PROVA DE FÍSICA II

PROVA DE FÍSICA II
Esta prova tem por finalidade verificar seus conhecimentos das leis que regem a natureza. Interprete as questões do modo
mais simples e usual. Não considere complicações adicionais por fatores não enunciados. Em caso de respostas numéricas,
admita exatidão com um desvio inferior a 5 %. A aceleração da gravidade será considerada como g = 10 m/s².
01. A seqüência de fotos mostra um avião em procedimentos
de pouso.
1.
Avião reduzindo a velocidade e perdendo altitude, mas
ainda no nível das nuvens mais baixas.
2.
Avião aproximando-se da pista, com velocidade mais
reduzida, e estendendo os flaps.
3.
Avião mais próximo do solo com velocidade menor ainda e
estendendo mais ainda os flaps.
4.
Avião já na pista, freando e com os freios aerodinâmicos
acionados.
Os comentários seguintes associam os procedimentos
descritos
com
princípios
da
Física.
Um
deles
está
inteiramente correto. Identifique-o.
A) Os flaps estendidos (foto 2) aumentam a área das asas e provocam a diferença de pressão entre as partes inferior e
superior, dando mais sustentação, necessária para a condição de menor velocidade no momento do pouso. Trata -se de
uma aplicação da equação do tubo Venturi.
B) Os flaps estendidos (foto 2) aumentam a área das asas e a diferença das forças de empuxo entre as partes inferior e
superior, dando mais sustentação, necessária para a condição de menor velocidade no momento do pouso. Trata -se de
uma aplicação da equação de Bernoulli.
C) A extensão dos flaps e sua inclinação para baixo (nas fotos 3 e 4), têm como função alterar a forma da asa para diminuir a
sustentação, conveniente no momento do pouso. Trata -se de uma aplicação da equação de Stevin.
D) A extensão dos flaps e sua inclinação para baixo (fotos 3 e 4) servem apenas para aumentar a resistência do ar e diminuir a
velocidade nos instantes finais de aproximação para o pouso. Trata -se de uma aplicação do princípio de Arquimedes.
E) Os freios aerodinâmicos (foto 4) reduzem a velocidade pela ação do atrito, e diminuem a sustentação do avião, prendendo-o
mais ainda ao solo. Trata -se de uma aplicação da experiência de Torricelli.
02. A figura ilustra o método de Fizeau para determinar a velocidade da luz. O processo está descrito a seguir.
1
O raio, que sai da fonte de luz (1), chega ao vidro semitransparente (2), é parcialmente refletido na direção (2-3) e parcialmente
transmitido na direção (2-4). Passa entre os dentes da roda dentada (4) e segue em direção ao espelho fixo (5). Refletido na
mesma direção, o raio passa novamente no espaço entre os dentes (4) e chega ao vidro semitransparente 2, onde é
parcialmente refletido na direção (2-6), chegando ao observador. Com a roda parada, o observador vê a luz. Quando o motor é
ligado e a velocidade da roda aumenta, a luz deixa de ser vista na direção (2-6). Nessa situação, determina-se a velocidade
angular da roda dentada. Para calcular a velocidade da luz deve-se dividir
A) a distância entre os pontos 2 e 5 pela velocidade angular da roda dentada.
B) a distância entre os pontos 2 e 5 pelo número de dentes da roda dentada.
C) a distância entre os pontos 4 e 5 pelo tempo no percurso do espaço entre dois dentes.
D) o dobro da distância entre os pontos 2 e 5 pelo tempo no percurso do espaço entre dois dentes.
E) o dobro da distância entre os pontos 4 e 5 pelo tempo no percurso do espaço entre dois dentes.
03. O lápis da figura teve seu comprimento medido com uma régua milimetrada (17,25 cm) e o seu diâmetro com um
paquímetro (0,750 cm). Utilizando a teoria dos algarismos significativos e as regras de arredondamento, marque a
alternativa que representa a área lateral do lápis, considerando-o como um cilindro.
(considere ð = 3)
A) 38,8125 cm 2.
B) 38,0 cm 2.
D) 38,8 cm 2.
C) 39,0 cm 2.
E) 39 cm 2.
04. Para determinar o índice de refração de um líquido, ele é colocado num recipiente de vidro e um feixe de luz é
dirigido, a partir do ar, de modo a penetrar na camada líquida, ser refletido no fundo e não voltar para o ar. É
possível determinar o índice de refração, usando esse
processo?
Considere
conhecido
o
ângulo
da
primeira
incidência.
As alternativas seguintes respondem à indagação. Só uma está
correta. Assinale-a.
A) Não. Seria necessário que o ângulo da primeira incidência fosse de
90º, por uma questão de simetria.
B) Não. Faltam informações sobre as reflexões internas no líquido.
C) Sim. No retorno ocorre reflexão total e para o cálculo, basta
determinar o inverso do seno do ângulo de incidência.
