Física – 1

Física – 1
Valores de algumas grandezas físicas
2
Aceleração da gravidade: 10 m/s
Densidade da água: 1,0 g/cm 3
k = 1/4πε0 = 9,0 × 109 N.m 2/c2
5
1 atm = 1,0 x 10 N/m
2
sen 30°° = 0,5
01. A figura mostra um gráfico da velocidade em função do tempo para um veículo
que realiza um movimento composto de movimentos retilíneos uniformes.
Sabendo-se que em t = 0 a posição do veículo é x0 = + 50 km, calcule a
posição do veículo no instante t = 4,0 h, em km.
v (km/h)
20
15
10
0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0 t (h)
-15
-20
Resposta: 25
Justificativa:
Do gráfico temos que: x = 50 + (15 × 1) + (0 × 1) − (20 × 2) = + 25 km
02. Uma pedra é lançada para cima, a partir do topo de um edifício de 60 m com
velocidade inicial de 20 m/s. Desprezando a resistência do ar, calcule a
velocidade da pedra ao atingir o solo, em m/s.
Resposta: 40
Justificativa:
h
v0
v0
H
v
Quando a pedra atingir a altura de H = 60 m, de volta,
a sua velocidade será 20 m/s.
Assim, a velocidade ao tocar o solo será :
v 2 = v 20 + 2gH
v 2 = 20 2 + 2 × 10 × 60 = 1600
v = 40 m / s
03. Um submarino em combate lança um torpedo na direção de um navio
ancorado. No instante do lançamento o submarino se movia com velocidade v =
14 m/s. O torpedo é lançado com velocidade vts, em relação ao submarino. O
intervalo de tempo do lançamento até a colisão do torpedo com o navio foi de
2,0 min. Supondo que o torpedo se moveu com velocidade constante, calcule
vts em m/s.
v
submarino
torpedo
4,2 km
Resposta: 21
Justificativa:
Vetorialmente tem-se: v tn = v ts + v sn , onde tn ≡ torpedo-navio; ts ≡
torpedo-submarino; sn ≡ submarino-navio.
vtn = 4200 m/120 s = 35 m/s e como os vetores são colineares então,
vts = 35 − 14 = 21 m/s.
04. Um casal de patinadores pesando 80 kg e 60 kg, parados um de frente para o
outro, empurram-se bruscamente de modo a se movimentarem em sentidos
opostos sobre uma superfície horizontal sem atrito. Num determinado instante, o
patinador mais pesado encontra-se a 12 m do ponto onde os dois se
empurraram. Calcule a distância, em metros, que separa os dois patinadores
neste instante.
Resposta: 28
Justificativa:
M
t=0
t = ∆t
vM
m
vm
M
m
12 m
x
Conservaçã o de momento : Mv M = mv m
x = v m ∆t
12M 12 × 80
→x=
=
= 16 m
m
m
60
v m ∆t M
A separação entre os patinadore s = 12 + 16 = 28 m
12 = v M∆t =
05. Um bloco de 1,2 kg é empurrado sobre uma superfície horizontal, através da
aplicação de uma força F , de módulo 10 N conforme indicado na figura.
Calcule o módulo da força normal exercida pela superfície sobre o bloco, em
newtons.
F
30°
Resposta: 17
Justificativa:
→
→
N
F
º
30
→
P
O bloco está em equilíbrio na direção vertical: N − Fsen(30°) − P = 0 ou
N = mg + Fsen(30°) = 17 N.
06. Um bloco de pedra, de 4,0 toneladas, desce um plano inclinado a partir do
repouso, deslizando sobre rolos de madeira. Sabendo-se que o bloco percorre
12 m em 4,0 s, calcule o trabalho total, em kJ, realizado sobre o bloco pela
força resultante no intervalo de tempo considerado.
30°
Resposta: 72
Justificativa:
2
2
Da cinemática tem-se: x = ½(at ) = 0,5(a4 ) = 12
a = 1,5 m/s.
Logo, v = at = 1,5 × 4 = 6 m/s.
2
3
2
3
τ = ∆Ec = ½(mv ) = 0,5(4 × 10 × 6 ) = 72 × 10 J = 72 kJ.
07. Uma caixa d’água de 66 kg precisa ser içada até o telhado de um pequeno
edifício de altura igual a 18 m. A caixa é içada com velocidade constante, em
2,0 min. Calcule a potência mecânica mínima necessária para realizar essa
tarefa, em watts. Despreze o efeito do atrito.
Resposta: 99
Justificativa:
Subindo com velocidade constante F = P = mg = 660 N.
A velocidade de subida é: v = 18/120 = 0,15 m/s.
P = F v = 660 × 0,15 = 99 W.
08. Deseja-se saber a massa de uma régua de 1,0 m de comprimento e dispõe-se
de um pequeno corpo de 9,0 g. Realiza-se o experimento mostrado abaixo.
