Conhecimentos Específicos

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1 PROCESSO SELETIVO /1/009 INSTRUÇÕES 1. Confra, abaxo, o seu número de nscrção, turma e nome. Assne no local ndcado. Conhecmentos Específcos. Aguarde autorzação para abrr o caderno de prova. Antes de ncar a resolução das questões, confra a numeração de todas as págnas. 3. A prova desta fase é composta de 0 (vnte) questões dscursvas de Físca. 4. As questões deverão ser resolvdas no caderno de prova e transcrtas na folha de versão defntva, que será dstrbuída pelo aplcador de prova no momento oportuno. 5. A nterpretação das questões é parte do processo de avalação, não sendo permtdas perguntas aos aplcadores de prova. 6. Ao receber a folha de versão defntva, examne-a e verfque se o nome mpresso nela corresponde ao seu. Caso haja qualquer rregulardade, comunque-a medatamente ao aplcador de prova. 7. As respostas das questões devem ser transcrtas NA ÍNTEGRA na folha de versão defntva. Serão consderadas para correção apenas as respostas que constem na folha de versão defntva. 8. Não serão permtdas consultas, empréstmos e comuncação entre os canddatos, tampouco o uso de lvros, apontamentos e equpamentos eletrôncos ou não, nclusve relógo. O nãocumprmento dessas exgêncas mplcará a elmnação do canddato. 9. Os aparelhos celulares deverão ser deslgados e colocados OBRIGATORIAMENTE no saco plástco. Caso essa exgênca seja descumprda, o canddato será excluído do concurso. 10. O tempo de resolução das questões, nclundo o tempo para a transcrção na folha de versão defntva, é de horas e trnta mnutos. 11. Ao conclur a prova, permaneça em seu lugar e comunque ao aplcador de prova. Aguarde autorzação para entregar o caderno de prova, a folha de versão defntva e a fcha de dentfcação. FÍSICA DURAÇÃO DESTA PROVA: horas e trnta mnutos NÚMERO DE INSCRIÇÃO TURMA NOME DO CANDIDATO ASSINATURA DO CANDIDATO CÓDIGO

2 FORMULÁRIO E CONSTANTES (FÍSICA) x = x v0t + at v v + at v = 0 = v 0 x v m = t v a m = t x x + vt = 0 v = ω r ω = π T F = ma + a x I = F Τ = Q Mm F gravt = G r 1 Ecnétca = mv E potencal = mgh Eelástca = T = CR 3 1 kx W Pot = = Fv t F P = A Q = mc T P = P 0 + ρgh m ρ = V W = P V PV = nrt F elétrca = k F elétrca q V = k r V = R = qe V Pot = V = R q = t q q 1 r F magnétca = qvbsenθ c n = v = + f p p 1senθ1 nsenθ n = p a = = p o 1 v = λ f ; f = T m1x1 + mx m x X = m + m m 1 m1y1 + m y m y Y = m + m m 1 g = 10 m / s Q = mv P = mg φ ε = t 8 c= 3,0x10 m/s mv F centrípeta = R φ = ΒΑcosθ 1cal = 4,186J

3 3 FÍSICA 01 - Um professor de Físca dealzou uma experênca para apresentar a le de conservação de energa e dscutr as transformações de um tpo de energa em outro. A fgura a segur mostra o sstema vsto de cma, nas stuações ncal e fnal. O movmento ocorre no plano horzontal e sem atrto. O professor consderou duas pequenas esferas com massas m 1 e m e cargas Q 1 e Q de mesmo snal, ncalmente fxas, separadas por uma dstânca d 1. A esfera 1 permanece fxa durante o expermento. Como as esferas Stuação ncal: têm cargas de mesmo snal, há uma força elétrca repulsva K entre elas. Assm, quando a esfera é solta, ela se afasta da Q 1 Q esfera 1, movendo-se horzontalmente até coldr com um objeto em forma de U, que tem massa desprezível e está stuado ncalmente a uma dstânca d 1 + d da esfera 1. O objeto possu um encaxe, de modo que a esfera permanece em contato com ele durante o d 1 d movmento subsequente. A Stuação fnal: mola, de constante elástca K e massa desprezível, é comprmda até que o objeto em forma de U e a esfera parem. K Nesse nstante, a mola está Q 1 comprmda de uma dstânca d 3. A aceleração da gravdade no local do expermento tem módulo g. d 1 d d 3 a) Dscorra sobre as formas de energa envolvdas nesse sstema e as transformações que ocorrem entre elas. b) Consderando Q 1 = Q = Q, d 1 = d 3 = d, d = d e m 1 = m = m, obtenha uma expressão algébrca para o módulo da carga Q que deve ser colocada em cada esfera, em termos de K, d e ε 0.

