português
para
a
5.
Desenvolvimento matemático
das incógnitas.
determinação dos valores
6.
Respostas jamais se esquecer de colocar as unidades de
medida (quando as grandezas não forem adimensionais),
sem as quais as respostas ficam incompletas.
7.
Verificação
analisar, rapidamente, se os resultados
obtidos são compatíveis com os fenômenos que se sucedem
no problema; basta um pouco de bom senso aliado à lógica.
Com esses fundamentos em mente vamos iniciar nosso
divertido passeio no mundo da Física nos caminhos da
Termodinâmica, do Eletromagnetismo e da Física Moderna.
Frederico Mercadante
- 177 -
Física | Prof. Frederico
Questão 01) A diferença entre as temperaturas de ebulição do
álcool etílico e do éter etílico, sob pressão de 1,0 atm, é 78,0ºF.
Sabendo-se que a temperatura de ebulição desse éter é 35,0ºC,
conclui-se que a temperatura de ebulição desse álcool é
a)
8,3ºC
b)
35,3ºC
c)
43,3ºC
d)
78,3ºC
e)
105,4ºC
Questão 04) Um estudante está lendo o romance de ficção
científica “Fahrenheit 451”, de Ray Bradbury. Num certo trecho,
uma das personagens afirma que 451 °F é a temperatura na
escala Fahrenheit em que o papel de que são feitos os livros entra
em combustão. O estudante sabe que, nesta escala, as
temperaturas de fusão e ebulição da água são respectivamente
iguais a 32 °F e 212 °F. Ele conclui, acertadamente, que 451 °F é
aproximadamente equivalente a:
Gab: D
Questão 02) O astrônomo sueco Anders Celsius (1701-1744),
para calibrar sua escala termométrica, adotou os dois pontos
fixos como sendo os pontos de fusão e ebulição da água à
pressão atmosférica de 1atm. Para as mesmas condições, o
alemão Daniel Fahrenheit (1686-1736) adotou os seguintes
valores:
a)
32 e 212
b)
0 e 32
c)
0 e 100
d)
100 e 212
e)
32 e 100
a)
100 °C
b)
205 °C
c)
233 °C
d)
305 °C
e)
316 °C
Gab: C
Questão 05) A contracepção é a prevenção deliberada da
gravidez. Uma das formas usadas para impedir a gravidez é
absterse de relações sexuais apenas durante o período fértil do
ciclo menstrual. Esse método é conhecido como método do timo
ovulatório ou da “tabelinha”. O gráfico abaixo apresenta as
variações em ºC da temperatura corpórea em função dos dias do
ciclo menstrual de uma mulher.
Gab: A
Questão 03) Para calibrar um termômetro, um estudante o
mergulhou em água a 25 °C e, depois, a 80 °C. Quando em
equilíbrio térmico com a água nessas situações, a altura h da
coluna de mercúrio, em relação ao centro do bulbo do
termômetro, mediu 3 cm e 18 cm, respectivamente. Depois disso,
utilizando esse mesmo termômetro, registrou que a diferença
entre a mínima e a máxima temperatura num determinado dia foi
de 15 °C. Pode-se afirmar que, nesse dia, o deslocamento da
extremidade da coluna de mercúrio do termômetro, em cm, entre
a mínima e a máxima temperatura indicada por ele, foi de,
aproximadamente,
AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues. Biologia. 2. ed.
São Paulo: Moderna, 2004. p. 367. (Adaptado).
Qual é a variação aproximada da temperatura corpórea, em
graus centígrados no gráfico, que ocorre no período seguro
e que corresponde ao menor risco de gravidez?
a)
0,0
b)
0,3
c)
0,6
d)
1,1
Gab: B
Questão 06) Um médico criou para uso próprio uma escala
termométrica linear, adotando, respectivamente, –10,0 °M e 190
°M para os pontos de fusão do gelo e de ebulição da água sobre
pressão normal. Usando um termômetro graduado nessa escala,
ele mediu a temperatura de um paciente e encontrou o valor 68
°M. A temperatura dessa pessoa na escala Celsius era:
a)
3,2.
e)
5,4.
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b)
3,8.
c)
4,1.
d) 4,5.
Gab: C
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a)
39 °C
e)
36,5 °C
b) 38 °C
c) 37,5 °C
d) 37 °C
Gab: A
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Questão 07) Duas escalas termométricas, x e y, relacionam-se
conforme o gráfico.
Considere que, nesse curtíssimo intervalo de tempo, a
temperatura média do ar no interior do freezer tenha
atingido 3ºC. Determine a intensidade da força
resultante sobre a porta do freezer.
Gab:
a) Após fecharmos a porta, o ar no interior do freezer esfria,
provocando uma diminuição na pressão interna, sendo necessário
aguardarmos alguns instantes para que ela se iguale à externa, através
da entrada de ar pela borracha de vedação.
b) F = 6,0 x 103 N
Quando um termômetro graduado na escala x marcar 40º, a
marcação de outro termômetro graduado na escala y, será igual
a:
a)
20º
Questão 10) Quando se mede a temperatura do corpo humano
com um termômetro clínico de mercúrio em vidro, procura-se
colocar o bulbo do termômetro em contato direto com regiões
mais próximas do interior do corpo e manter o termômetro assim
durante algum tempo, antes de fazer a leitura. Esses dois
procedimentos são necessários porque:
b) 40º
a)
c)
60º
d) 80º
e)
90º
b) é preciso reduzir a interferência da pele, órgão que
regula a temperatura interna do corpo, e porque
demanda sempre algum tempo para que a troca de calor
entre o corpo humano e o termômetro se efetive.
Gab: C
Questão 08) O tradutor, ao receber o manual de instruções com
a frase After that, check whether temperature has remained hot,
about 149ºF, traduziu-a corretamente desta forma: Após este
tempo, verifique se a temperatura permaneceu quente,
aproximadamente:
a)
c)
45ºC.
65ºC.
d) 76ºC.
e)
e)
78ºC.
Gab: C
Questão 09) Você já deve ter notado como é difícil abrir a porta
de um freezer logo após tê-la fechado, sendo necessário aguardar
alguns segundos para abri-la novamente. Considere um freezer
vertical cuja porta tenha 0,60 m de largura por 1,0 m de altura,
volume interno de 150 L e que esteja a uma temperatura interna
de18ºC, num dia em que a temperatura externa seja de 27ºC e a
pressão, 1,0 x 105 N/m2.
a)
b)
o equilíbrio térmico só é possível quando há contato
direto entre dois corpos e porque é preciso evitar a
interferência do calor específico médio do corpo
humano.
d) é preciso reduzir a interferência da pele, órgão que
regula a temperatura interna do corpo, e porque o calor
específico médio do corpo humano é muito menor que o
do mercúrio e do vidro.
b) 55ºC.
c)
o equilíbrio térmico só é possível quando há contato
direto entre dois corpos e porque demanda sempre
algum tempo para que a troca de calor entre o corpo
humano e o termômetro se efetive.
Com base em conceitos físicos, explique a razão de ser
difícil abrir a porta do freezer logo após tê-la fechado e
por que é necessário aguardar alguns instantes para
conseguir abri-la novamente.
o equilíbrio térmico só é possível quando há contato
direto entre dois corpos e porque é preciso reduzir a
interferência da pele, órgão que regula a temperatura
interna do corpo.
Gab: B
Questão 11) O uso de tecnologias associadas às energias
renováveis tem feito ressurgir, em Zonas Rurais, técnicas mais
eficientes e adequadas ao manejo de biomassa para produção de
energia. Entre essas tecnologias, está o uso do fogão a lenha, de
forma sustentável, para o aquecimento de água residencial. Tal
processo é feito por meio de uma serpentina instalada no fogão e
conectada, através de tubulação, à caixa d’água, conforme o
esquema mostrado na Figura abaixo.
Suponha que você tenha aberto a porta do freezer por
tempo suficiente para que todo o ar frio do seu interior
fosse substituído por ar a 27ºC e que, fechando a porta
do freezer, quisesse abri-la novamente logo em seguida.
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Física | Prof. Frederico
Na serpentina, a água aquecida pelo fogão sobe para a caixa
d’água ao mesmo tempo em que a água fria desce através da
tubulação em direção à serpentina, onde novamente é realizada a
troca de calor. Considerando o processo de aquecimento da água
contida na caixa d’água, é correto afirmar que este se dá,
principalmente, devido ao processo de
a)
b)
c)
d)
Questão 14) O calor é uma forma de energia, portanto se
propaga de uma região para outra, de um corpo para outro,
quando entre esses existe uma diferença de temperatura. Com
relação à propagação de calor, assinale o que for correto.
01. A transferência de calor por convecção se deve ao fato
de a densidade de partículas, que constituem o meio
onde ocorre o fenômeno, ter valores diferentes.
condução causada pela diminuição da densidade da
água na serpentina.
convecção causada pelo aumento da densidade da
água na serpentina.
convecção causada pela diminuição da densidade da
água na serpentina.
condução causada pelo aumento da densidade da água
na serpentina.
02. Nos sólidos, os processos de condução e a convecção
de calor podem ocorrer simultaneamente.
04. Uma garrafa térmica é construída com duplas paredes,
sendo que uma delas é espelhada para evitar a
transferência por irradiação. Entre elas existe vácuo, o
que impede a transferência de calor por condução e
por convecção para o meio ambiente.
Gab: C
Questão 12) A exposição prolongada aos raios ultravioleta (UV)
podem causar danos à pele, contudo, com algumas
recomendações, a ação desses mesmos raios torna possível a
produção de vitamina D, que auxilia na obtenção de cálcio dos
alimentos. Nessa situação, assinale a alternativa correta que
completa a lacuna da frase a seguir.
A recomendação pelos médicos de usar filtros solares está
ligada a que os mesmos diminuem a(o) ________ dos raios
ultravioletas.
a)
frequência
b)
intensidade
c)
comprimento de onda
d)
amplitude
08. A irradiação provoca alteração na temperatura do meio
através do qual se propaga.
Gab: 05
Questão 15) Em um projeto de engenharia, o técnico desenhou
uma sala com um aparelho condicionador de ar próximo ao chão
como se vê na figura. O condicionador de ar tinha como objetivo
o resfriamento do ambiente. Um engenheiro, analisando o
desenho, condenou a instalação do aparelho na forma projetada.
Assinale a opção abaixo que melhor justifica a atitude do
engenheiro.
Gab: B
Questão 13) A crioterapia (terapia do gelo ou utilização do gelo
nas lesões) é muito utilizada nas afecções traumáticas,
principalmente nas lesões musculoesqueléticas. Ela pode ser
chamada de uma modalidade terapêutica, já que é muito utilizada
nas reabilitações e na medicina esportiva. Considere uma bolsa
plástica que contém gelo em seu ponto de fusão e suponha que a
área de contato da bolsa com o corpo de um paciente
corresponde a um quadrado de 10 centímetros de lado. A
condutividade térmica do plástico é de 0,2
23200 J
b)
33200 J
c)
43200 J
d)
53200 J
e)
63200 J
Neste caso, o ar é aquecido por radiação por isto o
aparelho deve ficar na parte mais alta da parede.
b)
O aparelho deve ser colocado na parte superior por
força do Princípio da Convecção, onde a energia
térmica se transmite com o deslocamento para cima do
ar aquecido.
c)
O aparelho de ar condicionado irradia calor para
dentro da sala então deve ser instalado na parte alta da
parede.
d)
O ar, neste caso, é resfriado por condução então o
aparelho deve ficar mais alto para otimizar o conforto
térmico.
e)
O aparelho deve ficar mais alto porque o calor é
energia térmica em trânsito por causa de uma
diferença de temperatura.
W
e sua espessura é
mK
igual a 0,5mm . Sabendo-se que o paciente está à temperatura
constante de 36 °C , podemos afirmar que a quantidade de calor
perdida pelo seu corpo para o gelo em 5 minutos de tratamento é
de:
a)
a)
Gab: B
Gab: C
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Física | Prof. Frederico
Questão 16) As placas tectônicas são movimentadas em função
do grande calor e do magma do interior da Terra. O transporte
deste calor se dá das camadas mais profundas de nosso planeta
até as fendas em sua superfície, como ilustra a figura abaixo.
c)
Em uma cidade litorânea como Fortaleza, durante o
dia, a terra se aquece mais que o mar. Esse fenômeno é
explicado pela irradiação térmica.
d)
Convecção térmica é o fenômeno responsável por
fazer o calor do Sol chegar à Terra.
e)
Na circulação de ar em geladeira, está presente o
fenômeno da condução.
Gab: A
Do ponto de vista físico, o transporte deste calor ocorre
devido
a)
às correntes de convecção, que se formam porque o
magma aquecido por baixo se expande, tendo sua
densidade diminuída. Isso cria correntes ascendentes,
que liberam o calor para a superfície.
b)
ao fluxo de radiação de calor do interior do planeta
para a superfície, decorrente da diferença entre a
pressão interna e externa. Isso cria correntes
ascendentes, que liberam o calor para a superfície.
c)
d)
às correntes de convecção, que se formam porque o
magma aquecido por baixo se comprime, fazendo
variar a pressão no interior do planeta. Isso cria
correntes ascendentes cuja função é avaliar a pressão
interna.
Questão 18) O fluxo de calor H, atraves de uma placa de secao
reta de area A, submetido a uma diferenca de temperatura ∆T =
T2 – T1 entre duas faces opostas, distanciadas de L, e dado por:
H = kA
sendo k a condutividade termica do material que compoe a placa.
A tabela ao lado mostra dados de algumas placas de mesma area
A que podem ser encontradas no mercado para isolamento
termico de residencias. A placa que proporciona o MAIOR
isolamento termico, para uma mesma diferenca de temperatura
T2 – T1, e a feita de:
ao campo magnético da Terra, que age sobre o magma
aquecido por baixo, fazendo com que a força
magnética o carregue para as fendas, liberando, assim,
o excesso de calor para a superfície.
Gab: A
T2 − T1
,
L
a)
poliuretano.
b)
madeira.
c)
cortica.
d)
isopor.
Gab: A
Questão 17) Quando há diferença de temperatura entre dois
corpos ou entre as partes de um mesmo corpo, ocorre
transferência de calor. É a troca de energia calorífica entre dois
sistemas de temperaturas diferentes. Assim, considerando as
afirmativas abaixo, assinale a VERDADEIRA:
Questão 19) O capim, do tipo elefante, foi importado da África
há 100 anos para alimentar o gado em períodos de estiagem.
Resistente à seca e capaz de se desenvolver, mesmo em solos
pobres, ele foi usado durante décadas por pecuaristas de regiões
inóspitas do país.
O capim-elefante não precisa necessariamente ser irrigado e é
triturado pela mesma máquina que o colhe. Em seguida, o farelo
é jogado sem nenhum tratamento prévio diretamente no forno
para esse fim. Queimado, produz vapor que movimenta um
gerador. A energia resultante é transferida para uma subestação
conectada à rede nacional de distribuição elétrica.
a)
Ao colocar a mão sob uma lâmpada acesa, sem tocála, tem-se a sensação de calor. Esse fenômeno é
explicado pela irradiação térmica.
A conversão de capim-elefante em energia não polui. Mesmo o
gás carbônico, CO2, emitido durante a queima da biomassa
utilizada, é menor do que o consumido pela gramínea durante
todo o seu crescimento. (VARGAS, 2010, p. 112).
b)
Quando um ambiente é resfriado, esse resfriamento é
feito pela parte inferior, pois a tendência é o fluido frio
descer.
A Terra recebe continuamente do Sol energia equivalente a
1,3kW/m2 e em torno de 30% dessa energia é refletida pela
atmosfera, não alcançando a superfície do planeta.
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Física | Prof. Frederico
Sabendo-se que a radiação solar incide perpendicularmente sobre
uma área plana de oito hectares de plantio de capim-elefante e
que um hectare é igual a um hectômetro quadrado, pode-se
afirmar que a energia absorvida pelo capim-elefante, em 10h de
insolação, é aproximadamente igual, em kWh, a
b)
um calor específico 10 vezes menor.
c)
uma capacidade térmica 100 vezes maior.
d)
um aumento do volume 1000 vezes maior.
Gab: A
01. 1,1×104
02. 3,5×105
03. 3,9×106
04. 7,3×105
05. 7,5×104
Gab: 04
Questão 20) Considere X e Y dois corpos homogêneos,
constituídos por substâncias distintas, cujas massas
correspondem, respectivamente, a 20 g e 10 g. O gráfico abaixo
mostra as variações da temperatura desses corpos em função do
calor absorvido por eles durante um processo de aquecimento.
Questão 22) O homem utiliza o fogo para moldar os mais
diversos utensílios. Por exemplo, um forno é essencial para o
trabalho do ferreiro na confecção de ferraduras. Para isso, o ferro
é aquecido até que se torne moldável. Considerando que a massa
de ferro empregada na confecção de uma ferradura é de 0,5 kg,
que a temperatura em que o ferro se torna moldável é de 520 ºC e
que o calor específico do ferro vale 0,1 cal/g ºC, assinale a
alternativa que fornece a quantidade de calor, em calorias, a ser
cedida a essa massa de ferro para que possa ser trabalhada pelo
ferreiro.
