Atividades Série Ouro. 04. b. inicial. f inal. v x L + x. Equilíbrio: P = Fel m. g = k. x. 700 = x 16 x = 16m 05. e. h = 24 m. h = m h 60 km

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1 tvdades Sére Ouro Resoluções Físca 5 0. a Repare que, no enuncado da questão, é dto que o corpo parte do ponto com uma certa velocdade (para baxo). Como não ocorre dsspação de energa mecânca durante todo o trajeto, quando o corpo retorna ao ponto, retorna com a mesma velocdade (mas agora para cma). Tendo velocdade ao chegar no ponto, o corpo contnua em movmento, ou seja, subndo. ssm, atnge uma altura maor do que h. 0. d stuação correta é a mostrada na fgura a segur: 04. b ncal f nal v 0 h 50 m x 0 H v 0 h 0 x 40 m E E E m mf c Ep Ecf E pf kx m gh k k 6 v 0 Fnal v x 0 L x h h 0. c Na stuação ncal, a esfera não possu energa cnétca (pos sua velocdade ncal é nula), mas possu energa potencal gravtaconal (vsto que está a uma certa altura em relação ao solo). Na stuação fnal, a esfera possu energa cnétca (pos, ao passar pelo ponto mas alto da trajetóra, ele possu uma velocdade horzontal) e também possu energa potencal gravtaconal. Sabemos que energa mecânca é calculada assm: Em Ec Ep. Se ncalmente a esfera não tnha energa cnétca e, no fnal, passou a ter, então ela ganhou energa cnétca no processo. Como a energa mecânca dela deve permanecer constante, para que ela ganhe energa cnétca, obrgatoramente deve perder parte de sua energa potencal gravtaconal, ocasonando perda de altura em relação ao solo. alternatva (a), marcada por mutos alunos, mostra uma stuação em ocorrera um estranho surgmento de energa mecânca. esfera retornara à mesma altura (não perdera energa potencal) e ganhara velocdade em relação ao níco (aumentara sua energa cnétca). m 0,8 m f nal ncal x v 0 h 0 x? v 0 h x x 0 0,8 x Em Em f Ec Ep Ec f Ep f k x 0 mgh 0 0, 5 0 ( x) 50 x 0 x x 0 x 0, 5 m Portanto, 0,8 x 0,8 0,5 0, m Equlíbro: P Fel m. g k. x x 6 x 6m 05. e 509 k J 00 g x 400 g En x 606 k J En J Ep m g h // 0/ 0/ h h 6060 m h 60 km L x h h 50 h 4 m 06. c Dados: Δs 0000 m m kg v 0 m/s h 700 m v B 0 h B 0 Fncons τ Em f Em Fdssp s cos80º Ec B Ep B ( Ec Ep ) m v F dssp m g h Fdssp Fdssp F N dssp 07. c Não exste tempo mínmo para percorrer a dstânca em questão, vsto que, quanto maor a velocdade ncal, maor a velocdade que o Extensvo Tercerão Físca 5

