PROVA DE FÍSICA. cadeiras. A velocidade angular, em rotações por minuto (rpm) no raio externo, tem valor igual a:

Transcrição

1 PROVA DE FÍSICA 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. As fotografias, a seguir, são de uma roda gigante armada no parque de diversão no Sítio da Trindade e seu movimento é circular e uniforme. Detalhamos, a seguir, o processo usado para transmitir o movimento à roda gigante: Um motor elétrico faz girar as rodinhas e estas transmitem ao aro uma velocidade tangencial. Sabemos que o raio do aro é de 8m e que dá uma volta a cada 5 segundos e que o raio externo da roda é igual a 10m no ponto em que são fixadas as cadeiras. A velocidade angular, em rotações por minuto (rpm) no raio externo, tem valor igual a: a) 5; b) 10; c) 8; d) 3; e) 12. 1

2 02. O canhão em exibição permanente na praça do quartel do 4 BPE de Olinda tem um alcance máximo de 25 Km. Sabendo que a massa de um projétil típico desse armamento é de 100 Kg e desprezando a resistência do ar, determine a velocidade inicial na saída do canhão (em m/s) e a energia transferida ao movimento do mesmo (em megajoules). (Obs.: dados criados para facilitar a resolução) a) 250; 25. b) 500; 25. d) 250; 12,5. c) 500; 12,5. e) 125; 25. 2

3 03. O cruzamento dos dois metrôs, exibido nas fotografias seguintes, foi observado na estação do bairro de Santa Luzia. Uma das composições tem 50m de comprimento e está desenvolvendo uma velocidade constante de 36 km/h e a outra tem 40m de comprimento e desenvolve uma velocidade constante igual a 72 km/h. Qual o tempo, em segundos, gasto desde o início do encontro até o cruzamento total dos metrôs? a) 3. b) 9. d) 4. c) 6. e) 2. 3

4 04. No sistema de roldanas indicado a seguir, conhecido como cadernal, um peso não mostrado na figura está equilibrando o peso de 1000gf. Um fio de nylon sai do suporte inferior e passa pelas quatro roldanas (daí, a denominação), passando depois pela polia externa e chegando, enfim, ao peso pequeno. O valor desse peso pequeno, em gf, é: a) 250; b) 500; c) 100; d) 200; e)

5 05. O Termômetro ao lado apresenta três escalas de temperatura: Celcius (0-100), Fahrenheit (32-212) e Réaumur (0-80). Para a conversão de temperaturas Celcius em Réaumur e Fahrenheit em Réaumur, as fórmulas corretas são respectivamente: a) b) c) ( F 32) 4 5C R = e R = ; C R = e R = ; 4 4 ( F 32) ( F 32) 4 4C R = e R = ; 9 5 d) ( C 32) 4 R = e R = 9 4F ; 5 e) 4 5C R = e R =. 9 4 ( F 32) 5

6 g de água são aquecidos num beacker até a ebulição. Em seguida, são colocados num calorímetro, mantendose o agitador em movimento até o equilíbrio térmico que ocorre a 80ºC. A seguir, mais 200g de água, à temperatura de 30ºC, são adicionados, ocorrendo novo equilíbrio térmico a 60 C. Considerando o calor específico da água igual a 1,0 cal/gºc, determine o equivalente em água desse calorímetro. a) 50; b) 100; c) 20; d) 30; e) Esta montagem pode ser usada para determinação da distância focal de uma lente convergente. Nela, a distância entre a fonte luminosa e a lente é de 24cm e, entre a lente e a tela, onde é projetada a imagem, de 120cm. Nesse caso, a distância focal da lente (em cm) e o seu grau valem respectivamente: a) 10, +10. b) 20, +8. c) 20, -5. d) 10, -5. e) 20, +5. 6

7 08. Vamos descrever uma experiência de hidrostática e depois solicitaremos a resolução de um problema. (1) Colocamos 200 ml (2) Pesamos um tubo de ensaio (4) Colocamos o tubo na proveta de água numa proveta plástico e o volume aumentou para 210 ml (3) O peso foi de 9,5 gf Nessas circunstâncias, podemos afirmar que o peso específico do líquido na proveta é, aproximadamente, em gf/cm 3, de: a) 9,5; b) 0,95; c) 1,05; d) 2,1; e) 1,0. 7