Dado: temperatura inicial da ferradura: 20 ºC.
a)
25
b)
250
c)
2500
d)
25000
e)
250000
Gab: D
Determine as capacidades térmicas de X e Y e, também, os
calores específicos das substâncias que os constituem.
Gab:
Capacidades térmicas
Calores específicos
CX = 10 cal/K
cX = 0,5 cal⋅g–1⋅K–1
CY = 4 cal/K
cY = 0,4 cal⋅g–1⋅K–1
Questão 21) A figura abaixo mostra dois objetos metálicos,
homogêneos, de mesmo material, cujas dimensões estão
destacadas.
Questão 23) A potência de um condicionador de ar é medida em
BTU (British Thermal Unit, ou Unidade Termal Britânica). 1
BTU é definido como a quantidade necessária de energia para se
elevar a temperatura de uma massa de uma libra de água em um
grau Fahrenheit. O cálculo de quantos BTUs serão necessários
para cada ambiente leva em consideração a seguinte regra: 600
BTUs por metro quadrado para até duas pessoas, e mais 600
BTUs por pessoa ou equipamento que emita calor no ambiente.
De acordo com essa regra, em um escritório de 12 metros
quadrados em que trabalhem duas pessoas e que haja um
notebook e um frigobar, a potência do condicionador de ar deve
ser
a)
15.600 BTUs.
b)
8.400 BTUs.
c)
7.200 BTUs.
d)
2.400 BTUs.
Gab: B
Colocando-se os objetos em um ambiente isolado termicamente e
recebendo a mesma quantidade de calor, verifica-se que o objeto
2 apresenta, como característica térmica, em relação ao objeto 1:
a)
Questão 24) Considere um sistema constituído por dois corpos
de temperaturas diferentes. Este sistema está isolado
termicamente do ambiente. Ao longo de um intervalo de tempo,
o corpo quente aquece o frio. Podemos afirmar corretamente que
no final deste intervalo
uma temperatura 10 vezes menor.
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Física | Prof. Frederico
a)
suas respectivas variações de temperatura sempre são
as mesmas.
b)
o aumento de temperatura do corpo frio é sempre
maior, em módulo, que a queda de temperatura do
corpo quente.
c)
a quantidade de energia perdida pelo corpo quente é
igual à quantidade de energia ganha pelo corpo frio.
d)
a quantidade de energia ganha pelo corpo frio é maior
que a quantidade de energia perdida pelo corpo
quente.
Questão 27) Qual o valor do calor específico de uma substância
de massa 270g que, ao receber 10,8 kJ de calor de uma fonte
térmica de potência constante, tem sua temperatura aumentada
de 18 ºF, em um local cuja pressão é de 1atm?
Adote 1cal = 4J
a)
1,00cal/g ºC
b)
0,005cal/g ºC
c)
1,287cal/g ºC
d)
0,002cal/g ºC
e)
0,20cal/g ºC
Gab: C
Questão 25) Um copo contendo 200 g de água é colocado no
interior de um forno de microondas. Quando o aparelho é ligado,
a energia é absorvida pela água a uma taxa de 120 cal/s. Sabendo
que o calor específico da água é igual a 1 cal ⋅ g–1 ⋅ °C–1, calcule
a variação de temperatura da água após 1 minuto de
funcionamento do forno.
Gab: ∆θ = 36 ºC
Questão 26) Numa aula de Física Experimental para alunos do
curso de Medicina, o professor propôs dois experimentos. No
primeiro os alunos deveriam tocar em vários objetos presentes na
sala e avaliar a sensação térmica através do tato. Mesmo sabendo
que todos os objetos da sala estavam em equilíbrio térmico os
metais apresentaram mais sensação de frio que os objetos de
plástico. No segundo experimento eles deveriam medir os
intervalos de tempo para aquecer um quilograma de água e
comparar com o tempo para aquecer um quilograma de alumínio
nas mesmas condições experimentais, iniciando da temperatura
ambiente até 100 graus Celsius. Apesar das massas serem iguais
o alumínio foi aquecido de forma bem mais rápida do que a
água. Estes resultados podem ser explicados pela seguinte
alternativa:
a)
Os metais têm resistências térmicas menores do que o
plástico e a água.
b)
Os metais têm calores específicos maiores do que a
água e condutividades térmicas maiores do que o
plástico.
c)
Os metais sofrem mais expansão térmica do que os
outros materiais, tais como a água e o plástico.
d)
Os metais têm condutividades térmicas maiores do
que o plástico e calores específicos menores do que a
água.
e)
Os metais têm condutividades térmicas menores do
que o plástico e calores específicos menores do que a
água.
Gab: D
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Gab: A
Questão 28) A existência da água em seus três estados físicos,
sólido, líquido e gasoso, torna nosso Planeta um local peculiar
em relação aos outros Planetas do Sistema Solar. Sem tal
peculiaridade, a vida em nosso Planeta seria possivelmente
inviável. Portanto, conhecer as propriedades físicas da água
ajuda a melhor utilizá-la e assim contribuir para a preservação do
Planeta. Na superfície da Terra, em altitudes próximas ao nível
do mar, os estados físicos da água estão diretamente relacionados
à sua temperatura conforme mostrado no Gráfico ao lado. Esse
Gráfico representa o comportamento de uma massa de 1,0 g de
gelo a uma temperatura inicial de – 50ºC, colocada em um
calorímetro que, ligado a um computador, permite determinar a
temperatura da água em função da quantidade de calor que lhe é
cedida.
Observando-se o Gráfico, pode-se concluir que a quantidade de
calor necessária para liquefazer a massa de 1,0g de água e elevar
sua temperatura de 0ºC até 100ºC é, respectivamente,
a)
105 cal e 80 cal.
b)
105 cal e 100 cal.
c)
80 cal e 105 cal.
d)
100 cal e 105 cal.
Gab: B
Questão 29) Foi realizada uma experiência em que se utilizava
uma lâmpada de incandescência para, ao mesmo tempo, aquecer
100 g de água e 100 g de areia. Sabe-se que, aproximadamente, 1
cal = 4 J e que o calor específico da água é de 1 cal/g ºC e o da
areia é 0,2 cal/g ºC. Durante 1 hora, a água e a areia receberam a
mesma quantidade de energia da lâmpada, 3,6 kJ, e verificou-se
- 183 -
Física | Prof. Frederico
que a água variou sua temperatura em 8 ºC e a areia em 30 ºC.
Podemos afirmar que a água e a areia, durante essa hora,
perderam, respectivamente, a quantidade de energia para o meio,
em kJ, igual a
a)
0,4 e 3,0.
b)
2,4 e 3,6.
c)
0,4 e 1,2.
d)
1,2 e 0,4.
e)
3,6 e 2,4.
a)
1,00 cal/g °C
b)
0,75 cal/g °C
c)
1,25 cal/g °C
d)
1,50 cal/g °C
e)
3,75 cal /g °C
Gab: A
Questão 33) A tabela abaixo mostra apenas alguns valores,
omitindo outros, para três grandezas associadas a cinco
diferentes objetos sólidos:
Gab: C
–
Questão 30) Em uma experiência no laboratório de Física,
observa-se que um bloco metálico de 0,15 kg de massa, ao
receber 1530 cal, varia sua temperatura de 68ºF para 122ºF. O
calor específico da substância que constitui esse corpo é
a)
0,19 cal/(g.ºC)
b)
0,23 cal/(g.ºC)
c)
0,29 cal/(g.ºC)
d)
0,34 cal/(g.ºC)
e)
0,47 cal/(g.ºC)
massa; – calor específico; – energia recebida ao sofrer
um aumento de temperatura de 10 ºC.
objetos m(g ) c(cal ⋅ g −1 ⋅º C −1
I
0,3
II
III
IV
0,2
150
150
0,4
V
100
0,5
Q(cal)
300
400
450
A alternativa que indica, respectivamente, o objeto de maior
massa, o de maior calor específico e o que recebeu maior
quantidade de calor é:
a)
Gab: D
Questão 31) A quantidade de energia informada na embalagem
de uma barra de chocolate é igual a 200 kcal. Após o consumo
dessa barra, uma pessoa decide eliminar a energia adquirida
praticando uma corrida, em percurso plano e retilíneo, com
velocidade constante de 1,5 m/s, o que resulta em uma taxa de
dissipação de energia de 500 W. Considerando 1 kcal ≅ 4 200 J,
quantos quilômetros, aproximadamente, a pessoa precisará correr
para dissipar a mesma quantidade de calorias ingeridas ao comer
o chocolate?
Gab: 2,52 km
Questão 32) Ao colocar sobre a placa que atinge maiores
temperaturas um corpo sólido de 75g, foi detectada uma variação
de temperatura em função do tempo conforme se ilustra no
gráfico abaixo. Considerando que a placa libera energia a uma
potência constante de 150 cal/min, é correto afirmar que o corpo
sólido tem calor específico de:
I, III e IV
b) I, II e IV
c)
II, IV e V
d) II, V e IV
Gab: D
Questão 34) Diz a lenda que o imperador Shen Nang descansava
sob uma árvore, quando algumas folhas caíram no recipiente em
que seus servos ferviam água para beber. Atraído pelo aroma, o
imperador provou o líquido e gostou. Nascia, assim, a tecnologia
do preparo do chá. Num dia de inverno, a temperatura ambiente
está em 9°C. Faz-se, então, um chá, colocando-se 150 g de água
a 100°C numa xícara de porcelana, à temperatura ambiente.
Sabe-se que a porcelana tem calor específico cinco vezes menor
do que o da água. Se não houver perdas de energia para a
vizinhança e a xícara tiver massa de 125 g, a temperatura da
água, quando o equilíbrio térmico com a xícara se estabelece, é
de, em °C,
a)
54,5.
b) 72.
c)
87.
d) 89,4.
e)
118,2.
Gab: C
Clube dos Nerds
- 184 -
Física | Prof. Frederico
Questão 35) A primeira coisa que o vendedor de churros
providencia é o aquecimento dos 4 litros de óleo de fritura que
cabem em sua fritadeira. A partir de 20 ºC, levam-se 12 minutos
para que a temperatura do óleo chegue a 200 ºC, aquecimento
obtido por um único queimador (boca de fogão), de fluxo
constante, instalado em seu carrinho. Admitindo que 80% do
calor proveniente do queimador seja efetivamente utilizado no
aquecimento do óleo, pode-se determinar que o fluxo de energia
térmica proveniente desse pequeno fogão, em kcal/h, é,
aproximadamente,
Questão 38) Três esferas maciças idênticas, feitas de ferro, são
colocadas no interior de um calorímetro ideal. Inicialmente, as
temperaturas das esferas são respectivamente iguais a 30 ºC, 50
ºC e 70 ºC. Qual será a temperatura das esferas quando o sistema
atingir o equilíbrio térmico?
a)
20 ºC
b) 30 ºC
c)
40 ºC
Dados:
d) 50 ºC
densidade do óleo = 0,9 kg/L
e)
60 ºC
calor específico do óleo = 0,5 cal/(g.ºC)
Gab: D
a)
Questão 39) Um grão de milho de massa igual a 2 gramas, calor
específico de 0,6 cal/g ºC e temperatura inicial de 20 ºC é
colocado dentro de uma panela com óleo fervente. Suponha que,
no instante em que atingiu 100 ºC, o grão de milho tenha
estourado e virado uma pipoca. Que quantidade de calor ele
recebeu dentro da panela para isso acontecer?
4 000.
b) 3 500.
c)
3 000.
d) 2 500.
e)
a)
2 000.
126 calorias
Gab: E
b) 82 calorias
Questão 36) Um corpo metálico, cujo calor específico é 0,1
cal/gºC, e massa de 1 kg, é abandonado de uma altura de 42m
acima do solo. A colisão entre o corpo e o solo é inelástica, e
toda a energia dissipada é absorvida somente pelo corpo.
Considere g=10 m/s2 e 1cal=4,2J. A variação de temperatura do
corpo medida em graus Celsius é de:
c)
a)
1
72 calorias
d) 120 calorias
e)
96 calorias
Gab: E
Questão 40) O gráfico abaixo ilustra a temperatura de certa
quantidade de água em função da energia fornecida.
b) 2
c)
3
d) 4
e)
5
Gab: A
Questão 37) Se misturarmos, num recipiente de capacidade
térmica desprezível, 150 g de água a 80ºC com 50 g de gelo a
0ºC, considerando o calor específico da água igual a 1 cal/gºC e
o calor de fusão do gelo como 80 cal/g, a temperatura de
equilíbrio da mistura será de
a)
20 ºC.
Considerando o calor específico do gelo 2090 J/(kg⋅ºC) e
3,33×105 J/kg seu calor latente de fusão, a massa de água gerada
após fundir todo o gelo é, aproximadamente,
b) 25 ºC.
c)
30 ºC.
d) 35 ºC.
e)
40 ºC.
a)
159 kg.
b)
1 kg.
c)
159 g.
d)
1 g.
Gab: D
Gab: E
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- 185 -
Física | Prof. Frederico
Questão 41) No interior de um calorímetro ideal, são inseridos
10,0g de vapor d’água a 100ºC e 67,5g de gelo a 0ºC, sempre à
pressão atmosférica. Sabendo-se que o calor latente de fusão do
gelo é 80cal/g e que o calor latente da liquefação do vapor é
540cal/g, podemos afirmar que, após estabelecido o equilíbrio
térmico, há, dentro do calorímetro, apenas:
Questão 44) Um balão estratosférico foi preenchido
parcialmente com 300,0m3 de gás hélio, a 27°C, no nível do mar.
Quando o balão atingiu uma determinada altura, onde a pressão é
1,0% da pressão no nível do mar e a temperatura é de –53,0ºC, o
volume ocupado pelo gás, em 104m3, era, aproximadamente,
igual a
a)
vapor d’água a 100ºC;
a)
1,5
b)
vapor d’água e água a 100ºC;
b)
1,8
c)
água a uma temperatura entre 0ºC e 100ºC;
c)
2,0
d)
água e gelo a 0ºC;
d)
2,2
e)
gelo a 0ºC.
e)
2,5
Gab: C
Gab: D
Questão 42) Observando o diagrama de fase PT mostrado a
seguir.
Questão 45) Sabe-se que, para gases perfeitos, PV = nRT, em
que:
P: pressão apresentada pelo gás em atm;
V: volume ocupado pelo gás em litros;
n: número de mols do gás;
R: constante universal para gases perfeitos, em atm . L .
(mol) –1 . K–1;
T: temperatura do gás em K.
Em uma transformação isobárica, o volume e a temperatura se
relacionam por uma função de 1º grau, de R *+ → R *+ , na forma V
Pode-se concluir, corretamente, que uma substância que passou
pelo processo de sublimação segue a trajetória
a)
= α⋅T + β. Com relação a essa função, os coeficientes angular e
linear correspondem, respectivamente, a
X ou Y.
a)
nR e 0
b) Y ou U.
b)
nR e –P
c)
c)
nR e P
d)
−
e)
nR
e0
P
U ou V.
d) V ou X.
Gab: B
Questão 43) O calor de fusão do gelo é de 80 cal/g. Qual o
tempo mínimo necessário para fundir 500g de gelo a 0ºC, se o
gelo absorve em média 800cal/s?
a)
5s
b) 10 s
c)
20 s
nR
e0
P
Gab: E
Questão 46) Um quarto de dimensões 3m × 4m × 3m está
preenchido com ar a uma pressão de 1 atm ≈ 1,0 × 105 Pa e à
temperatura de 16 ºC. Considere a massa molar equivalente do ar
igual a 28,9 g/mol. A massa de ar no quarto é igual a,
aproximadamente, Dado: R = 8,31 (J/mol ⋅ K)
d) 40 s
a)
e)
43 kg.
b) 23 g.
c) 43 g.
d) 23 kg.
50 s
Gab: A
Gab: E
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- 186 -
Física | Prof. Frederico
a)
Questão 47) Dois gases ideais A e B encontram-se em
recipientes separados. O gás A possui volume VA = 10 L e está
b)
submetido à pressão p A = 5 atm . O gás B possui volume
VB = 5 L e está submetido à pressão p B = 3 atm . As temperaturas
respectivas são
t A = 27 º C
e
t B = 177 º C . Os gases são
misturados em um mesmo recipiente de volume V = 10 L , a uma
temperatura t = 127 º C . A pressão, em atm, que esta mistura
exercerá nas paredes do recipiente é:
a)
Gab:
a)
b)
2
b) 5
c)
determine o valor da pressão sobre o mergulhador,
quando ele se encontra a uma profundidade de 30m.
verifique se o mergulhador poderá ultrapassar a
profundidade de 30 m, sabendo que o limite máximo
de contração do pulmão, sem que este sofra danos, é
25% do volume do pulmão na superfície. Justifique
sua resposta.
8
4 atm.
Uma vez que a Lei de Boyle relaciona as pressões e os volumes
iniciais e finais de um gás à temperatura constante, conhecendo-se o
valor da pressão inicial Po e a relação entre os volumes inicial Vo
(volume do pulmão na superfície) e final V1 (volume do pulmão a
uma profundidade de 30 m), e considerando-se que V1 poderá
atingir uma contração máxima correspondente a 25% de Vo, podese escrever
V1 = (25/100)x Vo = 0,25xV0.
