CONCURSO DE ADMISSÃO AO CURSO DE FORMAÇÃO E GRADUAÇÃO FÍSICA CADERNO DE QUESTÕES RASCUNHO

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1 RSCUNHO CONCURSO DE DMISSÃO O CURSO DE FORMÇÃO E GRDUÇÃO FÍSIC CDERNO DE QUESTÕES a QUESTÃO Valor: 1,0 Um ispositivo óptico e foco automático, composto por uma lente biconvexa elgaa móvel, posiciona automaticamente a lente, e moo a obter no anteparo fixo a imagem focaa o objeto, conforme apresentao na figura. Sobre esse ispositivo, instalou-se um circuito elétrico alimentao por 1 V, composto e ois resistores fixos e 00 Ω e ois resistores variáveis e,5 Ω/mm. Quano a istância entre o objeto e a lente é 1, m, a p no circuito entre os pontos e é zero. Determine a istância entre o objeto e a lente o ispositivo para a p V - V, meia pelo voltímetro V, e,4 V.,5 Ω /mm Objeto Lente n t e p a r o 00Ω V 00Ω 1V Imagem,5 Ω /mm 8

2 a QUESTÃO Valor: 1,0 Um capacitor e capacitância inicial C 0 tem suas placas metálicas mantias paralelas e afastaas e uma istância pelos suportes e conectaas a uma fonte e V 0 volts, conforme a figura (SITUÇÃO 1). No interior e tal capacitor, encostaa às placas, se encontra uma mola totalmente relaxaa, feita e material isolante e massa esprezível. Em eterminao instante a fonte é esconectaa e, em seguia, a placa superior é liberaa os suportes, eslocano-se no eixo vertical. Consierano que a placa superior não entre em oscilação após ser liberaa e que pare a uma istância L a placa inferior (SITUÇÃO ), etermine: a) a energia total em caa uma as uas situações, em função e C 0, V 0, e L; b) a constante elástica a mola em função e C 0, V 0 e que resulte em um afastamento e L = / entre as placas o capacitor. Observações: Despreze o peso a placa superior, o efeito e bora no capacitor e o efeito a mola sobre a capacitância. Os suportes são e material isolante. 10 a QUESTÃO Valor: 1,0 Na figura, a SITUÇÃO 1 apresenta um bloco cúbico e maeira, e aresta 1 m, com metae e seu volume imerso em água, sustentano o anteparo e manteno-o afastao 4,6 m o anteparo 1, sobre o qual estão uas fenas separaas e mm. Na SITUÇÃO, troca-se a água por um líquio e ensiae menor, manteno o mesmo nível H. Coloca-se uma prancha e massa esprezível e e comprimento 0 cm, apoiaa pela aresta superior ireita o bloco e a bora o tanque. Em seguia, um corpo puntiforme e massa x 10-6 kg e carga positiva e x 10-6 C é abanonao o ponto mais alto a prancha, eslizano sem atrito. o sair a prancha, com velociae m/s, penetra em um campo magnético uniforme = 4 T, com as linhas e inução paralelas ao plano o papel, escreveno uma trajetória helicoial e raio ( 6 / 8) m. Neste momento incie, na fena localizaa no teto, uma luz monocromática que, ao passar pelas fenas em 1, prouz em uas franjas claras consecutivas separaas por 1,6 mm. mitino a ensiae a água igual a 1, etermine: a) o comprimento e ona a luz inciente nos anteparos; b) a ensiae o líquio na SITUÇÃO. Fena o teto Fena o teto V Suportes isolantes 3 a QUESTÃO Valor: 1,0 4,6 m mm mm Dois vagões estão posicionaos sobre um trilho retilíneo, equiistantes e um ponto e referência sobre o trilho. No primeiro vagão existe um tubo sonoro aberto one se forma uma ona estacionária com 4 nós, cuja istância entre o primeiro e o último nó é 55 cm, enquanto no seguno vagão existe um observaor. Inicialmente, apenas o vagão o observaor se move e com velociae constante. Posteriormente, o vagão o tubo sonoro também passa a se mover com velociae constante, istinta a velociae o vagão o observaor. Sabeno que a frequência percebia pelo observaor na situação inicial é 10 Hz e na situação posterior é 04 Hz, etermine: a) a frequência o som que o tubo emite; b) a velociae o vagão o observaor, na situação inicial; c) a velociae o vagão a fonte, na situação final. H H Prancha Dao: velociae o som no ar: v som = 340 m/s. SITUÇÃO 1 SITUÇÃO 7

