Prova 3 Física. N ọ DE INSCRIÇÃO:

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1 Prova 3 QUESTÕES OBJETIIVAS N ọ DE ORDEM: NOME DO CANDIDATO: N ọ DE INSCRIÇÃO: IINSTRUÇÕES PARA A REAIIZAÇÃO DA PROVA. Coira os campos N ọ DE ORDEM, N ọ DE INSCRIÇÃO e NOME, coorme o que costa a etiqueta ixada em sua carteira.. Coira se o úmero do gabarito deste cadero correspode ao costate a etiqueta ixada em sua carteira. Se houver divergêcia, avise, imediatamete, o iscal. 3. É proibido olhear o Cadero de Provas ates do sial, às 9 horas. 4. Após o sial, coira se este cadero cotém questões objetivas e/ou qualquer tipo de deeito. Qualquer problema, avise, imediatamete, o iscal. 5. O tempo míimo de permaêcia a sala é de horas após o iício da resolução da prova. 6. No tempo destiado a esta prova (4 horas), está icluído o de preechimeto da Folha de Respostas. 7. Trascreva as respostas deste cadero para a Folha de Respostas. A resposta correta será a soma dos úmeros associados às alterativas corretas. Para cada questão, preecha sempre dois alvéolos: um a colua das dezeas e um a colua das uidades, coorme exemplo ao lado: questão 3, resposta 9 (soma das alterativas e 8). 8. Ao térmio da prova, levate o braço e aguarde atedimeto. Etregue ao iscal este cadero, a Folha de Respostas e o Rascuho para Aotação das Respostas. 9. Se desejar, trascreva as respostas deste cadero o Rascuho para Aotação das Respostas costate abaixo e destaque-o, para retirá-lo hoje, esta sala, o horário das 3h5mi às 3h3mi, mediate apresetação do documeto de idetiicação do cadidato. Após esse período, ão haverá devolução. Corte a liha potilhada.... RASCUNHO PARA ANOTAÇÃO DAS RESPOSTAS PROVA 3 INVERNO I N ọ DE ORDEM: NOME: UEM Comissão Cetral do Vestibular Uiicado

2 Questão FÍSICA Um elevador de massa m quilogramas desloca-se verticalmete para cima com velocidade costate, e durate t segudos ele sobe y metros. Cosiderado a situação descrita, assiale o que or ) O trabalho realizado pela orça peso é egativo. ) A potêcia do elevador é mgy. t 4) Durate t segudos a variação da eergia potecial gravitacioal é de mgy. 8) A somatória das orças que atuam sobre o elevador é ula. 6) A eergia mecâica do elevador ão varia durate o deslocameto. Questão 3 Uma barra homogêea com 3, m de comprimeto e N de peso está horizotalmete em equilíbrio, apoiada em um poto distate, m de uma extremidade e com uma orça de módulo F aplicada, verticalmete para baixo, a,5 m dessa extremidade. Cosiderado essas iormações, assiale o que or ) O módulo F da orça aplicada é de N. ) A barra estará em equilíbrio se substituirmos a orça F por um corpo homogêeo de ormato cúbico com cm de aresta, com a ace alihada e posicioado a cm daquela extremidade e com orça peso de mesmo módulo da orça F. 4) O cetro de gravidade da barra está localizado a metade de seu comprimeto. 8) O torque da orça F é de 6 N.m. 6) O módulo da orça ormal que o apoio aplica sobre a barra é de N. Questão Um bloco de massa, kg desloca-se sobre uma superície horizotal plaa com velocidade costate de 3, m/s. Uma orça de 5, N começa a atuar sobre ele, a mesma direção e setido da velocidade do bloco. Desprezado os atritos, assiale o que or ) A quatidade de movimeto do bloco ates da ação da orça é de kg.m/s. ) O impulso da orça o itervalo de tempo etre o iício da ação até 5 s é igual a 5 N.s. 4) A quatidade de movimeto do bloco 5 s após a orça começar a atuar sobre o mesmo é de 3 kg.m/s. 8) A aceleração que a orça aplica sobre o bloco é de,5 m/s. 6) A eergia ciética ates da ação da orça é de 9 J. Vestibular de Ivero/ Prova 3