Substituindo os valores na expressão da Lei de Boyle (PoVo = P1V1),
calcula-se a pressão capaz de comprimir em 25% o volume (Vo) do
pulmão. E, a partir daí, verifica-se se o mergulhador pode
ultrapassar o limite de 30m.
d) 10
Gab: C
Questão 48) O mergulho autônomo é uma atividade esportiva
praticada nas cidades litorâneas do Brasil. Na sua prática,
mergulhadores, que levam cilindros de ar, conseguem atingir
profundidades da ordem de dezenas de metros. A maior parte do
corpo do mergulhador suporta bem as pressões em tais
profundidades, mas os pulmões são muito comprimidos e,
portanto, ficam sujeitos a fortes estresses. Assim, existe um
limite máximo de profundidade a partir do qual é possível ao
mergulhador voltar rapidamente à superfície sem que o processo
compressão-descompressão do seu pulmão leve ao colapso dos
alvéolos pulmonares e até a hemorragias fatais.
P1V1 = P0V0 → P1 = PoVo/V1 → P1 = 1x105xVo/V1 →
P1 = 1x105xVo/0,25Vo → P1 = 1x105/0,25 = (1/0,25)x105
P1 = 4x105 N/m2
Uma vez que 4x105 N/m2 é exatamente igual à pressão sobre o
mergulhador a 30m de profundidade, então ele não poderá
ultrapassar essa profundidade sem que o seu pulmão possa vir a
sofrer danos.
Questão 49) Os desodorantes do tipo aerossol contêm em sua
formulação solventes e propelentes inflamáveis. Por essa razão,
as embalagens utilizadas para a comercialização do produto
fornecem no rótulo algumas instruções, tais como:
-
Não expor a embalagem ao sol.
-
Não usar próximo a chamas.
-
Não descartar em incinerador.
(www.gettyimagens.pt)
DADOS:
Uma lata desse tipo de desodorante foi lançada em um
incinerador a 25 °C e 1 atm. Quando a temperatura do sistema
atingiu 621 °C, a lata explodiu. Considere que não houve
deformação durante o aquecimento. No momento da explosão a
pressão no interior da lata era
Lei fundamental da hidrostática P = Po + µgh.
Lei de Boyle, PoVo = P1V1.
Aceleração da gravidade, g = 10,0m/s2
Considere a densidade da água do mar, µágua = 1,0 x
103kg/m3.
Pressão atmosférica ao nível do mar, Po = 1,0 atm = 1,0 x
105N/m2
Considerando Vo o volume do pulmão ao nível do mar, onde a
pressão atmosférica é Po, e supondo que os pulmões do
mergulhador obedecem à lei geral dos gases a temperatura
constante,
Clube dos Nerds
a)
1,0 atm.
b)
2,5 atm.
c)
3,0 atm.
d)
24,8 atm.
e)
30,0 atm.
Gab: C
- 187 -
Física | Prof. Frederico
16. O gráfico IV indica uma transformação isocórica e o
trabalho associado a esta transformação é zero, ou
seja, não houve troca de energia com a vizinhança na
forma de calor.
Questão 50)
32. No gráfico III, a temperatura do gás diminuiu, pois ele
perdeu mais energia na forma de calor do que recebeu
na forma de trabalho.
64. Em todas as transformações podemos considerar o gás
real como ideal se o gás estiver sendo submetido a
altas temperatura e pressão.
A análise da figura, que representa sucessivas transformações
realizadas por uma massa gasosa, permite afirmar que as
transformações I, II e III são, respectivamente,
Gab: 38
a)
isobárica – isocórica – isotérmica.
b)
isobárica – isotérmica – isocórica.
c)
isocórica – isobárica – isotérmica.
d)
isotérmica – isobárica – isocórica.
e)
adiabática – isobárica – isocórica.
Questão 52) Os diagramas PV a seguir representam o
comportamento de um gás:
Gab: C
Questão 51) Os gráficos a seguir indicam quatro transformações
gasosas distintas, com a pressão expressa em pascal, o volume
em metros cúbicos e a temperatura em kelvin. Todas as
transformações ocorreram no sentido de A para B.
É correto afirmar:
a)
O diagrama (a) representa um processo isotérmico com
a temperatura inicial maior que a temperatura final.
b) Os diagramas (a) e (b) resultam no mesmo trabalho
realizado pelo sistema após a expansão.
Considere
R = 0,080 atm·L/mol·K
proposição(ões) CORRETA(S).
e
c)
assinale a(s)
O diagrama (b) representa um processo adiabático.
d) O diagrama (c) representa um processo isobárico.
01. O gráfico II indica uma transformação isotérmica e o
gráfico IV indica uma transformação isocórica.
e)
O diagrama (c) representa um processo de expansão.
Gab: E
02. Nos gráficos I e III, a curva representa a grandeza
física ‘temperatura’ e a área abaixo da curva é
numericamente igual ao trabalho associado à
transformação gasosa.
04. Admitindo que a temperatura do gás no gráfico I é de
400 K, podemos afirmar que, nesta porção de gás,
temos aproximadamente 2,5·104 mols.
Questão 53) Um recente filme que no Brasil recebeu o nome de
“O Curioso Caso de Benjamin Button”, protagonizado pelo ator
Brad Pitt, conta a história curiosa de um personagem que nasce
velho e, à medida que o tempo passa, vai rejuvenescendo. Se
pensarmos no envelhecimento humano como um processo
energeticamente irreversível, qual título alternativo do filme
ficaria coerente com as leis da Física?
08. No gráfico III, o trabalho associado à transformação
gasosa vale 4,5·105 J.
Clube dos Nerds
- 188 -
a)
A Curiosa Obediência à Equação de Clapeyron
Física | Prof. Frederico
b)
O Extraordinário Caso da Violação da Segunda Lei de
Newton
c)
O Estranho Caso de Violação da Segunda Lei da
Termodinâmica
d)
e)
O Incomum Caso de Confirmação da Primeira Lei da
Termodinâmica
O Intrigante Caso de Violação da Terceira Lei de
Newton
Questão 54) Um processo adiabático é aquele no qual nenhuma
energia térmica é transferida entre o sistema e sua vizinhança.
Em relação ao processo de expansão adiabática num sistema
composto por um gás ideal contido em um cilindro de paredes
isolantes com um pistão livre para se mover, pode-se afirmar que
II.
a)
+ 30 J
b)
– 90 J
c)
+ 90 J
d)
– 60 J
e)
– 30 J
Gab: E
Gab: C
I.
O trabalho, em joules, realizado durante um ciclo é:
Questão 56) Um gás ideal sofre uma compressão isobárica sob a
pressão de 4·103 N/m2e o seu volume diminui 0,2 m3. Durante o
processo, o gás perde 1,8·103 J de calor. A variação da energia
interna do gás foi de:
a) 1,8·103 J
Como nenhuma energia térmica foi transferida ao
sistema, a temperatura do sistema permanece
constante.
b) 1,0·103 J
Ainda que nenhuma energia térmica tenha sido
transferida ao sistema, a temperatura do sistema
diminui.
d) -1,0·103 J
III. A primeira lei da termodinâmica diz que num processo
de expansão adiabática o sistema realiza trabalho
sobre a vizinhança.
IV. Nenhuma energia mecânica é transferida entre a
vizinhança do sistema e o sistema.
Considere as afirmações acima e assinale a alternativa
correta.
a)
As afirmações I e II são verdadeiras.
b)
Somente a afirmação III é verdadeira.
c)
As afirmações II e III são verdadeiras.
d)
As afirmações II, III e IV são falsas.
e)
Somente a afirmação IV é falsa.
c) -8,0·102 J
e) -1,8·103 J
Gab: D
Questão 57) Heron de Alexandria, em seu livro Pneumática, do
século I a.C., descreve máquinas que utilizavam a expansão
térmica do ar para movimentar brinquedos, abrir portas ou sugar
água. Somente no século XIX, surge o conceito de gás ideal e de
temperatura absoluta. Numa máquina térmica, uma amostra de
gás ideal realiza, em um ciclo, as transformações indicadas no
diagrama PV.
Gab: C
Questão 55) Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo
termodinâmico representado no diagrama p x V da Figura 4.
É possível, então, afirmar:
I.
Na transformação de A para B, existe passagem de
energia da vizinhança para a amostra de gás por
trabalho.
II. Na transformação de B para C, não existe troca de
energia entre a vizinhança e a amostra de gás por calor.
III. Na transformação de C para A, existe passagem de
energia da vizinhança para a amostra de gás por
trabalho.
Figura 4
Clube dos Nerds
- 189 -
Física | Prof. Frederico
Pressão atmosférica local = 1 atm; a temperatura durante todo o
processo permanece constante
Está(ão) correta(s)
a)
apenas I.
a)
20 minutos.
b) apenas II.
b) 30 minutos.
c)
apenas III.
c)
45 minutos.
d) apenas I e II.
d) 60 minutos.
e)
apenas II e III.
e)
90 minutos.
Gab: C
Gab: C
Questão 58) Uma máquina de Carnot opera entre uma fonte
quente a 1.770 ºC e uma fonte fria a 23 ºC . Marque a alternativa
que fornece o rendimento dessa máquina térmica.
a)
85,5%
b)
14,5%
c)
30,4%
d)
42,2%
e)
4,5%
Questão 61) Encontrou-se um projeto muito antigo de uma
máquina térmica. Segundo suas especificações, após a
“tradução” para a linguagem contemporânea da Física, a energia
fornecida à máquina, por calor, era de 7,0 kJ vinda de uma fonte
a 400K e a energia rejeitada para uma fonte fria a 300K era de
4,2 kJ. Em relação ao projeto foram feitas três afirmações:
I.
O rendimento da máquina é de 60%.
II. A máquina pode ser construída, pois a quantidade de
energia transferida para a fonte fria é menor do que a
energia recebida da fonte quente.
Gab: A
Questão 59) Um fabricante alega ter construído uma máquina
térmica que, operando entre duas fontes térmicas cujas
temperaturas são 200K e 100K, em cada ciclo retira 100J da
fonte quente, cede 25J para a fonte fria e realiza 75J de trabalho.
Nesse contexto, é correto concluir que a alegação do fabricante é
III. A máquina não pode ser construída, pois viola o
Segundo Princípio da Termodinâmica.
Em relação ao valor de verdade das afirmativas, a opção correta
é
a)
a)
b)
c)
d)
e)
inviável, visto que essa máquina térmica contraria
tanto a 1ª quanto a 2ª lei da termodinâmica.
inviável, visto que o rendimento termodinâmico dessa
máquina seria superior ao de uma máquina operando
pelo ciclo de Carnot entre as mesmas temperaturas.
viável, visto que essa máquina térmica atenderia o
princípio da conservação da energia.
viável, visto que seu rendimento é menor que a
unidade.
viável, visto que a temperatura da fonte quente é maior
que a da fonte fria.
Gab: B
Questão 60) Em algumas situações de resgate, bombeiros
utilizam cilindros de ar comprimido para garantir condições
normais de respiração em ambientes com gases tóxicos. Esses
cilindros, cujas características estão indicadas na tabela,
alimentam máscaras que se acoplam ao nariz. Quando acionados,
os cilindros fornecem para a respiração, a cada minuto, cerca de
40 litros de ar, à pressão atmosférica e temperatura ambiente.
Nesse caso, a duração do ar de um desses cilindros seria de
aproximadamente
b) as afirmativas II e III são falsas.
c)
e)
todas as afirmativas são falsas.
Gab: C
Questão 62) A habilidade de uma pessoa em exercer uma
atividade física depende de sua capacidade de consumir
oxigênio. A forma física de uma pessoa é dada pela absorção
máxima de oxigênio por períodos relativamente longos.
Considere que uma pessoa, em boa forma física, consiga, por
longos períodos, absorver até cerca de 50 ml de O2 por minuto e
por quilograma de sua massa, liberando 4,9 kcal por litro de O2.
A energia liberada por uma pessoa que utiliza 2,5 litros de O2 em
sua respiração seria o suficiente para elevar um bloco de 400 kg
a uma altura de, aproximadamente:
a)
13,2 m b) 12,9 m
c) 11,5 m
d) 11,0 m
ar comprimido
9 litros
Pressão interna 200 atm
Clube dos Nerds
a afirmativa III está correta.
d) as afirmativas I e II estão corretas.
CILINDRO PARA RESPIRAÇÃO
Gás
Volume
todas as afirmativas estão corretas.
Gab: B
- 190 -
Física | Prof. Frederico
Em relação ao exposto, assinale a(s) proposição(ões)
CORRETA(S).
Questão 63) A vida na Terra começou com seres vivos
unicelulares e, com o passar do tempo, foi se complexificando,
tornando-se mais organizada. Considerando o ambiente em que a
vida se desenvolveu na Terra como um sistema aberto, foram
feitas algumas afirmativas no âmbito da Termodinâmica:
I.
01. O fluxo de calor através do difusor depende da sua
geometria, do material e da diferença de temperatura
entre as faces inferior e superior.
O desenvolvimento da vida na Terra exige uma revisão
do Segundo Princípio da Termodinâmica, pois em
qualquer sistema aberto a entropia sempre aumenta.
02. Supondo que a face inferior do difusor está a 105 °C e a
face superior está a 100 °C, o fluxo de calor através do
difusor é 1,8 cal/s.
II. O desenvolvimento da vida na Terra está de acordo com
o Segundo Princípio da Termodinâmica, pois em
qualquer sistema aberto a entropia sempre diminui.
04. O calor recebido por uma substância dentro da panela
pode causar mudança de temperatura, mudança de fase
ou ambas.
III. A auto-organização dos seres vivos contribui
necessariamente para o aumento da entropia do resto do
universo.
08. O fundo da panela aquece a água colocada no seu
interior unicamente por convecção, que envolve o
transporte de matéria de uma região quente para uma
região fria e vice-versa.
Em relação ao valor de verdade das afirmativas, é correto afirmar
que
a)
16. Supondo um fluxo de calor através do fundo da panela
de 2,0 kcal/s, e que dentro dela foi colocado 150 g de
gelo a –10 °C, serão necessários aproximadamente 6,4
segundos para fundir 2/3 do gelo.
todas as afirmativas são verdadeiras.
b) somente as afirmativas I e III são falsas.
c)
as afirmativas I e II são verdadeiras.
32. O difusor de alumínio é aquecido por radiação
proveniente da chama da boca do fogão.
d) apenas a afirmativa II é falsa.
Gab: 05
e)
apenas a afirmativa III é verdadeira.
Gab: E
Questão 64) O tipo de panela mais recomendado, por questões
de saúde, é a panela de aço inox. Entretanto, o aço inox tem uma
baixa condutividade térmica. Para solucionar este problema, os
fabricantes fazem uso de um difusor de calor, geralmente de
alumínio, cujo objetivo é melhorar a condutividade e
homogeneizar a transferência de calor no fundo da panela.
Questão 65) Uma massa m de água, inicialmente a 19 ºC, é
aquecida durante 10 min numa boca de fogão que emite calor a
uma taxa constante. A variação da temperatura da água com o
tempo de aquecimento é mostrada na figura abaixo. Determine a
porcentagem de água que evaporou durante o processo.
Dados:
- condutividade térmica do alumínio = 60 cal/s.m.°C
- calor latente de vaporização da água = 540 cal/g
- calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
- calor específico da água = 1 cal/g.°C
Gab: 15%
ONDAS E M.H.S.
- calor específico do gelo = 0,5 cal/g.°C
Vamos pegar uma ondinha???
Ou uma volta numa roda gigante?
Questão 01) Uma fila de carros, igualmente espaçados, de
tamanhos e massas iguais faz a travessia de uma ponte com
velocidades iguais e constantes, conforme mostra a figura
abaixo. Cada vez que um carro entra na ponte, o impacto de seu
peso provoca nela uma perturbação em forma de um pulso de
onda. Esse pulso se propaga com velocidade de módulo 10 m/s
no sentido de A para B. Como resultado, a ponte oscila,
formando uma onda estacionária com 3 ventres e 4 nós.
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- 191 -
Física | Prof. Frederico
Considerando que o fluxo de carros produza na ponte uma
oscilação de 1 Hz, assinale a alternativa correta para o
comprimento da ponte.
Questão 03) Com relação às ondas mecânicas periódicas,
assinale o que for correto.
01. Uma onda mecânica longitudinal, ao percorrer um meio
apropriado, tal como um gás ideal rarefeito, faz as
partículas do meio oscilarem na mesma direção de
propagação da onda.
a)
10 m.
b)
15 m.
c)
20 m.
d)
30 m.
e)
45 m.
02. Uma onda mecânica transversal, ao percorrer um meio
apropriado, tal como uma corda ideal, faz as partículas
do meio oscilarem perpendicularmente à direção de
propagação da onda.
04. A velocidade de propagação de uma onda mecânica em
um meio qualquer independe das características físicas
desse meio.
08. O fenômeno do batimento pode ser entendido como a
superposição de ondas sonoras de frequências muito
próximas.
Gab: B
Questão 02) Sílvia e Patrícia brincavam com uma corda quando
perceberam que, prendendo uma das pontas num pequeno poste e
agitando a outra ponta em um mesmo plano, faziam com que a
corda oscilasse de forma que alguns de seus pontos permaneciam
parados, ou seja, se estabelecia na corda uma onda estacionária.