4 4 0 - A fgura ao lado é a representação esquemátca de um sstema óptco formado por duas lentes convergentes, separadas por 50 cm. As dstâncas focas das lentes 1 e são, respectvamente, 10 cm e 15 cm. Utlza-se um láps com 4 cm de comprmento como objeto, o qual é posconado a 15 cm da lente 1. Com base nesses dados: Láps Lente 1 Lente a) Determne a posção da magem formada pelo sstema de lentes. b) Determne o tamanho da magem formada pelo sstema. Ela é dreta ou nvertda, em relação ao objeto? Justfque sua resposta. c) Empregando a representação de raos, faça um desenho em escala, mostrando a localzação e o tamanho da magem formada pelo sstema. Utlze a escala 10 para 1, ou seja, cada 10 cm no sstema real correspondem a 1 cm no seu desenho. (Cada quadrícula tem 0,5 cm de lado.)

5 Uma força, cujo módulo F vara com o tempo t conforme o gráfco ao lado, atua sobre um objeto de massa 10 kg. Nesse gráfco, valores negatvos para F ndcam uma nversão de sentdo, em relação àquele dos valores postvos. Com base nesses dados e consderando que em t = 0 o objeto está em repouso, determne a sua velocdade depos de transcorrdos 3 s. F(N) t(s) 04 - Um objeto esférco de massa 1,8 kg e densdade 4,0 g/cm 3, ao ser completamente merso em um líqudo, apresenta um peso aparente de 9,0 N. Consderando a aceleração da gravdade com módulo gual a g, faça o que se pede: a) Determne o valor da densdade desse líqudo. b) Indque qual prncípo físco teve que ser utlzado, necessaramente, na resolução desse problema.

6 Para melhor compreender um resultado expermental, quase sempre é convenente a construção de um gráfco com os dados obtdos. A tabela abaxo contém os dados da velocdade v de um carrnho em movmento retlíneo, em dferentes nstantes t, obtdos num expermento de mecânca. v (m/s) t (s) a) Com os dados da tabela acma, faça um gráfco com t (s) representado no exo x e v (m/s) representado no exo y. Utlze a regão quadrculada abaxo. (Cada quadrícula tem 0,5 cm de lado.) b) Com base no gráfco do tem (a), descreva o movmento do carrnho Num aparelho de um laboratóro de físca nuclear, um elétron e um próton estão confnados numa regão em que há um campo magnétco unforme. Ambos estão em movmento crcular unforme e as lnhas do campo magnétco são perpendculares ao plano da crcunferênca descrta pelas duas partículas. Suponha que as duas partículas estão sufcentemente separadas, de modo que uma não nterfere no movmento da outra. Consdere que a massa do próton é 1830 vezes maor que a massa do elétron, e que a velocdade escalar do elétron é 5 vezes maor que a velocdade escalar do próton. a) Deduza uma expressão algébrca para a razão dos raos das crcunferêncas descrtas pelo próton e pelo elétron. b) Calcule o valor numérco dessa razão.

7 Quatro blocos homogêneos e dêntcos de massa m, comprmento L = 0 cm e espessura E = 8 cm estão emplhados conforme mostra a fgura ao lado. Consdere que o exo y concde com a parede localzada à esquerda dos blocos, que o exo x concde com a superfíce horzontal sobre a qual os blocos se encontram e que a ntersecção desses exos defne a orgem O. Com base nos dados da fgura e do enuncado, calcule as coordenadas X e Y da posção do centro de massa do conjunto de blocos. o L/8 L/6 L/4 L L/ E 08 - Uma montanhsta utlza em suas escaladas uma caneca com massa gual a 100 g e feta de um materal com calor específco de 910 J/(kg.ºC). Num certo momento, ela coloca 00 g de chá à temperatura ncal de 80 ºC em sua caneca, que se encontra à temperatura ambente de 10 ºC. Despreze a troca de calor com o ambente e consdere que o calor específco do chá é gual ao da água, sto é, 1,0 cal/(g.ºc). Determne a temperatura do chá após o sstema ter atngdo o equlíbro térmco.

8 Uma corrente composta por cnco elos está presa ao teto por meo de um barbante, conforme mostra a fgura ao lado. A massa de cada elo é de 00 g. a) Faça um dagrama de forças para o tercero elo, dentfcando cada uma das forças que atuam sobre ele. b) Calcule o módulo de todas as forças que estão atuando nesse tercero elo A peça de uma máquna está presa a uma mola e executa um movmento harmônco smples, osclando em uma dreção horzontal. O gráfco ao lado representa a posção x da peça em função do tempo t, com a posção de equlíbro em x = 0. Com base no gráfco, determne: x(cm) 4 - O t(s) -4 a) O período e a frequênca do sstema peça-mola. b) Os nstantes em que a velocdade da peça é nula. Justfque a sua resposta. c) Os nstantes em que a aceleração da peça é máxma. Justfque a sua resposta.