PROCESSO SELETIVO TURMA DE 2012 FASE 1 PROVA DE FÍSICA E SEU ENSINO

Transcrição

1 PROCESSO SELETIVO TURMA DE FASE PROVA DE FÍSI E SEU ENSINO Cao pofesso, caa pofessoa esta pova tem 3 (tês) questões, com valoes difeentes indicados nas pópias questões. A pimeia questão é objetiva, e as outas duas são discusivas. A duação da pova é de hoas e 3 minutos. Boa pova. NOME: ASSINATURA: Númeo:

2 Questão (valo total: 6, pontos) Os itens a segui têm todos igual valo (,5 cada). Item. A posição de uma patícula num instante de tempo genéico é dada po = A sen ( ωt) xˆ + A sen ( ωt)ŷ onde A e ω são constantes positivas e xˆ e ŷ são os unitáios da base catesiana em uso. No instante t = π ( ω ), a velocidade e a aceleação da patícula são dadas, espectivamente, po (a) v = ; a = ω A xˆ. (b) v = ω A ŷ ; a =. (c) v = ω A xˆ ; a = ω A ŷ. (d) v = ω A ŷ ; a = ω A xˆ. (e) v = ω A ŷ ; a = ω A xˆ. Item. Dois caos A e B movem-se sobe uma pista etilínea. O gáfico de suas posições ao longo da pista (eixo x) como função do tempo está mostado a segui. x(m) 5 5 B A,, 3, 4, 5, t(s) Em elação aos movimentos descitos no gáfico, podemos afima que: (a) O cao A e o cao B nunca possuem mesma velocidade. (b) Os caos A e B têm a mesma velocidade no instante 4, s. (c) O cao B ultapassa o cao A no instante 4, s. (d) O cao A tem velocidade constante de 5, m/s. Item.3 A imagem de um objeto fomada po uma lente é obsevada sobe um antepao. Como seá vista a imagem do objeto quando a metade dieita da lente fo cobeta com papel peto? (a) A imagem não se modifica. (b) A metade dieita da imagem desapaece. (c) Desapaece toda a imagem. (d) A imagem fica foa de foco. (e) A imagem fica mais pálida. NOME: SELEÇÃO FASE p.

3 Item.4 Um ecipiente cilíndico contendo água está em epouso. É feito um fuo na paede do ecipiente, e obseva-se um filete de água que sai pelo buaco e desceve uma tajetóia paabólica. O que acontece com o filete de água se o ecipiente fo solto em queda live? (a) Diminui. (b) Paa de sai pelo fuo. (c) Sai do fuo em linha eta. (d) Invete sua cuvatua. Item.5 Um póton e um eléton estão num ceto instante em epouso, sobe o eixo x, sepaados po uma distância d, nas posições indicadas na figua. d d x A segui, eles (a) colidem em x = ; (b) colidem em x > ; (c) colidem em x < ; (d) não colidem. Item.6 Um gás ideal ealiza um pocesso evesível constituído de tês etapas: evolui isotemicamente de um estado A de volume V e tempeatua T a um estado B de volume V ; a segui contai-se a pessão constante até etona ao volume inicial, no estado C; e em seguida evolui a volume constante até etona ao estado A inicial. O diagama pv a segui epesenta este ciclo. p A C V B V V Repesentando po W ij o tabalho ealizado pelo gás sobe o meio exteno no pocesso i j, po Q ij o calo ecebido pelo gás do meio exteno no pocesso i j e po Uij a vaiação de enegia intena do gás no pocesso i j, assinale a afimativa coeta: (a) U AB =, W BC <, Q > ; (b) U AB >, W BC <, Q = ; (c) Q AB >, U BC <, W < ; (d) Q AB >, U BC >, W = ; (e) W >, Q >, =. AB BC U NOME: SELEÇÃO FASE p.

4 Item.7 Um mol de um gás ideal é levado do ponto A ao ponto C no diagama pv po dois pocessos evesíveis difeentes: pocesso I: evolui de A paa B po uma tansfomação isobáica e de B paa C po uma tansfomação isovolumética; pocesso II: evolui de A a C po uma tansfomação adiabática. O diagama a segui indica esses dois pocessos. p A I B II I C V Podemos afima que paa o gás, na evolução do estado A paa o estado C: (a) A vaiação da enegia intena no pocesso I é maio do que a vaiação de enegia intena no pocesso II; a vaiação de entopia é maio no pocesso I do que no pocesso II poque o pocesso II tem vaiação de entopia nula. (b) Tanto a vaiação da enegia intena quanto a vaiação de entopia do gás no pocesso I são maioes do que no pocesso II. (c) A vaiação da enegia intena no pocesso I é igual à vaiação da enegia intena no pocesso II; a vaiação da entopia é maio no pocesso I do que no pocesso II poque o pocesso II tem vaiação de entopia nula. (d) A vaiação da enegia intena no pocesso I é igual à vaiação de enegia intena no pocesso II, e nos dois pocessos a vaiação da entopia é nula. Item.8 Se P e P epesentam os pontos de etono de um pêndulo simples, em qual das situações abaixo as setas desenhadas epesentam as aceleações desse pêndulo nos pontos indicados de sua tajetóia? (a) (b) P P P P (c) (d) P P P P NOME: SELEÇÃO FASE p. 3

