PROCESSO SELETIVO TURMA DE 2013 FASE 1 PROVA DE FÍSICA E SEU ENSINO

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1 PROCESSO SELETIVO TURM DE 03 FSE PROV DE FÍSIC E SEU ENSINO Cao pofesso, caa pofessoa esta pova tem 3 (tês) questões, com valoes difeentes indicados nas pópias questões. pimeia questão é objetiva, e as outas duas são discusivas. duação da pova é de 3 hoas. Boa pova. NOME: SSINTUR: Númeo:

2 Questão (valo total: 6,0 pontos) Os itens a segui têm todos igual valo (0,5 cada). Item. O veto posição de uma patícula que se move no plano xy em um instante genéico de tempo é dado po = R [ ωt sen ( ωt) ] xˆ + R [ cos ( ωt) ]ŷ onde R e ω são constantes positivas e xˆ e ŷ são os unitáios da base catesiana em uso. linha tacejada da figua mosta um techo da tajetóia descita po essa patícula, na qual está macado o ponto. Sejam v e a, espectivamente, a velocidade e a aceleação da patícula quando ela se enconta no ponto. Pode-se afima que (a) v = ω R xˆ e a = ω R ŷ. (b) v = 0 e a = ω R ŷ. (c) v = ω R xˆ e a = 0. (d) v = 0 e a = 0. (e) v = 0 e a = ω R ŷ. Item. Um objeto de massa m é lançado veticalmente paa cima com velocidade de módulo v 0, e atinge a altua h = v 0 ( 4g). fação da enegia inicial dissipada devido a atitos coesponde a (a) 0,00 (b) 0,5 (c) 0,40 (d) 0,50 (e) 0,80 NOME: SELEÇÃO 03 FSE p.

3 Item.3 Em um paque de divesões, um gaoto de massa m está no cainho da montanha ussa em um techo de cuva cicula de aio d num plano vetical (figua ). Na figua B, assinalam-se quato pontos, B, C e D do techo em cuva. Em cada um desses pontos, macam-se dois vetoes: um deles, R, epesenta a foça esultante sobe a pessoa sentada no cainho da montanha ussa, e o outo, S, epesenta a foça que a cainho faz sobe a pessoa. S Figua O ponto paa o qual a epesentação das foças está coeta é o ponto (a). (b) B. (c) C. (d) D. (e) Nenhum deles. D S R R R S R S C Figua B Item.4 figua mosta um ecipiente apoiado sobe o pato de uma balança. Inicialmente, o ecipiente contém em seu inteio uma ceta quantidade de água em equilíbio hidostático. Nessa situação, seja F o módulo da foça de pessão execida pela água sobe a base do ecipiente e seja R o valo egistado na balança. Coloca-se mais g de água dento do ecipiente e, após estabelecido o equilíbio hidostático, veifica-se que, devido à foma do ecipiente, a supefície live da água subiu h =, 0 0 m, como indica a figua. B h Na nova situação de equilíbio, a foça de pessão execida pela água sobe a base do ecipiente passa a vale F e a balança passa a egista o valo R. Sabendo que a áea da 3 3 base do ecipiente vale, 5 0 m, que a densidade da água vale, 0 0 g 3 m e consideando g = 0 m s, pode-se afima que (a) F F = 5, 0 N e R R = 5, (b) F F = 5, 0 N e R R = 0, (c) F F = 0, 0 N e R R = 5, (d) F F = 0, 0 N e R R = 0, (e) F F 0, 0 N e R R 5, = = NOME: SELEÇÃO 03 FSE p.

4 Item.5 Um pequeno bloco de massa m está suspenso po uma mola ideal de constante elástica que tem seu extemo supeio peso a um supotixo. O sistema enconta-se inicialmente em equilíbio. Mantendo o sistema em equilíbio, guda-se ao bloco um outo bloco idêntico e, feito isso, o sistema é abandonado e começa a oscila com peíodo τ e amplitude. Despeze a esistência do a e suponha válida a lei de Hooe. Pode-se afima que m mg (a) τ = π e = m (b) τ = π e = mg. (c) m τ = π e m (d) τ = π e m (e) τ = π e mg =. = mg. mg =. Item.6 Uma coda é composta de duas pates de difeentes densidades, µ e µ = 4µ, como mostado na figua. Esta coda está esticada, passando po uma oldana com um objeto de peso P peso à sua extemidade. µ µ Sejam v i i ( i = ; ) os módulos da velocidade e as fequências de vibação de uma onda em cada uma das pates da coda. ssinale a afimativa coeta: (a) v = v = f ; (b) v = v = f ; (c) v = v = f ; (d) v = v = f ; (e) v = v = f. Item.7 Você tem em mãos uma lente convegente. ssinale dente as afimativas a segui a que é falsa paa esta lente. (a) Um aio que incide sobe a lente paalelamente ao eixo ótico passa pelo foco desta lente. (b) Um aio que passa pela lente, ao cuza com seu foco, emege paalelamente ao eixo óptico. (c) Um objeto colocado sobe a posição coespondente ao foco da lente tem a imagem fomada localizada no infinito. (d) Um objeto localizado a uma distância infinita da lente tem sua imagem fomada sobe o foco desta lente. (e) Um aio que passa pelo cento da lente emege paalelamente ao eixo óptico. NOME: SELEÇÃO 03 FSE p. 3