A figura 1 mostra a configuração da corda quando Sílvia está
brincando e a figura 2 mostra a configuração da mesma corda
quando Patrícia está brincando.
16. O Efeito Doppler é observado quando ocorre
movimento relativo entre uma fonte e um observador de
ondas sonoras.
Gab: 27
Questão 04) Após uma competição de natação, forma-se um
padrão de ondas estacionárias na piscina olímpica. Uma piscina
olímpica oficial mede 50 metros. Se a 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
Gab: D
Considerando-se iguais, nas duas situações, as velocidades de
propagação das ondas na corda, e chamando de fS e fP as
frequências com que Sílvia e Patrícia, respectivamente, estão
fazendo a corda oscilar, pode-se afirmar corretamente que a
relação fS / fP é igual a
Questão 05) O som de determinada frequência, emitido por uma
trombeta, é capaz de quebrar uma taça de vidro. A taça, antes de
quebrar, oscila na mesma frequência do som emitido pelo
instrumento musical. O fenômeno físico relacionado a esse
evento é conhecido por
a)
a)
1,6.
b)
1,2.
c)
0,8.
d)
0,6.
e)
0,4.
interferência.
b) ressonância.
c)
difração.
d) refração.
e)
eco.
Gab: D
Gab: B
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Questão 06) Considere um tubo de comprimento 35 cm, com
uma das extremidades fechada e a outra aberta. Uma fonte
sonora introduz nesse tubo uma onda acústica com velocidade de
340 m/s e frequência 1,7 KHz. Quantos nós e quantos ventres a
onda estacionária, gerada no interior do tubo, apresenta?
a)
4 nós e 3 ventres
b) 4 nós e 5 ventres
c)
Os diagramas abaixo representam trens de ondas produzidas no
mesmo instante de tempo t que o trem de ondas do diagrama
acima. Assinale a alternativa que representa o trem de ondas que
produziria uma onda estacionária com o trem de ondas
esquematizado acima.
3 nós e 4 ventres
d) 5 nós e 4 ventres
e)
Questão 09) O diagrama abaixo representa um trem de ondas
movendo-se da esquerda para a direita.
4 nós e 4 ventres
Gab: E
Questão 07) As ondas eletromagnéticas geradas pela fonte de
um forno de microondas têm uma freqüência bem característica,
e, ao serem refletidas pelas paredes internas do forno, criam um
ambiente de ondas estacionárias. O cozimento (ou
esquentamento) ocorre devido ao fato de as moléculas
constituintes do alimento, sendo a de água a principal delas,
absorverem energia dessas ondas e passarem a vibrar com a
mesma freqüência das ondas emitidas pelo tubo gerador do
forno. O fênomeno físico que explica o funcionamento do forno
de microondas é a
a)
b)
c)
d)
e)
a) ressonância.
b) interferência.
Gab: B
c) difração.
Questão 10) Uma corda esticada de comprimento L=1m vibra
como uma onda estacionária com as suas extremidades fixas.
Sabendo-se que a velocidade de propagação de ondas na corda é
de v=100 m/s, então:
d) polarização.
e) absorção.
a)
Gab: A
Questão 08) A figura abaixo representa uma configuração de
ondas estacionárias propagando-se numa corda e produzidas por
uma fonte que vibra com uma freqüência de 150 Hz.
Esboce um desenho do primeiro harmônico (modo
fundamental) e do segundo harmônico.
b) Calcule os comprimentos de onda e freqüências do
primeiro harmônico (modo fundamental) e do segundo
harmônico.
Gab:
O comprimento de onda e a velocidade de propagação dessas
ondas são:
a)
a)
λ = 1, 2m e v = 180m/s
b)
λ = 0,8m e v = 180m/s
c)
λ = 1, 2m e v = 120m/s
d)
λ = 0,8m e v = 120m/s
Como
e)
λ = 2,4m e v = 120m/s
Analogamente,
b)
Para o modo fundamental, temos que
f=
v
, para v = 100m/s,
λ
temos
para
λ
= 1m , logo λ = 2m .
2
encontramos f = 50hz.
o
segundo
harmônico,
λ = 1m e f = 100hz .
Gab: D
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- 193 -
Física | Prof. Frederico
Questão 11) O funcionamento dos fornos de microondas ocorre
em função da emissão de ondas eletromagnéticas. A freqüência
destas ondas é igual à freqüência natural de oscilação das
moléculas de água. Considerando que os alimentos têm mais
água do que os recipientes que os contêm, é possível esquentar
os alimentos sem que os recipientes sofram a mesma variação de
temperatura. O fenômeno que possibilita o aquecimento dos
alimentos é a:
IV. A velocidade de propagação do som pode ser alterada
pelo movimento da fonte que o está produzindo.
Estão corretas somente:
a)
b) I, II e III
c)
a)
I e II
I e III
reflexão
d) II e IV
b) ressonância
e)
c)
II, III e IV
interferência
Gab: C
d) difração
e)
Questão 14) Uma estação de rádio emite ondas médias na faixa
de 1 MHz com comprimento de onda de 300 m. Essa radiação
contorna facilmente obstáculos como casas, carros, árvores etc.
devido ao fenômeno físico da
refração
Gab: B
Questão 12) As ondas eletromagnéticas foram previstas por
Maxwell e comprovadas experimentalmente por Hertz (final do
século XlX). Essa descoberta revolucionou o mundo moderno.
Sobre as ondas eletromagnéticas são feitas as afirmações:
a)
b) refração.
c)
I.
Ondas eletromagnéticas são ondas longitudinais que se
propagam no vácuo com velocidade constante c = 3,0 x
108 m/s.
reflexão.
d) interferência.
e)
II. Variações no campo magnético produzem campos
elétricos variáveis que, por sua vez, produzem campos
magnéticos também dependentes do tempo e assim por
diante, permitindo que energia e informações sejam
transmitidas a grandes distâncias.
difração.
difusão.
Gab: A
Questão 15) Na Figura I, estão representados os pulsos P e Q,
que estão se propagando em uma corda e se aproximam um do
outro com velocidades de mesmo módulo.
III. São exemplos de ondas eletromagnéticas muito
freqüentes no cotidiano: ondas de rádio, sonoras,
microondas e raios X.
Está correto o que se afirma em:
a)
I, apenas.
b) II, apenas.
c)
I e II, apenas.
Na Figura II, está representado o pulso P, em um instante t,
posterior, caso ele estivesse se propagando sozinho.
d) I e III, apenas.
e)
II e III, apenas.
Gab: B
Questão 13) Responda com base nas afirmações a seguir.
I.
As ondas sonoras são longitudinais.
II. A velocidade de uma onda sonora não é alterada quando
passa do ar para a água.
III. Os batimentos originam-se da interferência de ondas
sonoras de freqüências próximas.
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A partir da análise dessas informações, assinale a alternativa em
que a forma da corda no instante t está CORRETAMENTE
representada.
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Questão 17) Um corpo oscila com movimento harmônico
simples. Sua posição, com o tempo, varia conforme a equação x
(t) = 0,30 cos (2πt + π) onde x está em metros, t em segundos e a
fase está em radianos. Assim, a frequência, o período e a
frequência angular são, respectivamente,
a)
b)
a)
1 Hz, 1s e 2π rad/s.
b)
π Hz,
c)
0,30 Hz, 2πs e (2πt + π) rad/s.
d)
2π Hz,
1
s e π rad/s.
π
1
s e 0,60 π rad/s.
2π
Gab: A
c)
Questão 18) Dada a equação horária da elongação de um MHS
π
2

x(t) = 4 ⋅ cos  t + π  , onde x(t) é dado em metros e t em

segundos, analise as seguintes afirmativas:
d)
I.
A amplitude é 4 m.
II.
O período é 4 s.
III. A frequência do movimento oscilatório é 0,25 Hz.
Está CORRETO o que se afirma em
Gab: D
Questão 16) Dois pulsos, A e B, são produzidos em uma corda
esticada que tem uma das extremidades fixada em uma
parede, conforme mostra a figura abaixo.
Depois de o pulso A ter sofrido reflexão no ponto da corda
fixo na parede, ocorrerá interferência entre os dois pulsos.
É CORRETO afirmar que a interferência entre esses dois
pulsos é:
a)
destrutiva e, em seguida, os pulsos seguirão juntos, no
sentido do pulso de maior energia.
construtiva e, em seguida, os pulsos seguirão juntos, no
sentido do pulso de maior energia.
destrutiva e, em seguida, os pulsos deixarão de existir,
devido à absorção de energia durante a interação.
b)
I e II, apenas.
c)
I e III, apenas.
d)
II e III, apenas.
e)
I, II e III.
Questão 19) Um pêndulo simples oscila com uma pequena
amplitude. Para duplicar o período do pêndulo, deve-se:
d) construtiva e, em seguida, cada pulso seguirá seu
caminho, mantendo suas amplitudes originais.
e)
I, apenas.
Gab: E
b) destrutiva e, em seguida, cada pulso seguirá seu
caminho, mantendo suas amplitudes originais.
c)
a)
a)
quadruplicar o seu comprimento.
b)
reduzir a sua massa pela metade.
c)
duplicar a força usada para iniciar o movimento do
pêndulo.
d)
duplicar a amplitude de oscilação.
e)
duplicar o valor da massa.
Gab: A
Gab: B
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Questão 20) O gráfico, a seguir, representa a elongação de um
objeto, em movimento harmônico simples, em função do tempo:
Questão 23) Considere a seguinte afirmação acerca do
movimento de um pêndulo simples:
Um pêndulo de maior comprimento tem um período mais
longo do que um pêndulo mais curto; ou seja, ele balança
para lá e para cá mais freqüentemente do que o pêndulo
mais curto.
O período, a amplitude e a frequência angular valem,
respectivamente:
a)
Como bom estudante, conhecedor das leis que regem o
movimento oscilatório, você percebe que a afirmação está
incorreta porque:
a)
2 s, 10 m e 2π rad/s.
b) 1 s, 10 cm e π rad/s.
c)
b) O período de oscilação não depende do comprimento do
pêndulo, portanto a afirmação não tem nenhum sentido
físico.
4 s, 20 cm e π/2 rad/s.
d) 4 s, 10 cm e π/4 rad/s.
e)
Quanto maior o período, menor a freqüência; logo o
pêndulo de maior comprimento oscila com menor
freqüência do que o pêndulo mais curto.
c)
2 s, 10 cm e 3π/2 rad/s.
Um pêndulo de maior comprimento tem um período
mais curto; logo ele oscila menos freqüentemente do
que um pêndulo mais curto.
Gab: C
d) A freqüência de oscilação de um pêndulo nada tem a
ver com o seu período.
Questão 21) A posição em função do tempo de um sistema
massa-mola em um MHS é representada no gráfico abaixo.
e)
Admita que a inércia translacional do sistema seja 0,70 kg e
responda ao que se pede.
O pêndulo mais curto é o que oscila com menor
freqüência.
Gab: A
a)
Questão 24) Na mitologia grega, a Medusa era um monstro com
rosto de mulher e cabelos de cobra. Se alguém olhasse
diretamente para ela, seria transformado em pedra. O herói
Perseu conseguiu matá-la, cortando sua cabeça, porque guiou-se
pela imagem da Medusa refletida em seu escudo. Ignorando os
demais aspectos mágicos que envolvem a mitologia de ambos os
personagens, por que, pelas leis da física, Perseu não virou pedra
ao usar o escudo para observar as ondas de luz que compunham a
imagem da Medusa?
Qual é a amplitude e o período do MHS?
b) Qual é a constante elástica da mola?
c)
Qual é o módulo da aceleração da massa quando a sua
energia cinética for a metade da energia total do
sistema?
a)
Do gráfico, A = 0, 70 m e T = 2 π s
b)
0,70N/m
Gab:
c)
0, 70
m/s
a)
As ondas de luz foram parcialmente transmitidas e
refletidas no escudo, chegando a Perseu com energia
insuficiente para transformá-lo em pedra.
b)
O escudo absorveu toda a amplitude das ondas, que
acabaram por chegar aos olhos de Perseu sem energia
nenhuma.
c)
A reflexão do escudo foi total, mas as ondas perderam
sua frequência, chegando ao olho de Perseu apenas
com comprimento de onda, o que não foi suficiente
para petrificá-lo.
d)
As ondas foram completamente absorvidas pelo
escudo, fazendo com que Perseu pudesse enxergar a
imagem sem que nenhuma radiação eletromagnética
chegasse aos seus olhos.
e)
O escudo converteu as ondas eletromagnéticas em
ondas mecânicas, permitindo aos olhos de Perseu
2
2
Questão 22) Um oscilador massa-mola executa um movimento
harmônico simples com amplitude de 10,0 cm e energia
mecânica representada por E. Quando a elongação do
movimento for igual a 8,0 cm, a energia cinética do movimento
será igual a:
a)
20% de E. b)
28% de E.
c) 36% de E.
d) 72% de E. e)
64% de E.
Gab: C
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Física | Prof. Frederico
receber a imagem sem o perigo dos campos elétrico e
magnético.
A respeito do observado nessa brincadeira, são feitas as
seguintes afirmações:
Gab: A
I.
Questão 25) Próxima à superfície de um lago, uma fonte emite
onda sonora de frequência 500 Hz e sofre refração na água.
Admita que a velocidade de propagação da onda no ar seja igual
a 300 m/s, e, ao se propagar na água, sua velocidade é igual a
1500 m/s. A razão entre os comprimentos de onda no ar e na
água vale aproximadamente
a)
o som pode se propagar pelo barbante porque se trata de
uma onda mecânica;
II. o som propaga-se apenas pelo barbante e não pelo ar;
III. quanto mais tenso o barbante estiver, mais rápido o som
propaga-se por ele;
IV. mesmo variando a tensão no barbante, não variará a
freqüência da onda sonora que se propaga por ele.
1/3
b) 3/5
Está correto apenas o contido em
c)
a)
3
I, II e III.
d) 1/5
b) I, III e IV.
e)
c)
1
II, III e IV.
Gab: D
d) I e III.
Questão 26) Para diagnosticar uma lesão em determinado tecido
humano, é usado um ultrassonógrafo cujas ondas vibram com
frequência de 1015 kHz. Essas ondas percorrem 1,0 cm de tecido
em 0,1 µs. O comprimento de onda dessas ondas é, em Ǻ, da
ordem de (1 angstrom = 1 Ǻ = 10−10 m)
e)
a)
10−5.
b)
10−3.
c)
10−1.
d)
10.
e)
103.
II e III.
Gab: B
Questão 28) Num tubo fechado de comprimento L = 1,5 m ,
observa-se a formação de uma onda estacionária representada na
figura. O comprimento da onda é igual a
Gab: B
Questão 27) O telefone de latinha é uma brincadeira muito
antiga. Consiste de duas latas com um furo no fundo de cada
uma e um barbante longo com as extremidades presas nesses
furos. Com o barbante esticado, se uma pessoa falar com a boca
próxima a uma das latas, outra pessoa pode escutar colocando o
ouvido próximo da outra lata.
a)
1m.
b) 2m.
c) 4m.
d) 3m.
Gab: B
Questão 29) Um tubo sonoro e aberto nas duas extremidades. A
opção que mostra o segundo modo de vibração da coluna de ar
no interior do tubo e:
a)
b)
c)
d)
(www.eidh.pt/apeeidh/Comunicacao.htm)
Clube dos Nerds
Gab: B
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Física | Prof. Frederico
Questão 30) A figura mostra uma onda estacionária em um tubo
de comprimento L = 5 m, fechado em uma extremidade e aberto
na outra. Considere que a velocidade do som no ar é 340 m/s e
determine a freqüência do som emitido pelo tubo, em hertz.
Questão 33) Um corpo de massa m está preso à extremidade de
uma mola de constante elástica K = 32 N/m e oscila de acordo
com a equação a seguir, onde todas as variáveis estão com
unidades no SI.
X = 2 cos (3 t + π/2)
Gab: 85Hz
Questão 31) O esquema da figura mostra uma experiência em
que pouco a pouco se adiciona areia ao balde que tenciona o fio,
até que o som emitido pelo fio, quando tangido, produza, no
interior de um tubo aberto na parte superior e fechado na parte de
baixo, ondas estacionárias ressonantes no modo fundamental.
Pode-se concluir que a energia mecânica do corpo
a)
30,0cm
b) é de 32 J nas extremidades e nula na posição de
equilíbrio.
c)
42,5cm
é nula nas extremidades e máxima na posição de
equilíbrio.
é constante e igual a 64 J.
d) é de 32 J nas extremidades e 64 J na posição de
equilíbrio.
m
e)
é nula nas extremidades e na posição de equilíbrio.
Gab: C
A densidade linear do fio é de 5g/m, a distância entre a roldana e
a parede é de 30,0cm e o tubo tem 42,5 cm de comprimento.
