Física 2 - Cobertura Máxima GGE

Gabaritos e Justificativas
Segunda Etapa
Física 2 
COMISSÃO DE PROCESSOS
SELETIVOS E TREINAMENTOS
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Física 2
Valores de Algumas Grandezas
 = 3,14
Carga do elétron: 1,6 x 10-19C
K=
1
= 9 x 109
4  o
N.m2
C2

0°
30°
45°
60°
90°
sen 
0
1
2
2
2
3
2
1
cos 
1
3
2
2
2
1
2
0
01. A equação horária para o movimento de uma partícula é x(t) = 15 – 2 t, onde x
é dado em metros e t em segundos. Calcule o tempo, em s, para que a
partícula percorra uma distância que é o dobro da distância da partícula à
origem no instante t = 0 s.
Resposta: 15
Justificativa:
De acordo com a equação horária x(t) = 15 – 2 t
tem-se que xo = 15 m e v = – 2 m/s.
Portanto, quando a distância percorrida for 2  xo = 30 m teremos
 x = – 30 m = – 2 t  t = 15 s.
02. O gráfico abaixo representa a velocidade escalar de um automóvel em função
do tempo. Qual é a aceleração, em m/s2?
Resposta: 20
Justificativa:
A inclinação da reta dá diretamente a aceleração
a = tg = (90 – 30)/3 = 20 m/s2
03. A figura abaixo ilustra as posições de dois carros que se movem no mesmo
sentido, ao longo de estradas retilíneas e paralelas. O carro A tem movimento
uniforme, enquanto B desloca-se com movimento uniformemente variado,
ambos partindo do repouso em t = 0 s. Qual é a velocidade de B, em km/h, no
instante em que ele alcança o carro A?
Resposta: 90
Justificativa:
xA = vA t e vA = 13,5/0,3 = 45 km/h
xB = (1/2) a t2 e vB = a t
Fazendo xA = xB  (1/2) a t2 = vA t  a t = vB = 2 vA
vB = 90 km/h
04. O ponteiro de segundos de um relógio defeituoso completa uma volta em
1,02 min. Após quantos minutos, marcados em um relógio que trabalha
corretamente, o relógio defeituoso estará marcando um minuto a menos?
Suponha que o período do relógio defeituoso é constante.
Resposta: 51
Justificativa:
T1 = 1 min  Período do relógio correto
T2 = 1,02 min  Período do relógio atrasado
X1/X2 = T2/T1 = 1,02  (n+1)/n = 1,02  n = 50
Para que n = 50 (número de voltas = minutos no relógio defeituoso), teremos
no relógio correto:
t = 50 x 1,02 = 51 min.
05. Um projétil é lançado do solo, segundo um ângulo de 15° com a horizontal. Ele
atinge um alvo no solo, que se encontra a uma distância igual ao alcance
máximo que o projétil teria se fosse lançado com uma velocidade inicial de
15 m/s e ângulo de lançamento de 45°. Qual foi a velocidade de lançamento do
projétil, em m/s? Despreze a resistência do ar.
Resposta: 21
Justificativa:
O alcance é dado por R = Vo2 sen (2)/g.
Queremos R(15°) = R (45°) =
Vo2
g
Vo'2 sen 30° = (15)2  Vo' =
2 x 15 = 21 m/s
06. Uma brincadeira de tiro ao alvo consiste em acertar, a partir do ponto O, uma
pequena esfera de ferro presa por um ímã, em P, como mostra a figura. No
instante em que é feito um disparo, a esfera se desprende, sendo
eventualmente atingida durante a queda. Se um projétil é disparado a 200 m/s e
acerta o alvo, após quanto tempo, em unidades de centésimos de segundos
(10-2 s), o alvo é atingido? Despreze a resistência do ar.
PQ  H  6 m
OQ  D  8 m
P
H
Vo
D
O
Q
Resposta: 5
Justificativa:
Com a origem do sistema de coordenadas em O, temos:
Alvo  XA = D; YA = H –1/2 gt2
Projétil  XP = Vo cos.t; Yp = Vo sen.t - 1/2 gt2
Fazendo XP = XA e YP = YA
V cos  t  D
obtemos  o
 Vo sen t  H