5 Item.8 Um sistema temodinâmico (po exemplo, um gás) passa po um pocesso e evolui de um estado inicial a um estado final. Dente as afimações a segui, elativas a este pocesso, uma delas viola a pimeia lei da temodinâmica. ssinale-a. (a) O tabalho ealizado sobe o sistema é positivo, a vaiação da enegia intena é positiva, e o calo absovido pelo sistema é positivo. (b) O tabalho ealizado sobe o sistema é positivo, a vaiação da enegia intena é nula e o calo absovido pelo sistema é positivo. (c) O tabalho ealizado sobe o sistema é negativo, a vaiação da enegia intena é positiva e o calo absovido pelo sistema é positivo. (d) O tabalho ealizado sobe o sistema é positivo, a vaiação da enegia intena é positiva e o calo absovido pelo sistema é negativo. (e) O tabalho ealizado sobe o sistema é nulo, a vaiação da enegia intena é positiva e o calo absovido pelo sistema é positivo. Item.9 Um gás está confinado em um ecipiente G de volumixo V. Este ecipiente está em equilíbio témico com um esevatóio a uma tempeatua T 0. O ecipiente é colocado em contato com outo esevatóio témico B a uma tempeatua T tal que T > T0. Depois que o gás enta em equilíbio témico com B, o ecipiente é G é ecolocado em contato com o esevatóio. Chamamos de univeso ao conjunto fomado pelo gás contido no ecipiente G e pelos dois esevatóios e B. G G G B Em elação ao pocesso descito, assinale a afimativa coeta: (a) vaiação de entopia do gás é nula e a vaiação de entopia do univeso é positiva. (b) vaiação de entopia do gás é positiva e a vaiação de entopia do univeso é nula. (c) vaiação de entopia do gás é nula e a vaiação de entopia do univeso também é nula. (d) vaiação de entopia do gás é positiva e a vaiação de entopia do univeso também é positiva. (e) vaiação de entopia do gás é negativa e a vaiação de entopia do univeso é nula. Item.0 Uma supefície imagináia fechada envolve completamente um dipolo elético e nenhuma outa patícula caegada. Pode-se afima que: (a) o campo elético é zeo em todos os pontos desta supefície. (b) o campo elético é nomal a esta supefície em todos os pontos da mesma. (c) o fluxo do campo elético atavés desta supefície não pode se igual a zeo, pois há cagas envolvidas pela mesma. (d) o fluxo do campo elético atavés de uma pate da supefície pode não se igual a zeo. NOME: SELEÇÃO 03 FSE p. 4

6 Item. ssinale, dente as opções abaixo, a que desceve a situação na qual jamais sugiá uma foça eletomotiz (fem) induzida em um cicuito: (a) cicuito ígido, fixo, imeso em um campo magnético não estacionáio, unifome; (b) cicuito ígido, fixo, imeso em um campo magnético estacionáio, não unifome; (c) cicuito ígido, fixo, em movimento tanslacional, imeso em um campo magnético estacionáio, não unifome; (d) cicuito ígido, em movimento otacional, imeso em um campo magnético estacionáio, unifome. Item. Dois planos não condutoes de extensão infinita e pependiculaes ente si estão unifomemente eletizados com uma densidade supeficial de caga σ > 0. II I III IV ssinale em qual dos quadantes da figua as linhas doça associadas ao campo elético ciado pelos planos estão coetamente epesentadas: (a) I (b) II (c) III (d) IV (e) Nenhum deles. NOME: SELEÇÃO 03 FSE p. 5

7 Questão (valo total:,0 pontos) Considee o sistema indicado na Figua.. Suponha que tanto o fio quanto a oldana sejam ideais, que não haja atito ente o bloco de massa M e a supefície da ampa inclinada, e despeze qualque tipo de atito na oldana, bem como a esistência do a sobe os blocos. Suponha, ainda, que os blocos sejam abandonados do epouso e só considee o movimento enquanto o bloco de massa M não atingi a oldana. M M θ θ m m Figua. Figua. (a) Indique, utilizando segmentos de eta oientados, todas as foças execidas em cada bloco e esponda, com palavas, onde estão aplicadas suas espectivas eações. (b) Calcule o módulo da aceleação de cada bloco e a tensão no fio. (c) Qual o valo da tensão no fio quando θ = π? Intepete o esultado. (d) Suponha agoa que o bloco de massa M seja tocado po um disco homogêneo de mesma massa e aio R, como na Figua.. O fio está peso ao eixo do disco e este, po hipótese, após se abandonado do epouso ola sem desliza movendo-se sempe em um mesmo plano vetical. O momento de inécia do disco em elação a seu eixo vale M R. Calcule o módulo da aceleação do cento de massa do disco. Compae o esultado com o obtido paa a aceleação do bloco de massa M no item (b); discuta o esultado. NOME: SELEÇÃO 03 FSE p. 6

8 Questão 3 (valo total:,0 pontos) Considee um anel de aio R unifomemente caegado com caga elética total Q. Escolha os eixos catesianos de modo que o anel esteja no plano xy com seu cento coincidindo com a oigem do sistema de tais eixos, como na figua. Seja P( 0, 0,z), com z > 0, um ponto genéico do semi-eixo positivo Oz. (a) Calcule o campo eletostático ciado pelo anel no ponto P, isto é, E( 0, 0,z) (b) Obtenha uma expessão apoximada paa E( 0, 0,z) intepete o esultado obtido., z > 0, supondo que (c) Detemine o potencial eletostático no ponto P, isto é, V (, 0,z), z > 0. z >> R, e 0, z > 0, supondo que o potencial seja nulo no infinito. Calcule a enegia potencial eletostática ente uma patícula de caga Q localizada no ponto P( 0, 0,z) e o anel, supondo que seja nula a enegia ente a patícula e o anel quando estiveem infinitamente afastados. NOME: SELEÇÃO 03 FSE p. 7