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. Cofira os campos N ọ DE ORDEM, N ọ DE INSCRIÇÃO e NOME, coforme o que costa a etiqueta fixada em sua carteira.. Cofira se o úmero do gabarito deste cadero correspode ao costate a etiqueta fixada em sua carteira. Se houver divergêcia, avise, imediatamete, o fiscal. 3. É proibido folhear o Cadero de Provas ates do sial, às 9 horas. 4. Após o sial, cofira se este cadero cotém questões objetivas e/ou qualquer tipo de defeito. Qualquer problema, avise, imediatamete, o fiscal. 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 proposições verdadeiras. Para cada questão, preecha sempre dois alvéolos: um a colua das dezeas e um a colua das uidades, coforme exemplo ao lado: questão 3, resposta 9 (soma das proposições e 8). 8. Se desejar, trascreva as respostas deste cadero o Rascuho para Aotação das Respostas costate esta prova e destaque-o, para retirá-lo hoje, esta sala, o horário das 3h5mi às 3h3mi, mediate apresetação do documeto de idetificação do cadidato. Após esse período, ão haverá devolução. 9. Ao térmio da prova, levate o braço e aguarde atedimeto. Etregue ao fiscal este cadero, a Folha de Respostas e o Rascuho para Aotação das Respostas. Corte a liha potilhada.... RASCUNHO PARA ANOTAÇÃO DAS RESPOSTAS PROVA 3 INVERNO I N ọ DE ORDEM: NOME: UEM Comissão Cetral do Vestibular Uificado

2 FÍSICA Questão 3 Dois corpos, A e B, estão coectados por um fio iextesível que passa por uma polia, como ilustra a figura que segue: Questão Sobre a formação de images de objetos potuais e extesos em espelhos plaos e espelhos esféricos estigmáticos, aalise as alterativas e assiale o que for ) Em um espelho plao, um poto imagem virtual pode ser defiido pela iterseção efetiva dos raios de luz emergetes do espelho. ) Nos espelhos côcavos, o foco pricipal é real, equato os espelhos covexos o foco pricipal é virtual. 4) A imagem de um objeto exteso colocado etre o foco e o vértice de um espelho esférico côcavo é virtual, direita e maior. 8) Todo raio de luz que icide sobre o vértice de um espelho esférico é refletido uma direção paralela ao eixo pricipal do espelho. 6) Um espelho plao é um sistema óptico estigmático que cojuga sempre um poto objeto com um poto imagem. Questão Em um experimeto cietífico, dois capacitores, C 3, µf e C 6, µf, são arrajados em série. O arrajo é, etão, ligado aos termiais de uma fote de força eletromotriz de correte cotíua de V. Em outro experimeto, os mesmos capacitores são arrajados em paralelo, e o arrajo é ligado aos termiais da mesma fote de força eletromotriz. Com relação ao que se pode observar esses experimetos, após atigir-se o equilíbrio eletrostático, aalise as alterativas e assiale o que for ) A capacitâcia equivalete do arrajo em série é de 9, µf. ) A carga acumulada o capacitor C, o arrajo em série, é de 4 µc. 4) No arrajo em paralelo, a difereça de potecial elétrico etre os termiais elétricos do capacitor C é de V. 8) No arrajo em paralelo, a carga elétrica acumulada o capacitor C é de 8 µc. 6) A eergia elétrica acumulada o campo elétrico dos capacitores dos arrajos em série e em paralelo é, respectivamete, de 4 J e 54 J. A B Os corpos A e B estão iicialmete em repouso e possuem massas m A e m B, respectivamete. Com base essas iformações, despreze as massas do fio e da polia e o atrito etre as superfícies em cotato, aalise as alterativas e assiale o que for ) Se m A m B, os corpos A e B cotiuarão em repouso. ) Se m A m B, o módulo do vetor aceleração é dado g gseθ por a, em que g é a aceleração 3 gravitacioal e θ é o âgulo etre o plao icliado e a superfície horizotal. 4) Quado os corpos A e B estão em repouso, ehuma força atua sobre esses corpos. 8) As forças de tração que o fio exerce o corpo A e o corpo B têm o mesmo módulo. 6) Na direção ormal à superfície do plao icliado, a força resultate que atua sobre o corpo B é ula. Vestibular de Ivero/ Prova 3