Considerando a velocidade do som no ar 340 m/s e a aceleração
da gravidade 10m/s2, calcule:
a)
a frequência da onda sonora produzida;
Questão 34) Um cabo de telefone tem 4,00 m de comprimento e
massa 0,20 kg. Um pulso ondulatório transversal é produzido,
dando-se um arranco em uma extremidade do cabo. O pulso
realiza quatro deslocamentos de ida e volta ao longo do cabo em
0,80s. A tensão no cabo vale em newtons
b) a massa total do balde com areia, quando ocorre a
ressonância.
a)
60
b) 80
Gab:
a)
ftubo = 200 Hz
b)
c)
m = 7,2 kg
Questão 32) Duas pessoas, que estão em um ponto de ônibus,
observam uma ambulância que delas se aproxima com a sirene
de advertência ligada. Percebem que, ao passar por elas, o som
emitido pela sirene se torna diferente daquele percebido durante
a aproximação. Por outro lado, comentando esse fato, elas
concordam que o som mudou de uma tonalidade aguda para uma
mais grave à medida que a ambulância se distanciava. Tal
mudança é explicada pelo efeito Doppler, segundo o qual, para
essa situação, a
a)
amplitude do som diminuiu.
b)
frequência do som diminuiu.
c)
frequência do som aumentou.
d)
amplitude do som aumentou.
Gab: B
Clube dos Nerds
40
d) 20
e)
100
Gab: B
Questão 35)
Peritos utilizam técnica arqueológica para descobrir
conexões clandestinas de água em postos de gasolina
Usado para descoberta de nichos arqueológicos, o geo-radar
prova que é uma excelente tecnologia para detectar conexões
clandestinas de água em postos de gasolina. Enquanto passeia
sobre o pátio, o geo-radar capta informações que são visualizadas
na tela de um computador, de modo semelhante a uma ultrasonografia. Apesar da semelhança do geo-radar com o ultra-som,
as ondas emitidas por esses aparelhos guardam extremas
distinções, já que para o primeiro são utilizadas ondas
- 198 -
Física | Prof. Frederico
eletromagnéticas, enquanto que o segundo utiliza ondas
mecânicas. Com respeito a essas formas de ondas, analise:
Está(ão) correta(s)
a)
I.
uma onda mecânica apenas se propaga em meios
materiais;
b) apenas II.
c)
II. a lei que determina a velocidade de propagação da onda
eletromagnética, em função do comprimento de onda e
da freqüência da onda, não se aplica a ondas mecânicas;
III. a reflexão, a refração e a difração são fenômenos que
ambas as formas de onda podem sofrer.
É correto o contido em
a)
I, apenas.
b) II, apenas.
c)
I e III, apenas.
apenas I.
apenas III.
d) apenas I e II.
e)
I, II e III.
Questão 02) Belém tem sofrido com a carga de tráfego em suas
vias de trânsito. Os motoristas de ônibus fazem frequentemente
verdadeiros malabarismos, que impõem desconforto aos usuários
devido às forças inerciais. Se fixarmos um pêndulo no teto do
ônibus, podemos observar a presença de tais forças. Sem levar
em conta os efeitos do ar em todas as situações hipotéticas,
ilustradas abaixo, considere que o pêndulo está em repouso com
relação ao ônibus e que o ônibus move-se horizontalmente.
d) II e III, apenas.
e)
I, II e III.
Gab: C
Questão 36) Uma onda estacionária se forma em um fio fixado
por seus extremos entre duas paredes, como mostrado na figura.
Calcule o comprimento de onda desta onda estacionária, em
metros.
Gab: λ = 12 m
Sendo v a velocidade do ônibus e a sua aceleração, a posição do
pêndulo está ilustrada corretamente
na situação (I).
b)
nas situações (II) e (V).
c)
nas situações (II) e (IV).
d)
nas situações (III) e (V).
e)
nas situações (III) e (IV).
Questão 03) Você está de pé num ônibus em movimento e
subitamente sente que está sendo impelido para trás. Baseandose na Segunda Lei de Newton, você pode afirmar que:
MECÂNICA
Este é um dos conteúdos mais cobrados
nos vestibulares e ENEM então devemos ter
atenção especial para esse tema...
a)
O motorista do ônibus pisou firmemente no freio e o
ônibus é desacelerado.
b) O ônibus deve ter sofrido uma colisão frontal.
Questão 01) O conceito de referencial inercial é construído a
partir dos trabalhos de Galileu Galilei e Isaac Newton, durante o
século XVII.
c)
O motorista pisou fundo no acelerador.
d) O ônibus iniciou uma curva fechada à direita ou à
esquerda.
Sobre esse conceito, considere as seguintes afirmativas:
I.
a)
Referencial é um sistema de coordenadas e não um
corpo ou conjunto de corpos.
Questão 04) Uma balança de mola instalada no piso de um
elevador tem uma leitura com valor acima do real quando o
elevador:
II. O movimento é relativo, porque acontece de modo
diferente em diferentes referenciais.
III. Fixando o referencial na Terra, o Sol se move ao redor
dela.
a)
sobe com velocidade constante;
b) desce com velocidade constante;
c)
desce com velocidade de módulo crescente;
d) sobe com velocidade de módulo crescente.
Clube dos Nerds
- 199 -
Física | Prof. Frederico
Questão 05) A revista VEJA, em sua edição de 17 de julho de
2002, apresenta uma reportagem em que os médicos alertam
para os efeitos das montanhas-russas radicais, relatando
como o corpo humano sente a aceleração: “O corpo chega a
ser comprimido com uma força equivalente a cinco vezes o
próprio peso. O sangue não reage prontamente à
aceleração e tende a ficar represado nas extremidades do
corpo. O escasseamento da irrigação sangüínea poderia
causar desmaios e perda da visão momentânea além de
sangramentos das artérias no cérebro.”
Com relação a esses fatos, analise as afirmações abaixo.
I.
É a força gravitacional que causa essa compressão.
c)
a força que a raquete aplica à bola é a mesma que a
bola aplica à raquete, porém em sentido contrário.
d)
a energia cinética adquirida no movimento ascendente
da bola é transformada em energia potencial no
movimento descendente.
e)
o torque aplicado à bola pela raquete resulta no seu
movimento de translação.
Questão 07) Após a cobrança de uma falta, num jogo de futebol,
a bola chutada acerta violentamente o rosto de um zagueiro. A
foto mostra o instante em que a bola encontra-se muito
deformada devido às forças trocadas entre ela e o rosto do
jogador.
II. A aceleração aumenta nas curvas feitas com grandes
velocidades.
III. O peso das pessoas aumenta consideravelmente nas
curvas feitas com grandes velocidades.
lV. Nos loopings, o módulo da força de contato sobre as
pessoas pode se tornar muito maior ou muito menor do
que o módulo da força peso.
A alternativa que contém todas as afirmações corretas,
enunciadas acima, é:
a)
A respeito dessa situação são feitas as seguintes afirmações:
A força aplicada pela bola no rosto e a força aplicada
pelo rosto na bola têm direções iguais, sentidos
opostos e intensidades iguais, porém, não se anulam.
II.
A força aplicada pelo rosto na bola é mais intensa do
que a aplicada pela bola no rosto, uma vez que a bola
está mais deformada do que o rosto.
l - ll - lll - lV
b) II - IV
c)
I.
II - lll
d) I - III - IV
e)
III. A força aplicada pelo rosto na bola atua durante mais
tempo do que a aplicada pela bola no rosto, o que
explica a inversão do sentido do movimento da bola.
I - III
Questão 06) “Top Spin” é uma das jogadas do tênis na qual o
tenista, usando a raquete, aplica à bola um movimento de rotação
(que ocorre em torno do seu próprio eixo) sobreposto ao
movimento de translação, conforme esquematizado na figura
abaixo:
IV. A força de reação aplicada pela bola no rosto, é a força
aplicada pela cabeça no pescoço do jogador, que surge
como consequência do impacto.
É correto o contido apenas em
a)
Figura: Representação da jogada top spin
Com base nos conhecimentos de mecânica, e considerando a
representação da figura, é correto afirmar que
a)
a trajetória do centro de massa da bola pode ser
descrita por uma espiral, devido à composição dos
movimentos de translação e de rotação.
b)
a bola alcançará uma distância maior devido ao seu
movimento de rotação.
Clube dos Nerds
I.
b) I e III.
c) I e IV. d) II e IV. e) II, III e IV.
Questão 08) Na atualidade, têm-se difundido exercícios de
alongamento e respiração conhecidos como Pilates. Algumas das
atividades são realizadas em aparelhos específicos, muitos dos
quais empregam molas em seu funcionamento. O gráfico abaixo
revela a intensidade de força F que age sobre as molas, devido à
deformação (x). No instrumento para exercícios com as pernas, a
mola se comporta segundo a curva A, ao passo que, em outro,
para exercitar os braços, a mola se comporta segundo a curva B.
- 200 -
Física | Prof. Frederico
a)
Supondo que, para o exercício com as pernas, sejam
necessárias molas “mais firmes”, ao passo que, para os
braços, utilizem-se molas “mais maleáveis”, avalie se
a forma como elas estão empregadas nos respectivos
instrumentos está correta ou não e explique sua
resposta.
b)
Para uma pessoa distender 50 cm a mola usada no
exercício com as pernas, que força deverá aplicar?
Sabendo que a massa da caixa A é 100 kg, a massa da caixa B é
90 kg e que a massa da caixa C é 50 kg, e considerando g = 10
m/s2, as intensidades das forças que a caixa C exerce sobre a
caixa B, que a caixa B exerce sobre a caixa A e que a caixa A
exerce sobre a plataforma da empilhadeira valem,
respectivamente, em N,
Questão 09) O desenho abaixo ilustra um trabalhador puxando
por uma corda um carrinho que se desloca em linha reta.
O puxão da corda efetuado pelo trabalhador pode ser descrito
como uma força que
a)
900, 500 e 1 000.
b) 500, 1 400 e 2 400.
c)
1 000, 500 e 900.
d) 1 400, 1 900 e 2 400.
e)
2 400, 1 900 e 1 000.
Questão 12) Os blocos A e B abaixo repousam sobre uma
superfície horizontal perfeitamente lisa. Em uma primeira
experiência, aplica-se a força de intensidade F, de direção
horizontal, com sentido para a direita sobre o bloco A, e observase que o bloco B fica sujeito a uma força de intensidade f1. Em
uma segunda experiência, aplica-se a força de intensidade F, de
direção horizontal, com sentido para a esquerda sobre o bloco B,
e observa-se que o bloco A fica sujeito a uma força de
intensidade f2. Sendo o valor da massa do bloco A o triplo do
valor da massa do bloco B, a relação
a) possui somente magnitude.
f1
vale
f2
b) possui somente direção.
c) possui direção e magnitude.
d) não possui nem direção nem magnitude.
e) realiza um torque.
Questão 10) Um objeto é lançado verticalmente na atmosfera
terrestre. A velocidade do objeto, a aceleração gravitacional e a
r
r
respectivamente. Considerando apenas estas três grandezas
físicas no movimento vertical do objeto, assinale a alternativa
correta.
c)
3
b)
2
d)
1
2
e)
1
3
c)
1
r
resistência do ar estão representadas pelos vetores v , g e Fatrito ,
a)
a)
Questão 13) Um ônibus de peso igual a 10.000 N está em
movimento com velocidade de 15 m/s. O motorista que dirige o
ônibus avista na pista de rolamento um animal e aciona o freio.
O ônibus percorre 9 metros durante a frenagem até parar
completamente. O módulo da força de frenagem é igual a:
(Dado: g=10m/s2)
b)
a)
15.000 N b)
12.500 N
d)
10.000 N e)
9.000 N
c)
11.250 N
Questão 14) Observa a figura:
d)
Questão 11) A empilhadeira, mostrada na figura, está parada
sobre uma superfície plana e horizontal de um galpão, com três
caixas A, B e C, também em repouso, empilhadas em sua
plataforma horizontal.
Uma pessoa de massa 80kg está em um elevador que desce
verticalmente com aceleração constante de 2m/s2. Considere
g=10 m/s2. A intensidade da força que o piso do elevador
exerce sobre a pessoa é:
a)
Clube dos Nerds
- 201 -
600N
b) 610N
c) 620N
d) 630N
e) 640N
Física | Prof. Frederico
Questão 15) Um pescador possui um barco a vela que é utilizado
para passeios turísticos. Em dias sem vento, esse pescador não
conseguia realizar seus passeios.
Tentando superar tal
dificuldade, instalou, na popa do barco, um enorme ventilador
voltado para a vela, com o objetivo de produzir vento
artificialmente. Na primeira oportunidade em que utilizou seu
invento, o pescador percebeu que o barco não se movia como era
por ele esperado. O invento não funcionou!
A figura a seguir mostra a trajetória de um avião durante uma
manobra planejada para produzir a sensação de
imponderabilidade na qual se pretende que, num determinado
ponto da trajetória, a força resultante seja centrípeta e
proporcionada pelo peso. Qual deve ser a velocidade do avião,
em módulo, para que no ponto P indicado na trajetória os
passageiros fiquem em queda livre e, portanto, sintamse
imponderáveis?
A razão para o não funcionamento desse invento é que
a)
ele viola o princípio da conservação da massa.
d) as forças que estão aplicadas no barco formam um
sistema cuja resultante é nula.
e)
v=
d)
v=g
2gR
b) v =
c) v = gR
gR
a força de ação atua na vela e a de reação, no ventilador.
b) a força de ação atua no ventilador e a de reação, na
água.
c)
a)
e) v =
g/R
Questão 18) Um automóvel de massa 800 kg, dirigido por um
motorista de massa igual a 60 kg, passa pela parte mais baixa de
uma depressão de raio = 20 m com velocidade escalar de 72
km/h. Nesse momento, a intensidade da força de reação que a
pista aplica no veículo é
ele não produziu vento com velocidade suficiente para
movimentar o barco.
Questão 16) Leia com atenção as afirmativas a seguir.
I.
A Força é uma grandeza vetorial, pois, ao empurrarmos
um objeto, esse “empurrão” possui direção, sentido e módulo.
II. Quando chutamos uma bola, o pé exerce uma força
sobre a bola e a bola exerce uma força sobre o pé. Essas
forças formam um par Ação-Reação, conhecido como a
Terceira Lei de Newton.
III. Uma força pode causar uma aceleração ou uma
deformação em um objeto. Quando chutamos uma bola,
ela adquire uma velocidade que varia enquanto a força
estiver atuando.
c)
b)
III apenas. d)
I e II apenas.
I, II e III.
Questão 17) Imponderabilidade é a sensação de ausência de
peso. Essa sensação também ocorre quando a aceleração do
corpo é a aceleração da gravidade, como numa queda livre, e não
necessariamente pela ausência de gravidade, como se poderia
imaginar. A imponderabilidade é sentida pelos astronautas
quando em órbita numa estação espacial ou até mesmo por você,
quando o carro em que você está passa muito rápido sobre uma
lombada. A imponderabilidade pode ser sentida também pelos
tripulantes de um avião que faça manobras especialmente
planejadas para tal.
Clube dos Nerds
231512 N
b) 215360 N
d)
25800 N
e) 24000 N
c)
1800 N
Questão 19) Um motociclista de Globo da Morte, preocupado
com seu sucesso no espetáculo, pede a um professor de física
para calcular a velocidade mínima que terá que imprimir à sua
moto para não cair no momento de passar pelo teto do globo.
Considerando o raio do globo igual a 250 cm e a aceleração da
gravidade igual a 10 m/s², qual deverá ser a velocidade mínima?
a) 2,5 m/s
A afirmativa está CORRETA em:
a) I apenas.
a)
b) 25,0 m/s
c) 50,0 m/s
d) 5,0 m/s
e) 10,0 m/s
Questão 20) Uma partícula material está sujeita à ação
simultânea de 3 forças F1, F2 e F3, conforme está representado na
figura. A força resultante (soma vetorial) que atua na partícula
está corretamente representada na alternativa:
- 202 -
Física | Prof. Frederico
a)
Em relação ao exposto, assinale a(s) proposição(ões)
CORRETA(S).
b)
01. Um veículo de massa m percorre uma determinada
curva de raio R sem derrapar, com velocidade máxima
de módulo constante v. Um segundo veículo com pneus
idênticos ao primeiro, com massa quatro vezes maior (4
m), deverá percorrer a mesma curva sem derrapar, com
uma velocidade máxima constante de módulo duas
vezes menor (v/2).
c)
d)
e)
02. Um veículo descrevendo uma curva em uma estrada
plana certamente estará sob ação de uma força
centrífuga, se opondo à força de atrito entre os pneus e o
chão. Se o atrito deixar de atuar, o veículo será lançado
radialmente para fora da curva em virtude dessa força
centrífuga.
Questão 21) No jargão aeronáutico, fala-se costumeiramente em
“quatro forças”: força de sustentação, força peso, força de
propulsão e força de arrasto. O diagrama de corpo livre de um
avião está representado abaixo.
04. Como o veículo está em equilíbrio, atuam a força
centrípeta (para “dentro” da trajetória) e a força
centrífuga (para “fora” da trajetória), com o mesmo
módulo, a mesma direção e sentidos contrários. Essas
forças constituem um par ação e reação, segundo a 3a
Lei de Newton.
08. Se o veículo percorrer uma curva, executando uma
trajetória circular, com o módulo da velocidade
constante, estará sujeito a uma aceleração. Pela 2a Lei
de Newton, essa aceleração é provocada pela resultante
das forças que atuam sobre o veículo. Como a força
normal e o peso se anulam, a força resultante é a força
centrípeta que se origina do atrito entre os pneus e o
chão.