5 Item.9 Dois capacitoes idênticos de capacitância µ F estão conectados em paalelo. Quando uma ddp de V é aplicada ente os extemos desta combinação, a enegia acumulada nos dois capacitoes é (a), J ; (b), J ; (c) 4, J ; (d), 5 J. Item. Um tubo com as duas extemidades abetas possui uma fequência de essonância de 44 Hz quando a tempeatua do a é ºC. Qual a nova fequência de essonância em um dia fio, quando a velocidade do som é 3% meno do que a ºC? (a) 44 Hz; (b) 47 Hz; (c) 433 Hz; (d) 44 Hz; (e) 453 Hz. Item. Po cuiosidade, um estudante constói uma expeiência de intefeência de tês fendas. Se a luz de cada uma das tês fendas chega em fase no máximo cental, como podeá se compaada a intensidade I da luz nesse ponto com a intensidade I que cada fenda poduziia se estivesse iluminando o local isoladamente? (a) I = I ; (b) I = 3I ; (c) I = 6 I ; (d) I = I 3 ; (e) I = 9I. Item. Considee um fio hoizontal muito longo po onde flui uma coente estacionáia i (paa a dieita) e uma espia etangula com dois de seus lados paalelos ao fio. A espia e o fio estão no mesmo plano, como indica a figua. A espia é colocada em movimento de tanslação, afastando-se do fio com velocidade de módulo v. v i A espeito do sentido da coente induzida na espia e da foça execida sobe a espia, dada po F = i dl B, podemos afima que: (a) o sentido é hoáio e a foça é atativa; (b) o sentido é hoáio e a foça é epulsiva; (c) o sentido é anti-hoáio e a foça é atativa; (d) o sentido é anti-hoáio e a foça é epulsiva; (e) não suge coente induzida e, potanto, a foça é nula. NOME: SELEÇÃO FASE p. 4

6 Questão (valo total:, pontos) Uma patícula de massa m enconta-se, inicialmente, no ponto mais alto de um hemisféio de aio R que está embocado paa baixo. Não existe atito ente a patícula e a supefície do hemisféio. Suponha que no instante inicial a patícula esteja no topo do hemisféio e possua velocidade hoizontal de módulo v. Paa que ela não peca o contato com o hemisféio imediatamente após o lançamento, v deve se meno do que um ceto valo v M. A figua mosta a patícula em um instante genéico de seu movimento, no qual ela ainda mantém contato com a supefície do hemisféio. Na figua, estão indicados o veto posição da patícula, a sua velocidade e o ângulo θ ente o seu veto posição, tomando como oigem o cento do hemisféio, e a vetical. (a) Calcule v M em temos de g e R, sendo g o módulo da aceleação da gavidade. (b) Suponha que a patícula seja lançada hoizontalmente com uma velocidade tal que < v < v M. Faça um diagama de foças, indicando po meio de setas todas as foças que atuam sobe a patícula em um instante intemediáio de seu movimento, isto é, no qual < θ < θ C, onde denotamos po θ C o valo do ângulo θ no instante em que a patícula pede o contato com o hemisféio. Responda quais são as espectivas eações às foças indicadas em seu diagama e onde estão aplicadas. (c) Supondo que v = g R, detemine o ângulo θ C no qual a patícula pede o contato com o hemisféio. NOME: SELEÇÃO FASE p. 5

7 Questão 3 (valo total:, pontos) Suponha que uma caga negativa q esteja unifomemente distibuída no vácuo em uma egião esféica de aio R centada na oigem dos eixos catesianos. Além disso, suponha, ainda, que uma caga puntifome q esteja fixa na oigem (veja a figua). caga unifomemente distibuída na egião esféica q z caga fixa na oigem q y R x (a) Utilizando a Lei de Gauss, calcule o campo eletostático em um ponto P (x,y,z) genéico do espaço, exceto na oigem pois, nesse ponto, o campo não está definido. Esboce o gáfico de E () vesus onde E () é o módulo do campo elétostático em P (x,y,z) e é a distância desse ponto à oigem. (b) Calcule a difeença de potencial eletostático V ( P ) V( P ), onde P e P são dois pontos do espaço cujas distâncias à oigem são R e R, espectivamente. NOME: SELEÇÃO FASE p. 6