3 Questão 4 Um objeto de massa M descreve um movimeto circular e uiforme, cujo raio da circuferêcia é R. Com base essas iformações, aalise as alterativas e assiale o que for ) O itervalo de tempo o qual o objeto completa uma volta completa é π R, sedo v o módulo da v velocidade istatâea do objeto. ) O módulo da aceleração cetrípeta é proporcioal ao quadrado do módulo da velocidade istatâea do objeto. 4) Se esse objeto for um carro que descreve uma trajetória curva em uma superfície plaa, a força cetrípeta será a força de atrito etre os peus do carro e a superfície. 8) Em qualquer poto da circuferêcia, o âgulo etre a força cetrípeta e o vetor velocidade istatâea é reto. 6) Matedo-se o módulo da velocidade istatâea e a massa do corpo ialterados, a força cetrípeta será tato maior quato maior for o raio da trajetória do corpo. Questão 5 Cosidere uma lete plao-côcava de ídice de refração,5, cuja face curva tem um raio de curvatura de, cm. Com relação ao fucioameto dessa lete, aalise as alterativas e assiale o que for ) Quado essa lete está mergulhada em um líquido com ídice de refração,, ela fucioa como l uma lete covergete. ) Quado essa lete está mergulhada em um líquido com ídice de refração l,, ela fucioa como uma lete divergete. 4) Quado essa lete está mergulhada em um líquido com ídice de refração,, sua distâcia focal é l 8, cm. 8) Quado essa lete está mergulhada em um líquido com ídice de refração l,, sua distâcia focal é 4 cm. 6) Quado essa lete está mergulhada em um líquido com ídice de refração l,5, ela fucioa como uma lete bicovexa. Vestibular de Ivero/ Prova 3 3

4 Questão 6 Com relação aos coceitos físicos relacioados à dualidade oda-partícula, aalise as alterativas e assiale o que for ) Fótos e elétros em movimeto possuem características corpusculares e odulatórias. ) Um elétro e um próto se movimetado, a velocidades ão relativísticas, possuem o mesmo comprimeto de oda de de Broglie, somete quado possuírem a mesma quatidade de movimeto. 4) Quato maior a velocidade ão relativística de uma partícula subatômica, maior será seu comprimeto de oda de de Broglie. 8) Um elétro em movimeto, ao atravessar uma rede de difração, pode sofrer difração. 6) Para uma dada velocidade ão relativística, quato maior for a massa de uma partícula subatômica, meor será seu comprimeto de oda de de Broglie. Questão 8 Cosidere duas carretas idêticas, de 3 m de comprimeto, trafegado em uma estrada reta e plaa. A primeira carreta tem velocidade costate de 7 km/h e a seguda carreta tem velocidade costate de 36 km/h. Com base essas iformações, aalise as alterativas e assiale o que for ) O tempo ecessário para que a primeira carreta ultrapasse completamete a seguda carreta é de 6 s. ) Se a seguda carreta tivesse metade do comprimeto da primeira, o itervalo de tempo ecessário para a primeira carreta ultrapassar completamete a seguda carreta seria de 5 s. 4) Se as carretas estiverem se deslocado em setidos cotrários a rodovia, o itervalo de tempo ecessário para que uma carreta passe totalmete pela outra carreta é de s. 8) Se a seguda carreta estiver parada, o itervalo de tempo ecessário para que a primeira a ultrapasse completamete é de 3 s. 6) Se a massa da primeira carreta é de 5 toeladas, sua eergia ciética é de 3 x 6 J. Questão 7 Sobre as colisões elásticas e ielásticas, assiale o que for ) Em uma colisão ielástica, tato a quatidade de movimeto quato a eergia ciética são coservadas. ) Após uma colisão perfeitamete ielástica, a equação horária que descreve a posição dos objetos é a mesma para os dois objetos que colidiram. 4) A quatidade de movimeto é coservada em qualquer tipo de colisão. 8) A quatidade de movimeto total ates de uma colisão uidimesioal etre dois corpos, A e B, é sempre dada pela soma das quatidades de movimeto idividuais desses corpos. 6) Em uma colisão perfeitamete elástica, a eergia ciética, após a colisão, é metade de seu valor ates da colisão. Questão 9 Uma oda mecâica se propaga em uma corda homogêea de acordo com a fução: 8 π y cos π( 4 8 ) + ; 4 t x com x e y dados em cetímetros e t dado em segudos. Aalise a fução apresetada, as alterativas a seguir e assiale o que for ) A amplitude máxima da oda que se propaga a corda é de, cm. ) O período de oscilação da oda que se propaga a corda é de,5 s. 4) O comprimeto de oda da oda que se propaga a corda é de,5 cm. 8) A frequêcia de oscilação da oda que se propaga a corda é de 4, Hz. 6) A velocidade de propagação da oda a corda é de 5, cm/s. Vestibular de Ivero/ Prova 3 4