Para um voo em linha reta, nivelado e com velocidade constante,
tem-se:
a)
S + P = 0 e FA + E = 0
b) S + P + FA + E = 0
c)
S + P = 0 e FA + E = 0
d)
FA + E = 0
Questão 22) “Ao fazermos uma curva, sentimos o efeito da força
centrífuga, a força que nos “joga” para fora da curva e exige um
certo esforço para não deixar o veículo sair da trajetória. Quanto
maior a velocidade, mais sentimos essa força. Ela pode chegar ao
ponto de tirar o veículo de controle, provocando um capotamento
ou a travessia na pista, com colisão com outros veículos ou
atropelamento de pedestres e ciclistas.”
16. Força é o resultado da interação entre dois ou mais
corpos. Pela 3a Lei de Newton: “se dois corpos A e B
interagem, a força que A faz sobre B tem o mesmo
módulo, a mesma direção e sentido contrário à força
que B faz sobre A”. Logo, não há força centrífuga
atuando sobre o veículo, pois se o veículo (corpo A) é
jogado para fora da curva, ele deveria ser atraído por
outro corpo, que naturalmente não existe.
Questão 23) Com relação a um corpo em movimento circular
uniforme e sem atrito, considere as afirmativas seguintes:
DENATRAN. Direção defensiva. [Apostila], p. 31, maio 2005.
Disponível em: http://<www.detran.sc.gov.br>
I.
O vetor velocidade linear é constante.
II. A aceleração centrípeta é nula.
Acesso em: 9 out. 2008.
III. O módulo do vetor velocidade é constante.
A citação acima apresenta um erro conceitual bastante freqüente.
Suponha o movimento descrito analisado em relação a um
referencial inercial, conforme a figura abaixo:
IV. A força atua
deslocamento.
sempre
perpendicularmente
ao
Assinale a alternativa que contém todas as afirmativas
corretas.
a)
Clube dos Nerds
- 203 -
I e IV
b) II e III
c) III e IV d) I, II e III e) I, II e IV
Física | Prof. Frederico
Questão 24) Sobre uma mesa horizontal, um pequeno corpo de
massa m, ligado à extremidade de um fio ideal que tem a outra
ponta fixa no ponto O, descreve um movimento circular
r
uniforme de velocidade angular ω , velocidade tangencial v ,
freqüência f e raio R. O trabalho ( τ ) realizado pela força de
tração no fio em ¼ de volta é
O coeficiente de atrito estático entre a borracha e a superfície, e a
aceleração adquirida pelo bloco quando a intensidade da força F
atinge 30 N são, respectivamente, iguais a
a)
τ=0
b) τ c) τ = m
ω2
ω
πRω
d) τ = m
e) τ = m
4
4R
2
a)
Questão 25) Considere uma mola ideal de constante elástica k =
16 N/m, cujo comprimento, quando não deformada, é de 1,0 m.
Uma das extremidades da mola está presa a um anel liso por
dentro, do qual passa um prego fixado em uma mesa lisa. A outra
extremidade está presa a uma massa m = 3,0 kg, também apoiada
na mesa. Dando-se um impulso à massa, ela passa a descrever
um movimento circular com velocidade escalar constante e igual
a 2,0 m/s. Calcule o comprimento da mola nessas condições.
0,3; 4,0 m/s2
b) 0,2; 6,0 m/s2
c)
0,3; 6,0 m/s2
d) 0,5; 4,0 m/s2
e)
0,2; 3,0 m/s2
Questão 28) Sobre uma mesa horizontal sem atrito, um corpo de
massa 4,0 kg é puxado por uma força F de intensidade constante
20 N, formando ângulo de 37º com a horizontal.
Questão 26) O corpo C, de dimensões desprezíveis e massa 1,40
kg, está sujeito à ação simultânea e exclusiva de três forças
coplanares de intensidades F1 = 12 N, F2 = 20 N e F3 = 40 N. A
r
r
ilustração ao lado mostra as forças, observando-se que F2 e F3
possuem mesma direção e sentidos contrários entre si.
Adote: g = 10 m/s2, sen 37º = 0,60 e cos 37º = 0,80
A força que o corpo exerce sobre a superfície da mesa, em
newtons, e a aceleração do corpo, em m/s2, são, respectivamente,
a) 28 e 4,0
c) 20 e 5,0
d) 16 e 4,0
e) 12 e 3,0
Questão 29) Um esporte muito popular em paises do Hemisfério
Norte é o “curling”, em que pedras de granito polido são
lançadas sobre uma pista horizontal de gelo. Esse esporte lembra
o nosso popular jogo de bocha. Considere que um jogador tenha
arremessado uma dessas pedras de modo que ela percorreu 45 m
em linha reta antes de parar, sem a intervenção de nenhum
jogador. Considerando que a massa da pedra é igual a 20 kg e o
coeficiente de atrito entre o gelo e o granito é de 0,02, assinale a
alternativa que dá a estimativa correta para o tempo que a pedra
leva para parar.
Neste caso, o módulo da aceleração do corpo é:
a)
b) 24 e 5,0
1,2 . 10–2 m/s2
b) 2,0 . 10–2 m/s2
c)
a)
Menos de 18 s.
b) Entre 18 s e 19 s.
c)
Entre 20 s e 22 s.
d) Entre 23 s e 30 s.
e)
Mais de 30 s.
12 m/s2
d) 20 m/s2
e)
40 m/s2
Questão 27) Um bloco de borracha de massa 5,0 kg está em
repouso sobre uma superfície plana e horizontal. O gráfico
representa como varia a força de atrito sobre o bloco quando
sobre ele atua uma força F de intensidade variável paralela à
superfície.
Clube dos Nerds
Questão 30) A figura abaixo mostra uma caixa de madeira que
desliza para baixo com velocidade constante sobre o plano
inclinado, sob a ação das seguintes forças: peso, normal e de
atrito. Assinale a alternativa que representa corretamente o
esquema das forças exercidas sobre a caixa de madeira.
- 204 -
Física | Prof. Frederico
Assinale a alternativa correta que apresenta o módulo da
máxima força horizontal, em newtons, que o garoto pode aplicar
na caixa.
a)
1200
b) 600
c) 1800
d) 300
Questão 33) No esquema abaixo, a polia e o fio são
considerados ideais e os corpos A e B se deslocam com
velocidade escalar constante e igual a 2,0 m/s. Sabendo-se que a
quantidade de movimento do corpo A tem módulo 3,0 kg.m/s e
que a massa do corpo B é 10 kg, o coeficiente de atrito dinâmico
entre sua base de apoio e o plano horizontal de deslocamento é
a)
b)
c)
d)
e)
a) 0,10
Questão 31) Um bloco de massa 200 kg se encontra em
equilíbrio estático sobre um plano inclinado, como mostra a
figura.
b) 0,15
c) 0,20
d) 0,25
e) 0,30
Questão 34) Uma criança tenta puxar a sua caixa de brinquedos,
de peso P, exercendo uma força de tensão numa corda ideal, de
módulo F e direção perfazendo um ângulo θ com a horizontal
(ver figura). O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o solo
horizontal é denotado por µ. Assinale a expressão para o máximo
valor de F de modo que a caixa ainda permaneça em repouso.
(Para efeito de cálculo, considere a caixa como uma partícula
material.)
São feitas as seguintes afirmações:
I.
Se não houver atrito entre o bloco e o plano, a força
r
F , paralela ao plano, deve ter intensidade de 1600 N.
II.
Se o coeficiente de atrito entre o bloco e o plano for
r
igual a 0,50, a intensidade de F pode variar de 400 N
a 2000 N.
r
III. Se a força F não existisse, o coeficiente de atrito entre
o bloco e o plano deveria ser, no mínimo, igual a 0,75.
É correto o que se afirma SOMENTE em
a)
I.
b) II.
c) III.
d) I e II.
µP/[cos(θ) + µ sen(θ)] b) µP/[sen(θ) + µ cos(θ)]
c)
µP/[cos(θ) – µ sen(θ)] d) µP/[sen(θ) – µ cos(θ)]
e)
µP/[tan(θ) – µ cos(θ)]
e) II e III.
Questão 32) Um garoto obeso tem um peso de módulo 1200 N
(≅120kgf) e tenta mover uma caixa pesada conforme a figura. O
coeficiente de atrito estático entre os sapatos do garoto e o piso é
0,5.
Clube dos Nerds
a)
Questão 35) A força muscular origina-se nas fibras musculares,
conforme figura (a), como resultado das interações entre certas
proteínas que experimentam mudanças de configuração e
proporcionam a contração rápida e voluntária do músculo. A
força máxima que um músculo pode exercer depende da sua área
da seção reta e vale cerca de 30 N/cm2. Considere um operário
que movimenta com uma velocidade constante uma caixa de 120
kg sobre uma superfície rugosa, de coeficiente de atrito 0,8,
usando os dois braços, conforme ilustrado na figura (b).
- 205 -
Física | Prof. Frederico
Dados : g = 10 m/s 2
sen θ = 0,6
cos θ = 0,8
a) 1,6 N
b) 1,8 N
c) 2,0 N
d) 16 N
e) 18 N
Questão 38) Um corpo de massa m = 8 kg é puxado por uma
força F = 100N sobre uma superfície lisa, sem atrito (veja a
figura). A aceleração do corpo, durante a subida, é
Dessa forma, a menor seção reta dos músculos de um dos braços
do operário, em cm2, e uma das proteínas responsáveis pela
contração das miofibrilas são:
a) 7,5 m/s2
b) 10,5 m/s2
c) 2,5 m/s2
d) 5,0 m/s2
Dados: g = 10,0 m/s2
a)
16 e actina.
b) 16 e mielina.
c)
20 e miosina.
d) 32 e actina.
e)
32 e miosina.
Questão 39) Um estudante de Física observa que, sob a ação de
uma força vertical de intensidade constante, um corpo de 2,0 kg
sobe 1,5 m, a partir do repouso. O trabalho realizado por essa
força, nesse deslocamento, é de 36 J. Considerando a aceleração
da gravidade no local igual a 10 m/s2, a aceleração, adquirida
pelo corpo, tem módulo
Questão 36) Um balde de 400 g é suspenso por um fio ideal que
tem uma extremidade presa a um bloco de massa 12 kg. O
conjunto está em repouso, quando se abre a torneira, que
proporciona uma vazão de água (ρ = 1 kg/L), constante e igual a
0,2 L/s. Sabendo-se que o coeficiente de atrito estático entre o
bloco e a superfície horizontal que o suporta é µE = 0,4 e que a
polia é ideal, esse bloco iniciará seu deslocamento no instante
imediatamente após (Dado: g =10 m/s2)
a) 1 m/s2
b) 2 m/s2
c) 3 m/s2
d) 4 m/s2
e) 5 m/s2
Questão 40) Considere um bloco de massa m ligado a uma mola
de constante elástica k = 20 N/m, como mostrado na figura a
seguir. O bloco encontra-se parado na posição x = 4,0 m. A
posição de equilíbrio da mola é x = 0.
O gráfico a seguir indica como o módulo da força elástica da
mola varia com a posição x do bloco.
a) 22 s
b) 20 s
c) 18 s
d) 16 s
e) 14 s
Questão 37) Em um ensaio físico, desenvolvido com o objetivo
de se estudar a resistência à tração de um fio, montou-se o
conjunto ilustrado abaixo. Desprezado o atrito, bem como as
inércias das polias, do dinamômetro (D) e dos fios, considerados
inextensíveis, a indicação do dinamômetro, com o sistema em
equilíbrio, é
O trabalho realizado pela força elástica para levar o bloco da
posição x = 4,0 m até a posição x = 2,0 m, em joules, vale
a) 120
b) 80
c) 40
d) 160
e) –80
Questão 41) Um menino de massa 60,0 kg desliza ao longo de
um escorregador, partindo do repouso no ponto A, a uma altura
de 4,0 m do ponto B, o mais baixo do escorregador. A
velocidade com que o menino chega ao ponto B é de 5,0 m/s. A
quantidade de calor gerada pelo atrito entre a superfície do
escorregador e o menino, devido ao seu deslocamento, é:
Clube dos Nerds
- 206 -
a) 3,15 × 103 J
b) 2,40 × 103 J
d) 1,65 × 103 J
e) 2,00 × 103 J
c) 7,50 × 102 J
Física | Prof. Frederico
Questão 42) Em física, o conceito de trabalho é diferente
daquele que temos no dia-a-dia. Nesse caso, trabalho está
associado ao desempenho de algum serviço ou tarefa, que pode
ou não exigir força ou deslocamento. (...)
(Gaspar, Alberto. Física. 1ª ed.,vol. único. São Paulo: Ática, 2004, p. 140)
Observe, nas situações abaixo descritas, a adequação ou não do
conceito físico de trabalho.
d) FE < FR e WE = WR
e)
FE = FR e WE = WR
Questão 45) A conversão da energia potencial gravitacional da
água armazenada em uma represa em energia elétrica é
denominada de “hidreletricidade” e os sistemas que fazem essas
conversões em larga escala são as hidrelétricas, conforme
ilustrado a seguir :
Situação I: Quando um alpinista sobe uma montanha, o
trabalho efetuado sobre ela pela força gravitacional, entre a
base e o topo, é o mesmo, quer o caminho seguido seja
íngreme e curto, quer seja menos íngreme e mais longo.
Situação II: Se um criança arrasta um caixote em um plano
horizontal entre dois pontos A e B, o trabalho efetuado pela
força de atrito que atua no caixote será o mesmo, quer o
caixote seja arrastado em uma trajetória curvilínea ou ao
longo da trajetória mais curta entre A e B.
Situação III: O trabalho realizado sobre um corpo por uma
força conservativa é nulo quando a trajetória descrita pelo
corpo é um percurso fechado.
Para as situações supracitadas, em relação ao conceito físico de
trabalho, é(são) correta(s) apenas a(as) proposição(ões)
a)
II
b) I
c) I e III
d) III
e) I e II
Questão 43) Um corpo de massa 10 kg é lançado verticalmente
com v0 de 10 m/s, voltando ao ponto de lançamento com
velocidade de 9 m/s. Sabendo‐se que sobre esse corpo atuam as
forças peso e de resistência do ar, o trabalho realizado pela força
de resistência do ar é:
a)
0J
b) 9,8 J
c) 81 J
d) 95 J
Questão 44) Deseja-se transportar um corpo de massa m até uma
plataforma situada a uma altura h do solo. Dois caminhos são
possíveis, uma rampa R e uma escada E, conforme esboçado na
figura.
Numa hidrelétrica, a água da represa escoa continuamente por
meio de dutos até a turbina, quando sua energia cinética de
translação é transformada em energia cinética de rotação, que ,
por sua vez, é transformada, por um gerador, em energia elétrica.
Uma vez que tal processo ocorre continuamente, é conveniente
calcular a energia disponível por unidade de tempo, isto é, a
potência elétrica que pode ser gerada, ou seja, PE. Tal potência
pode ser determinada pela expressão:
PE = 10,0 × ηG × h × QD kW
Onde, ηG é a eficiência global do sistema de produção, h, a altura
da água da barragem em relação à turbina e QD , a vazão
disponível (volume de água que pode ser utilizado por unidade
de tempo), dada em metros cúbicos por segundo (m3/s).
Considere que poderia ter sido construída uma hidrelétrica na
3
Barragem do Açu (RN) utilizando-se uma vazão de 15 m /s com
um desnível de 20 metros entre o nível da água e o local onde
seria instalada a turbina, e com uma eficiência global do sistema
de produção instalado (turbin a, gerador) igual a 0,80.
Considere, ainda, que uma residência típica da região onde a
hidrelétrica seria construída tem o perfil diário de consumo de
energia elétrica descrito pela Tabela abaixo .
Dispositivo Quantidade
Considere que se aplica uma força constante para levar o corpo
de massa m até o topo, sendo FE e FR respectivamente as
componentes da força paralela ao deslocamento do bloco da base
da escada ao topo e da base da rampa ao topo. Sendo WE e WR os
trabalhos realizados ao longo da escada e da rampa
respectivamente, pode-se concluir que
a)
Lâmpadas
Geladeira
Televisor
Com base nestas informações:
FE > FR e WE = WR
a)
b)
c)
b) FE < FR e WE > WR
c)
05
01
01
Potência
Energia
Horas/dia
(W)
em kWh
40,0
8
1,6
300,0
8
2,4
200,0
10
2,0
Calcule a potência, em kW, que pode ser gerada por
essa hidrelétrica.
Calcule a energia elétrica, em kWh, que pode ser
produzida, em um dia, por essa hidrelétrica.
Quantas residências típicas da região poderiam ser
supridas de energia elétrica por tal hidrelétrica?
