Prova 3 Física. N ọ DE INSCRIÇÃO:

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1 Prova QUESTÕES OBJETIIVAS N ọ DE ORDEM: NOME DO CANDIDATO: N ọ DE INSCRIÇÃO: IINSTRUÇÕES PARA A REALIIZAÇÃO DA PROVA. Coira os campos N ọ DE ORDEM, N ọ DE INSCRIÇÃO e NOME, coorme o que costa a etiqueta ixada em sua carteira.. Coira se o úmero do gabarito deste cadero correspode ao costate a etiqueta ixada em sua carteira. Se houver divergêcia, avise, imediatamete, o iscal.. É proibido olhear o Cadero de Provas ates do sial, às 9 horas. 4. Após o sial, coira se este cadero cotém questões objetivas e/ou qualquer tipo de deeito. Qualquer problema, avise, imediatamete, o iscal. 5. O tempo míimo de permaêcia a sala é de horas e miutos após o iício da resolução da prova. 6. No tempo destiado a esta prova (4 horas), está icluso o de preechimeto da Folha de Respostas. 7. Trascreva as respostas deste cadero para a Folha de Respostas. A resposta correta será a soma dos úmeros associados às alterativas corretas. Para cada questão, preecha sempre dois alvéolos: um a colua das dezeas e um a colua das uidades, coorme o exemplo ao lado: questão, resposta 9 (soma das alterativas e 8). 8. Se desejar, trascreva as respostas deste cadero o Rascuho para Aotação das Respostas, costate abaixo, e destaque-o, para retirá-lo hoje, esta sala, o horário das h5mi às hmi, mediate apresetação do documeto origial de idetiicação do cadidato. Após esse período, ão haverá devolução. 9. Ao térmio da prova, levate o braço e aguarde atedimeto. Etregue ao iscal este cadero, a Folha de Respostas e o Rascuho para Aotação das Respostas. Corte a liha potilhada.... RASCUNHO PARA ANOTAÇÃO DAS RESPOSTAS PROVA INVERNO I N ọ DE ORDEM: NOME: UEM Comissão Cetral do Vestibular Uiicado

2 Questão FÍSICA Com relação aos coceitos de eergia mecâica, assiale o que or ) A eergia ciética de um corpo é sempre igual ao trabalho da orça resultate que atua sobre esse corpo. ) O valor umérico da eergia potecial de um corpo pode depeder da origem do reerecial adotado. 4) A variação da eergia potecial de um corpo é igual ao trabalho da orça resultate que atua sobre esse corpo. 8) O valor da eergia ciética de um corpo é sempre positivo ou ulo. 6) Em um sistema ísico isolado e sem atritos, a eergia mecâica é a somatória de suas eergias ciética e potecial. Questão Sobre os coceitos de termodiâmica, assiale o que or ) Estado em um sistema isolado, dois corpos A e B, um com maior temperatura do que o outro, quado colocados em cotato, após certo itervalo de tempo, os dois etrarão em equilíbrio térmico, isto é, estarão a uma mesma temperatura. ) Em um sistema isolado, a eergia total desse sistema permaece ialterada. 4) Em um sistema isolado, a etropia desse só pode aumetar ou mater-se costate. 8) Não é possível realizar um processo em que o úico eeito seja retirar certa quatidade de calor de um corpo com temperatura meor e traserir para um corpo com temperatura maior. 6) A quatidade de calor retirada de uma ote de calor por uma máquia térmica que opera em ciclos pode ser covertida totalmete em trabalho. Questão Sobre as leis de Kepler e a lei da gravitação uiversal, assiale o que or ) O módulo da orça gravitacioal etre dois corpos é diretamete proporcioal ao produto das massas desses corpos. ) Os plaetas descrevem órbitas elípticas em toro do Sol, e esse se localiza o cetro das elipses. 4) Um segmeto de reta traçado do Sol até um dado plaeta descreve áreas iguais em itervalos de tempos iguais. 8) O módulo da velocidade com que os plaetas percorrem suas órbitas em toro do Sol tem sempre o mesmo valor. 6) Em decorrêcia de a massa de Júpiter ser muito maior do que a massa da Terra, o período de traslação de Júpiter é maior do que o da Terra. Questão 4 Com relação à produção, à caracterização e ao comportameto de odas, aalise as alterativas abaixo e assiale o que or ) Uma oda progressiva trasversal ou logitudial pode ser cosiderada como uma perturbação que se propaga em um meio, trasportado eergia de um poto a outro desse meio sem trasportar matéria. ) Quado uma rete de odas trasversais lumiosas atravessa de um meio a outro (tedo esses meios ídices de reração dieretes), ocorre mudaça a direção de propagação da rete de odas, sem alteração a requêcia de oscilação dessas odas. 4) O comprimeto de oda de uma oda mecâica trasversal idepede do meio de propagação dessa oda. 8) Quato maior a requêcia de uma oda eletromagética, maior é a eergia que essa oda trasporta, e meor é o seu comprimeto de oda. 6) O eômeo da itererêcia, que pode ser costrutiva ou destrutiva, ocorre quado há superposição de odas que se propagam em um meio. Vestibular de Ivero Prova

