TIPO-A

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FÍSICA
Aceleração da gravidade, g = 10 m/s2
-11
2
2
Constante gravitacional, G = 7 x 10 N.m /kg
24
Massa da Terra, M = 6 x 10 kg
Velocidade da luz no vácuo, c = 300.000 km/s
01. Em 2013, os experimentos com colisões entre prótons no acelerador de
partículas LHC levaram à descoberta do bóson de Higgs, partícula
associada à origem da massa das demais partículas. Em um experimento
no LHC, ocorrem cerca de 600 milhões de colisões entre prótons a cada
segundo. Seja 10N a ordem de grandeza do número de colisões que
ocorrem em 10 horas. Qual é o valor de N?
Resposta: 13
Justificativa: Em 10 horas ocorrem 10  (3.600 s)  (600.000.000 colisões/s) =
2,16  1013. Assim, N = 13.
02. Uma viagem de automóvel de uma cidade A para uma cidade B é
realizada da seguinte forma: o trecho inicial, correspondente a 3/4 do
percurso total, é realizado com velocidade v1 = 60 km/h; o trecho final,
correspondente a 1/4 do percurso total, é realizado com velocidade v2 =
80 km/h. Considerando um percurso reto entre a cidade A e a cidade B,
calcule a velocidade média com que o automóvel realiza a viagem de A
a B, em quilômetros por hora.
Resposta: 64
Justificativa: A velocidade média é dada por
comprimento do percurso total e
vmédia 
vmédia 
x
, onde x é o
t
t é o tempo gasto neste percurso. Então,
x
x
x
 64 km / h


t1  t2 3 / 4x  1 / 4x 3 / 4x  1 / 4x
v1
v2
60
80
03. O gráfico a seguir ilustra a aceleração, em função do tempo, de uma
partícula que se move ao longo de uma linha reta. Se no instante t = 2,0
s a velocidade da partícula era de 60 m/s, qual é a sua velocidade em
m/s no instante t = 8,0 s?
TIPO-A
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Resposta: 69
Justificativa:
A “área” (levando-se em conta o sinal) do gráfico aceleração versus tempo dá a
variação de velocidade. Entre os instantes t = 2 s e t = 8 s, a “área” do gráfico vale 3
x 8 – 3 x 5 = 9. Se a velocidade em t = 2 s era de 60 m/s, então a velocidade em t =
8 s será de 60 + 9 = 69 m/s.
04. A figura a seguir ilustra um automóvel deslocando-se em uma estrada
retilínea horizontal, da esquerda para a direita. No instante mostrado, o
automóvel encontra-se em desaceleração. Do seu teto, pende um fio
ideal com uma bolinha amarrada na sua extremidade. Sabe-se que
sen() =
11 / 4 e cos() =
11  3,3 e
2
5 / 4 . Utilizando as aproximações
5  2,2 , qual é o módulo da aceleração do automóvel,
em m/s ?
Resposta: 15
Justificativa:
Pela 2ª lei de Newton aplicada à bolinha, tg() = FR/P = Ma/Mg = a/g. O módulo da
aceleração da bolinha vale a = g tg() = 10
indicada, a = 15 m/s2.
11 / 5 , o que dá, na aproximação
05. Uma bola com massa m = 0,1 kg é largada do repouso, do décimo
quinto andar de um edifício, a partir de uma altura de 45 m. No instante
imediatamente antes de tocar o solo, a velocidade da bola é 20 m/s.
Considerando que a trajetória da bola foi vertical, calcule quanta energia
foi dissipada devido à resistência do ar, em joules.
Resposta: 25
Justificativa: Em sistemas onde não há conservação da energia mecânica a
variação da energia mecânica é igual ao trabalho realizado pelas forças dissipativas,
Emec  W . Logo,
dissipada foi 25 J.