5 Questão Rascuho Um artesão deseja costruir seu próprio istrumeto sooro usado uma corda. A corda possui um comprimeto de, m etre seus dois potos fixos o istrumeto, uma frequêcia fudametal de, Hz e uma desidade liear de, g/m. De posse dessas iformações, aalise as alterativas e assiale o que for ) A tesão mecâica que o artesão deve aplicar a corda para que ela ressoe em sua frequêcia fudametal é de 3, N. ) A frequêcia do terceiro harmôico dessa corda é de 3, Hz. 4) O comprimeto de oda do terceiro harmôico dessa corda é de, m. 8) A velocidade da oda mecâica referete ao segudo harmôico da corda é de 4, m/s. 6) Quado os modos ormais de vibração da corda do istrumeto são ativados, odas estacioárias são formadas a corda. Questão Um cilidro circular reto, que possui cm de área da base e cm de altura, foi colocado em um recipiete cotedo água e ficou flutuado com % de seu comprimeto acima do ível fial da água. De posse dessas iformações, cosidere g m/s e assiale o que for ) O volume de água deslocado pelo cilidro é de,6 x cm 3. ) O empuxo da água sobre o cilidro é de,6 N. 4) O peso do cilidro é de,8 N. 8) A massa do cilidro é de 6 g. 6) A desidade do cilidro é de,8 g/cm 3. Vestibular de Ivero/ Prova 3 5

6 Questão Sobre o comportameto térmico dos gases, assiale o que for ) Para um dado úmero de mols de um gás cofiado em um volume V, a pressão do gás é diretamete proporcioal à temperatura a qual ele se ecotra. ) A velocidade média das moléculas de uma amostra de Argôio gasoso é igual à velocidade média das moléculas de uma amostra de Hélio gasoso, se o úmero de mols, a temperatura, o volume e a pressão das duas amostras forem os mesmos. 4) À mesma temperatura e pressão, um mol de Argôio gasoso ocupa o mesmo volume de um mol de Hélio gasoso. 8) O volume de uma amostra de gás é diretamete proporcioal à temperatura do gás, desde que se mateha a pressão do gás costate. 6) A eergia itera de um gás é diretamete proporcioal à temperatura do gás. Questão 4 Aalise as alterativas e assiale o que for ) A desidade de um corpo é dada pelo produto da massa deste corpo por seu volume. ) A pressão é diretamete proporcioal à força aplicada e iversamete proporcioal à área sobre a qual a força é aplicada. 4) Quado estamos mergulhados em uma piscia, a pressão a que somos submetidos é diretamete proporcioal à profudidade em que os ecotramos detro dessa piscia. 8) O módulo do peso do volume de um líquido deslocado é igual ao módulo do empuxo que atua sobre um corpo mergulhado esse líquido. 6) Quado mergulhamos em uma piscia, a água exerce pressão sobre osso corpo em todas as direções. Questão 5 Questão 3 Cosidere um experimeto de iterferêcia e difração de luz visível em uma feda dupla (experimeto de Youg), o qual as fretes de oda plaa satisfazem o Pricípio de Huyges, aalise as alterativas e assiale o que for ) Tal experimeto pode comprovar a atureza corpuscular da luz. ) As chamadas frajas de iterferêcia podem ser observadas em tal experimeto. 4) Quado ocorre iterferêcia destrutiva etre as odas emergetes das fedas, as frequêcias de oscilação e os comprimetos de oda dessas odas se cacelam. 8) A difereça de camiho óptico etre as odas emergetes das fedas é que determia se pode haver ou ão iterferêcia costrutiva etre tais odas. 6) A experiêcia de Youg permite determiar o comprimeto de oda da oda eletromagética utilizada o experimeto. Uma espira quadrada de, cm de lado e resistêcia de, Ω se movimeta em liha reta o vácuo a uma velocidade costate de 5, cm/s. A espira atravessa uma região do espaço ode existe um campo magético costate e uiforme de,5 T, que está orietado perpedicularmete à área da espira. Com base essas iformações, aalise as alterativas e assiale o que for ) O fluxo magético que flui a espira, quado ela está completamete imersa o campo magético, é de,5 Wb. ) A força eletromotriz iduzida a espira, quado ela etra a região de campo magético, é de 5, V. 4) Quado a espira sai da região de campo magético, uma correte elétrica é iduzida a espira o setido de gerar uma força magética que se opoha a tal movimeto. 8) A itesidade da correte elétrica iduzida a espira, quado ela sai da região de campo magético, é de 5, A. 6) A força eletromotriz e a itesidade da correte elétrica iduzidas a espira, quado ela está totalmete imersa o campo magético, são ulas. Vestibular de Ivero/ Prova 3 6