3 Questão 5 Assiale o que or ) Em uma colisão pereitamete ielástica etre dois corpos, esses permaecem jutos após a colisão e ão ocorre dimiuição da eergia ciética total. ) Em uma colisão pereitamete ielástica, o mometo liear total (quatidade de movimeto total) ão apreseta alteração. 4) A eergia ciética e o mometo liear (quatidade de movimeto) possuem as mesmas uidades. 8) Em um acidete (colisão) automobilístico, sempre temos uma colisão elástica. 6) Tato ates quato após uma colisão elástica etre dois corpos, o mometo liear total (quatidade de movimeto total) apreseta a mesma direção e o mesmo setido. Questão 6 Um bloco de massa M kg, com velocidade iicial v o m/s, desliza sobre uma superície plaa e horizotal com atrito. Após percorrer uma distâcia D m, ele para. Cosiderado que o coeiciete de atrito ciético etre o bloco e a superície plaa e horizotal é µ c, assiale o que or ) O módulo da orça resultate que atua sobre o bloco é µ c Mg N, em que g é a aceleração gravitacioal dada em m/s. ) O trabalho realizado pela orça resultate é positivo. 4) O itervalo de tempo que o bloco leva para parar é D/v o s. 8) A variação da eergia potecial gravitacioal do bloco é ula. 6) A orça de atrito atua a mesma direção do movimeto do bloco. Questão 7 Cosidere um tubo cilídrico de comprimeto AB, com uma extremidade aberta em A e outra echada em B. Um alto-alate que gera odas sooras moocromáticas de Hz é colocado próximo à extremidade A do tubo, laçado odas sooras em seu iterior. No iterior do tubo, há um dispositivo que mede a itesidade soora poto a poto, detectado máximos de itesidade em A e a cada,6 m a partir de A, e itesidades ulas a cada,8 m a partir de A e também o poto B. Com base essas iormações, aalise as alterativas abaixo e assiale o que or ) O comprimeto de oda das odas mecâicas ormadas o iterior do tubo é de, m. ) No iterior do tubo, são ormadas odas mecâicas progressivas, com um odo em A e um atiodo em B. 4) A velocidade de propagação das odas mecâicas o iterior do tubo é de 64 m/s. 8) O eômeo da superposição de odas é observado o iterior desse tubo. 6) O comprimeto míimo do tubo para que odas estacioárias sejam geradas em seu iterior, as codições dadas o euciado, é de 6,4 m. Vestibular de Ivero Prova

4 Questão 8 Um microscópio óptico é costituído de duas letes covergetes dispostas o ar. A objetiva e a ocular possuem distâcias ocais de 5 mm e 4 cm, respectivamete, e um objeto exteso é arrajado para observação ao microscópio a 5, mm da objetiva. Com base essas iormações e sabedo que a imagem orecida pela ocular é ormada o iterior do microscópio a 5 cm dessa lete, aalise as alterativas abaixo e assiale o que or ) A imagem ormada pela objetiva ecotra-se a 5 cm dessa lete. ) A imagem ormada pela objetiva, que serve de objeto para a ocular, é real, ivertida e maior do que o objeto exteso. 4) A imagem ormada pela ocular é virtual, ivertida e maior do que o objeto exteso. 8) O aumeto liear trasversal desse microscópio, que é dado pelo produto dos aumetos lieares trasversais da objetiva e da ocular, é de vezes. 6) A imagem ormada pela objetiva ecotra-se a aproximadamete,5 cm do eixo pricipal da ocular. Questão Uma lete delgada bicovexa, com raios de curvatura de cm e ídice de reração Le, é colocada em um meio líquido com ídice de reração Li. Um raio lumioso moocromático icide sobre a lete paralelamete ao seu eixo pricipal. Com base essas iormações, aalise as alterativas abaixo e assiale o que or ) Quado Le,5, ao peetrar a lete, o raio de luz se aasta da ormal à superície da lete. ) Quado Le,5, ao emergir da lete, o raio de luz se aproxima da ormal à superície da lete. 4) Quado Le,5, a distâcia ocal dessa lete é,6m. 8) Quado Le,5, essa lete se comporta como uma lete divergete. 6) Quado Le,5, a vergêcia dessa lete é 5 di. Questão 9 Aalise as alterativas abaixo e assiale o que or ) O primeiro postulado da teoria da Relatividade Restrita diz que as leis ísicas são idêticas em relação a qualquer reerecial acelerado. ) Um elétro, oscilado com requêcia, emite ou absorve eergia somete em quatidades iteiras ou múltiplos iteiros de h, sedo h a costate de Plack. 4) As órbitas permitidas a um elétro que orbite em toro de um úcleo atômico, deomiadas estados estacioários, são aquelas em que a eergia é quatizada. 8) O eômeo da diração de elétros relete a dualidade oda-partícula desse lépto. 6) A meia-vida, ou período de semidesitegração, é o tempo após o qual um material radioativo perde completamete suas características radioativas. Vestibular de Ivero Prova 4