2 corpo terá após passar o obstáculo e, consequentemente, menor o tempo para percorrer os 9 m. O que exste é um tempo máxmo para percorrer essa dstânca, pos, se o corpo tver velocdade ncal apenas sufcente para ultrapassar o obstáculo, chegará do outro lado com a velocdade mínma e, consequentemente, levará o máxmo tempo para completar os 9 m. Como não há atrto, o sstema é conservatvo. ssm: Em Em Ec Ep Ec Ep f f f v m 0 0 m g h v 0, 8 v 6 m / s s s v t s v t 9 6 t t,5 s Utlzando-se a equação do Movmento Unforme, tem-se: s so v t s v t 9 6 t t,5 s 08. c Como após cada colsão com o solo a bola retorna a alturas cada vez menores, certamente está ocorrendo dsspação de energa mecânca nessas colsões. ssm, nos pontos e, a bolnha possu a mesma quantdade de energa potencal gravtaconal (mesma altura), mas não possu a mesma quantdade de energa cnétca (no ponto, a bolnha tem velocdade de módulo maor que no ponto ). Tanto é verdade que, após passar por, ela sobe a uma altura menor que antes. 09. c Prmero, é precso transformar as undades: m 0 g 0,0 kg x cm 0,0 m Calcula-se a constante elástca: Em Em f Ec Ep Ec f Ep f kx m g h k 0, 0 0, 0 0, 5 4 k 9 0 0, k 6, 67 0 N/m Em Em E, então, a nova altura: k 6, 67 0 N/m Em Em f Ec Ep Ec f Ep f kx m g h 6, , 06 0, 0 0 h, 0, h h 6m 0. c Dados: k 00 N/m f nal v 0 h 0 x 0 cm 0, m m 5 kg v 0 ncal h 0,6 m x 0 Como 0% da energa mecânca são dsspados, a energa mecânca fnal corresponde a 80% da energa mecânca ncal. ssm: Extensvo Tercerão Físca 5 Em f 0,8 Em Ec f Ep f 0,8 (Ec Ep ) k x 0,8 m g h 00 0, 0,8 5 g 0,6 m 4, 4 g g, 66 (LU) s. a O que o enuncado da questão chama de nclnação devera ser corretamente chamado de coefcente angular da reta ou tangente do ângulo. ssm: E tg α Potênca t. c kcal 4000 J E 6000 J,5 kcal 6000 J t 60 s E 6000 P t 60 P 00 W Entre os aparelhos mostrados nas alternatvas, apenas a lâmpada ncandescente comum podera ter a potênca de 00 W.. a v v 0 at 5 0 t t,5 s 0 mv mv J 50 k J P t,5 P 0000 W P 0 kw 4. b Como há uma roldana móvel, se o operáro aplca uma força de 60 N, o objeto suspenso fca sujeto a uma força de 0 N (o dobro) para cma. Como sua velocdade é constante, constata-se que o peso desse objeto também é de 0 N. ssm: E m g h 0 5 P P P 80 W t t 0 5. b Dados: v 0,8 km/h m/s Energa lberada na quema do carvão: 7 kg 0 J,6 0 kg E 0 E 6,48 0 J 0 0 E 6,48 0 0, 6,48 0 P Ptotal Pútl t ,48 0 Pútl , P F v F F,5 0 N 4 600

3 tvdades Sére Ouro Resoluções Físca 5B 0. b Para que o elevador pare, ele terá que descrever, nos nstantes fnas, um movmento retardado. O mesmo ocorrerá com o homem e com o pacote. Mas, para que o pacote descreva um movmento retardado, a tração no barbante terá que ser maor que o peso do pacote e, assm, esse será o momento em que ele poderá arrebentar. 0. d Para que, mesmo as massas sendo dferentes, elas permaneçam em repouso em relação ao elevador, é necessáro que a aceleração do conjunto seja a da gravdade. Isso mplca que o cabo que sustenta o elevador rompeu-se e o sstema está em queda lvre. 0. s forças que atuam no balde são: peso (módulo Mg; dreção vertcal; sentdo para baxo) e força elástca (módulo kx 0 ; dreção vertcal; sentdo para cma). a) Quando o elevador estver em repouso, a resultante das forças é nula e, no balde, teremos: Mg kx 0 x 0 Mg/k b) Quando o elevador estver subndo acelerado, a força resultante será dferente de zero e sua dreção será vertcal e sentdo para cma. ssm, pela Segunda Le de Newton, teremos: F R m. a Fel P m. a k(x 0 d) Mg Ma kx 0 kd Mg Ma Como kx 0 Mg (tem a), teremos: kd Ma ssm: a kd/m. 04. a) O menor tempo de subda será aquele em que o elevador subr com o máxmo de sua aceleração, durante o máxmo tempo possível e, quando estver próxmo ao destno, frear mas com o motor deslgado, o que mplca a aceleração de freamento ser a da gravdade. Vamos calcular a máxma aceleração de subda possível. F R m. a T P m. a 7,5 x x x 0. a a 5 m/s Nesse prmero trecho, o conjunto rá adqurr velocdade que pode ser assm calculada: v v o at v 0 5 t v 5 t Consdere t o tempo para descrever o trecho acelerado. No segundo trecho, o conjunto rá dmnur sua velocdade até parar, com aceleração gual à da gravdade. ssm: v v o at 0 5 t 0 t t t Consdere t o tempo para dmnur a velocdade, desde o momento em que ela é máxma até parar totalmente. gora vamos calcular os deslocamentos: No prmero trecho, o conjunto rá sofrer deslocamento que pode ser assm calculado: at S So Vt o 5t S,5t,5(t ) 0t No segundo trecho, o conjunto rá sofrer deslocamento que pode ser assm calculado: at S So Vt o Extensvo Tercerão Físca 5B 0 S (5t )t t (5 t )t 5t 5t Como o deslocamento total é de 60 m, então: 60 s s 60 0t 5t t s t 4 s Tempo total gual a 6 s. b) Como a força exercda pelo cabo é constante, a potênca máxma ocorrerá quando a velocdade for máxma. v v o at v v 0 m/s ssm, a potênca máxma será: P MÁX. F. V MÁX. P MÁX. 7,5 x P MÁX. 50 x 0 4 P, 5 MW MÁX. 05. c s fguras a segur apresentam as forças que atuam nos corpos. Seja F e F as forças aplcadas pelas molas. F m F m F P P plcando a segunda le de Newton para cada um dos corpos, teremos: Para o corpo : F R m. a F F P m. a (I) Para o corpo : F R m. a F P m. a k x m g m. a x m (g a) k (II) (III) Somando as equações I e II, teremos: F P P (m m ). a k y m g m g (m m ). a (m m )(g a) y (IV) k (m m )(g a) m (g a) y x k k [(k k ) k m ](g a) y x kk

