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

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1 CONCURSO DE ADMISSÃO AO CURSO DE FORMAÇÃO E GRADUAÇÃO FÍSICA CADERNO DE QUESTÕES a QUESTÃO Valor: 1,00 Sentdo de rotaçãoo do corpo y orça 30 º x orça solo Um corpo de 4 kg está preso a um o e descreve um movmento crcular em um plano perpendcular ao solo. Na posção ndcada na gura, ele sore a ação de uma orça, no plano xy, perpendcular ao seu movmento que o lbera do o, sendo o mpulso nesta dreção gual a 40 3 kg m/s. Determne: a) a varação do vetor momento lnear entre o nstante em que o corpo é lberado do o e o nstante que atnge o solo; b) a coordenada x do ponto onde o corpo atnge o solo. rao do movmento crcular: 6,4 m; velocdade do corpo preso no o no ponto mas alto: 6 m/s; aceleração da gravdade: 10 m/s 2. 1

2 2 a QUESTÃO Valor: 1,00 Uma partícula de carga +Q e massa m move-se dentro de um túnel estreto no plano xy, sem atrto, sujeta à orça provocada pelo campo elétrco (E,0), segundo a trajetóra conorme apresentado na gura acma. Sabe-se que: - a partícula entra no túnel com velocdade (v,0) no ponto de coordenadas (0,0); - a trajetóra da partícula orçada pelo túnel é um quarto de crcunerênca de rao R; - não há nluênca da orça da gravdade. Ao passar por um ponto genérco dentro do túnel, determne, em unção da abscssa x: a) o módulo da velocdade da partícula; b) as componentes v x e v y do vetor velocdade da partícula; c) o módulo da aceleração tangencal da partícula; d) o módulo da reação normal exercda pela parede do túnel sobre a partícula; e) o rao nstantâneo da trajetóra da partícula medatamente após dexar o túnel. 2

3 3 a QUESTÃO Valor: 1,00 Uma esera de gelo de rao R lutua parcalmente mersa em um copo com água, como mostra a gura acma. Com a naldade de lumnar uma bolha de ar, também esérca, localzada no centro da esera de gelo, utlzou-se um exe lumnoso de seção reta crcular de área m2 que ncde vertcalmente na esera. Consderando que os raos mas externos do exe reratado tangencam a bolha conorme a gura, determne a massa especíca do gelo. Índce de reração do ar: 1,0 Índce de reração do gelo: 1,3 Massa especíca do ar: 1,0 kg/m 3 Massa especíca da água: 10 3 kg/m 3 Volume da calota esérca: v = πr 3 4 a QUESTÃO Valor: 1,00 Exste um ntervalo mínmo de tempo entre dos sons, conhecdo como lmar de usão, para que estes sejam percebdos pelo ouvdo humano como sons separados. Um bloco deslza para baxo, a partr do repouso, em um plano nclnado com ressaltos gualmente espaçados que produzem ruídos. Desprezando o atrto do bloco com o plano nclnado e a orça exercda pelos ressaltos sobre o bloco, determne o lmar de usão τ de uma pessoa que escuta um ruído contínuo após o bloco passar pelo enésmo ressalto. Observação: Despreze o tempo de propagação do som. ângulo do plano nclnado com a horzontal: θ aceleração da gravdade: g dstânca entre os ressaltos: d 3

4 5 a QUESTÃO Valor: 1,00 A gura acma apresenta uma barra ABC apoada sem atrto em B. Na extremdade A, um corpo de massa M A é preso por um o. Na extremdade C exste um corpo com carga elétrca negatva Q e massa desprezível. Abaxo desse corpo se encontram três cargas elétrcas postvas, Q 1, Q 2 e Q 3, em um mesmo plano horzontal, ormando um trângulo sósceles, onde o lado ormado pelas cargas Q 1 e Q 3 é gual ao ormado pelas cargas Q 2 e Q 3. Sabe-se, anda, que o trângulo ormado pelas cargas Q, Q 1 e Q 2 é equlátero de lado gual a m. Determne a dstânca EF para que o sstema possa car em equlíbro. massa especíca lnear do segmento AB da barra: 1,0 g/cm; massa especíca lnear do segmento BC da barra: 1,5 g/cm; segmento AB barra: 50 cm; segmento BC barra: 100 cm; segmento DE: 60 cm; M A = 150 g; Q = Q 1 = Q 2 = 3 1/4 x 10-6 C; aceleração da gravdade: 10 m/s 2 ; constante de Coulomb: 9 x 10 9 N.m 2 /C 2. Observação: As cargas Q 1 e Q 2 são xas e a carga Q 3, após o seu posconamento, também permanecerá xa. 4