5 Questão Com relação às leis de Newto, assiale o que or ) Um corpo permaece com velocidade costate ou ula, a meos que uma orça resultate seja aplicada sobre ele. ) A aceleração adquirida por um corpo é diretamete proporcioal à orça resultate aplicada sobre ele. 4) Sempre que um corpo estiver em repouso, ehuma orça estará atuado sobre ele. 8) Para que uma orça atue sobre um corpo, é ecessário o cotato ísico etre o agete causador da orça e o corpo. 6) Se um corpo A exerce uma orça sobre um corpo B, o corpo B exerce uma outra orça sobre o corpo A, de mesma itesidade, de mesma direção e de mesmo setido da orça que o corpo A exerce sobre o corpo B. Questão Uma toreira deeituosa, após ser echada, ica pigado água com itervalos de tempo iguais etre cada pigo d água. A boca da toreira está a uma altura de h m do solo. No istate em que um pigo d água toca o solo, o quito pigo d água subsequete a esse é abadoado da toreira. Cosiderado que cada pigo d água é abadoado da toreira com velocidade iicial ula e desprezado o atrito com o ar, assiale o que or ) A trajetória dos pigos d água é retilíea. ) O itervalo de tempo que cada pigo d água leva para chegar ao solo (desde o istate em que ele deixa a toreira até o istate em que ele atige o solo) é de h s, em que g é a aceleração da g gravidade. 4) Em um dado istate de tempo, a distâcia etre dois pigos d água sucessivos é a mesma. 8) A velocidade com que os pigos d água atigem o solo é de gh m/s. 6) A ução horária da velocidade de cada pigo d água é uma equação de primeiro grau. Questão Um cietista utiliza o método de Arquimedes para determiar a desidade de um corpo metálico homogêeo. Iicialmete, o corpo metálico é suspeso utilizado um diamômetro e um io, e a leitura do diamômetro orece o valor de, N. Quado o corpo metálico é iteiramete imerso em água, a leitura do diamômetro orece o valor de, N. Sabedo que a desidade da água é x kg/m, desprezado a massa do io e adotado a aceleração gravitacioal de 9,8 m/s, assiale o que or ) O volume do corpo é de x m. ) O par orça peso do corpo metálico e orça de empuxo que a água exerce sobre o corpo metálico é um bom exemplo do par ação-reação, de acordo com a terceira lei de Newto, pois essas orças têm mesmo módulo, mesma direção e setidos opostos. 4) O módulo da orça de empuxo que a água exerce sobre o corpo é de aproximadamete 4,9 N. 8) Se o corpo metálico or imerso em outro líquido e a leitura do diamômetro quado o corpo é imerso o líquido or de 5 N, a desidade desse líquido é meor do que a desidade da água. 6) A desidade do corpo é de aproximadamete x kg/m. Vestibular de Ivero Prova 5