3 Questão 4 Rascuho Um recipiete adiabático, com êmbulo móvel, cotém,5 mols de gás hélio. Uma quatidade de calor é orecida ao gás de tal orma que sua temperatura varia de K a 6 K, matedo-se a pressão costate. Cosiderado que o calor especíico à pressão costate do gás hélio é,8 J.mol.K, assiale o que or ) A quatidade de calor orecida à amostra de gás hélio é de aproximadamete kj. ) O trabalho realizado oi de aproximadamete 8,3 kj. 4) A variação da eergia itera da amostra de gás hélio é de aproximadamete,5 kj. 8) Se o êmbulo ão se mover, a variação de pressão do gás é dada por: R T, em que é o úmero de V mols, R é a costate uiversal dos gases, T é variação de temperatura e V é o volume do recipiete. 6) Se o êmbulo ão se mover, a variação de eergia itera da amostra de gás é ula. Questão 5 Dois corpos, A e B, estão se deslocado sobre uma superície horizotal sem atrito a mesma direção e setido. Os corpos A e B têm massas m A e m B e os módulos das suas velocidades são respectivamete v Ai e v Bi. Cosiderado que o corpo B ecotra-se iicialmete à rete do corpo A, assiale o que or ) Se v Ai > v Bi e m A m B, a velocidade do corpo A, após uma colisão pereitamete ielástica com o ( v + v ) Ai Bi corpo B, é igual a. 3 ) Se os dois corpos estiverem iicialmete a uma distâcia d um do outro, o itervalo de tempo até a colisão é de d v v Ai Bi, se v > v. Ai Bi 4) Se v Ai v Bi e m A m B, o módulo da velocidade v A após uma colisão elástica é 3v v, em que v Bi B B é a velocidade do corpo B após a colisão. 8) Se iicialmete v Bi or ula e a quatidade de movimeto do corpo A or igual a m v, após uma B Ai colisão pereitamete ielástica a velocidade ial do cojuto é de 5 ( ) v. Ai 4 6) Em qualquer tipo de colisão a quatidade de movimeto e a eergia ciética sempre são coservadas. Vestibular de Ivero/ Prova 3 3

4 Questão 6 Sobre os coceitos de ciemática, assiale o que or ) A distâcia que um móvel percorre em um movimeto retilíeo e uiorme é dada pelo produto de sua velocidade multiplicada pelo itervalo de tempo gasto o percurso. ) No sistema iteracioal de uidades (SI), a velocidade é dada em km/h. 4) Os itervalos de tempos de queda de dois corpos abadoados à mesma altura e o vácuo são iguais, mesmo que esses dois corpos possuam massas dieretes. 8) Em um movimeto uiormemete variado, a velocidade média é dada pela razão da distâcia total percorrida pelo itervalo de tempo gasto o percurso. 6) O gráico da velocidade em ução do tempo, para o caso de um móvel descrevedo um movimeto retilíeo uiormemete variado, é uma reta, cujo coeiciete agular é a aceleração daquele móvel. Questão 8 O calor latete de usão da prata (Ag) é cal/g e seu poto de usão é 96 ºC, quado esse metal é submetido a uma pressão de uma atmosera. Cosiderado essa iormação e o dado abaixo, assiale o que or Dado: c Ag,56 cal/g. o C. ) Para elevar a temperatura de g de prata, de ºC até 96 ºC, ecessitamos orecer cal. ) Em 96ºC, a prata sempre estará totalmete em sua ase líquida. 4) Ao traserir cal a g de prata, em sua ase sólida, a 96 ºC, sua temperatura aumeta de ºC. 8) g de prata, em sua ase sólida, à temperatura de 96 ºC, ecessita de cal para que se coverta totalmete em prata a sua ase líquida. 6) Na escala Kelvi, o poto de usão da prata é aproximadamete.34 K. Questão 7 Sobre os coceitos de termodiâmica, assiale o que or ) Quato maior a temperatura de um gás ideal, maior é a eergia ciética dos átomos desse gás. ) Não ocorre trasporte de matéria quado o calor é traserido pelo processo de codução. 4) A evaporação da água, estado esta em sua ase líquida e submetida à pressão de uma atmosera, só ocorre se sua temperatura or de ºC. 8) Com o aumeto da pressão exercida sobre um bloco de gelo, sua temperatura de usão aumeta. 6) Quato maior or a pressão exercida sobre um líquido, maior será a temperatura de ebulição desse líquido. Vestibular de Ivero/ Prova 3 4