D) Sim. A condição de reflexão é total no retorno do raio, após reflexão
no fundo. Para o cálculo, basta determinar o inverso do quadrado
do seno do ângulo da primeira incidência.
E) Não. Para se obter a reflexão total no retorno, seria necessário ultrapassar o ângulo limite já na primeira incidência. Nesse
caso, já ocorreria reflexão total na primeira incidência e o raio não penetraria no líquido.
2
05. A foto mostra lâmpadas incandescentes de várias potências.
Relacione os filamentos com algumas características dessas
lâmpadas.
Uma das afirmativas seguintes está correta. Assinale-a.
A) Se todos os filamentos forem de fios de igual diâmetro, as lâmpadas
(ligadas em 220 Volts), de maior potência terão filamentos mais
compridos.
B) Se todos os filamentos tiverem o mesmo comprimento, as lâmpadas
(ligadas e m 220 Volts), de menor potência terão filamentos com fios
de maior diâmetro.
C) Se todos os filamentos (ligados em 110 Volts) tiverem o mesmo
comprimento e forem construídos com fios de igual diâmetro, os de material com maior resistividade terão menor potência.
D) Para duas lâmpadas de igual potência, projetadas para 110 e 220 V, se os filamentos forem de fios de mesmo comprimento,
a lâmpada de maior tensão terá o filamento construído com fio de menor diâmetro.
E) Para duas lâmpadas de igual potência, projetadas para 110 e 220 V, se os filamentos forem de fios de dimensões idênticas,
a lâmpada de maior tensão terá o filamento construído com material de menor resistividade.
06. Você já deve ter visto o densímetro usado no controle de combustíveis nos postos de gasolina. A seqüência de
fotos mostra características desses instrumentos usados na medida da densidade da gasolina e da água.
Sobre esse processo de medida, assinale o comentário correto a seguir.
A) Os valores indicados nas escalas vão
diminuindo, de baixo para cima, porque
líquidos mais densos exercem empuxo
menor sobre objetos flutuantes.
B) A gasolina tem densidade menor do que a
água. Na mistura dessas duas substâncias,
a gasolina fica, após o equilíbrio, na parte
inferior do recipiente.
C) Os valores indicados nas escalas vão
aumentando, de cima para baixo, sempre
que as densidades forem inferiores à da
água.
D) O tubo de vidro, na região da escala, é
muito fino, dificultando a leitura dos
valores. Isto é necessário, entretanto, para
aumentar a precisão.
E) O tubo de vidro, na região da escala, é
cilíndrico. Isto garante que a profundidade
do instrumento é diretamente proporcional
à densidade medida.
3
07. Um atleta de tênis rebate uma bola, imprimindo uma
velocidade inicial na mesma de 20 m/s e fazendo um ângulo
de 4° com a horizontal. De acordo com o posicionamento da
bola na quadra (5 m de afastamento horizontal da rede, 1 m de
altura de lançamento), como mostra a figura, é correto afirmar
que
(Dados: sen 4°
0,07 e cos 4°
1,0; altura da rede = 0,9 m).
A) a bola não consegue chegar à rede antes de quicar no saibro.
B) a bola bate diretamente na rede, não a ultrapassando.
C) a bola ultrapassa a rede, mas quica no saibro antes da rede.
D) a bola quica duas vezes no saibro antes de bater na rede.
E) a bola ultrapassa a rede de primeira.
08. Um menino está sentado em uma cadeira que está girando em torno de um
eixo vertical, com velocidade angular
ù 0 , conforme figura. O menino tem os
braços estendidos e segura um haltere em cada mão, de modo que o
momento de inércia do sistema (menino, halteres e assento) é
I 0 . O menino
abraça rapidamente os halteres, de modo que o momento de inércia final do
sistema reduza de 70% do momento de inércia inicial. Desprezando o torque
devido ao atrito no eixo da cadeira, durante o intervalo de tempo no qual o
momento de inércia do sistema varia, é correto afirmar que a velocidade angular
final do sistema é aproxim adamente
A) ù 0
B) 3,33 ù 0
D) 0,3 ù 0
C) 1,43 ù 0
E) 0,7 ù 0
09. Uma menina de massa M é empurrada no topo de um
escorregador, partindo com uma velocidade inicial
vo
de uma altura H, conforme figura ao lado.
Desprezando a ação das forças não conservativas, é
correto afirmar que a velocidade da menina, ao atingir a
altura h, é
2
A)
v o + 2g(H − h) .
B)
2gH .
C)
v o + 2gH .
D)
2
vo
+ 2gH .
E) v o + 2g(H − h) .
4
10. No circuito da figura, determine o valor da resistência R, em ohms, para que a
corrente em R seja de 0,5 A, com sentido de a para b .
A) 0
B) 3
C) 2
D) 6
E) 12
11. Dois fios muito longos são percorridos por fortes correntes contínuas. Existe uma bússola entre os fios
representada pelos círculos. Assinale a configuração de equilíbrio da agulha magnética da bússola, indicada pela
seta, nessa situação.
