Gabarito Revisão 2016

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1 Resposta da questão 1: 9 11 Dados: f 15 m; D 1,5 10 m; L 1,5 10 m. a) O Sol comporta-se como objeto impróprio para o espelho, portanto a imagem forma-se no foco principal. Assim, p' = 15 m, conforme ilustra a figura. Sendo D o diâmetro da imagem, por semelhança de triângulos: D f D D D L ,5 10 1, Sol D 0,15 m. b) Dados: DE 10 m; S1 1 kw/m. A densidade de potência (S) é a razão entre a potência recebida e a área de captação (A). Pela conservação da energia: P P1 A1 S1 π D π D S P A S E S1 S A P A S 4 4 S E 1 D S D 0,15 6 S 4,44 10 W/m. c) Dados: m 0,6 kg 600 g; Δt 4 s; c 1 J / g K. Como todo calor recebido é usado no aquecimento do disco de alumínio, temos: A1 S1 Δt Q P Δt m c ΔT A1 S1 Δt ΔT mc ΔT ΔT 500 K. Resposta da questão : a) Dados: n vi = 1,53.

2 Analisemos a Fig 1 que mostra a refração sofrida pelo raio violeta. Aplicando a lei de Snell: n vi sen 30 = n ar sen vi 1,53 (0,5) = 1 ( vi ) vi = 0,766. Consultando a tabela dada, encontramos: vi = 50. Na Fig : + 30 = 50 = 0. b) c) Sabemos que na refração, o desvio angular cresce do vermelho para o violeta. Comprovemos aplicando a lei de Snell para as demais radiações envolvidas. O ângulo de incidência é 1 = 30 para todas as radiações. Assim: n rad sen 30 = n ar sen sen = n rad (0,5). Então: sen az = 1,58 (0,5) = 0,764; sen vd = 1,519 (0,5) = 0,760; sen am = 1,515 (0,5) = 0,758. No intervalo de 0 a 90, quanto menor o seno do ângulo, menor é o ângulo. Portanto, o raio amarelo é o que sofre menor desvio, depois, nessa ordem, verde, azul e violeta. Vejamos no esquema.

3 Resposta da questão 3: a) Dados: V 310 L 310 m ; g 10 m / s ; ρamb 1,6 kg / m. Da expressão do empuxo: 3 4 E ρamb V g 1, E 3,78 10 N. 3 3 b) Dados: ρamb 1,6 kg / m ; ρquente 1,05 kg / m ; Pquente P amb; Vquente V amb. Da equação de Clapeyron: PV PV nrt R (cons tante). nt Então: PquenteVquente PambVamb nquentetquente nambtamb nquentetquente nambt amb nquente namb Tamb. Tquente Mas o enunciado afirma que o número de mols de ar no interior do balão é proporcional à sua densidade. Então: nquente ρquente Tamb 1, ,6 300 T quente namb ρamb Tquente 1,6 Tquente 1,05 Tquente 360 K. Resposta da questão 4: A figura ilustra os pontos destacados no gráfico que são relevantes para as resoluções dos dois itens.

4 a) Dados: V 0,4 V; m 5 g; Δt 4 h. Do gráfico: V 0,4 V C 0 mah/g. Q m C 5 0 Q 100 mah. Q 100 i m Q 5 ma. Δt 4 b) Dados: i ma. Do gráfico: C 10 mah/g V 0, V. P i V 0, P 0,4 mw. Resposta da questão 5: Dados: Δx L; q e q e. a) A força resultante sobre o elétron é a força elétrica: F F m a q E m a e E res elet e E a. m b) Como a força elétrica atua apenas no eixo y, no eixo x a componente da velocidade permanece constante, igual a v 0. Então: L Δx v0 Δt L v0 Δt Δt. v0 c) No eixo y, o movimento é uniformemente variado. Sendo v 0y = 0: 1 1 e E L e E L Δy a t Δy Δy. m v 0 m v0 d) Aplicando a função horária da velocidade no eixo y, com v oy = 0: e E L e E L vy a t v y v y. m v0 m v0 Resposta da questão 6: a) A constante α é dada pela declividade da reta Ω α tg θ α 0, C

5 T 0 C R 1 do gráfico ; i 10 A. b) Dados: Ω 0 0 A 0 C: V R i 110 V 10 V. c) À temperatura T M : V R i 10 R 5 R 4 Ω. Do gráfico: R 4Ω TM 0 C. d) P = 600W Resposta da questão 7: a) Aplicando a 1ª Lei de Ohm na ª e 4ª linhas: 1,1 I 0,5 A. V 4,4 V R I I R 0,96 I 4 0,60 A. 1,6 V(V) R( ) I(A) 1,14 7,55 0,15 1,10 4,40 0,5 1,05,6 0,40 0,96 1,60 0,60 0,85 0,94 0,90 b) Substituindo os valores da tabela do item anterior: Obs.: no eixo das tensões, os valores começam a partir de V = 0,7 V, por isso a reta não cruza o eixo das correntes no valor da corrente de curto circuito. c) Substituindo os dois primeiros valores de V e de I da tabela na equação do gerador e subtraindo membro a membro as duas equações:

6 1,14 ε r 0,15 0,04 V ε r I 1,10 ε r 0,5 r r 0,4 Ω. 0,1 0,04 0 0,10 r 1,14 ε 0,4 0,15 ε 1,14 0,06 ε 1, V. Obs.: A equação dessa bateria é: V 1, 0,4 I. Para V = 0,7 V: 1, 0,7 0,7 1, 0,4 I I i 1,5 A. 0,4 Esse é o valor em que a linha do gráfico corta o eixo das correntes, como assinalado no gráfico do item anterior. Resposta da questão 8: a) Dados: 0 = 1, T.m/A; N = espiras; L = 0,65 m; i = 80 A. N B = 0 n i B = 0 i = 1, L 0,65 B = 4,0 T. b) Dados: m = 00 g = 0, kg; d = mm = 10 3 m; a R = 0,5 m/s ; g = 10 m/s. Se o imã sobe em movimento acelerado, F m > P. Do Princípio Fundamental da Dinâmica: F m P = m a R F m = m a R + m g = 0, (0,5 + 10) F m =,1 N. Calculando o trabalho: W F d,110 3 v F m m W 3 F v 4, 10 J. m Resposta da questão 9: a) Dados: h = 6, Js; E = h ν. c De acordo com o obtido na expressão abaixo Eelét h, a energia é inversamente proporcional ao comprimento de onda. Conforme indica a figura, o menor comprimento de onda é m.

7 Eelét Efóton h ν 8 c c Eelét h 6,6 10 c ν ν elét 15 E 6,6 10 J. 9 b) Dados: L L /; 0,15nm 0,15 10 m; sen 14,5 0,5 e cos 14,5 0,97. Da figura dada: L sen θ sen θ d. d d d senθ Substituindo valores: 9 0, d d 3 10 m. 0,5