FE = FE e WE < WR
Clube dos Nerds
- 207 -
Física | Prof. Frederico
Questão 46) Uma escada rolante transporta 20 pessoas (60kg
cada, em média) por minuto do 1º. para o 2º. andar de uma loja,
elevando-as 5,0m na direção vertical. Considerando a aceleração
da gravidade como 10m/s2, a potência média desenvolvida contra
a gravidade é, em watts,
a) 1,0x102 b) 2,0x102
c) 1,0x103 d) 2,0x103 e) 6,0x104
Questão 49) Um objeto, de massa m = 2,0 kg, é acelerado até
atingir a velocidade v = 6,0 m/s sobre um plano horizontal sem
atrito. Ele se prepara para fazer a manobra de passar pelo aro
(loop) de raio R = 2,0 m. A região após o aro possui um
coeficiente de atrito cinético µ = 0,30. Considere g = 10 m/s2 e
despreze a resistência do ar.
Questão 47) Uma partícula com massa de 200 g é abandonada, a
partir do repouso, no ponto “A” da Figura 1. Desprezando o
atrito e a resistência do ar, pode-se afirmar que as velocidades
nos pontos “B” e “C” são, respectivamente:
a)
O objeto acima conseguirá realizar o loop? Justifique.
b)
Calcule a velocidade inicial mínima que o objeto deve
possuir de modo a fazer o “loop” de modo seguro.
c)
Dado um objeto que tenha a velocidade mínima
calculada no item (b), qual seria a distância que o
mesmo percorreria após passar pelo aro?
Figura 1
a)
7,0 m/s e 8,0 m/s
b) 5,0 m/s e 6,0 m/s
c)
6,0 m/s e 7,0 m/s
d) 8,0 m/s e 9,0 m/s
e)
9,0 m/s e 10,0 m/s
Questão 48) 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.
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.
a) Apenas II e III
b) Apenas I
c) Apenas I e II
d) Apenas IV
Clube dos Nerds
Questão 50) Uma estação de esqui possui seu ponto mais alto a
4840 m acima do nível do mar. Um esquiador de massa 80,0 kg
parte do repouso do seu ponto mais alto, descendo até a metade
da altitude da montanha. Considerando que os efeitos de atrito e
a resistência do ar dissipam 1920 kJ da energia mecânica até esse
ponto, assinale a alternativa que contém a velocidade do
esquiador nessa altitude.
a)
22,0 m/s
b) 200 m/s
d)
220 m/s
e) 221 m/s
c) 20,0 m/s
Questão 51) Uma das competições dos X-games são as
manobras dos esqueitistas em uma rampa em U. Um atleta parte
do repouso do topo da rampa e através do movimento do seu
corpo, de peso 800 N, consegue ganhar 600 J a cada ida e vinda
na rampa, conforme ilustração a seguir.
Desprezando as perdas de energia e o peso do skate, o número
mínimo de idas e vindas que o atleta deve realizar para atingir
uma altura (h) de 3 m acima do topo da rampa é:
a)
2
b) 3
c) 4
d) 6
e) 8
Questão 52) Durante a Segunda Guerra Mundial, era comum o
ataque com bombardeiros a alvos inimigos por meio de uma
técnica denominada mergulho, cujo esquema pode ser observado
abaixo.
- 208 -
Física | Prof. Frederico
e)
Adaptado de Coleção 70º aniversário da 2ª Guerra Mundial. São Paulo: Abril,
2009.
Questão 54) As figuras representam um bloco preso a uma mola
que relaxa de um alongamento máximo, figura (III), até o ponto
x = 0 de equilíbrio, figura (I). Durante o movimento do bloco
(despreze o atrito), os valores das energias cinética (K) do bloco
e potencial elástica (U) do sistema variam continuamente, como
está indicado pelos histogramas abaixo nas figuras. Com base
nisso, podemos afirmar:
O mergulho do avião iniciava-se a 5 000 m de altura, e a bomba
era lançada sobre o alvo de uma altura de 500 m. Considere a
energia gravitacional do avião em relação ao solo, no ponto
inicial do ataque, igual a E1 e, no ponto de onde a bomba é
lançada, igual a E2.
Calcule
E1
.
E2
a)
Questão 53) Um bloco está apoiado em uma superfície
horizontal de atrito desprezível e encontra-se preso a uma mola
ideal, de tal forma que executa um movimento harmônico
simples. Na figura a seguir, os pontos A, 0 e B representam os
pontos de máxima compressão, de equilíbrio e de máxima
elongação da mola, respectivamente.
Quando a velocidade do bloco é zero, a distensão da
mola também é zero.
b) Na figura (I), a velocidade do bloco em x = 0 é nula.
c)
Na figura (III), a velocidade do bloco em xmáximo é
máxima.
d) Na figura (II), a energia cinética é menor que na
situação (I), e a energia potencial elástica é menor que
na situação (III). Por esta razão, quando o bloco atinge a
configuração (II) ocorre um mínimo na energia
mecânica do sistema.
e)
O gráfico de barras que representa corretamente os percentuais
da energia cinética do bloco e da energia potencial elástica
armazenada na mola para as posições A, 0 e B, indicadas na
figura, é:
a)
c)
Durante o movimento do bloco, a soma K + U
permanece constante.
Questão 55) Um bloco de 2 Kg de massa desloca-se,
inicialmente, ao longo de um plano horizontal sem atrito com
uma energia cinética inicial de 100 J. Durante um intervalo de
tempo de 4s, uma força variável, como mostra o gráfico abaixo, é
aplicada sobre o bloco, na mesma direção e no mesmo sentido da
velocidade inicial.
b)
d)
Após a aplicação dessa força (t = 4 s), a velocidade final do
bloco será
a) 60 m/s
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- 209 -
b) 30 m/s
c) 80 m/s
d) 50 m/s
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Questão 56) Um estudante abandonou uma bola de borracha
maciça, com 300 g de massa, de uma altura de 1,5 m em relação
ao solo, plano e horizontal. A cada batida da bola com o piso, ela
perde 20% de sua energia mecânica. Sendo 10 m/s2 a aceleração
da gravidade no local, a altura máxima atingida por essa bola,
após o terceiro choque com o piso, foi, aproximadamente, de
a) 77 cm
b) 82 cm
c) 96 cm
d) 108 cm
e) 120 cm
Questão 57) Durante a preparação para uma competição de
patinação no gelo, um casal de patinadores pretendia realizar
uma acrobacia que exigia uma colisão entre eles. Para tanto, eles
resolveram executar a seguinte sequência de movimentos:
Inicialmente, o patinador ficaria em repouso, enquanto sua
companheira se deslocaria em linha reta, em sua direção, com
velocidade constante igual 10m/s e, em um dado instante, ela
colidiria com ele, que a tomaria nos braços e os dois passariam a
se deslocar juntos com determinada velocidade, como previsto
pala Lei de Conservação da Quantidade de Movimento. A Figura
abaixo ilustra as situações descritas no texto.
a)
Usando a lei de conservação da quantidade de
movimento (momento linear), calcule a velocidade do
bloco B imediatamente após a colisão do bloco A .
b)
Calcule o deslocamento máximo sofrido pela mola se
o atrito entre o bloco B e o solo for desprezível.
c)
Calcule a distância deslocada pelo bloco B em direção
à mola, se o atrito cinético entre o bloco B e o solo for
igual a µc m = 0,4 . Nesse caso, a mola será
comprimida pelo bloco B ? Justifique.
Questão 59) Em uma aula de física, os alunos relacionam os
valores da energia cinética de um corpo aos de sua velocidade. O
gráfico abaixo indica os resultados encontrados.
Determine, em kg.m/s, a quantidade de movimento desse corpo
quando atinge a velocidade de 5 m/s.
Considere que a massa do patinador é igual a 60kg e a da
patinadora é igual a 40kg e que, para executar a acrobacia
planejada, após a colisão eles deveriam atingir uma velocidade
de 5,0m/s. Considere ainda que o atrito entre os patins e a pista
de patinação é desprezível.
Dado: Quantidade de movimento de um corpo: Q = mv,
onde m é a massa do corpo e v sua velocidade
Questão 60) Em desintegrações radioativas, várias grandezas
físicas são conservadas. Na situação representada na figura,
temos um núcleo de Tório (228Th), inicialmente em repouso,
decaindo em núcleo de Rádio (224Ra) e emitindo uma partícula α.
Na desintegração, a partícula α é emitida com uma energia
cinética de aproximadamente 8,4 × 10–13 J. Qual é a energia
cinética aproximada do núcleo do Rádio?
Diante do exposto:
a)
b)
Identifique qual o tipo de colisão que ocorre entre o
casal de patinadores e justifique sua resposta.
A partir do cálculo da velocidade do casal após a
colisão, explique se é ou não possível a realização da
acrobacia planejada por eles.
Questão 58) A figura abaixo mostra um sistema composto por
dois blocos de massas idênticas mA = mB = 3,0 kg e uma mola de
constante elástica k = 4,0 N / m. O bloco A está preso a um fio de
massa desprezível e suspenso de uma altura h = 0,8 m em relação
à superfície S , onde está posicionado o bloco B . Sabendo que a
distância entre o bloco B e a mola é d = 3,0 m e que a colisão
entre os blocos A e B é elástica, faça o que se pede nos itens
seguintes.
a) 15,0 × 10–15 J
d)
b) 8,4 × 10–15 J
9,0 × 10–13 J
c) 9,0 × 10–15 J
e) 15,0 × 10–13 J.
Questão 61) Uma maçã cai de uma árvore, sem nenhuma
resistência do ar, na cabeça de um famoso cientista.
Disponível em: <http://www.sciencemuseum.org.uk>.
Acesso em: 21 maio 2010.
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Física | Prof. Frederico
Enquanto a maçã cai,
a)
a sua quantidade de movimento é conservada e sua
energia cinética também.
b)
a sua quantidade de movimento é conservada e sua
energia mecânica também.
c)
a sua quantidade de movimento não é conservada, mas
sua energia mecânica sim.
d)
a sua quantidade de movimento não é conservada, mas
sua energia potencial gravitacional sim.
Questão 65) A Figura 1 mostra uma paraquedista aproximandose do solo, prestes a tocá-lo. Ela pode aterrissar mantendo suas
pernas rígidas e sofrendo danos em seus ossos, como mostra a
Figura 2, ou dobrar seus joelhos e rolar quando tocar o solo,
amortecendo a queda, sem sofrer danos em sua aterrissagem,
como mostra a Figura 3.
Questão 62) Uma esfera se move sobre uma superfície
horizontal sem atrito. Num dado instante, sua energia cinética
vale 20 J e sua quantidade de movimento tem módulo 20 N.s.
Nestas condições, é correto afirmar que sua
a)
velocidade vale 1,0 m/s.
b) velocidade vale 5,0 m/s.
c)
velocidade vale 10 m/s.
d) massa é de 1,0 kg.
e)
massa é de 10 kg.
(Introdução Ilustrada à Física, Editora Harbra. Adaptado)
Questão 63) Jornais e revistas anunciaram que um corpo de
massa m ficou praticamente destruído ao se chocar com o solo
depois de ter sido abandonado de uma altura h. A matéria
jornalística ainda justifica a destruição do corpo devido ao
aumento de seu peso durante a queda. Desprezando a resistência
do ar e considerando g = 10 m/cs2, assinale a alternativa correta.
A razão pela qual é mais segura a aterrissagem feita de
acordo com a Figura 3 é que
a)
dobrando os joelhos, a força recebida do solo pela
paraquedista é menor devido ao abaixamento de seu
centro de massa.
a)
Durante o choque do corpo com o solo, a força média
exercida do solo sobre o corpo é tanto menor quanto
maior for o tempo de contato entre eles.
b)
tocando o solo com as pernas rígidas, a quantidade de
movimento da paraquedista varia de forma mais lenta,
aumentando a força recebida do solo.
b)
O peso do corpo aumenta durante a queda.
c)
c)
Durante o choque do corpo com o solo, a força média
exercida do solo sobre o corpo é tanto maior quanto
maior for o tempo de contato entre eles.
o impulso recebido pela paraquedista quando toca o
solo com as pernas rígidas é maior, aumentando a
força que recebe do solo.
d)
quando dobra os joelhos, a paraquedista recebe um
impulso do solo num intervalo de tempo maior do que
se não dobrasse, diminuindo a força recebida.
e)
ao flexionar seus joelhos, a paraquedista transfere para
o solo sua quantidade de movimento de forma suave,
e para praticamente sem trocar forças com ele.
d)
O peso do corpo diminui durante a queda.
Questão 64) Um jogador de hockey no gelo consegue imprimir
uma velocidade de 162 km/h ao puck (disco), cuja massa é de
170 g. Considerando-se que o tempo de contato entre o puck e o
stick (o taco) é da ordem de um centésimo de segundo, a força
impulsiva média, em newton, é de:
a)
7,65
b)
7,65×102
c)
2,75×103
d)
7,65×103
e)
2,75×104
Clube dos Nerds
Questão 66) Um projétil de 20 g de massa entra horizontalmente
numa tábua fixa, de modo que, imediatamente antes de nela
penetrar, sua velocidade é de 800 m/s e ao sair da
tábua, a
velocidade, também horizontal, é de 600 m/s. Sendo de 0,01 s o
tempo que o projétil permaneceu no interior da tábua, a intensidade média da força que a tábua exerce sobre o projétil, em
Newtons, é:
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Física | Prof. Frederico
a) 400
b) 300
c) 200
d) 100
Questão 67) Uma xícara vazia cai de cima da mesa de uma
cozinha e quebra ao chocar-se com o piso rígido. Se essa mesma
xícara caísse, da mesma altura, da mesa da sala e, ao atingir o
piso, se chocasse com um tapete felpudo, ela não se quebraria.
a)
Questão 70) A figura abaixo representa um brinquedo de criança
conhecido em algumas regiões do Brasil como “João-Bobo”.
Possui uma base arredondada e, independentemente da força
aplicada ou como é colocado, ele retorna sempre à sua posição
natural, ou seja, tende a permanecer de pé.
Por que no choque com o piso rígido a xícara se quebra
e no choque com o piso fofo do tapete, não?
b) Suponha que a xícara caia sobre o tapete e pare, sem
quebrar. Admita que a massa da xícara seja 0,10 kg, que
ela atinja o solo com velocidade de 2,0 m/s e que o
tempo de interação do choque é de 0,50 s. Qual a
intensidade média da força exercida pelo tapete sobre a
xícara? Qual seria essa força, se o tempo de interação
fosse 0,010 s ?
Questão 68) Uma colisão parcialmente inelástica ocorre entre
duas massas idênticas. As velocidades iniciais eram v1i = 5,0 m/s
ao longo do eixo x e v2i = 0. Sabendo que, após a colisão, temos
v1f = 1,0 m/s ao longo de x, calcule v2f após a colisão.
a) 5,0 m/s
b) 4,0 m/s
d) 2,0 m/s
e) 1,0 m/s.
c) 3,0 m/s
Com base no exposto e na figura acima, responda ao que se
pede:
a)
que tipo de equilíbrio apresenta o brinquedo JoãoBobo? Justifique sua resposta.
b)
o que justifica o retorno do brinquedo sempre para a
posição vertical?
Questão 71) Em uma experiência, a barra homogênea, de secção
reta constante e peso 100 N, é suspensa pelo seu ponto C, por um
fio ideal, e mantida em equilíbrio como mostra a figura. Nas
extremidades da barra, são colocados os corpos A e B. Sabe-se
que o peso do corpo B é 80 N. A tração no fio que sustenta essa
barra tem intensidade
Questão 69) Uma pequena pedra de 10g é lançada por um
dispositivo com velocidade horizontal de módulo igual a 600
m/s, incide sobre um pêndulo em repouso e nele se engasta,
caracterizando uma colisão totalmente inelástica. O pêndulo tem
6,0 kg de massa e está pendurado por uma corda de massa
desprezível e inextensível, de 1,0 m de comprimento. Ele pode
girar sem atrito no plano vertical, em torno da extremidade fixa
da corda, de modo que a energia mecânica seja conservada após
a colisão.
a) 650 N
b) 550 N
d) 420 N
e) 320 N
c) 500 N
Questão 72) Em um poste, uma trave horizontal feita de madeira
serve de suporte para os três isoladores de alta tensão,
responsáveis, também, por manter os fios sobrelevados.
Considerando g = 10,0 m/s2, calcule
a)
a velocidade do pêndulo com a pedra engastada,
imediatamente após a colisão.
b)
a altura máxima atingida pelo pêndulo com a pedra
engastada e a tensão T na corda neste instante.
Clube dos Nerds
- 212 -
Física | Prof. Frederico
Os pesos da trave e dos isoladores podem ser considerados
desprezíveis. Cada fio exerce sobre seu isolador uma força
vertical de intensidade 400 N e, por essa razão, além da trave ser
presa diretamente ao poste, uma haste inclinada exerce um
esforço adicional para cima, em newtons, de intensidade
a) 100
b) 200
d) 400
e) 600
Considerando que a escada se comporta como uma barra
homogênea de 5 m e peso 100 N, e sabendo que o coeficiente de
atrito estático entre a escada e o chão é 0,5, a distância máxima x
que a base da escada pode estar da parede, sem deslizar, é,
aproximadamente, igual a
a) 1,5 m
c) 300
Questão 73) A figura abaixo mostra uma barra homogênea de
peso 10 N e de comprimento 10 m que está apoiada sobre um
suporte distante de 3,0 m da sua extremidade esquerda.
b) 2,5 m
c) 3,5 m
d) 4,5 m
Questão 76) Uma escada AB, uniforme, homogênea e de peso P,
tem sua extremidade A apoiada numa parede perfeitamente lisa e
a outra extremidade B no chão áspero. Na posição representada,
a escada está prestes a escorregar.