8 09. O transformador indicado nas fotos seguintes tem 500 espiras no primário (ligado em 220 volts) e espiras no secundário, que, desse modo, aplica uma tensão de volts nos dois eletrodos. As fotos seguintes mostram que a descarga que surge entre os eletrodos sobe até suas extremidades. A principal causa da subida da descarga é: a) o poder das pontas; b) a volatilidade da corrente eletrônica; c) o fato de o ar quente ser menos denso que o ar frio; d) a perda da resistência do ar com a passagem da corrente; e) o fato de o ar quente ser mais pesado que o ar frio. 8

9 10. A foto mostra uma resistência típica de um chuveiro elétrico que tem as modalidades MORNA, QUENTE e SUPERQUENTE. Os pontos de ligação à tensão de 220 volts, correspondentes a essas três opções, são, respectivamente: a) AB, AC, BC; b) AC, AB, BC; c) BC, AC, AB; d) AC, BC, AB; e) AB, BC, AC. 9

10 11. Vemos nas fotos seguintes um canhão eletrônico usado para examinar a trajetória de elétrons num campo elétrico uniforme produzido entre duas placas planas paralelas, separadas por uma distância d. Se não há diferença de potencial aplicada nas placas paralelas, a trajetória é uma reta denunciada na tela fluorescente (semelhante à da TV). Quando é aplicada uma diferença de potencial entre as placas, o elétron deixa marcado um traçado correspondente à deflexão provocada pelo campo elétrico uniforme (despreze a atração gravitacional sobre o elétron). Quanto maior a diferença de potencial, maior a deflexão y do elétron no final da trajetória. Baseados nos resultados dessa experiência, traçamos, a seguir, gráficos que devem corresponder à relação entre a diferença de potencial entre as placas ( U) e o campo elétrico (E) produzido entre elas. Escolha o gráfico correto. 10

11 12. Vemos na foto a ligação de três lâmpadas de 12 volts, 2 watts. Se a tensão na fonte é de 12 volts, a potência consumida na lâmpada indicada pela seta é, em watts, de: a) 0,5; b) 2,5; c) 2,0; d) 1; e) 1,5. Nas questões de 13 a 20, assinale, na coluna I, as afirmativas verdadeiras e, na coluna II, as falsas. 13. As fotos A e B representam erros de refração da visão humana. Relativamente ao diagnóstico de cada caso e à correção recomendada, analise as proposições formuladas. I II 0 0 Foto A: miopia, lente convergente. 1 1 Foto B: miopia, lente divergente. 2 2 Foto A: hipermetropia, lente convergente. 3 3 Foto B: miopia, lente convergente. 4 4 Foto A: miopia, lente divergente. 11

12 14. A velocidade das ondas longitudinais, produzidas numa mola esticada entre dois suportes, pode ser calculada K teoricamente pela expressão: V = L. L é o comprimento da mola esticada, K é sua constante elástica e M M, a sua massa. Para comprovar essa fórmula, o tempo de percurso de 0,05 segundos foi determinado para um pulso longitudinal com a mola esticada de 1 metro. Para determinar esse tempo, o cronômetro foi ligado no momento da produção do pulso (no sensor 1) e desligado quando esse pulso atingiu o sensor 2. Na determinação da constante elástica da mola, foi pendurada uma massa de 1000g e observou-se uma distensão de 25 cm. Considerando essas informações, podemos concluir que: I II 0 0 a constante elástica da mola vale 40 N/m; 1 1 a velocidade de ida e volta de um pulso na mola é de 40 m/s; 2 2 a velocidade calculada pela fórmula do enunciado é de 20 m/s; 3 3 a velocidade calculada pelo espaço percorrido e tempo é de 40 m/s; 4 4 a fórmula do enunciado foi comprovada. 12

13 15. Um relógio de pêndulo, quando funciona corretamente, oscila uma vez a cada 2 segundos. Observou-se que está atrasando 18 segundos a cada hora. Considerando o pêndulo do relógio como um pêndulo simples, analise as proposições como possíveis soluções para acertá-lo. I II 0 0 Aumentar o período do pêndulo. 1 1 Diminuir o período do pêndulo. 2 2 Deslocar a massa do pêndulo para baixo. 3 3 Deslocar a massa do pêndulo para cima. 4 4 Aumentar a massa do pêndulo. 13

