DATA: 07 / 12 / 2016 FÍSICA

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1 Recuperação Final Professor: LUTIANO SÉRIE: 1 ANO DATA: 07 / 12 / 2016 FÍSICA Conteúdo Lutiano - 1 Ano Leis de Newton e Aplicações Força de Atrito, Força Elástica e Força Centrípeta. Lançamentos Oblíquo e Horizontal Questão 02) Dois blocos unidos por um fio de massa desprezível (veja a figura) são liberados a partir do repouso. As polias são fixas (não giram) e o atrito entre elas e a corda é também desprezível. O módulo da aceleração da gravidade no local é g = 10 m/s 2. Sendo m 1 = 6 kg a massa do bloco 1, e m 2 = 4 kg a massa do bloco 2, o módulo da aceleração dos blocos vale, em m/s 2, Refração da Luz Lei de Snell-Descartes e Reflexão total da luz Lentes Esféricas Questão 01) a) 4. b) 10. c) 6. d) 2. Questão 03) O sistema a seguir apresenta aceleração de 2 m/s 2 e a tração no fio é igual a 72 N. Considere que a massa de A é maior que a massa de B, o fio é inextensível e não há atrito na polia. A diferença entre as massas desses dois corpos é igual a (Considere g = 10 m/s 2.) (Bill Watterson. Calvin e Haroldo.) Assinale a alternativa que contém um exemplo de aplicação da Primeira Lei de Newton. a) Um livro apoiado sobre uma mesa horizontal é empurrado horizontalmente para a direita com uma força de mesma intensidade da força de atrito que atua sobre ele, mantendo-o em movimento retilíneo e uniforme. b) Quando um tenista acerta uma bola com sua raquete, exerce nela uma força de mesma direção e intensidade da que a bola exerce na raquete, mas de sentido oposto. c) Em uma colisão entre duas bolas de bilhar, a quantidade de movimento do sistema formado por elas imediatamente depois da colisão é igual à quantidade de movimento do sistema imediatamente antes da colisão. d) Em um sistema de corpos onde forças não conservativas não realizam trabalho, só pode ocorrer transformação de energia potencial em cinética ou de energia cinética em potencial. e) Se a força resultante que atua sobre um carrinho de supermercado enquanto ele se move tiver sua intensidade dobrada, a aceleração imposta a ele também terá sua intensidade dobrada. a) 1 kg. b) 3 kg. c) 4 kg. d) 6 kg. Questão 04) Num intervalo de tempo de 30 segundos, uma lancha de massa kg é acelerada a partir do repouso até a velocidade de 15 m/s. A força resultante média, em newtons, que atuou sobre a lancha nesse intervalo de tempo foi de a) b) c) d) e)

2 Questão 05) A figura abaixo mostra dois objetos apoiados sobre uma superfície horizontal. Uma força F é aplicada diretamente sobre a massa M 1. Considerando desprezível o atrito entre as superfícies dos blocos e do piso, bem como entre os blocos e o ar, calcule o módulo da força de interação que o bloco M1 exerce sobre o bloco M 2. Dados: M 1 = 5 kg; M 2 = 15 kg; F = 20 N. Questão 07) Uma bola de canhão de 10 kg é solta no topo de uma rampa, como mostra o esquema a seguir. a) 10 N. b) 20 N. c) 60 N. d) 7 N. e) 15 N. Questão 06) No ano de 1642, alguns meses após a morte de Galileu Galilei, nascia Isaac Newton. Aos 23 anos de idade, Newton havia desenvolvido as suas famosas leis do movimento, acabando de vez com as ideias de Aristóteles que dominaram as grandes mentes durante cerca de anos. O cientista publicou essas leis em 1687, no seu trabalho de três volumes, intitulado Philosophia e Naturalis Principia Mathematica. Podemos utilizar essas leis para resolver vários problemas de física, tais como o exemplo abaixo: Considere a situação em condições ideais e sem atrito. Dados: g = 10 m/s 2 m A = 5 kg m B = 20 kg A bola parte de uma velocidade inicial zero e, conforme desce pela rampa, vai ganhando velocidade. Desconsiderando o atrito e considerando a gravidade 10 m/s 2, o tempo que levará para que a bola atinja o ponto mais baixo da rampa é a) 2 segundos. b) 3 segundos. c) 4 segundos. d) 6 segundos. e) 8 segundos. Questão 08) Na figura abaixo temos um corpo A de peso P = mg, onde m é a sua massa, g é a aceleração da gravidade, que se encontra em uma rampa que forma um ângulo em relação à horizontal. Marque (V) para as verdadeiras e (F) para as falsas. a) Na situação de repouso, o coeficiente de atrito tg. b) Se o bloco A deslizar e sair do repouso, adquirirá uma aceleração a g (sen cos ). c) A componente normal à superfície é dada por mgcos. d) A força normal à superfície é maior que a projeção da forçapeso que se encontra na mesma direção da normal. Fonte: De acordo com a situação acima e desprezando-se o atrito entre a corda e a polia, a intensidade da aceleração dos blocos em m/s 2 vale: a) 10 b) 8 c) 6 d) 4 e) 3 2