5 Questão 9 Sobre a gravitação uiversal, assiale o que or ) Em cada plaeta do osso sistema solar atua uma orça de atração gravitacioal do Sol. ) A terra exerce sobre a lua uma orça de atração gravitacioal. 4) A orça gravitacioal é uma orça de atração que atua mutuamete etre dois corpos materiais quaisquer. 8) O módulo da orça gravitacioal é diretamete proporcioal ao quadrado da distâcia etre os cetros de massas de dois corpos materiais. 6) No sistema iteracioal de uidades (SI), a costate gravitacioal (G) tem uidades equivaletes a m 3 /(kg.s ). Questão Sobre o ciclo de Carot, assiale o que or ) No ciclo de Carot, ocorrem duas trasormações adiabáticas e também duas trasormações isotérmicas. ) As trasormações o ciclo de Carot são reversíveis. 4) Durate a expasão isotérmica, uma certa quatidade de calor é retirada da ote quete. 8) O gás utilizado o ciclo de Carot atige seu maior volume ao ial da expasão isotérmica. 6) Quado a ote ria estiver a ºC, o redimeto da máquia de Carot será máximo. Questão Imagie que, o uturo, uma ave espacial de comprimeto de repouso e massa de repouso M passe pela Terra a uma velocidade costate muito próxima à velocidade da luz. Dois croômetros idêticos e altamete precisos, situados um a ave e outro em um laboratório a Terra, são disparados simultaeamete quado a ave passa diretamete sobre o laboratório. Cosidere a Terra como um reerecial iercial, e descosidere os eeitos relacioados à resistêcia do ar e à ação do campo gravitacioal terrestre. evado em cosideração a situação descrita, assiale o que or ) O comprimeto da ave, medido a partir da Terra, será meor que. ) A razão etre os itervalos de tempo que serão medidos pelos croômetros da Terra e da ave será maior que um. 4) A massa da ave, determiada a partir da Terra, será maior que M. 8) Se a velocidade da ave se aproximar muito da velocidade da luz, sua quatidade de movimeto, medida a partir da Terra, torar-se-á egativa. 6) Se a velocidade da ave or igual à velocidade da luz, sua eergia total relativística será meor que sua eergia de repouso. Vestibular de Ivero/ Prova 3 5