1 2
mv  mgh  W . Assim, W  25J e a energia
2
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06. Duas partículas, A e B, movem-se uma em direção à outra ao longo do
eixo x horizontal, com velocidades vA = 400 m/s e vB = 30 m/s (ver
figura a seguir). Desprezam-se todos os atritos. Após uma colisão
inelástica as partículas permanecem juntas. Qual é o módulo da
velocidade (em m/s) das partículas após a colisão?
Resposta: 13
Justificativa: Ao se desprezar os atritos, a conservação do momento linear total
leva a MAvA + MBvB = (MA + MB)v, donde obtemos 1x400 + 9x(30) = 10v, tal que
v = 13 m/s.
07. Um satélite artificial geoestacionário encontra-se em uma órbita circular
em torno da Terra. Sabendo-se que o raio da órbita é aproximadamente
42.000 km, e que a massa do satélite é 840 kg, calcule a força com que
a Terra atrai o satélite e forneça a resposta em unidades de 102 newtons.
Resposta: 02
Justificativa: A força de atração gravitacional é F
G
Mm
 200 N .
R2
08. Um tanque aberto no topo, feito para treinamento de mergulho com
cilindro, tem 30 m de profundidade. Quando preenchido com 1,0 m de
água, a pressão no fundo do tanque é p1 e a pressão da coluna de água é
p0. A pressão atmosférica local vale 10p0. O tanque é preenchido com
água até 23 m de altura e a nova pressão no fundo do tanque é p2.
Calcule a razão p2/p1.
Resposta: 03
Justificativa: A pressão no fundo do tanque é dada por p = p atmosférica + gh, onde 
é a densidade da água, g a aceleração gravitacional e h a altura da coluna de água.
Então, p1 = 10p0 + p0 = 11p0 e p2 = 10p0 + 23p0 = 33p0. Logo, p2/p1 = 3.
09. Uma fina vareta é feita de um metal de coeficiente de dilatação linear
2,5  105 oC1. A vareta é transferida para um local 10 oC mais frio,
sofrendo uma contração de 0,5 mm. Qual era o tamanho inicial da
vareta, em metros?
Resposta: 02
Justificativa: A expressão da dilatação térmica linear é L = L0T. Assim, L0 =
L/(T) = 0,5  103/(2,5  105  10) = 2 m.
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10. O diagrama pressão (p) versus volume (V) a seguir ilustra três
transformações termodinâmicas sofridas por um gás: isovolumétrica (do
ponto A ao ponto B), isobárica (do B ao C) e novamente isobárica (do C
ao B). Qual é o módulo do trabalho total realizado pelo gás?
Resposta: 00
Justificativa: A área do gráfico p vs V dá o trabalho realizado pelo gás. No
processo AB a área é zero. Por outro lado, as áreas dos processos BC e CB têm o
mesmo módulo e sinais contrários, de modo que o trabalho total nas três
transformações é nulo.
11. Uma partícula pontual, com carga elétrica positiva q = 3,0 C (1 C =
106 C) e massa m = 3,6 x 106 kg, é colocada dentro de uma casca
esférica de material isolante carregada uniformemente com carga
positiva. Sabendo-se que a partícula fica em equilíbrio estático em uma
certa altura ao longo da linha vertical que liga o centro da casca ao
ponto mais baixo da casca, calcule o módulo do campo elétrico
produzido pela casca na posição da partícula, em newton por coulomb.
Resposta: 12
Justificativa: De acordo com a simetria da distribuição de cargas, o campo elétrico
produzido na posição da partícula é vertical. Assim, pela segunda lei de Newton,
Felétrica – Fg = ma = 0. Logo, qE = mg, e E = mg/q = 12 N/m.
12. Os capacitores 1 e 2, de capacitâncias C1 = 4,0 F e C2 = 1,0 F (1 F
= 106 F), estão carregados com cargas q1 = 8,0 C e q2 = 2,0 C,
respectivamente, como mostrado na figura a seguir. Em t = 0, a chave
Ch é fechada. Qual é a carga do capacitor 2 depois que a chave é
fechada, em C?