3 Questão 09) Na figura abaixo, a mola M, os fios e a polia possuem inércia desprezível e o coeficiente de atrito estático entre o bloco B, de massa 2,80 kg, e o plano inclinado é = 0,50. O sistema ilustrado se encontra em equilíbrio e representa o instante em que o bloco B está na iminência de entrar em movimento descendente. Sabendo-se que a constante elástica da mola é k = 350 N/m, nesse instante, a distensão da mola M, em relação ao seu comprimento natural é de Questão 12) A figura mostra o gráfico da intensidade da força de atrito que um plano horizontal exerce sobre um corpo, versus a intensidade da força externa aplicada horizontalmente para arrastar este corpo, suposto inicialmente em repouso sobre o plano horizontal. Dados: g = 10 m/s 2, sen = 0,80 e cos = 0,60 Sendo o coeficiente de atrito estático entre o plano e o corpo igual a 0,4, é verdadeiro afirmar que: a) 0,40 cm b) 0,20 cm c) 1,3 cm d) 2,0 cm e) 4,0 cm Questão 10) Sobre uma caixa de massa 120 kg, atua uma força horizontal constante F de intensidade 600 N. A caixa encontra-se sobre uma superfície horizontal em um local no qual a aceleração gravitacional é 10 m/s 2. Para que a aceleração da caixa seja constante, com módulo igual a 2 m/s 2, e tenha a mesma orientação da força F, o coeficiente de atrito cinético entre a superfície e a caixa deve ser de a) a força de atrito estático máxima que o plano faz sobre o corpo é 80 N; b) o peso do corpo é 100 N; c) o coeficiente de atrito cinético entre o corpo e o plano é 0,32; d) a intensidade da força de atrito cinético varia linearmente com a intensidade da força aplicada ao corpo. Questão 13) Um automóvel percorre uma curva circular e horizontal de raio 50 m a 54 km/h. Adote g = 10 m/s 2.O mínimo coeficiente de atrito estático entre o asfalto e os pneus que permite a esse automóvel fazer a curva sem derrapar é a) 0,1 b) 0,2 c) 0,3 d) 0,4 e) 0,5 Questão 11) Os blocos 1 e 2, com massas m 1 = 4 kg e m 2 = 1 kg, respectivamente, estão unidos por uma corda e encontram-se em equilíbrio estático (veja a figura). Sabe-se que o coeficiente de atrito estático entre a mesa horizontal e o bloco 1 é igual a E. Sabendo que o bloco 1 se encontra na iminência de escorregar, o valor de E é: Dados: g = 10 m/s 2 a) 0,25 b) 0,27 c) 0,45 d) 0,50 e) 0,54 a) 0,35. b) 0,25. c) 0,40. d) 0,50. 3