6 Questão Um soleoide de π cm de comprimeto é costituído de 5 espiras de raio 4 cm. Ele está imerso o vácuo quado uma correte elétrica, que vai de, A a,5 A em 3 s ates de estabilizar-se, é ijetada o mesmo. Utilizado essas iormações, assiale o que or ) O luxo magético autoiduzido o soleoide, o istate t 6 s, é 4, x 4 Wb. ) A idutâcia desse soleoide, o istate t 6 s, é 8, x 4 H. 4) A orça eletromotriz autoiduzida o soleoide, os primeiros 3 s, é x 4 V. 5 8) A orça eletromotriz autoiduzida o soleoide, ao térmio dos primeiros 3 s de luxo de carga em suas espiras, age o setido da variação desse luxo, reorçado-o. 6) O luxo magético autoiduzido o soleoide, ao térmio dos primeiros 3 s, se opõe à variação do luxo magético provocado pela correte elétrica esse soleoide. Questão 4 Assiale o que or ) Um campo elétrico E variável em uma dada região do vácuo provoca o aparecimeto de um campo magético B essa mesma região, com E B. E ) A razão determia o módulo da velocidade de B propagação da luz o vácuo. 4) Uma oda eletromagética moocromática pode ser etedida como um eixe de ótos. 8) Odas eletromagéticas trasportam matéria e eergia de um poto a outro o espaço. 6) A eergia dos ótos associados a uma oda eletromagética é iversamete proporcioal à requêcia de oscilação dessa oda. Questão 3 Um resistor ôhmico, R Ω, é associado em paralelo com um capacitor ideal de capacitâcia de 5 µf. Esse arrajo é submetido a uma diereça de potecial costate de V produzida por uma ote de orça eletromotriz de resistêcia itera r Ω. Com base essas iormações, e cosiderado que o sistema já atigiu o estado estacioário, assiale o que or ) A correte elétrica que lui os termiais do resistor R é A. ) A correte elétrica que lui o capacitor é ula. 4) A diereça de potecial os termiais do resistor R é V. 8) A diereça de potecial os termiais do capacitor é ula. 6) A eergia potecial elétrica acumulada o capacitor é 5 µj. Vestibular de Ivero/ Prova 3 6

7 Questão 5 Com relação à ormação de images de objetos extesos, colocados o ar diate de letes eséricas de ídices de reração maiores que o do ar, assiale o que or ) A imagem ormada por um objeto exteso colocado sobre o cetro de curvatura de uma lete covergete é real, do mesmo tamaho que o objeto e ivertida. ) A imagem ormada por um objeto exteso colocado sobre o oco de uma lete covergete é virtual, maior que o objeto e direita. 4) A imagem ormada por um objeto exteso colocado sobre o oco de uma lete divergete é virtual, do mesmo tamaho que o objeto e direita. 8) A imagem ormada por um objeto exteso colocado etre o oco e o cetro de curvatura de uma lete covergete é real, maior que o objeto e ivertida. 6) A imagem ormada por um objeto exteso colocado etre o oco e o cetro de curvatura de uma lete divergete é virtual, meor que o objeto e ivertida. Questão 7 Cosidere que quatro cargas elétricas idêticas Q estão dispostas o vácuo, ormado um quadrado de lado, e assiale o que or ) O campo elétrico o cetro do quadrado é ulo. ) O potecial elétrico o cetro do quadrado é costate. 4) O módulo do campo elétrico o poto médio de um 4πQ dos lados do quadrado é E. 8) O potecial elétrico o poto médio de um dos lados 4k Q do quadrado é 5 +, 5 sedo k a costate eletrostática do vácuo. 6) A orça elétrica experimetada por uma carga de prova q colocada o cetro do quadrado será tato maior quato maior or q. Questão 6 Sobre o comportameto ísico e a costituição de geradores elétricos, assiale o que or ) Geradores elétricos são dispositivos que trasormam uma orma qualquer de eergia em eergia elétrica, como aqueles istalados a usia hidrelétrica de Itaipu. ) A equação do gerador é V ε ri, sedo V a diereça de potecial dispoível para o circuito, ε a orça eletromotriz orecida pelo gerador, r a resistêcia itera do gerador e i a correte elétrica orecida pelo gerador. 4) Pilhas alcalias são geradores de correte alterada, que possuem âodo, cátodo e eletrólito. 8) A orça eletromotriz orecida a um circuito elétrico por um grupo de geradores elétricos idêticos associados em série é o somatório das orças eletromotrizes desse grupo de geradores. 6) A resistêcia equivalete de um grupo de geradores elétricos idêticos associados em paralelo é a soma das resistêcias iteras desses geradores. Vestibular de Ivero/ Prova 3 7