6 Questão 4 Um poto material oscila segudo um movimeto harmôico simples, com amplitude de,5 m e requêcia de Hz. Cosiderado que, para o istate t s, o poto material estava com eergia potecial positiva e máxima, assiale o que or ) A requêcia agular e a ase iicial do poto material são, respectivamete, 4π rad/s e rad (zero rad). ) A ução horária da posição do poto material é dada por x() t 5, cos( 4π t). 4) A eergia ciética assume seu valor máximo duas vezes a cada oscilação. 8) A aceleração do poto material ão varia com o decorrer do tempo. 6) A eergia mecâica esse tipo de movimeto permaece costate. Questão 5 Uma empresa da área de telecomuicações possui uma sala climatizada para alojar sua cetral de computadores, ao lado de uma sala de cotrole também climatizada. A parede que separa essas salas possui uma jaela retagular de vidro, com 6, mm de espessura,, m de altura e,5 m de largura. Supodo que o restate dessa parede e todas as outras são isoladas termicamete, que uma das salas é matida em 4 ºC e a outra em 9 ºC e sabedo que a codutividade térmica do vidro é, x 4 kcal/(s.m.ºc), assiale o que or ) O luxo de calor que atravessa a jaela é de aproximadamete 5 cal/s. ) A potêcia térmica que está sedo traserida de uma sala para a outra através da jaela é de aproximadamete. W. 4) A quatidade de calor traserida de uma sala para a outra através da jaela, o itervalo de tempo de uma hora, é de aproximadamete 9 x 5 cal. 8) Se a espessura da jaela de vidro or dimiuída, o luxo de calor que a atravessa também dimiuirá. 6) O luxo de calor que atravessa a jaela de vidro é diretamete proporcioal à área da mesma. Questão 6 Um detector de metais é costituído de uma bobia chata e circular composta por 5 erolametos de cm de raio, que são percorridos por uma correte elétrica de x A, quado esse detector está ligado e em pleo ucioameto. Com base essas iormações e cosiderado que o detector é utilizado o vácuo e que a permeabilidade magética do vácuo é de 4π x 7 T.m, A aalise as alterativas abaixo e assiale o que or ) O vetor idução magética resultate o cetro da bobia do detector de metais está direcioado perpedicularmete ao plao da bobia e sua itesidade pode ser determiada a partir da lei de Biot-Savart. ) A itesidade do vetor idução magética, gerado o cetro da bobia por somete um de seus erolametos, é de π x 7 T. 4) As lihas de campo do campo magético gerado pela bobia do detector de metais estão cotidas o plao da bobia, e sua desidade dimiui com o aumeto da quatidade de espiras a bobia. 8) A itesidade do vetor idução magética, determiada o cetro da bobia do detector de µ metais, é dada a orma B N i R, sedo N o úmero de erolametos da bobia, µ a permeabilidade magética do vácuo, i a correte que lui os erolametos da bobia e R o raio desses erolametos. 6) Ao iverter-se o setido da correte elétrica que lui a bobia, a direção e o setido da orça magética e do vetor idução magética o cetro da bobia são ivertidos. Vestibular de Ivero Prova 6

7 Questão 7 Cico resistores ôhmicos, R Ω, R Ω, R Ω, R 4 4 Ω e R 5 5 Ω, são arrajados o vácuo para comporem dieretes circuitos elétricos. Aos termiais desses circuitos, é ligada uma ote de tesão de V e de resistêcia itera ula. Com base essas iormações, aalise as alterativas abaixo e assiale o que or ) Quado R, R, R e R 4 são ligados em série e esse arrajo é ligado em paralelo com R 5, a potêcia elétrica dissipada esse circuito é de W. ) Quado R, R, R e R 4 são ligados em série e esse arrajo é ligado em paralelo com R 5, a correte elétrica que lui em R 5 é de, A. 4) Quado R, R, R e R 4 são ligados em série e esse arrajo é ligado em paralelo com R 5, a potêcia elétrica dissipada em R é de W. 8) Quado R, R, R e R 4 são ligados em paralelo e esse arrajo é ligado em série com R 5, a potêcia elétrica dissipada em R 5 é de,5 W. 6) Quado R, R e R são ligados em série e esse arrajo é ligado em paralelo com R 4 e R 5, a resistêcia equivalete desse circuito é de, Ω. Questão 8 Aalise as alterativas abaixo e assiale o que or ) Para deslocar uma partícula carregada de um poto a outro em um campo elétrico uiorme, o trabalho líquido realizado por uma orça elétrica idepede do sial e da quatidade de carga elétrica cotida a partícula carregada. ) A lei de Gauss relacioa o campo elétrico em um dado poto P do espaço com a carga elétrica Q que Q gera esse campo a orma Φ E, sedo Φ ε E o luxo de campo elétrico que atravessa uma superície echada que egloba Q, e ε a permissividade elétrica do meio. 4) O módulo do vetor campo elétrico E, gerado o vácuo por uma placa metálica delgada, iiita e carregada positivamete, é dado por E σ ε, sedo σ a desidade supericial de cargas da placa e ε a permissividade elétrica do vácuo. 8) As lihas de orça de um campo elétrico em um dado poto P do espaço que é deiido a orma E F, q sedo E o vetor campo elétrico e F a orça elétrica experimetada por uma carga de prova q colocada em P tageciam o vetor campo elétrico esse poto. 6) As superícies equipoteciais geradas ao redor de uma esera metálica carregada são perpediculares às lihas de campo elétrico associadas ao campo elétrico gerado por essa esera. Vestibular de Ivero Prova 7

