5ª AVALIAÇÃO TRADICICIONAL 5ª AVALIAÇÃO TRADICIONAL/2017 3ª SÉRIE / PRÉ-VESTIBULAR PROVA DISCURSIVA DE FÍSICA RESOLUÇÃO ATENÇÃO!

Transcrição

1 5ª AVALIAÇÃO TRADICIONAL/017 3ª SÉRIE / PRÉ-VESTIBULAR PROVA DISCURSIVA DE FÍSICA RESOLUÇÃO ATENÇÃO! Duração total das provas discursivas + REDAÇÃO: 5 horas 1

2 1ª Questão (Lugon) Recentemente, a sonda New Horizons tornou-se a primeira espaçonave a sobrevoar Plutão, proporcionando imagens espetaculares desse astro distante. a) A sonda saiu da Terra em janeiro de 006 e chegou a Plutão em julho de 015. Considere que a sonda percorreu uma distância de 4,5 bilhões de quilômetros nesse percurso e que 1 ano é aproximadamente s. Calcule a velocidade escalar média da sonda nesse percurso. b) A sonda New Horizons foi lançada da Terra pelo veículo espacial Atlas V 511, a partir do Cabo Canaveral. 5 O veículo, com massa total m 6 10 kg, foi o objeto mais rápido a ser lançado da Terra para o espaço até o momento. O trabalho realizado pela força resultante para levá-lo do repouso à sua velocidade máxima foi de 11 τ J. Considerando que a massa total do veículo não variou durante o lançamento, calcule sua velocidade máxima a) Dados: ΔS 4,5 10 km 4,5 10 m; Δt 9,5 anos 9, s,85 10 s. Aplicando a definição de velocidade escalar média: 1 ΔS 4, v m v 8 m 1,58 10 m/s. Δt, b) Dados: τ J; m 6 10 kg; v 0. Aplicando o teorema da energia cinética: 4 11 mv τ TEC : τ R ΔE cin τ v m v 1,6 10 m/s. 0

3 ª Questão (VC) Uma pista de esqui para treinamento de principiantes foi projetada de modo que, durante o trajeto, os esquiadores não ficassem sujeitos a grandes acelerações nem perdessem contato com nenhum ponto da pista. A figura representa o perfil de um trecho dessa pista, no qual o ponto C é o ponto mais alto de um pequeno trecho circular de raio de curvatura igual a 10 m. Os esquiadores partem do repouso no ponto A e percorrem a pista sem receber nenhum empurrão, nem usam os bastões para alterar sua velocidade. Adote g 10 m / s e despreze o atrito e a resistência do ar. a) Se um esquiador passar pelo ponto B da pista com velocidade 10 m s, com que velocidade ele passará pelo ponto C? b) Qual a maior altura h A do ponto A, indicada na figura, para que um esquiador não perca contato com a pista em nenhum ponto de seu percurso? a) Usando a conservação da energia mecânica entre os pontos B e C, com referencial em B, vem: B C mvb mvc mec mec BC C B BC E E m gh v v gh C C v v 10 m/s. b) Se o esquiador passar pelo ponto C na iminência de perder o contato com a pista, na iminência de voar, a normal nesse ponto deve ser nula. Então a resultante centrípeta é seu próprio peso. mv R C cent P m g vc r g vc 10 m/s. r Usando a conservação da energia mecânica entre A e C, com referencial em C, vem: A C m vc vc 10 Emec E mec m g h A h C ha h C ha 30 g 0 ha 35 m. 3

4 3ª Questão (Rossi) Um mol de gás ideal sofre transformação A B C indicada no diafragma pressão x volume da figura a seguir. a) qual é a temperatura do gás no estado A? b) qual é o trabalho realizado pelo gás na expansão A B? Dado: R (constante dos gases) = 0,08 atm.l/mol K ou 8,3J/mol K 1 atm = 10 5 N/m e 1l = 10-3 m 3 a) P. V = n. R.T 3. 8 = 1. 0,08. T T = 9,68 K b) W = P. V W = W = 600 J 4

5 4ª Questão (Ricardo) 5ª AVALIAÇÃO TRADICICIONAL As figuras abaixo mostram duas ondas eletromagnéticas que se propagam do ar para dois materiais transparentes distintos, da mesma espessura d, e continuam a se propagar no ar depois de atravessar esses dois materiais. As figuras representam as distribuições espaciais dos campos elétricos em um certo instante de tempo. A velocidade das duas ondas no ar é c= m/s. a) Determine o comprimento de onda e a frequência das ondas no ar. b) Determine os comprimentos de onda, as frequências e as velocidades das ondas nos dois meios transparentes e os respectivos índices de refração dos dois materiais. a) Observa-se na figura que, no ar, a distância entre dois máximos consecutivos é m. Então, λ Ar =6 10 m. A frequência: V V f f f f 5 10 Hz b) Observando a figura, identifica-se, no material 1, dois comprimentos de onda no intervalo de 9 10 m. Sendo assim, ,5 10 m c) No material : identifica-se cinco comprimentos de onda no intervalo de m. Sendo assim, ,6 10 m 5 d) As frequências das ondas são idênticas no ar e nos materiais. Assim, f f f Ar f Hz e) As velocidades das ondas nos meios transparentes são V f V 4, V,5 10 m s V f V 3, V 1,8 10 m s V Vácuo V1,5 10 N N N 1,33 8 V Vácuo V 1,8 10 N N N 1,67 5

6 5ª Questão (Kleber) O circuito representado na figura é utilizado para obter diferentes intensidades luminosas com a mesma lâmpada L. A chave Ch pode ser ligada ao ponto A ou ao ponto B do circuito. Quando ligada em B, a lâmpada L dissipa uma potência de 10 W e o amperímetro ideal indica uma corrente elétrica de intensidade A. Considerando que o gerador tenha força eletromotriz constante E = 100 V e resistência interna desprezível, que os resistores e a lâmpada tenham resistências constantes e que os fios de ligação e as conexões sejam ideais, calcule o valor da resistência R L da lâmpada, em ohms, e a energia dissipada pelo circuito, em joules, se ele permanecer ligado durante dois minutos com a chave na posição A. Dados: E 100 V; R 0 Ω; R 50 Ω; P 10W; i A; Δ t min 10 s. 1 L 1 Resistência da lâmpada (R L ). Usando os dados da lâmpada: PL 10 PL RL i 1 R L i R 30 Ω. L Energia dissipada (W). 1 Com a chave em A, o circuito equivalente é o da figura abaixo. Aplicando a lei de Ohm-Pouillet: E R i E R R R i eq L i i 100 i 1 A. W Req i Δt W J. 6