8 Questão 8 Sobre o coceito de potecial elétrico, assiale o que or ) A razão etre a eergia potecial elétrica e a carga elétrica de uma pequea carga de prova q positiva, colocada em um poto P do espaço ode existe um campo elétrico, deie o potecial elétrico esse poto P. ) Em uma região do espaço ode existe um campo elétrico uiorme, a diereça de potecial elétrico etre dois potos quaisquer dessa região pode ser represetada por um vetor que liga esses potos. 4) O potecial elétrico V gerado por uma carga elétrica potual Q em um dado poto P do vácuo é Q V k, sedo k a costate eletrostática do d vácuo e d a distâcia do poto P até a carga Q. 8) O potecial elétrico a superície de uma esera metálica carregada, para uma dada quatidade de carga Q ixa, será tato maior quato meor or o raio dessa esera. 6) Superícies equipoteciais em um campo elétrico são superícies cujos potos têm poteciais elétricos variáveis. Questão Assiale o que or ) Um cojuto costituído de dois meios homogêeos e trasparetes à passagem da luz visível, separados por uma superície plaa, é chamado de dioptro plao. ) Se o ídice de reração da água cotida em uma piscia é maior que o do ar, a proudidade de uma piscia cotedo água, quado observada do ar e da lateral da piscia, é sempre meor que sua proudidade real. 4) A luz visível que atravessa uma lâmia de aces paralelas, azedo um âgulo de 3 o com relação a ormal a essa superície, é desviada lateralmete em relação à sua direção de icidêcia. 8) A luz visível polarizada ão sore reração ao atravessar um dioptro plao. 6) A luz visível polarizada ão obedece à lei de Sell ao atravessar uma lâmia de aces paralelas. Questão 9 Sobre os coceitos relativos a odas sooras e à propagação do som, assiale o que or ) Uma oda soora pode ser reletida, reratada, diratada e polarizada. ) O som ecessita de meios materiais e elásticos para se propagar. 4) A itesidade das odas sooras que se propagam o ar idepede da eergia dessas odas. 8) A altura do som é uma característica relacioada à sua requêcia. Quato maior or a requêcia do som, mais agudo e alto será esse som. 6) Quato maior a desidade de um meio, maior é a diiculdade em retirar suas partículas da posição de equilíbrio, o que diiculta a propagação do som esse meio. Vestibular de Ivero/ Prova 3 8

9 FÍSICA Formulário e Costates s FORMUÁRIO CONSTANTES FÍSICAS x x + vt + at x Acos( ω t +ϕ ) a ω x v v + at v v + a x FR ma F m v C r Fk kx P mg a µn W E c Fdcosθ mv E p mgh E p W E c kx p mv I F t p τ ± P W t F G T π T π vω r E Fdse θ mm d g m k φ EScos θ q σ S ρ m V p F A p p + ρgh E ρvg ( +α T ) Q m pv RT Q mc T Q c T p Φ KA (T T ) Q W + U η T T W p V R W Q F qvbseθ qq F 4πε r F qe q V 4πε r V Ed W AB qv AB q i t V Ri R ρ A v l B d Q C T F µ P Vi Ri V ε ri F Biseθ kε A C d q C V ( ) U C V B µ i πr φ B φ B U B BScos θ i i Φ ε B t c v seθ se V R + R R p + p' m p v λ E mc m T kr 3 m p' v c v± v R v v v l v 4l C mc θ G 6,6 Nm /kg K 9 9 Nm /C µ π 7 4 Tm/A c ρ 8 3 m/s água, g / cm 3 c água, cal/ g C cvapor d água,5 cal / g C F (água) V (água) 8 cal/ g 54 cal/ g cal 4,8 J atm R,8 mol K atm,3 N/m 5 Vestibular de Ivero/ Prova 3 9