Vestibulando Web Page – www.vestibulandoweb.com.br - UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA - PROVA DE FÍSICA DISCURSIVA – VESTIBULAR 2007 – 01) Abaixo estão relacionados alguns fenômenos térmicos observados no cotidiano, envolvendo as substâncias ou materiais destacados em negrito: (1) Temos sensação de “frio” na palma da mão quando tocamos a maçaneta metálica de uma porta à temperatura ambiente. (2) Uma garrafa de vidro fechada e quase cheia de água pode se fragmentar após algum tempo no congelador de uma geladeira. (3) Temos sensação de “frio” após ser jogado álcool à temperatura ambiente em parte de nosso corpo. (4) Um fio fino de aço pode atravessar um bloco de gelo sem fragmentálo. (5) Água à temperatura acima da ambiente e bem abaixo de 100 ºC no interior de um frasco fechado pode ferver quando se joga água “fria” na parede externa do recipiente. (6) Relógios cujos pêndulos são feitos de invar (liga metálica de aço e níquel) são mais precisos que relógios cujos pêndulos são feitos de aço comum. Convergente, pois a imagem está sendo projetada num anteparo (raios reais). Uma lente divergente produziria imagens virtuais, formada pelo prolongamento dos raios, que não é o caso. Seguem-se as propriedades físicas das substâncias ou materiais destacados em negrito que podem justificar a ocorrência dos fenômenos listados. Utilizando a numeração estabelecida acima, faça a correlação entre cada uma das propriedades e o respectivo fenômeno por ela explicado: ( ) Ponto de ebulição dependente da pressão. ( ) Ponto de fusão dependente da pressão. ( ) Alta condutividade térmica. ( ) Dilatação anômala. ( ) Baixo coeficiente de dilatação. ( ) Baixo calor latente de vaporização. 03) Um resistor variável R é ligado a uma fonte de corrente contínua, de força eletromotriz ε e resistência interna rint, constantes, configurando um circuito fechado de corrente total i. Para diferentes valores de R, são medidas a corrente total do circuito i e a diferença de potencial de saída V da fonte. O gráfico ao lado apresenta algumas dessas medidas efetuadas. b) Determine a distância da tela até a lente. Pede-se a distância da imagem até a lente, portanto: 1 1 1 1 1 1 + = ⇒ + = ⇒ p' = 120cm p p' f 40 p' 30 c) Determine o comprimento da imagem formada. O aumento pode ser calculado pela relação: 40 10 = ⇒ x = 30cm 120 x A imagem formada possui 30cm de altura. Resposta: 5,4,1,2,6,3 02) A imagem de um objeto de 10 cm de comprimento é formada com nitidez em uma tela, utilizando-se uma lente de distância focal igual a 30 cm. Sabendo-se que a lente encontra-se a 40 cm do objeto, faça o que se pede: a) Responda se a lente é convergente ou divergente. Justifique sua resposta. Determine: a) a força eletromotriz ε e a resistência interna rint da fonte. Vestibulando Web Page – www.vestibulandoweb.com.br O valor de ε corresponde à tensão VAB quando o circuito está aberto. Logo, pelo gráfico vemos que, para circuito aberto(i=0), temos v = ε = 6V. Escolha um par de pontos, por exemplo V=5 e i=2. Para essa situação, se V=5, sobrou uma ddp de 1V que, certamente, foi consumida pela resistência interna da bateria. Portanto, aplicando V=RI para ela: 1 = r.2 ⇒ r = 0,50Ω b) a potência total dissipada em todo o circuito quando i = 2 A. A potência total é aquela dissipada pela soma das duas resistências. Primeiro calculamos o valor de R quando i=2A. ⇒ 5 = R.2 ⇒ R = 2,5Ω Com base nessas informações, faça o que se pede: a) Obtenha uma expressão para a corrente induzida i na espira em função de B, L, v e R. Calcularemos a corrente induzida a partir de ε = Ri . Portanto, precisamos encontrar antes o valor de ε. B.L.L Como, ε = ∆φ ⇒ ε = = BLv ∆t ∆t Portanto, BLv ε = Ri ⇒ i = R b) Obtenha uma expressão, em função de B, L, v e R, para o módulo F da força que deve ser feita na espira para mantê-la a essa velocidade v . Nesse caso; P = Vi = (r + R ).i 2 = (0,5 + 2,5).22 = 12W c) o valor de V no caso da resistência R ser infinitamente maior que a resistência rint. Justifique sua resposta. No caso de R com valores infinitamente altos, teremos uma corrente muitíssimo pequena passando por ele. Como esse valor de corrente também circulará por rint(afinal ela está em série com R) podemos ver por V=rinti, que o valor da ddp entre os terminais de rint será praticamente zero. Logo, VAB medido será praticamente igual à F = Bqvsenθ ⇒ F = Bq L BLv ⇒F =B L ∆t R v ⇒ F = B 2 L2 R c) Indique na figura o sentido da corrente induzida i e a direção e o sentido da força referida no item anterior. Usando a regra da “Mão direita”: i F ε. 04) Uma espira de um fio condutor quadrada, de lado L e resistência elétrica R, é introduzida, com veloci dade constante v , em uma região que possui um campo magnético uniforme e constante B perpendicular à folha de papel, como ilustrado na figura abaixo. 05) Uma canoa de comprimento L e massa MC encontra-se parada num lago de águas tranqüilas. Uma pessoa de massa MP inicialmente em repouso desloca-se por todo o comprimento dessa embarcação, com velocidade de módulo VP, fazendo a canoa deslocar-se com velocidade de módulo VC. Sabendo que todas as velocidades são relativas a um observador sentado à margem do lago e que as forças de atrito envolvendo o ar e a água são desprezíveis, faça o que se pede: a) Responda se o centro de massa do sistema (canoa + pessoa) permanece em repouso, em relação ao observador mencionado, enquanto a pessoa se move. Justifique a sua resposta. Vestibulando Web Page – www.vestibulandoweb.com.br O centro de massa permanece em repouso, pois não há forças externas atuando sobre o sistema (canoa + pessoa). b) Obtenha uma expressão para o módulo da velocidade VC em função de MP, MC e VP. Como não há forças externas agindo sobre o sistema (canoa+pessoa), podemos usar a conservação do momento e obter: Q antes = Q depois ⇒ 0 = M P V P − M p + M C VC ( Vc = − ) M pV p M p + Mc O sinal de “menos” indica que ela está com velocidade na direção oposta a a VP. c) Obtenha uma expressão para o módulo D do deslocamento da canoa, também relativo ao observador, quando a pessoa tiver completado a sua caminhada, em função de L, MP e MC. O aluno deverá perceber que a canoa possui uma aceleração inicial, responsável por colocá-la em movimento. Porém, a partir de alguns segundos, essa aceleração assume valor zero, fazendo com que a canoa tenha um movimento uniforme. A dica é dada na questão pela expressão “...quando a pessoa tiver completado a sua caminhada...” Para a pessoa no final da caminhada e considerando que a aceleração inicial agiu em curto intervalo de tempo, podemos usar V p = ∆s ∆t . Substituindo o valor do deslocamento V p = L ∆t ⇒ ∆t = L Vp ficamos com Para a canoa, vale a equação equivalente Vc = D ∆t . Substituindo os valores de ∆t e de Vc calculado no item anterior, ficamos com: Vc = D ∆t ⇒ M pV p M p + Mc Rearranjando, LM p ⇒D= M p + Mc = D L Vp Resolução: Prof. Rodrigo Marques Colégio Raiz e Raiz Cursos Especiais www.colegioraiz.com.br (32)3531-7914 - (32)3531-4624