4 Questão 14) Uma partícula de massa m = 0,5 kg está presa na extremidade de um fio inextensível de comprimento L = 1,0 m, formando um pêndulo simples descrito na figura abaixo. A partícula está em repouso e é solta, partindo do ponto inicial A na horizontal. Considere que a aceleração local da gravidade vale 10 m/s 2. A força de tensão na corda, quando a partícula passa pelo ponto B, no ponto mais baixo da sua trajetória, será: Questão 17) Um projétil é disparado horizontalmente do alto de um prédio de 80 m de altura, com velocidade inicial de 50 m/s, conforme a figura abaixo. a) 5 N b) 15 N c) 20 N d) 25 N e) 50 N Questão 15) Um motociclista em sua moto descreve uma curva num plano vertical no interior de um globo da morte num espetáculo de circo. O raio da trajetória é de 4,9 m e adota-se g = 10 m/s 2. A mínima velocidade para a moto não perder contato com a pista é, em m/s, a) 4,0. b) 8,0. c) 6,0. d) 7,0. e) 5,0. Questão 16) Um automóvel de massa 800 kg, dirigido por um motorista de massa igual a 60 kg, passa pela parte mais baixa de uma depressão de raio = 20 m com velocidade escalar de 72 km/h. Nesse momento, a intensidade da força de reação que a pista aplica no veículo é (Adote g = 10m/s 2 ). a) N b) N c) 1800 N d) N e) N Considerando-se g = 10 m/s 2, e desprezando-se o atrito com o ar, o objeto atinge o solo num ponto distante do prédio em aproximadamente: a) 100 m b) 200 m c) 300 m d) 400 m e) 500 m Questão 18) Em um espetacular show de acrobacia, uma motocicleta abandona a extremidade da rampa com velocidade de 108 km/h, sobrevoa uma fileira de fuscas estacionados, descendo finalmente em uma outra rampa idêntica e à mesma altura em que abandonou a primeira. Considere desprezíveis ações resistivas do ar e do atrito. Dados: g = 10 m/s 2 Inclinação do plano da rampa = 32 sen 32 = 0,53 cos 32 = 0,85 sen 64 = 0,90 cos 64 = 0,44 a) Determine quanto tempo a motocicleta permanece voando sobre os carros. b) Se os fuscas foram estacionados lado a lado, ocupando uma vaga de 2,1 m de largura, determine quantos carros compunham a fileira entre as rampas. Questão 19) Um projétil é lançado horizontalmente de uma altura de 20 m, com uma velocidade inicial de módulo igual a 15 m/s. Desprezando-se a resistência do ar e considerando o módulo da aceleração gravitacional como 10 m/s 2, é CORRETO afirmar que o projétil atingirá o solo após ter percorrido uma distância horizontal igual a: a) 11 m b) 15 m c) 60 m d) 23 m e) 30 m 4

5 Questão 20) Um projétil é lançado, a partir do solo, fazendo um ângulo com a horizontal, e com velocidade de 10m/s. Despreza-se a 2 resistência do ar. Considerar: g 10m/s, sen 0, 8 e cos 0,6. A altura máxima atingida pelo corpo é de: a) 4,2m; b) 4,4m; c) 4,6m; d) 4,8m; e) 5,0m. Questão 21) Uma pessoa lança uma pedra do alto de um edifício com velocidade inicial de 60m/s e formando um ângulo de 30 com a horizontal, como mostrado na figura abaixo. Se a altura do edifício é 80m, qual será o alcance máximo (x f) da pedra, isto é, em que posição horizontal ela atingirá o solo? (Dados: sen 30 = 0,5, cos 30 = 0,8 e g = 10 m/s 2 ). Questão 23) A fibra ótica é muito utilizada nas telecomunicações para guiar feixes de luz por um determinado trajeto. A estrutura básica dessas fibras é constituída por cilindros concêntricos, com índices de refração diferentes, para que ocorra o fenômeno da reflexão interna total. O centro da fibra é denominado de núcleo, e tem índice de refração n 1 e a região externa é denominada de casca, com índice de refração n 2. Assinale a alternativa correta que completa as lacunas a seguir. Para ocorrer o fenômeno da reflexão interna total numa fibra ótica, o ângulo crítico de incidência da luz em relação à direção normal é 90, e n 1 deve ser n 2. a) menor do que - menor que b) menor do que - maior que c) igual a - menor que d) igual a - maior que a) 153 m b) 96 m c) 450 m d) 384 m Questão 22) Um raio de luz monocromática se propaga de um meio A para um meio B, formando com a normal à superfície de separação ângulos de 30 e 45, respectivamente. O meio B é o ar que possui índice de refração igual a 1, onde a luz se propaga com velocidade de 3, m/s. Portanto, a velocidade de propagação da luz no meio A será de: (dados: sen 30 = 1/2; sen 45 = 2 / 2. Questão 24) Um feixe de luz propaga-se inicialmente em uma peça de vidro com índice de refração n vidro desconhecido. O feixe incide numa interface entre a peça de vidro e o ar, conforme a figura abaixo. O ângulo de incidência do feixe na interface vale 1 = 30 em relação à normal com a interface. O ângulo de refração do feixe vale 2 = 48,6, conforme indica a figura. Considere que o índice de refração do ar é próximo da unidade (n ar 1.0). Considerando que sen(30 ) = 0.5; sen(48,6 ) = 0.75, determine o índice de refração aproximado do vidro. a) 1, m/s b) 2, m/s c) d) 1, m/s m/s e) 3, m/s a) 1,0 b) 0,5 c) 1.5 d) 2,5 e) 1,3 5