4 06. e Caso o ar presente na referda sala estvesse saturado, havera em tal ambente uma massa total de água de: g m T 0 x0m 6400g 6,4kg m Como a umdade relatva é de 50%, sgnfca que esse ambente contém a metade da massa total que podera exstr, ou seja,, kg. ssm: m µ V kg,kg L V V, L 07. Consderando π, a densdade da estrela de nêutrons em undades S.I. é: 0 0 m 8x0 8x0 ρ est 4 V 4πR 4 () (x0 ) ρ est,5 x 0 7 kg/m ssm, a ordem de grandeza dessa densdade é: 0 7 Portanto, a razão entre as densdades da estrela de nêutrons e a água é: 7 ρ est N ρ 0 água ssm, N c Para que o pno da panela fque em uma stuação de mnênca de levantar, é necessáro que a pressão nterna seja gual à pressão externa, a qual é composta pela pressão da atmosfera e a pressão exercda pela força peso do pno de segurança. ssm: P máx P atm P pno FP P máx P atm P máx P atm mg π R P máx x ( 0 ) P máx,4 x 0 5 Pa,4 atm 09. e Como o texto afrma, a pressão necessára para que ocorra o fenômeno de o gelo fundr é de 40 atm, ou, em undades SI, 40 x 0 5 N m. Calculando a massa do patnador: F p 40x0 5 m 80 kg m 0 0x0 x0 Portanto, o modelo de explcação não é adequado, por tratar-se de uma massa que, normalmente, as pessoas não possuem e, mesmo assm, o fenômeno ocorre. 0. a) Estmar exge, dentre outras cosas, comparar o que se quer obter com algum modelo centífco-matemátco. No caso, o reservatóro de tnta de uma caneta tem o formato de um clndro, cujo dâmetro é de, aproxmadamente, mm e, portanto, o rao de mm. altura pode ser consderada de 0 cm. ssm, o volume de tnta pode ser calculado da segunte forma: V. h π. R. h. (. 0 ) m Quanto ao traço, ele será como um paralelepípedo cujo comprmento é de km, largura de 0,5 mm (dâmetro da ponta da caneta) e a altura (espessura) deverá ser tal que o volume do paralelepípedo seja gual ao do clndro de tnta. ssm: ,5. 0. e e x 0 7 m (Respostas parecdas, que seguram a mesma sequênca lógca também são corretas. Lembre-se de que estmatvas podem ter dferenças. O que mporta é a ordem de grandeza). b) Para o cálculo da pressão consderaremos que a área de contato da ponta da caneta com o papel tem dâmetro de 0,5 mm, como fo sugerdo no texto ao afrmar a largura do traço. ssm: F p 7 p, 6 0 Pa πr (0,5 0 ). c Pela Le de Pascal, temos: F FB B FB B F FB π 40 6 F π 60 Cálculo do trabalho: τ F s cosα 4 τ J. c fgura apresenta as forças que atuam nos êmbolos. plcando a Le de Pascal, teremos: F F P F d d π 4P F π Extensvo Tercerão Físca 5B