8 Questão 9 Em um experimeto realizado o vácuo, uma das extremidades de um io delgado, iextesível e isolate é presa a um suporte ixo, equato a outra extremidade do io é presa a uma pequea esera de peso x N, carregada com uma carga positiva de 5 x 6 C. Esse cojuto, que lembra um pêdulo, é colocado o iterior de um capacitor de placas paralelas, o cetro geométrico do mesmo. As placas do capacitor, que possuem lados muito maiores do que o comprimeto do io, estão dispostas a vertical, distaciadas uma da outra por 5 cm, e, a posição de equilíbrio, quado a esera está em repouso o iterior das placas, o io que prede a esera az um âgulo de o com a vertical. Cosiderado que o cojuto suporte-io-esera ão altera as características do campo elétrico o iterior do capacitor, aalise as alterativas abaixo e assiale o que or o Dado: tg ) O módulo do campo elétrico etre as placas do capacitor é de x N. 5 C ) A diereça de potecial etre as placas do capacitor Questão Aalise as alterativas abaixo e assiale o que or ) Quado ocorre movimeto relativo etre uma ote de odas sooras e um receptor dessas odas em um meio qualquer, veriica-se que a velocidade de propagação do som o meio se altera e que essa alteração é maior quato maior or a velocidade da ote em relação ao receptor. ) A requêcia aparete do som que atige um observador em repouso, quado a ote soora se aproxima desse observador, é maior do que a requêcia real do som emitido pela ote. 4) O comprimeto de oda de uma oda soora emitida por uma ote em movimeto é alterado em ução da velocidade de movimetação da ote. 8) Quado um observador se aasta de uma ote soora que está em repouso, a requêcia aparete do som percebido por esse observador apareta ser meor do que a requêcia real do som emitido pela ote. 6) A luz emitida por otes lumiosas em movimeto a superície da Terra, como a luz dos aróis dos carros em movimeto, tem sua requêcia e sua velocidade alteradas em ução do eeito Doppler. é de V. 4) A desidade supericial de cargas, em valor absoluto, em cada placa do capacitor, é de C. 5 m 8) O módulo da orça elétrica experimetada pela 6 esera, a posição de equilíbrio, é de x N. 6) O módulo da tesão experimetada pelo io, a 4 posição de equilíbrio, é de x N. Vestibular de Ivero Prova 8

9 x x + vt + at x Acos ( ω t +ϕ ) a ω x v v + at v v + a x FR ma F m v C r Fk kx P mg a µn W E c Fdcosθ mv E p mgh E p W E c kx p mv I F t p τ ± P W t F G T π T π vω r E Fdse θ mm d L g m k φ EScos θ q σ S E c kt ρ m V p F A p p + ρgh E ρvg FÍSICA Formulário e Costates s FORMULÁRIO L L ( +α T ) Q ml pv RT Q mc T Q c T p Φ KA (T T ) L Q W + U η T T W p V R W Q F qvbseθ qq F 4πε r F qe q V 4πε r V Ed W AB qv AB q i t V Ri R ρ A L v l B d Q C T F µ V P Vi Ri R V ε ri F BiLseθ kε A C d q C V ( ) U C V B µ i πr φ B φ B U B BScos θ Li Li Φ ε B t c v seθ se + R R p + p' m p v λ E mc m T kr m p' v c v± v R v v v l v 4l C mc θ CONSTANTES FÍSICAS G 6,6 Nm /kg K 9 9 Nm /C µ π 4 7 Tm/A c ρ 8 m/s água, g / cm c água, cal/ g C cvapor d água,5 cal / g C L F (água) L V (água) 8 cal/ g 54 cal/ g cal 4,8 J atm L R,8 mol K atm, N/m 5 Vestibular de Ivero Prova 9