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Resposta: 02
Justificativa:
Visto que q = CV, então V1 = q1/C1 = V2 = q2/C2 = 2 V e portanto não há fluxo de
carga entre os capacitores. A carga no capacitor 2 não muda com o fechamento da
chave.
13. O comprimento de onda e a frequência de uma onda eletromagnética
que se propaga em um material transparente são, respectivamente,  =
400 nm (1 nm = 109 m) e f = 0,50 x 1015 Hz. Calcule o índice de
refração n do material e forneça o valor N da resposta escrita na forma n
= N x 101.
Resposta: 15
Justificativa: O comprimento de onda é dado por  = v/f. Logo, v = f = 200 x 106
m/s. Assim, n = c/v = 1,5. Portanto, n = 15 x 10 -1.
14. Um fio com formato mostrado na figura a seguir é colocado em uma
região de campo magnético uniforme, de módulo B = 5,0 T e direção e
sentido indicados na figura. As hastes verticais do fio têm tamanho
3,0 m, e o comprimento da haste horizontal é de 4,0 m. O fio é
atravessado por uma corrente elétrica i = 2,0 A, de sentido indicado na
figura. Qual é o módulo, em newtons, da força magnética no fio?
Resposta: 40
Justificativa: As forças magnéticas nas hastes verticais anulam-se por terem
mesmo módulo e direção e sentidos opostos. A força magnética na haste horizontal
é a força magnética resultante, tendo módulo BiLsen(90o) = 40 N.
15. Analise as seguintes afirmações acerca do fenômeno das ondas.
Todas as ondas transportam matéria.
As ondas mecânicas são ondas transversais.
As ondas eletromagnéticas são ondas longitudinais.
As ondas eletromagnéticas precisam de um meio para se
propagarem.
4-4) As ondas mecânicas precisam de um meio para se propagarem.
0-0)
1-1)
2-2)
3-3)
Resposta: FFFFV
Justificativa: A afirmação (0-0) é falsa pois a maioria das ondas não transporta
matéria, só energia; A afirmação (1-1) é falsa pois as ondas em uma mola, por
exemplo, podem ser transversais e/ou longitudinais; A afirmação (2-2) é falsa pois
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nas ondas eletromagnéticas, os campos elétrico e magnético oscilam na direção
perpendicular à direção de propagação das ondas; A afirmação (3-3) é falsa pois as
ondas eletromagnéticas podem se propagar no vácuo, como acontece com a luz do
sol que chega a Terra; A afirmação (4-4) é verdadeira pois as ondas mecânicas se
propagam através das interações entre partículas, portanto precisam de um meio
para se propagarem.
16. Analise as seguintes afirmações acerca da radiação térmica do corpo
negro e da hipótese de Planck.
0-0)
1-1)
2-2)
3-3)
4-4)
Um corpo negro ideal absorve toda a radiação incidente sobre ele,
independentemente da sua forma.
Um corpo negro ideal deve ter cor escura, independentemente da
sua temperatura.
Para explicar a radiação emitida por um corpo negro, Planck
sugeriu que as ondas eletromagnéticas em propagação são
compostas de fótons de energia quantizada.
Para explicar a radiação emitida por um corpo negro, Planck
sugeriu que as partículas nas paredes do interior de uma cavidade
que se comporta como um corpo negro devem absorver ou emitir
pacotes de energia quantizada.
Os pacotes de energia a que se refere o item anterior têm energia
inversamente proporcional à frequência de oscilação das partículas.
Resposta: VFFVF
Justificativa: A afirmação 0-0 é verdadeira, pois se refere à própria definição de
um corpo negro. A afirmação 1-1 é falsa, pois a cor de um corpo negro ideal é
resultante do seu espectro de emissão de radiação, o qual depende da temperatura.
A afirmação 2-2 é falsa, pois esta foi a hipótese que Einstein utilizou para explicar
o efeito fotoelétrico. A afirmação 3-3 é verdadeira e deu origem à quantização da
energia na Física. A afirmação 4-4 é falsa, pois os pacotes têm energia diretamente
proporcional à frequência.
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