Nessas condições, a força de atrito entre o chão e a escada vale
Pendura-se um bloco de massa m = 2,0 kg na extremidade
esquerda da barra e coloca-se um bloco de massa M = 4,0 kg
sobre a barra do lado direito ao suporte. O valor de D, para que a
barra esteja em equilíbrio, em metros, vale
Dado: considere a aceleração da gravidade g = 10 m/s2.
a) 4,5
b) 5,0
d) 6,0
e) 6,5
c) 5,5
a)
3
P
4
b)
5
P
8
c)
1
P
2
d)
3
P
8
e)
1
P
4
Questão 77) O sistema mostrado na figura representa uma
espécie de móbile, formado por três hastes de massas
desprezíveis, interligadas por fios finos e inextensíveis, das quais
pendem quatro objetos, A, B, C e D. A massa do objeto D vale
mD = 50 g . Para todas as hastes, a = 5 cm e b = 15 cm (v.
figura). Então, para que o sistema permaneça em equilíbrio, com
todas as hastes na horizontal, a massa mA deve valer:
Questão 74) Um professor de física pendurou uma pequena
esfera, pelo seu centro de gravidade, ao teto da sala de aula,
conforme a figura:
a) 2,4 kg
Em um dos fios que sustentava a esfera ele acoplou um
dinamômetro e verificou que, com o sistema em equilíbrio, ele
marcava 10N. O peso, em newtons, da esfera pendurada é de
a) 5 3
b) 10
d) 20
e) 20 3
c) 10 3
b) 2,0 kg
c) 3,4 kg
d) 4,2 kg
e)5,0 kg
Questão 78) O tipo de luminária ilustrada ao lado foi utilizado
na decoração de um ambiente. A haste AC, presa à parede, é
homogênea, tem secção transversal constante e massa 800 g.
Quando o lampadário, pendente em A, tem massa superior a 500
g, o fio ideal AB arrebenta. Nesse caso, podemos dizer que a
intensidade máxima da força tensora suportada por esse fio é:
Questão 75) Uma escada está apoiada entre uma parede vertical
sem atrito e o chão (horizontal), conforme mostra a figura a
seguir.
a) 15 N
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b) 13 N
c) 10 N
d) 8 N
e) 5 N
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c)
Questão 79) Conforme a figura abaixo, o bloco B, sobre a
superfície horizontal de uma mesa, está vinculado ao bloco A, de
peso igual a 250N, suspenso, e a uma parede, por meio de fios
inextensíveis e de massa desprezível. Se o coeficiente de atrito
estático entre o bloco B e a superfície da mesa é 0,25, qual deve
ser o peso mínimo do bloco B, para manter o sistema em
equilíbrio estático? A resposta correta é:
W B=?
B
a porta abre-se mais facilmente na situação da figura 2,
r
porque o momento da força F aplicada é menor.
d) a porta abre-se mais facilmente na situação da figura 2,
r
porque o momento da força F aplicada é maior.
e)
não há diferença entre aplicarmos a força mais perto ou
r
mais longe da dobradiça, pois o momento de F
independe da distância d entre o eixo de rotação e o
ponto de aplicação da força.
Questão 82) A figura mostra um gráfico da velocidade de uma
partícula de massa m = 0,5 kg em função do tempo. Calcule o
módulo da força resultante sobre a partícula, no instante t = 4 s,
em newtons.
45º
A
W A=250N
a)
750 N.
b) 500 N.
d) 1500 N.
c) 250 N.
e) 1000 N.
Questão 80) Para abrir uma porta, você aplica sobre a maçaneta,
colocada a uma distância d da dobradiça, conforme a figura
abaixo, uma força de módulo F perpendicular à porta.
Questão 83) As baleias deslocam-se na água por meio de suas
nadadeiras caudais horizontais. Suponha que num dia de verão,
determinada baleia de 40 toneladas de massa, numa viagem para
águas mais frias em busca de alimentos, esteja se movendo
horizontalmente e tenha sua velocidade aumentada de 1,4 m/s
para 2,2 m/s num certo intervalo de tempo. A intensidade do
impulso total aplicado sobre essa baleia, nesse intervalo de
tempo, foi, em N.s, igual a
a) 16 000
Para obter o mesmo efeito, o módulo da força que você deve
aplicarem uma maçaneta colocada a uma distância d/2 da
dobradiça desta mesma porta, é:
a) F/2
b) F
c) 2F
d) 4F
r
Questão 81) Podemos abrir uma porta aplicando uma força F
em um ponto localizado próximo à dobradiça (figura 1) ou
r
exercendo a mesma força F em um ponto localizado longe
da dobradiça (figura 2). Sobre o descrito, é correto afirmar
que:
d) 88 000
b) 32 000
c) 56 000
e) 144 000.
Questão 84) Considere as forças que agem no processo de
tratamento de água: a força que a água exerce sobre as partículas,
a que o peso das partículas exerce sobre a Terra, a que as
partículas exercem sobre a água e a que o peso da água exerce
sobre a Terra. Com base na 3ª Lei de Newton, é correto afirmar
que formam um par ação-reação o empuxo e a força que
a)
o peso das partículas exerce sobre a Terra.
b) a água exerce sobre as partículas.
c)
as partículas exercem sobre a água.
d) o peso da água exerce sobre a Terra.
a)
a porta abre-se mais facilmente na situação da figura 1,
r
porque o momento da força F aplicada é menor.
b) a porta abre-se mais facilmente na situação da figura 1,
r
porque o momento da força F aplicada é maior.
Clube dos Nerds
Questão 85) Rotor é um brinquedo que pode ser visto em
parques de diversões. Consiste em um grande cilindro de raio R
que pode girar em torno de seu eixo vertical central. Após a
entrada das pessoas no rotor, elas se encostam nas suas paredes e
este começa a girar. O rotor aumenta sua velocidade de rotação
até que as pessoas atinjam uma velocidade v, quando, então, o
piso é retirado. As pessoas ficam suspensas, como se estivessem
“ligadas” à parede interna do cilindro enquanto o mesmo está
- 214 -
Física | Prof. Frederico
girando, sem nenhum apoio debaixo dos pés e vendo um buraco
abaixo delas.
Nesse contexto, o cavalo, em um trecho reto, consegue imprimir
uma aceleração máxima de módulo 0,5 m/s2 ao treminhão
transportando carga máxima permitida. A partir dessas
informações, desprezando as massas dos reboques e da cabina,
identifique as afirmativas corretas:
I.
A tensão máxima que o cabo vai suportar é de 27,5 ×
103 N.
II. A tensão mínima que o cabo vai suportar é de 7,5 × 103
N.
III. A tensão no cabo dependerá da distribuição da carga
nos dois reboques.
IV. A força que o motor do caminhão aplicará aos dois
reboques é de 30 × 103 N.
Em relação à situação descrita, é CORRETO afirmar que:
01. a força normal, ou seja, a força que a parede faz sobre
uma pessoa encostada na parede do rotor em
movimento, é uma força centrípeta.
02. se duas pessoas dentro do rotor tiverem massas
diferentes, aquela que tiver maior massa será a que terá
maior chance de deslizar e cair no buraco abaixo de
seus pés.
V. A força que o motor do caminhão aplicará aos dois
reboques dependerá da distribuição da carga nos
mesmos.
Questão 87) Em um laboratório de Física, um bloco de 0,5 kg de
massa encontra-se preso à extremidade superior de uma mola de
constante k = 100 N/m, a qual está apoiada sobre uma superfície
horizontal, conforme representado na figura abaixo.
04. o coeficiente de atrito estático entre a superfície do rotor
e as roupas de cada pessoa dentro dele deve ser maior
ou igual a
gR
v2
.
08. o coeficiente de atrito estático entre a superfície do rotor
e as roupas de cada pessoa dentro dele é proporcional ao
raio do rotor.
16. o coeficiente de atrito estático entre a superfície do rotor
e as roupas de cada pessoa dentro dele é proporcional à
velocidade v do rotor.
Questão 86) A cana-de-açúcar depois de cortada é transportada
até a usina por treminhões, que são compostos pela cabina,
também chamada de cavalo, e mais dois reboques. Por lei, a
carga máxima permitida que pode ser transportada por um
treminhão é de 60 toneladas; entretanto, cada reboque pode
suportar uma carga máxima de até 45 toneladas.
Um estudante resolve estudar como se dá a distribuição de
energia nesse sistema. Ele, então, imprime ao bloco uma certa
velocidade inicial, e observa que o bloco, quando passa pelo
ponto em que a mola não está nem comprimida nem distendida,
apresenta uma velocidade de 2 m/s para baixo. Tomando esse
ponto como referência, é correto afirmar que a maior altura, em
metros, atingida por esse bloco é:
Considere que:
•
os reboques estão acoplados por um cabo de massa
desprezível o qual pode suportar uma tensão máxima de
até 35×103 N;
•
o papel do cavalo é aplicar uma força F nos dois
reboques, conforme ilustração abaixo.
a) 0
b) 0,1
d) 0,2
e) 0 , 2 2
Questão 88) Um avião é autorizado a decolar, mas a aeromoça
esquece de travar as rodas do carrinho de alimentos que se
encontra no corredor, na parte da frente do avião. Admita que as
rodas desse carrinho estão bem polidas, de modo que o atrito
entre elas e o piso do avião é desprezível. Três observadores,
localizados nos pontos especificados abaixo, fazem
considerações acerca do movimento do carrinho enquanto o
avião acelera para decolar.
•
Clube dos Nerds
c) 0 ,1 2
- 215 -
O primeiro observador está parado na pista, ao lado do
avião.
Física | Prof. Frederico
•
O segundo observador está sentado em uma poltrona,
no interior do avião, com o cinto de segurança
afivelado.
•
O terceiro observador está na pista, deslocando-se em
linha reta e paralelamente ao avião, com velocidade
constante em relação ao primeiro observador.
máximo é sempre maior que a força de atrito cinético. O
coeficiente de atrito estático entre os pneus e a pista é µe = 0,80 e
o cinético vale µc = 0,60. Sendo g = 10 m/s2 e a massa do carro m
= 1200 kg , o módulo da força de atrito estático máxima e a da
força de atrito cinético são, respectivamente, iguais a
Nesse contexto, identifique as afirmativas corretas:
I.
O primeiro observador, fundamentado pela Lei da
Inércia, deduz que o carrinho não entra em movimento.
II. O segundo observador constata que o carrinho adquire
um movimento, entretanto ele não pode aplicar as leis
de Newton para explicar esse movimento.
III. O terceiro observador afirma que esse carrinho está se
deslocando com velocidade constante.
a)
1200 N e 12000 N.
b)
12000 N e 120 N.
c)
20000 N e 15000 N.
d)
9600 N e 7200 N.
GABARITO
1) Gab: E
2) Gab: B
3) Gab: C
6) Gab: C
7) Gab: A
8) Gab:
Questão 89) Um bloco de massa 2 kg desliza, a partir do
repouso, por uma distância d = 3 m, sob a ação de uma força de
módulo F = 10 N (ver figura). No final do percurso, a velocidade
do bloco é v = 3 m/s. Calcule o módulo da energia dissipada no
percurso, em joules.
5) Gab: B
a)
As molas estão empregadas de forma errada e invertida, pois a mola da curva
“A” sofre uma deformação maior com uma força menor se comparada com a
mola da curva “B”. Como a mola para as pernas devem ser “mais firme”,
recomenda-se que use a representada pela curva “B”. Para o braço, a mola
cujo comportamento é expresso pela curva “A”.
b)
F = 250 N
IV. O primeiro observador pode ser considerado como um
sistema de referência inercial, para descrever o
movimento do carrinho.
V. O segundo e terceiro observadores não podem ser
considerados como sistemas de referência inerciais.
4) Gab: D
9) Gab: C
10) Gab: A
11) Gab: B
12) Gab: E
13) Gab: B
14) Gab: E
15) Gab: D
16) Gab: D
17) Gab: B
18) Gab: D
19) Gab: D
20) Gab: A
21) Gab: A
22) Gab: 24
23) Gab: C
24) Gab: A
25) Gab: 1,5 m 26) Gab: D
27) Gab: A
28) Gab: A
29) Gab: C
30) Gab: E
31) Gab: E
32) Gab: B
33) Gab: B
34) Gab: A
35) Gab: A
36) Gab: A
37) Gab: D
38) Gab: A
39) Gab: B
40) Gab: A
41) Gab: D
42) Gab: C
43) Gab: D
44) Gab: A
45) Gab:
Questão 90) Uma criança, que está brincando com blocos
cúbicos idênticos, constroi as configurações compostas de três
blocos mostradas na figura. Cada bloco tem aresta a = 10 cm e
massa M = 100 g. A criança pode até perceber intuitivamente
que a configuração A é mais estável do que a B, mas não
consegue quantificar fisicamente essa estabilidade. Para tal, é
necessário determinar a diferença de energia potencial
gravitacional ∆U = UB – UA entre as duas configurações. Qual é
o valor de ∆U, em unidades de 10–2 joules?
a)
46) Gab: C
57.600 kWh; c)
47) Gab: A
9.600 residências
48) Gab: C
49) Gab:
a)
O objeto não passará pelo aro, fazendo o “loop”, pois ele necessita ter uma
energia cinética maior que a energia potencial no topo do loop; mg(2R) < ½
mv2 → v2 > 4gR = 80 → v > 8,9 m/s. Como a velocidade do objeto é 6,0 m/s,
este não passará pelo aro.
b)
vi = 10,0 m/s
c)
d = 16,7 m.
E1
E2
50) Gab: C 51) Gab: C
52) Gab:
54) Gab: E 55) Gab: D
56) Gab: A
a)
Questão 91) O sistema de freios ABS (do alemão “AntiblockierBremssystem”) impede o travamento das rodas do veículo, de
forma que elas não deslizem no chão, o que leva a um menor
desgaste do pneu. Não havendo deslizamento, a distância
percorrida pelo veículo até a parada completa é reduzida, pois a
força de atrito aplicada pelo chão nas rodas é estática, e seu valor
Clube dos Nerds
2400,0 kW; b)
- 216 -
b)
= 10 53) Gab: A
57) Gab:
Como após a colisão os dois permanecem unidos, então trata-se de um choque
perfeitamente inelástico. OU Como o coeficiente de restituição e=0, logo o
choque é inelástico.
Pela Lei de Conservação da Quantidade de Movimento (momento linear), a
quantidade de movimento inicial é igual à final, logo a velocidade do casal
após a colisão será determinada a partir de:
Pi = Pf ⇒ mava = (ma + mb)vab ⇒ vab =
m a va
ma + mb
=
40x10
40 + 60
=
400
100
=
4,0 m/s
Física | Prof. Frederico
Portanto vab = 4,0 m/s. E, assim, conclui-se que não será possível a realização
da acrobacia imaginada pelo casal, uma vez que seria necessária uma
velocidade final mínima de 5,0 m/s.
58) Gab:
a)
4,0 m/s
b)
2,0 × 3 ≈ 3,5m
c)
∆x =
16
= 2,0m
2 × 4,0
Se a distância inicial é de 3,0 m então o bloco B não cumprime a mola.
59) Gab: Q = 10 kg.m/s 60) Gab: A
61) Gab: C 62) Gab: E
63) Gab: A
66) Gab: A
64) Gab: B 65) Gab: D
67) Gab:
a)
O choque com o piso faz com que surja uma força muito grande, pois o tempo
de interação é muito baixo. O choque com o tapete faz este tempo aumentar,
diminuindo, assim, a força sobre a xícara e a energia cinética se perde mais
lentamente.
b)
para t = 0,5s → F = 1,4N
Jovem ou velha???
para t = 0,010s → F = 21N
68) Gab: B 69) Gab:
V ≈ 1 m/s; b) h = 0,05 m; T ≈ 57,1 N
a)
70) Gab:
a)
O brinquedo apresenta um equilíbrio estável. Pois, para um dado
deslocamento, o mesmo sempre retorna para a sua posição inicial.
b)
A justificativa é que esse brinquedo possui o seu centro de gravidade muito
próximo da sua base que nesse caso é arredondada.
71) Gab: A
72) Gab: E
73) Gab: D
74) Gab: D
75) Gab: C
76) Gab: D 77) Gab: A
78) Gab: A
79) Gab: E
80) Gab: C
81) Gab: D 82) Gab: 3
83) Gab: B
84) Gab: C
85) Gab: 05
86) Gab: II, III, IV
87) Gab: B
88) Gab: I, II, III, IV
89) Gab: –15 J
90) Gab: ∆U = 30 × 10–2 J
E ai? Sobe ou desce?
91) Gab: D
Nem tudo é o que parece . . .
Será este um ocaso??? ou um novo amanhecer???
Na verdade tudo depende de como se olha cada dia...
cada objeto...
cada situação...
cada pessoa...
Uma taça para brindarmos? Será?
e o que queremos para nós...
Que Deus despeje suas bençãos sobre todos nós e nos faça ver e ser o melhor em cada
situação, em cada acontecimento, em cada momento de nossas vidas.
Frederico Mercadante
[email protected]
Será que são circunferências?
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