t
H2  D2
 5x10 2 s
Vo
07. Uma bolinha de massa 0,1 kg está conectada a uma mola ideal de constante
elástica igual a 180 N/m, como mostrado na figura. A bolinha é largada, a partir
do repouso, quando a distensão da mola vale 10 cm. Calcule a velocidade da
bolinha, em m/s, no instante em que ela passa pelo ponto onde a mola não
está nem distendida nem comprimida. Considere que a bolinha se move ao
longo de um tubo vertical de vidro sem atrito.
tubo
Resposta: 4
Justificativa:
Aplicando a conservação da energia mecânica Einicial (1) = Efinal (2) e tomando
o referencial de energia potencial gravitacional como sendo zero na situação
inicial tem-se
Ecinética (1) + Epotgrav (1) + Epotelast (1) = Ecinética (2) + Epotgrav (2) + Epotelast (2)
Logo, Epotelast (1) = Ecinética (2) + Epotgrav (2)  (1/2) kx2 = (1/2) mv2 + mgx.
(1/2)  180  (0,1)2 = (1/2)  0,1  v2 + 0,1  10  0,1  v = 4 m/s.
08. O gráfico abaixo representa a pressão em um líquido, contido em um
reservatório aberto, em função da profundidade h. Qual é a densidade do
líquido, em g/cm3?
Resposta: 2
Justificativa:
Temos: p = po + gh
A inclinação da curva = g = 0,2 x 105 N/m3 
 = 0,2 x 104 = 2 x 103kg/m3 = 2 g/cm3.
09. Um recipiente metálico de 10  está completamente cheio de óleo, quando a
temperatura do conjunto é de 20°C. Elevando-se a temperatura até 30°C, um
volume igual a 80 cm3 de óleo transborda. Sabendo-se que o coeficiente de
dilatação volumétrica do óleo é igual a 0,9 x 10-3°C-1, qual foi a dilatação do
recipiente, em cm3?
Resposta: 10
Justificativa:.
Dilatação do recipiente = dilatação do óleo – volume do óleo derramado = V.
V = Vo T – volume derramado
V = 104 x 0,9 x 10-3 x 10 - 80 = 90 - 80 = 10 cm3.
10. Uma estudante de massa de 50 kg elevou, com seu peso, um caminhão de
3500 kg usando um elevador hidráulico. A figura mostra o elevador que é
constituído de dois cilindros verticais conectados pela base. O cilindro A tem
um pistão de área SA e o cilindro B, um pistão de área SB. O espaço entre os
pistões foi preenchido com óleo mineral. Calcule a razão, SA/SB, para que a
estudante tenha obtido sucesso.
pistões
A
B
Resposta: 70
Justificativa:
As pressões à mesma altura nos cilindros são iguais, então pode-se escrever
pA = pB  FA/SA = FB/SB  SA/ SB = FA/FB = 3500/50 = 70
11. Um microscópio é composto de duas lentes convergentes. A lente que fica mais
próxima do objeto é chamada objetiva, e aquela através da qual se observa a
imagem é a ocular. A imagem I1, formada pela objetiva funciona como um
objeto para a ocular (vide figura). Quando o objeto é colocado a 1,0 cm da
objetiva, a imagem final que se observa é 100 vezes maior do que o objeto e se
encontra a 50 cm da lente ocular. Se a ampliação devido à lente objetiva é 20
vezes, determine a distância D entre as lentes, em cm.
50cm
1cm
D
Olho
Objeto
I1
Imagem
Objetiva
Ocular
I2
Resposta: 30
Justificativa:
m(objetiva) x m(ocular) = m (total).
Temos: mob. = 20; mt = 100  moc. = 5
i1/d = mob.  i1 = 20 x 1 = 20 cm
i2/(D-i1) = moc.  50 = 5 (D-20)  D = 30 cm
12. A intensidade de um feixe de luz linearmente polarizado é de 64  10-6 W/m2.
Calcule a intensidade do feixe, em unidades de 10-6 W/m2, logo após a
passagem por um polarizador cuja direção de polarização faz um ângulo de 60º
com a direção da polarização original do feixe.
Resposta: 16
Justificativa:
O campo elétrico Eo da luz após a passagem pelo polarizador, passa a ser
E = E0 cos , onde  é o ângulo entre a direção de polarização do polarizador
e a direção de polarização do feixe. Portanto, a intensidade transmitida é dada
por
I = I0 cos2  I = 64  10- 6  cos2(60º)  I = 16  10- 6 W/m2.
13. Duas cargas elétricas puntiformes positivas estão separadas por 4 cm e se
repelem com uma força de 27 x 10-5 N. Suponha que a distância entre elas
seja aumentada para 12 cm. Qual é o novo valor da força de repulsão entre as
cargas, em unidades 10-5 N?
Resposta: 3
Justificativa:.
F1 r22 122
F


 9  F2 = 1 = 3 x 10-5 N
2
F2 r12
9
4
14. Um elétron com energia cinética de 2,4 x 10–16 J entra em uma região de
campo elétrico uniforme, cuja intensidade é 3,0 x 104 N/C. O elétron descreve
uma trajetória retilínea, invertendo o sentido do seu movimento após percorrer
uma certa distância. Calcule o valor desta distância, em cm.
Resposta: 5
Justificativa:
O sentido do movimento inverterá, quando o trabalho realizado pelo campo
elétrico sobre o elétron for igual à energia cinética inicial.
Portanto, a distância percorrida será:
D
energia cinética
2,4 x 1016

 0,05 m
c arg a do elétronxcampoelétrico 1,6 x 1019 x 3 x 104
15. No circuito abaixo observa-se que, quando a chave C está aberta, o voltímetro
indica 4,5 V. Ligando-se a chave, o amperímetro indica 4,0 A e o voltímetro
passa a indicar 4,2 V. A partir destas medidas e considerando que o voltímetro
e o amperímetro são equipamentos ideais, determine a resistência interna da
bateria, em miliohms (10- 3 ).
A

r
C
V
Resposta: 75
Justificativa:.
Do enunciado conclui-se logo que  = 4,5 V.
Quando a chave estiver ligada,
teremos V = -ri  4,2 = 4,5 – rx4,0  r = 0,075 
16. Uma espira circular de raio 3,0 cm está num campo de indução magnética
uniforme, B = 0,01 Wb/m2. O plano da espira é perpendicular à direção do
campo. Quando B é reduzido a zero, uniformemente no tempo, observa-se na
espira uma força eletromotriz induzida de 2,0 V. Qual foi o tempo gasto, em
microssegundos (10 – 6 s) , para B ser reduzido a zero?
Resposta: 14
Justificativa:.
O tempo será igual à razão entre a variação do fluxo magnético e a força
eletromotriz
t 
 B( r 2 ) 0,01x 3,14 x (3 x 102 )2


 14,13 x 10 6 s


2,0