6 Questão 25) Um raio de luz monocromática se propaga do meio A para o meio B, de tal forma que o ângulo de refração vale a metade do ângulo de incidência. Se o índice de refração do meio A vale 1 e o sen = 0,5, o índice de refração do meio B vale: Questão 27) a) 2 b) 3 c) 3 d) 0,75 e) 0,5 Uma fibra ótica é um guia de luz, flexível e transparente, cilíndrico, feito de sílica ou polímero, de diâmetro não muito maior que o de um fio de cabelo, usado para transmitir sinais luminosos a grandes distâncias, com baixas perdas de intensidade. A fibra ótica é constituída de um núcleo, por onde a luz se propaga e de um revestimento, como esquematizado na figura acima (corte longitudinal). Sendo o índice de refração do núcleo 1,60 e o do revestimento, 1,45, o menor valor do ângulo de incidência do feixe luminoso, para que toda a luz incidente permaneça no núcleo, é, aproximadamente, Questão 26) Um feixe de luz se propagando pelo ar incide em um cubo de acrílico cuja aresta mede 6 cm, fazendo um ângulo de 45 com a superfície desse cubo. O feixe de luz atravessa o cubo e sai na face oposta a uma altura h, acima da posição de incidência, como mostra a Figura. a) 45. b) 50. c) 55. d) 60. e) 65. Calcule a distância h em cm. a) 3,0 b) 3,4 c) 5,1 d) 6,0 e) 10,2 6

7 Questão 28) A Figura acima ilustra um raio monocromático que se propaga no ar e incide sobre uma lâmina de faces paralelas, delgada e de espessura d com ângulo de incidência igual a 60. O raio sofre refração, se propaga no interior da lâmina e, em seguida, volta a se propagar no ar. Se o índice de refração do ar é 1, então o índice de refração do material da lâmina é Questão 31) Um colecionador observa os detalhes de um selo raro utilizando uma lupa de 20 dioptrias. Colocando a lupa a 4,0 cm do selo ele obtém um aumento linear igual a: a) 5 b) 7 c) 8,5 d) 10 e) 20 Questão 32) Um objeto de 2cm de altura é colocado a certa distância de uma lente convergente. Sabendo-se que a distância focal da lente é 20cm e que a imagem se forma a 50cm da lente, do mesmo lado que o objeto, pode-se afirmar que o tamanho da imagem é: a) 0,07cm. b) 0,6cm. c) 7,0cm. d) 33,3cm. e) 60,0cm. a) b) c) d) e) Questão 33) O esquema ao lado mostra um objeto real colocado diante de uma lente delgada e sua respectiva imagem conjugada. O índice de refração do material da lente é maior que o do meio no qual se encontra. Questão 29) Quando um oculista receita uma lente de +2,0dioptrias, isso significa lente convergente de distância focal igual a: a) 0,1 m b) 0,2 m c) 0,3 m d) 0,4 m e) 0,5 m Questão 30) Considere as lentes de vidro esquematizadas abaixo. Quando imersas no ar, as lentes divergentes são : SOMENTE a) L 1, L 2 e L 3 b) L 1, L 3 e L 5 c) L 1, L 4 e L 6 d) L 2, L 3 e L 5 e) L 2, L 4 e L 6 Considerando a ilustração acima, das lentes A, B, C e D, o esquema pode se referir a uma lente: a) do tipo A e também do tipo B. b) do tipo A e também do tipo C. c) do tipo B e também do tipo D. d) do tipo A e também do tipo D. e) do tipo B e também do tipo C. Questão 34) Um objeto real com 5 cm de altura é colocado perpendicularmente ao eixo principal de uma lente esférica divergente, cuja distância focal é 10 cm, a uma distância de 40 cm do centro óptico da lente. Sobre a natureza e o tamanho da imagem produzida pela lente, podemos afirmar que é: a) Real, direita e mede 5 cm de altura. b) Real, invertida e mede 1 cm de altura. c) Virtual, direita e mede 1 cm de altura. d) Virtual, invertida e mede 1 cm de altura. e) Virtual, direita e mede 5 cm de altura. 7