5 6 a QUESTÃO Valor: 1,00 Um ndustral deseja lançar no mercado uma máquna térmca que opere entre dos reservatóros térmcos cujas temperaturas são 900 K e 300 K, com rendmento térmco de 40% do máxmo teorcamente admssível. Ele adqure os dretos de um engenhero que depostou uma patente de uma máquna térmca operando em um cclo termodnâmco composto por quatro processos descrtos a segur: Processo 1 2: processo sovolumétrco com aumento de pressão: ( V p ) ( V, p ),. Processo 2 3: processo sobárco com aumento de volume: ( V p ) ( V, p ),. Processo 3 4: processo sovolumétrco com redução de pressão: ( V p ) ( V, p ),. Processo 4 1: processo sobárco com redução de volume: ( V p ) ( V, p ),. p O engenhero arma que o rendmento desejado é obtdo para qualquer valor de > 1 p desde que a razão entre os volumes V V seja gual a 2. Porém, testes exaustvos do protótpo da máquna ndcam que o rendmento é neror ao desejado. Ao ser questonado sobre o assunto, o engenhero argumenta que os testes não oram conduzdos de orma correta e mantém sua armação orgnal. Supondo que a substânca de trabalho que percorre o cclo seja um gás deal monoatômco e baseado em uma análse termodnâmca do problema, verque se o rendmento desejado pode ser atngdo. 7 a QUESTÃO Valor: 1,00 Um planeta desloca-se em torno de uma estrela de massa M, em uma órbta elíptca de sem-exos a e b (a > b). Consdere a estrela xa em um dos ocos. Determne as velocdades mínma e máxma do planeta. constante gravtaconal: G; dstânca entre os ocos: 2c. 5

6 8 a QUESTÃO Valor: 1,00 Um aparato óptco é consttuído de uma tela de projeção e uma lente delgada convergente móvel guada por trlhos e xada em um dos lados por duas molas, conorme lustrado na gura. O aparato encontra-se merso em um campo magnétco unorme B, ortogonal ao exo óptco e às duas hastes condutoras de suporte da lente. Ao dspor-se um objeto lumnoso na extremdade do aparato, com as molas relaxadas, verca-se a ormação de uma magem nítda na tela de projeção de tamanho L 1. Aplcando-se uma derença de potencal constante entre as extremdades das hastes de suporte da lente através dos trlhos, observa-se a mudança na posção da lente, ormando-se na tela de projeção uma nova magem nítda, de tamanho L 2, sendo L 2 > L 1. Determne: a) o tamanho do objeto lumnoso; b) a dstânca entre o objeto lumnoso e a lente quando os trlhos não estão energzados; c) o valor da ddp que az ormar a nova magem nítda. Intensdade do campo magnétco: B Constante elástca de cada mola: k Dstânca ocal da lente: Comprmento de cada haste condutora: a Resstênca elétrca de cada haste condutora: R Observações: Desconsdere a resstênca elétrca do trlho e da onte elétrca. Desconsdere a massa do conjunto móvel da lente e os atrtos nos roletes. 6

7 9 a QUESTÃO Valor: 1,00 A k P = 1 atm X 1 gás deal A gura acma representa um sstema, ncalmente em equlíbro mecânco e termodnâmco, consttuído por um recpente clíndrco com um gás deal, um êmbolo e uma mola. O êmbolo conna o gás dentro do recpente. Na condção ncal, a mola, conectada ao êmbolo e ao ponto xo A, não exerce orça sobre o êmbolo. Após 3520 J de calor serem ornecdos ao gás, o sstema atnge um novo estado de equlíbro mecânco e termodnâmco, cando o êmbolo a uma altura de 1,2 m em relação à base do clndro. Determne a pressão e a temperatura do gás deal: a) na condção ncal; b) no novo estado de equlíbro. Observação: Consdere que não exste atrto entre o clndro e o êmbolo. Massa do gás deal: 0,01 kg; Calor especíco a volume constante do gás deal: J/kg.K; Altura ncal do êmbolo em relação à base do clndro: X 1 = 1 m; Área da base do êmbolo: 0,01 m 2 ; Constante elástca da mola: N/m; Massa do êmbolo: 20 kg; Aceleração da gravdade: 10 m/s 2 ; e Pressão atmosérca: Pa. 7

8 10 a QUESTÃO Valor: 1,00 Fgura 1a Fgura 1b Fgura 1c A Fgura 1a apresenta um crcuto composto por uma onte de tensão almentando um elemento desconhecdo, denomnado CAIXA PRETA, em paralelo com uma resstênca de 0,5 Ω. As ormas de onda da tensão ornecda pela onte e da potênca solctada pelo crcuto são apresentadas nas guras 1b e 1c, respectvamente. Pede-se: a) o esboço dos grácos das correntes T (t), 1 (t) e 2 (t); b) o esboço do gráco da potênca dsspada no resstor de 0,5 Ω; c) a energa consumda pelo crcuto no ntervalo de tempo entre 0 e 5 s. 8