7 Questão 6 Rascuho Com relação aos coceitos relativos à Termodiâmica, assiale o que for ) A capacidade térmica de um corpo é iversamete proporcioal à massa desse corpo. ) À pressão atmosférica, 4,86 Joules de eergia são ecessários para elevar a temperatura de g de água de 4,5 ºC para 5,5 ºC. 4) Quado um corpo passa por uma trasição de fase que evolve calor latete, o gráfico da temperatura em fução da quatidade de calor forecida ao corpo apreseta uma região reta paralela ao eixo horizotal. 8) Codução e radiação são processos pelos quais o calor é trasmitido. 6) Dois corpos com temperaturas iiciais diferetes, ao serem colocados em cotato térmico em um sistema isolado, etrarão em equilíbrio térmico, ou seja, atigirão a mesma temperatura após um determiado tempo. Questão 7 Com relação aos coceitos de campo e potecial elétrico, assiale o que for ) Quado uma partícula positivamete carregada se move a mesma direção e o mesmo setido do campo elétrico, o campo elétrico realiza um trabalho positivo sobre a partícula que faz dimiuir sua eergia potecial elétrica. ) Quado uma partícula egativamete carregada é liberada em uma região do espaço ode existe um campo elétrico uiforme, ela se move a mesma direção e o mesmo setido do campo elétrico, que realiza um trabalho egativo sobre a partícula. 4) Quado todas as cargas de um codutor elétrico metálico estão em repouso, o campo elétrico próximo à superfície extera desse codutor é perpedicular à superfície. 8) As lihas de campo elétrico e as superfícies equipoteciais são sempre perpediculares etre si. 6) Cosiderado que V A e V B são, respectivamete, os poteciais elétricos os potos colieares A e B, ode V A > V B, a difereça de potecial elétrico etre A e B é igual ao egativo do trabalho realizado pela força elétrica que age em uma partícula carregada positivamete para deslocá-la do poto A até o poto B. Vestibular de Ivero/ Prova 3 7

8 Questão 8 Dois fios metálicos de comprimeto estão dispostos paralelamete o vácuo, separados por uma distâcia d. Cada um desses fios trasporta uma correte elétrica i, e essas corretes elétricas fluem em setidos cotrários os fios. Com base essas iformações, aalise as alterativas e assiale o que for ) As lihas de campo magético o etoro dos fios são paralelas ao comprimeto desses fios. ) Os fios são atraídos pelas forças magéticas que surgem em fução do fluxo de carga elétrica esses fios. 4) O módulo da força de iteração etre os fios é diretamete proporcioal ao produto etre as corretes elétricas que fluem esses fios. 8) O módulo do vetor campo magético a uma dada 4πµ i i distâcia r dos fios é dado por B. r 6) O módulo da força magética observada em cada fio µ é i. πd Questão Aalise as alterativas e assiale o que for ) A eergia total de um sistema termodiâmico isolado permaece costate. ) Quado um trabalho é realizado sobre um sistema termodiâmico, ele é positivo. 4) Uma máquia térmica que opera em um ciclo de Carot pode retirar calor de uma fote quete e trasformá-lo itegralmete em trabalho. 8) O redimeto de uma máquia de Carot pode ser expresso em fução das temperaturas das fotes quete e fria. 6) Em uma trasformação adiabática, a eergia itera do sistema termodiâmico dimiui. Questão 9 Um cubo homogêeo de alumíio, com cm de lado, à temperatura de 3 ºC, é aquecido até atigir a temperatura de 43 ºC. Cosiderado que o coeficiete de dilatação liear do alumíio é,4 x -5 ºC -, aalise as alterativas e assiale o que for ) O volume do cubo, à temperatura de 43 ºC, é aproximadamete de 9,8 cm 3. ) O coeficiete de dilatação volumétrica do cubo será tato maior quato maior for o cubo. 4) O coeficiete de dilatação liear do alumíio pode ser escrito também como,4 x -5 ºK -. 8) O lado do cubo, à temperatura de 43 ºC, mede,96 cm. 6) Se o cubo tivesse um furo de 5 cm de diâmetro, a 3 ºC, a 43 ºC esse furo teria um diâmetro de 5,48 cm. Vestibular de Ivero/ Prova 3 8

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