5 tvdades Sére Ouro 5. c Certamente o volume é o mesmo nos dos paralelepípedos e, por sso: V.. m V m. 4. h h m p µ. g. p µ. g. 4. b Logo: p p O sstema da espngarda de pressão funcona como uma prensa hdráulca, obedecendo à Le de Pascal. ssm: F F 4000 F 0 0,05 F 0 N Como a força F 0 N atua ao longo do cano de m, há uma realzação de trabalho que mplcará varação da energa cnétca. ssm: Ec mv F s cosα mv 0, 0 0 v 0 v 00 m/s 5. d Pela Le de Stevn, pode-se calcular a altura de água na caxa. ssm: p h µ. g. h p h µ. g. h h h 0, m. gora, sabendo a altura, é possível calcular o volume de água na caxa. V base, h (0,) V 0, m 00 L. Como a vazão (Z) é calculada pela razão entre o volume e o tempo, teremos: V Z t 00 0 t 0 s. L 00L s t Extensvo Tercerão Físca 5B

6 tvdades Sére Ouro Resoluções Físca 5C 0. a) Chave fechada E R ,4 (corrente em L ) em L 0, b) Chave aberta E R 8 (0 0) 0, (nova corrente em L ) como a corrente em L dmnuu, o brlho também dmnuu. 0. a) Chave Ponto U E r,45,5 r 0,5 r 0, Ω E R b), 5 (0, R) 0,5 R,9 Ω c) Chave berta ( 0 ) U E U,5 V d) Chave Ponto E R, 5 0, 5 U E r U,5 0, 5 U 0 V 0. a Gráfco I (receptor) U E r 40 0 r 5 r 4 Ω e E 0 V Gráfco II (resstor) U R 40 R 5 R 8 Ω Gráfco III (gerador) U E r 0 40 r 5 r 8 Ω e E 40 V E 40 V r 8 Ω r 4 Ω E 0 V E R 40 0 ( 8 8 4) R 8 Ω 04. d Chave aberta E R E (00 R) 0,5 E 50 0,5 R I Chave fechada E R 00 E R 075, E 7,5 0,75 R II De I e II : 50 0,5 R 7,5 0,75 R R 50 Ω 05. c Ω 7 V Malha α (horáro) α Ω 0,5 8 Ω E E R E R β 8 V Ω Malha β (horáro) E 7 8 0,5 4 8 E 8 0,5 E 4 I E 4 II De I e II : 4 4 (0,5 ) 0 E 4 E V 06. a berta E 6 V Fechada Resstor U R 5 0 0,5 E R σ (0 r) 0,5 r Ω (0, 04, 6, ) 0) Verdadera. 0) Falsa E será 4 V 04) Verdadera. 08) Falsa O voltímetro marca um valor menor que E. 6) Verdadera. ) Verdadera. U R 0 R R 0 Ω Extensvo Tercerão Físca 5C

7 08. b Lâmpadas R U P R 05, R Ω Chave aberta E R,5,5 ( r r) 0, R Ω Chave fechada E R,5,5 ( ) 0,75 75 m (0, 04, 08) 0) Falsa Fcará postva, mas cederá elétrons ao teflon. 0) Verdadera pós atrto, vdro e seda fcam com snas contráros e quando aproxmados rão se atrar. 04) Verdadera pós o atrto as cargas são guas em módulo e com snas contráros. 08) Verdadera Quanto mas afastados os elementos atrtados na sére trboelétrca, maor será a facldade de transferênca de elétrons, e maor a quantdade de eletrcdade estátca adqurda. 6. Falsa.. Falsa Só haverá transferênca de elétrons se os materas atrtados forem dferentes. 0. e Não nteressa por onde a esfera é aterrada (pode ser P, R ou S). Os elétrons sobem da terra para neutralzar as cargas postvas, e a esfera fca negatva.. a. e Iníco Fm Vdro Lã lgodão Enxofre. c contato com B Q n e, 0 6 n,6 0 9 n 0 elétrons contato B com C Q n e,6 0 6 n,6 0 9 n 0 elétrons n total 0 0 n total 0 elétrons 4. d I. Falsa Quando o objeto se aproxma, elétrons das folhas sobem para o termnal e as folhas fcam menos carregadas e se aproxmam. II. Falsa. III. Verdadera carga total é nula, e o eletroscópo fca neutro. 5. d Na ndução, ndutor e nduzdo fcam com cargas de snas opostos, então temos que fazer aterramento no esquema I. O aterramento pode ser feto em qualquer ponto do condutor. Extensvo Tercerão Físca 5C