8 Questão 35) Um objeto é colocado sobre o foco principal de uma lente divergente delgada (veja a figura). Pode-se afirmar CORRETAMENTE que a imagem será: Questão 37) Na figura, um texto é visto através de duas lentes esféricas, 1 e 2. A imagem formada pela lente 1 aparece menor do que o próprio texto e a imagem formada pela lente 2 aparece maior. a) virtual, invertida e menor. b) real, direita e menor. c) virtual, direita e menor. d) real, invertida e menor. Questão 36) Uma pessoa observa uma letra F impressa em uma folha de papel utilizando uma lente convergente como lupa, a qual é mantida em repouso, paralela à folha e a 10 cm dela. Nessa situação, as dimensões da imagem são três vezes maiores do que as da letra impressa, conforme mostra a figura. ( Adaptado.) Considerando válidas as condições de nitidez de Gauss, a distância focal da lente utilizada pela pessoa, em centímetros, é igual a a) 37,5. b) 15,0. c) 22,5. d) 7,50. e) 30,0. Pela observação da figura, constata-se que a lente 1 é e a imagem por ela formada é e que a lente 2 é e a imagem por ela formada é. Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas apresentadas acima. a) divergente real convergente real b) convergente virtual convergente real c) divergente virtual convergente virtual d) divergente virtual convergente real e) convergente virtual convergente virtual 8

9 Questão 38) Para observar uma pequena folha em detalhes, um estudante utiliza uma lente esférica convergente funcionando como lupa. Mantendo a lente na posição vertical e parada a 3 cm da folha, ele vê uma imagem virtual ampliada 2,5 vezes. Questão 40) Em relação às Leis de Newton, é CORRETO afirmar que: a) sobre um corpo que realiza um movimento circular uniforme, o somatório das forças é nulo. b) em um corpo em repouso ou em movimento uniforme, em relação ao mesmo referencial, não existe a ação de forças. c) a ação de uma força sobre um corpo não necessariamente altera seu estado de movimento. d) a toda ação tem uma reação, que resulta na mudança de estado de movimento de um corpo. e) a força centrípeta é responsável por manter a resultante das forças igual a zero. Considerando válidas as condições de nitidez de Gauss, a distância focal, em cm, da lente utilizada pelo estudante é igual a a) 5. b) 2. c) 6. d) 4. e) 3. Questão 39) A Mecânica Clássica se baseia em três leis fundamentais, estabelecidas por Sir Isaac Newton ( ) e apresentadas pela primeira vez em 1686 na sua obra Principia Mathematica Philosophiae Naturalis (Os Princípios Matemáticos da Filosofia Natural), usualmente chamada de Principia. Com relação às leis de Newton, podemos afirmar que: I. Uma das consequências da primeira lei é o fato de que qualquer variação do vetor velocidade, em relação a um referencial inercial, ou seja, qualquer aceleração deve estar associada à ação de forças. II. A segunda lei, conhecida como princípio fundamental da dinâmica, estabelece que a aceleração de um corpo submetido a uma força externa resultante é diretamente proporcional à sua massa. III. As forças que atuam em um corpo originam-se em outros corpos que constituem sua vizinhança. Uma força é apenas o resultado da interação mútua entre dois corpos. Assim, de acordo com a terceira lei, é impossível existir uma única força isolada. Assinale a alternativa correta: a) Somente a afirmativa II está correta. b) Somente a afirmativa III está correta. c) Somente as afirmativas I e II estão corretas. d) Somente as afirmativas I e III estão corretas. e) Somente as afirmativas II e III estão corretas. 9

10 GABARITO 1) A 2) D 3) B 4) C 5) E 6) B 7) C 8) VVVF 9) E 31) A 32) C 33) C 34) C 35) C 36) B 37) C 38) A 39) D 40) C 10) C 11) B 12) C 13) C 14) B 15) D 16) D 17) B 18) 19) E 20) D 21) D 22) D 23) B 24) C 25) C 26) B 27) E 28) B 29) E 30) B 10