Apóia-se a régua, na iminência de cair, sobre a borda de uma mesa horizontal,
com o corpo na extremidade da régua (ver figura). O ponto P coincide com a
marcação 45 cm e alinha-se com a borda da mesa. O ponto Q indica o ponto
médio da régua e o pequeno corpo coincide com a marcação 0,0 cm. Calcule a
massa da régua, em g.
régua
Q
corpo
P
Resposta: 81
Justificativa:
Em relação à borda da mesa, onde
L é o comprimento da régua, temos:
x
M
N
m
F
P
F
L
− x = Px
2
L
mg − x = Mgx
2
L
−x
50 − 5
M=m 2
=9
= 81 g
5
x
09. É impossível para uma pessoa respirar se a diferença de pressão entre o meio
externo e o ar dentro dos pulmões for maior do que 0,05 atm. Calcule a
profundidade máxima, h, dentro d’água, em cm, na qual um mergulhador pode
respirar por meio de um tubo, cuja extremidade superior é mantida fora da água.
Ar
Água
Resposta: 50
Justificativa:
h
p ex = p0 + ρgh pi = p 0
∆p = p ex − pi = ρgh
∆p = 0,05 × 105 = ρgh → h =
h=
0,05 × 105
103 × 10
0,05 × 10 5
ρg
= 0,5 m = 50 cm
10. As curvas A e B representam duas fotografias sucessivas de uma onda
transversal que se propaga numa corda. O intervalo entre as fotografias é de
0,008 s e é menor do que o período da onda. Calcule a velocidade de
propagação da onda na corda, em m/s.
y (mm)
1,0
0,5
B
A
0,0
-0,5
-1,0
0,0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
2,4
2,8
x (m)
Resposta: 25
Justificativa:
Levando-se em conta a separação entre dois pontos consecutivos com
∆x
0,20
mesmo deslocamento transversal, obtemos: v =
=
= 25 m/s
∆t 0,008
11. Um estudante utiliza uma lente biconvexa para projetar a imagem de uma vela,
ampliada 5 vezes, numa parede. Se a vela foi colocada a 30 cm da lente,
determine a distância focal da lente, em cm.
Resposta: 25
Justificativa:
i = 5×o i× o 5
= × o = 25 cm
1 1 1 → f =
+ = i+o 6
i o f
12. Três cargas puntiformes, q, no vácuo, de módulo igual a 2,7 x 10-10 C, estão
situadas conforme indica a figura abaixo. Determine o potencial resultante, em
volts, no ponto O da figura para d = 9,0 cm.
+q
-q
d
d
30°
30°
O
30°
d
+q
Resposta: 27
Justificativa:
V =
2,7 × 10 −10
1
q
× = 9 × 10 9 ×
= 27 volts
4πε 0 d
9 × 10 − 2
13. Numa montagem com 5 resistores iguais e ligados em paralelo, a diferença de
potencial e a corrente elétrica em um dos resistores valem 12 V e 0,05 A,
respectivamente. Calcule, a resistência elétrica equivalente da montagem, em
ohms.
Resposta: 48
Justificativa:
A resistência de um resistor é R = 12/0,05 = 240 Ω.
Req = 240/5 = 48 Ω.
14. O capacitor de 15 µF do circuito está inicialmente descarregado. Depois que a
chave Ch for fechada, determine a carga total que passará pela chave, em µC.
Ch
C = 15 µF
+ -
ε = 1,2 V
Resposta: 18
Justificativa:
A carga deixará de fluir quando a diferença de potencial no capacitor
q
for igual à diferença de potencial na bateria. Então:
= 1,2
C
-6
-6
obtemos q =15 x 10 x1,2 = 18 x 10 C = 18 µC
15. O fluxo magnético através do anel da figura é 37 x 10-3 Wb. Quando a corrente
que produz este fluxo é interrompida, o fluxo cai a zero no intervalo de tempo de
1,0 ms. Determine a intensidade da força eletromotriz média induzida no anel,
em volts.
B
Resposta: 37
Justificativa:
A intensidade da força eletromotriz média induzida é igual à variação
do fluxo magnético por unidade de tempo, portanto
ε=
∆φ 37 x10 −3
=
= 37 volts
∆t
1x10 − 3
16. O diagrama abaixo representa os 4 níveis de menor energia do átomo de
hidrogênio calculados usando o modelo de Bohr. Calcule a energia mínima, em
eV, que pode ser absorvida pelo átomo quando ele estiver no estado
fundamental.
n=4
n=3
-0,85 eV
n=2
-3,4 eV
n=1
-13,6 eV
-1,51 eV
Resposta: 10
Justificativa:
A mínima energia corresponde à transição do estado fundamental para
o primeiro estado excitado (energia mínima) = -3,4 – (-13,6) = 10,2 eV