8 tvdades Sére Ouro Resoluções Físca 5D 0. convergênca do olho humano é varável em vrtude da ação dos músculos clares. Na retna é conjugada a magem fnal. Se o crstalno estver descontraído a magem de um objeto dstante será focalzada na retna, portanto a cm dessa lente. No entanto, se o objeto estver a 5 cm da magem de um objeto colocado próxmo do olho se formará na retna mas será necessáro que ele sofra uma acomodação vsual. dferença entre a convergênca máxma e a convergênca mínma do olho humano é conhecda como ampltude de acomodação vsual e vale, para um olho normal, 4 d. Objeto no nfnto V 0 V 050, V 50 d Objeto a 5 cm V V 54 d V V 4 d 0. d f PR f 04, V f V 04, V 5, d 0. d nalsando o gráfco é perceptível que a vsão vsta pelo gráfco B ndca mas sensbldade para os comprmentos de onda próxmos a 500 nm sendo mperceptível para a luz vermelha, em torno de 700 nm (0, 0, 08, 6) 0) Correta 0) Correta 04) Incorreta. Na refração pode se garantr a mudança de velocdade da luz refratada mas não o desvo, uma vez que se a ncdênca ocorrer normalmente o rao sofrerá refração mas não desvo. 08) Correta 6) Correta (0, 0, 6, ) 0) Correta 0) Correta. n c/v (velocdade e índce de refração são grandezas nversamente proporconas). 04) Incorreta. luz que ncde normalmente num dóptro sofre refração, mas não sofre desvo. 08) Incorreta. Ocorre em todas as superfíces de separação dos meos, uma vez que todos são transparentes. 6) Correta ) Correta 64) Incorreta. Hpermetropa se corrge com lentes convergentes 06. a Hpermetropa: V /f /5PP N /PP h V /0,5m /0,80m V (4,00,5)d V,75 d Mopa: V /f m V /0,80 V,5 d 07. a I. FLSO Dreção de vbração Dreção de vbração λ λ B Onda Dreção de movmento Onda B Dreção de movmento λ λ B II. VERDDEIRO. Som é uma onda longtudnal e pode ser representada pela onda. III. FLSO. V V B Se λ B é é duplcado seu período ca a metade e a frequênca duplca, logo f B f 08. e I. CORRET. mplfcar (aumentar a ampltude) é aumentar a ntensdade da luz, portanto aumentará o brlho. II. INCORRET. umentar a frequênca somente poderá mudar o tpo de radação eletromagnétca, mas não a ntensdade. III. CORRET. Calculando-se o novo comprmento de onda com a frequênca quadruplcada, essa radação estará fora do lmte perceptível do ser humano. 09. b v λ f v 5, 05, v 75, m/ s 0. e (nalsando o gráfco).. e Com relação a ocular p 0 cm ( 80 60) 0 0 p p 60 cm Extensvo Tercerão Físca 5D

9 . e Lente dvergente 0 p 0 0 p. b Observador em repouso T 05, s f HZ v λ f v λ 4. Lente Convergente p 0 cm 0 0 p dc ( d) 60 0 dc ( d) 5, cm Observador em movmento T 05, f 5 HZ v λ f ( λ) λ 5 λ 5λ λ 4 cm 0 cm 9,5 cm cm I /O I lente (ocular) a) Pela equação da amplação, temos: y p y y 06, cm y p lente (objetva) rao R exo óptco magem formada pela objetva é nvertda (y < 0) e tem rao de 0,6 cm. 5. e b) Pela equação da conjugação, para uma magem vrtual (P < 0), vem: P 6,4cm f P P' 9,5 P ( 0) Portanto, sendo a posção de l em relação à ocular 6,4 cm, a dstânca D entre a ocular e a objetva é dada por: D 64, D 9, 4cm o 75 mm f 50 mm 75 mm f 50 mm 750 mm 675 mm p 750 mm p F é objeto vrtual para a lente dvergente p 97 mm p d mm Extensvo Tercerão Físca 5D