(Atenção: nesta questão, as alternativas estão indicadas na figura)
5
Nas questões de 12 a 16, assinale, na coluna I, as afirmativas verdadeiras e, na coluna II, as falsas.
12. Funcionamento da lâmpada fluorescente.
Na figura (I), o tubo de vidro da lâmpada contém vapor de
mercúrio rarefeito e, em suas extremidades, há dois
filamentos. O térmico é uma pequena ampola, contendo néon
e duas pequenas hastes ligeiramente separadas. O reator é
uma bobina com núcleo de ferro. A chave está desligada.
Na figura (II), com a chave ligada, a corrente circula pelo
térmico, provocando uma descarga entre os contatos da
ampola de néon e produz o aquecimento desse gás.
Na figura (III), com o aquecimento do gás, as pequenas
hastes do térmico deformam -se e entram em contato, mas,
sem a descarga, o néon deixa de emitir e esfria.
Na figura (IV), as pequenas hastes voltam à situação inicial e
abrem o circuito, provocando uma sobre-tensão no reator.
Esse pulso de tensão produz uma descarga através do gás. A
lâmpada acende.
Na figura (V), a corrente passa a circular exclusivamente pelo
gás, mantendo a emissão da lâmpada.
I
II
0
0
Em (V), se o térmico for retirado, a lâmpada continuará acesa.
1
1
Em (IV), a sobre-tensão pode ser atribuída à Lei de Ampère.
2
2
Em (II), a passagem da corrente pelo térmico deve-se às
propriedades da associação de resistores em paralelo.
3
3
Em (IV), a sobre-tensão pode ser atribuída à Lei de Faraday.
4
4
Em (III), a corrente, através do térmico, é menor do que em (II).
6
13. Os semicondutores são materiais que possuem
resistividade de valor intermediário entre a do
condutor e a do isolante. O germânio é um
material semicondutor que tem quatro elétrons de
valência. Se um cristal de germânio contiver
pequena quantidade de arsênico, que apresenta
cinco elétrons de valência, sobrará um elétron na
estrutura.
Esse
material
é
chamado
de
semicondutor tipo n e diz-se que o germânio está
dopado com o arsênico. Se, ao invés do arsênico,
o gálio for usado na dopagem (três elétrons de
valência) faltará um elétron na estrutura (um
buraco). Agora, tem-se um semicondutor tipo p. A
junção desses dois tipos (diodo) vai produzir um
efeito de difusão de elétrons e buracos, e o
resultado será uma alteração de estado, de tal
modo que o material oferecerá grande resistência
se
tentarmos
fazer
uma
corrente
elétrica
atravessá-lo no sentido n p (polarização inversa).
Já no sentido p n a corrente elétrica passará com facilidade (polarização direta). Considere essas informações para
analisar as figuras.
I
0
II
0
O circuito A está correto.
1
1
O circuito B está correto.
2
2
O circuito C está correto.
3
3
O circuito D está correto.
4
4
O circuito E está correto.
14. Por que se usa alta tensão no transporte da energia elétrica?
I
II
0
0
Com alta tensão, pode-se ter uma corrente não muito grande e,
ainda assim, conseguir o transporte de grande potência, pois a
potência é calculada multiplicando-se a corrente pela tensão.
1
1
A potência consumida no transporte é o produto da resistência
dos fios pelo quadrado da corrente. Essa é a importância de ter
uma baixa corrente, conseqüência do uso da alta tensão.
2
2
Os fios têm grande comprimento. Se a corrente for alta, a potência gasta no transporte será muito
grande. Para diminuir essa perda, aumenta -se a tensão, a fim de possibilitar a diminuição da corrente.
3
3
A potência dissipada na condução pode ser calculada multiplicando-se a tensão da rede pela corrente.
A alta tensão é necessária, porque, em caso contrário e com perda na linha, a tensão, no final, seria
muito baixa.
4
4
A potência dissipada na condução pode ser calculada multiplicando-se a queda de tensão na rede
pela corrente. A alta tensão é necessária para se ter uma corrente menor e uma menor queda de
tensão na rede.
7
15. Um carro de fórmula um faz de 0 a 100 km/h em 3,5 s.
I
II
0
0
A aceleração do carro é de, aproximadamente, 27,8 m/s².
1
1
A aceleração do carro é menor que a aceleração da gravidade da Terra no nível do mar.
2
2
Em 3,5s, o carro anda 170 m.
3
3
A velocidade do carro, no final do primeiro segundo, é de, aproximadamente, 7,9 m/s.
4
4
Em 2,0 s, a velocidade do carro é o dobro da velocidade no final do primeiro segundo.
16. Em relação ao conceito e ao tipo de força.
I
II
0
0
As forças de ação e reação sempre atuam em corpos distintos.
1
1
A força elástica é proporcional à deformação da mola.
2
2
A força normal é uma força de reação ao peso.
3
3
Força é uma grandeza vetorial.
4
4
Uma força sempre causa mudança no valor da velocidade.
8