Física

QUESTÃO 1
Um fabricante de carros esportivos construiu um carro que, na arrancada, é capaz de passar de 0 a 108km/h (30m/s) em 10s, percorrendo uma distância d. A figura abaixo representa o gráfico velocidade-tempo do carro durante a arrancada.

a) Calcule a aceleração escalar média do carro durante a arrancada, em m/s2.
b) Para percorrer a primeira metade da distância d, nessa arrancada, o carro gastou 5s, mais de 5s ou menos de 5s? Justifique sua resposta

QUESTÃO 2
A figura a seguir representa, vista de cima, uma jangada de comprimento l, em repouso, flutuando em alto mar com o pescador de pé, equidistante das extremidades. Por inadvertência, ele havia levado a jangada para um local onde a Marinha de Guerra estava realizando exercícios de tiro. Assim, em determinado instante, ele percebe um torpedo que se desloca numa direção perpendicular à do comprimento da jangada e que irá atingí-la muito próximo de uma de suas extremidades.

Para tentar evitar que a jangada seja atingida, o pescador deve correr ao longo da direção AB, aproximando-se de A ou de B?
Justifique sua resposta.

QUESTÃO 3
Um projetor de diapositivos (slides) possui um sistema de lentes cuja distância focal é ajustável. Um diapositivo é colocado na vertical, a 125cm de distância de uma parede também vertical. O eixo principal do sistema de lentes é horizontal. Ajusta-se a distância focal do sistema e obtém-se, projetada na parede, uma imagem nítida do diapositivo, com suas dimensões lineares ampliadas 24 vezes.

a) O sistema de lentes do projetor é convergente ou divergente? Justifique sua resposta.
b) Para que valor foi ajustada a distância focal do sistema?

QUESTÃO 4
Uma pessoa acampada numa praia deserta queria esquentar água para fazer café. Dispondo de duas "resistências de imersão" de 1,2W cada, ligou-as à bateria de 12V de seu carro.

Suponha desprezíveis a resistência interna da bateria e as resistências dos fios de transmissão. Considere que toda a energia elétrica dissipada pelas resistências seja usada para aquecer a água.

a) Para aquecer a água mais rapidamente, as resistências devem ser ligadas em série ou em paralelo com a bateria? Justifique sua resposta.
b) Suponha que a pessoa tenha ligado as resistências em paralelo com a bateria.

Sendo o calor específico da água igual a 1 cal/g.^oC e 1J = 0,24 cal, calcule quantos minutos foram necessários para fazer a temperatura de 480g de água se elevar de 18^oC a 100^oC.

QUESTÃO 5
A figura mostra o perfil JKLM de um tobogã, cujo trecho KLM é circular de centro em C e raio R = 5,4m. Uma criança de 15kg inicia sua descida, a partir do repouso, de uma altura h = 7,2m acima do plano horizontal que contém o centro C do trecho circular.

Considere os atritos desprezíveis e g = 10m/s2.

a) Calcule a velocidade com que a criança passa pelo ponto L.
b) Determine a direção e o sentido da força exercida pelo tobogã sobre a criança no instante em que ela passa pelo ponto L e calcule seu módulo.

QUESTÃO 6
Deseja-se içar uma peça metálica de artilharia de massa m = 1,0.103 kg e volume igual a 2,0.10-1 m3, que se encontra em repouso no fundo de um lago. Para tanto, prende-se a peça a um balão que é inflado com ar até atingir um volume V, como mostra a figura.

Supondo desprezível o peso do balão e do ar em seu interior e considerando a densidade da água 1,0.103 kg/m3, calcule o valor do volume mínimo V necessário para içar a peça.

QUESTÃO 7
Robert Millikan verificou experimentalmente que a carga elétrica que um corpo adquire é sempre um múltiplo inteiro da carga do elétron. Seu experimento consistiu em pulverizar óleo entre duas placas planas, paralelas e horizontais, entre as quais havia um campo elétrico uniforme. A maioria das gotas de óleo pulverizadas se carrega por atrito. Considere que uma dessas gotas negativamente carregada tenha ficado em repouso entre as placas, como mostra a figura.

Suponha que o módulo do campo elétrico entre as placas seja igual a 2,0.10⁴ V/m e que a massa da gota seja 6,4.10^-15 kg. Considere desprezível o empuxo exercido pelo ar sobre a gota e g = 10m/s².

a) Determine a direção e o sentido do campo elétrico existente entre as placas.
b) Sabendo que o módulo da carga q do elétron vale 1,6.10^-19 C, calcule quantos elétrons em excesso essa gota possui.

QUESTÃO 8
A figura 1 mostra o braço de uma pessoa (na horizontal) que sustenta um bloco de 10kg em sua mão. Nela estão indicados os ossos úmero e rádio (que se articulam no cotovelo) e o músculo bíceps.

A figura 2 mostra um modelo mecânico equivalente: uma barra horizontal articulada em 0, em equilíbrio, sustentando um bloco de 10kg. A articulação em 0 é tal que a barra pode girar livremente, sem atrito, em torno de um eixo perpendicular ao plano da figura em 0. Na figura 2 estão representados por segmentos orientados:
a força F exercida pelo bíceps sobre o osso rádio, que atua a 4cm da articulação 0;
a força f exercida pelo osso úmero sobre a articulação 0;
o peso p do sistema braço-mão, de massa igual a 2,3kg e aplicado em seu centro de massa, a 20cm da articulação 0;
o peso P do bloco, cujo centro de massa se encontra a 35cm da articulação 0.

Calcule o módulo da força F exercida pelo bíceps sobre o osso rádio, considerando g = 10m/s².

QUESTÃO 9
Considere que a velocidade de propagação do som na água seja quatro vezes maior do que a sua velocidade de propagação no ar.

a) Para que haja reflexão total de uma onda sonora na superfície que separa o ar da água, a onda deve chegar à superfície vinda do ar ou vinda da água? Justifique sua resposta.
b) Um diapasão, usado para afinar instrumentos musicais, emite uma onda sonora harmônica de comprimento de onda l quando essa onda se propaga no ar. Suponha que essa onda penetre na água e que seja o seu comprimento de onda na água. Calcule a razão .

QUESTÃO 10
Um gás ideal, inicialmente em um estado de equilíbrio termodinâmico (ponto 1 da figura) a uma temperatura T, sofre uma expansão isobárica (1 -> 2), seguida de uma transformação isométrica (2->3), até atingir o estado de equilíbrio (ponto 3 da figura) à mesma temperatura inicial T, como ilustra o diagrama P-V a seguir:

a) Durante a evolução 1->2->3, o gás cedeu ou recebeu calor? Justifique sua resposta.
b) Calcule essa quantidade de calor.

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