14 16. Uma esfera metálica (massa = m) foi lançada de uma altura h (em relação à mesa), dentro de um tubo de PVC. Saiu do tubo horizontalmente a uma altura y, em relação à mesa e, depois de um deslocamento horizontal x, atingiu a mesa, deixando uma marca num papel carbonado. Considere os dados seguintes na avaliação das alternativas dessa questão: m = 50 g; h = 100 m; y = 20 cm. I II 0 0 O valor máximo de x é o valor de h. 1 1 Com x = 40cm a perda de energia por atrito, no tubo, é de 0,3 Joules. 2 2 Se houver atrito no tubo, V será menor do que 4m/s. 3 3 Com x = 40cm o tempo do movimento entre a saída do tubo e o contato com a mesa é de 0,2 s. 4 4 O valor máximo de x é (h - y). 14

15 17. Os satélites, lançados por foguetes, circulam a terra em diversas órbitas a distâncias e períodos variados. Um caso particular é o de satélites usados em comunicações que devem ficar estacionários, isto é, girando em torno da Terra num ritmo de uma volta a cada 24h.Geralmente os sistemas de comunicação usam três satélites de modo a cobrir toda a Terra. Para as informações abaixo, considere os seguintes dados: G = 7x10 11 N m 2 2 M(daTerra) = 6x10 Kg 24 Kg 1dia = 90000segπ = 3. I II 0 0 O raio da órbita do satélite síncrono é da ordem de grandeza de Km. 1 1 O raio da órbita do satélite síncrono é da ordem de grandeza de Km. 2 2 O raio da órbita do satélite síncrono é da ordem de grandeza de 300 Km. 3 3 O raio da órbita do satélite síncrono não pode ser calculado, porque precisamos conhecer o valor de g na órbita. 4 4 O raio da órbita do satélite síncrono não pode ser calculado, porque as leis de Kepler não se aplicam nesse caso. 15

16 18. Vemos um cano de PVC moldado para o lançamento de esferas metálicas. A esfera é solta sempre do ponto mais alto e projeta-se deixando uma marca no papel carbonado. A altura da saída do tubo em relação à mesa é fixa (y) e desse modo a velocidade de saída no tubo (lançamento horizontal) é indicada exclusivamente pelo valor de x. Numa outra experiência, uma esfera (esfera 1) é colocada na saída do tubo e outra (esfera 2) é lançada do ponto mais alto. As duas caem sobre o papel, deixando suas marcas (x 1 e x 2). Vamos indicar por x 1 e x 2 as posições das esferas quando lançadas separadamente. Relativamente à situação apresentada, analise as proposições formuladas. I II 0 0 Se as massas das esferas são iguais e o choque é perfeitamente elástico x 1 =x Se as massas das esferas são iguais e o choque é perfeitamente elástico x 2 = Se m 1 é muito menor que m 2 e o choque é perfeitamente elástico, poderemos ter x 1 > x Se m 2 é maior que m 1, teremos x 2 > x Se m 2 é muito menor do que m 1, ela poderá não cair na mesa. 16

17 19. O tubo de vidro, que mostramos a seguir, é usado para determinação da relação e/m (carga elétrica/massa) para o elétron. Os elétrons são emitidos no canhão eletrônico. Penetram num campo magnético uniforme produzido pelas bobinas circulares e passam a seguir uma trajetória circular. Considerando essas informações, analise as afirmações formuladas. I II 0 0 Se as correntes tiverem os sentidos indicados, a trajetória dos elétrons indicada está errada. 1 1 Se as correntes tiverem os sentidos contrários aos indicados, a trajetória dos elétrons desenhada está errada. 2 2 O campo elétrico, usado para acelerar os elétrons, deve ter sentido para baixo. 3 3 A trajetória dos elétrons é uma circunferência, porque o campo magnético é uniforme. 4 4 A trajetória dos elétrons é uma parábola, porque o campo magnético é uniforme. 17

18 20. Consideremos agora as associações de pilhas mostradas nas fotos A e B. Nos dois casos, os circuitos estão alimentando um Led (diodo emissor de luz). Cada pilha tem tensão de 1,5 volts. Em relação às características dos circuitos A e B, considerem-se as proposições a seguir formuladas. I II 0 0 Em A, o brilho do LED é maior, porque a tensão é maior do que em B. 1 1 Em B, o brilho do LED é maior, porque a corrente é maior do que em A. 2 2 A tensão que alimenta o LED em B é de 1,5 volts. 3 3 A tensão que alimenta o LED em A é de 3,0 volts. 4 4 Nos dois circuitos, a tensão que alimenta o LED é sempre de 1,5 volts. 18