3 9 a QUESTÃO Valor: 1,0 s situações 1 e a figura apresentam uma caleira que fornece vapor sob pressão a uma turbina, a fim e proporcionar a sua rotação. turbina está ligaa soliariamente ao Geraor 1 por meio e seu eixo, que gera a energia elétrica E 1. O vapor expelio é aproveitao para impulsionar as pás e um sistema e geração eólico, que são acoplaas por meio e seu eixo ao Geraor, que gera a energia elétrica E. Determine: a) a energia a ser fornecia pelo aqueceor à caleira, em função e E 1 e E, mantias constantes, nas seguintes situações: SITUÇÃO 1: s energias E 1 e E são utilizaas para atener o consumior final. SITUÇÃO : Toa a energia elétrica E é utilizaa por um conversor eletrotérmico, manteno E 1 com a mesma estinação a SITUÇÃO 1. b) o renimento o sistema para as uas situações. c) a potência térmica necessária a ser fornecia pelo aqueceor, a fim e permitir que um sistema e bombeamento eleve 1000 m 3 e água a uma altura e 100 m em 4 horas, utilizano as energias E 1 e E a SITUÇÃO 1. Daos: renimentos: caleira: 40 % turbina: 60 %; geraor 1: 70%; as pás (geraor eólico): 30 %; geraor : 50 %; conversor eletrotérmico: 50 %; sistema e bombeamento e água: 70 %; massa específica a água: 1 kg/l; aceleração a graviae: 10 m/s. 4 a QUESTÃO Valor: 1,0 figura mostra o perfil e um par e espelhos planos articulao no ponto O e, inicialmente, na vertical. o centro o espelho O é colao um pequeno corpo, cuja massa é muito maior que a o espelho. O espelho O encontra-se fixo e, frente ao mesmo, é colocao um objeto P. Em um ao instante, é aplicao um impulso no espelho O, conferino a extremiae uma velociae inicial v 0, no sentio e fechar os espelhos face contra face. Tomano como referência o eixo x, etermine: a) a altura máxima atingia pela extremiae. b) os móulos os vetores velociae a extremiae, para caa instante em que uma imagem aicional o objeto P é formaa, até que atinja sua altura máxima. Daos: L = 90 cm vo = 7 m/s g = 10 m/s α cos α 36 o 0,81 40 o 0,77 45 o 0,71 51,4 o 0,6 60 o 0,5 7 o 0,31 90 o 0 10 o - 0,5 180 o -1 g O Objeto P Faces os espelhos Turbina Turbina Eixo GERDOR 1 E 1 Eixo GERDOR 1 E 1 Caleira queceor Pás (eólica) GERDOR E Caleira queceor E Conversor Pás (eólica) GERDOR L Corpo Movimento SITUÇÃO 1 SITUÇÃO v 0 x 6 3

4 5 a QUESTÃO Valor: 1,0 teneno a um eital o governo, um fabricante eseja certificar junto aos órgãos competentes uma gelaeira e baixos custo e consumo. Esta gelaeira apresenta um coeficiente e esempenho igual a e rejeita 9/8 kw para o ambiente externo. De acoro com o fabricante, estes aos foram meios em uma situação típica e operação, na qual o compressor a gelaeira se manteve funcionano urante 1/8 o tempo a temperatura ambiente e 7 C. O eital preconiza que, para obter a certificação, é necessário que o custo mensal e operação a gelaeira seja, no máximo igual a R$ 5,00 e que a temperatura interna o aparelho seja inferior a 8 C. O fabricante afirma que os ois critérios são atenios, pois o esempenho a gelaeira é 1/7 o máximo possível. Verifique, baseao nos princípios a termoinâmica, se esta assertiva o fabricante está tecnicamente correta. Consiere que a tarifa referente ao consumo e 1 kwh é R$ 0,0. 6 a QUESTÃO Valor: 1,0 Uma mola com constante elástica k, que está presa a uma paree vertical, encontra-se inicialmente comprimia e x por um pequeno bloco e massa m, conforme mostra a figura. pós liberao o repouso, o bloco esloca-se ao longo a superfície horizontal lisa EG, com atrito esprezível, e passa a percorrer um trecho rugoso DE até atingir o repouso na estrutura (que permanece em equilíbrio), formaa por barras articulaas com peso esprezível. Determine os valores as reações horizontal e vertical no apoio e a reação vertical no apoio, além as reações horizontal e vertical nas ligações em C, D e F. Daos: constante elástica: k = 100 kn/m; compressão a mola: x = cm; massa o bloco: m = 10 kg; coeficiente e atrito cinético o trecho DE: µ c = 0,0; aceleração gravitacional: g = 10 m/s. 3 m 3 m F C D E,0 m Superfície rugosa,5 m,5 m 4 v m x m G 7 a QUESTÃO Valor: 1,0 figura ilustra um plano inclinao com ângulo θ = 30 o cuja superfície apresenta atrito. Um bloco e massa m = 1 kg, carregao eletricamente com a carga negativa q = 10 - C, apresenta velociae inicial v 0 = m/s e realiza um movimento retilíneo sobre o eixo x (paralelo ao plano horizontal) a partir o instante t = 0. lém isso, este bloco se encontra submetio à força constante F = 4,5 N na ireção x e a um campo magnético = 100 T normal à superfície (ireção z). Consierano que o gráfico ilustra o trabalho a força resultante R que age sobre o bloco em função a istância percorria, etermine: a) o tempo gasto e a velociae o bloco após percorrer 60 m; b) os gráficos as componentes a força e atrito (ireções x e y) em função o tempo até o bloco percorrer 60 m. Dao: aceleração a graviae: g = 10 m/s g y F θ v0 z x Superfície com atrito W R (J) (m) 8 a QUESTÃO Valor: 1,0 figura apresenta 4 situações, nas quais cargas e valor + Q são fixas e uma carga móvel, inicialmente em repouso, poe eslizar sem atrito por um trilho não conutor. Os trilhos as situações 1 e estão na horizontal, enquanto os as situações 3 e 4 estão na vertical. Consierano caa uma as situações, ao submeter a carga móvel a uma pequena perturbação, pee-se: a) verificar, justificano, se haverá movimento oscilatório em torno o ponto e equilíbrio; b) calcular o períoo e oscilação para pequenas amplitues se comparaas com a istância, em caso e haver movimento oscilatório. Daos: 1/( ± x ) 1/ se >> x; massa as cargas: M cargas = m. 5 +Q Trilho +Q Trilho +Q +Q Trilho -Q Trilho +Q Situação +Q Trilho -Q +Q Situação 1 +Q Trilho +Q +Q Situação 3 Situação 4 Trilho Trilho

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