; Densidade da água ρ

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1 Na solução da prova, use quando necessário: COMISSÃO PERMANENTE DE SELEÇÃO COPESE VESTIULAR Aceleração da gravidade g = m / s ; Densidade da água ρ a =, g / cm = kg/m 8 5 Velocidade da luz no vácuo c =, m/s ; Pressão atmosférica P atm =, N / m Calor específico da água c a = cal / g C ; Calor latente de vaporização da água L V = 54 cal / g litro = cm = dm = m ; ev =,6 9 J ; cal = 4, J Questão : A figura ao lado mostra um sistema composto por dois blocos de massas idênticas ma = m =, kg e uma mola de constante elástica k = 4, N / m. O bloco A está preso a um fio de massa desprezível e suspenso de uma altura h =,8 m em relação à superfície S, onde está posicionado o bloco. Sabendo que a distância entre o bloco e a mola é d =, m e que a colisão entre os blocos A e é elástica, faça o que se pede nos itens seguintes. a) Usando a lei de conservação da quantidade de movimento (momento linear), calcule a velocidade do bloco imediatamente após a colisão do bloco A. magh = mava va = gh =,8 = 6 = 4, m / s ma, QA = Q mava = mv v = v A = 4, = 4, m / s m, b) Calcule o deslocamento máximo sofrido pela mola se o atrito entre o bloco e o solo for desprezível. m, k 4, mv = kx x = v = 4, =,,5 m c) Calcule a distância deslocada pelo bloco em direção à mola, se o atrito cinético entre o bloco e o solo for igual a µ c =,4. Nesse caso, a mola será comprimida pelo bloco? Justifique. µ m g f = µ N = m a a = = µ g =,4, = 4, m / s c a c c m 6 v = v + a x = 4, 4, x x = =, m 4, Se a distância inicial é de, m então o bloco não comprime a mola. VESTIULAR - FÍSICA - Página de 5

2 VESTIULAR Questão : Um funcionário de uma lanchonete precisa aquecer, litro de água que, inicialmente, está à temperatura ambiente T = 5 C. Para isso, ele utiliza o ebulidor de água, mostrado na figura ao lado, que possui uma resistência R =, Ω e é feito para funcionar com a diferença de potencial V = Volts. Ele mergulha o ebulidor dentro da água, liga-o e sai para atender um cliente. a) Calcule o tempo para a água atingir a temperatura T = C. m = ρv =, g / cm cm = g V P = = = W R, Q = mc T = g Cal/g C C = Cal a, = 75 4, J = 5 J Q 5 J P = t = = 5 s t W b) Calcule o tempo para a água evaporar completamente. Q = ml = g cal g = cal = J V 54 / Q 68 J t = = = 68 s P W t = t + t = 5 s + 68 s = 58 s= 4,5 min c) Esboce o gráfico da temperatura em função do tempo para o processo de aquecimento e vaporização da água. VESTIULAR - FÍSICA - Página de 5

3 VESTIULAR Questão : Um estudante de Física observou que o ferro de passar roupa que ele havia comprado num camelô tinha somente a tensão nominal V = Volts, impressa em seu cabo. Para saber se o ferro de passar roupa atendia suas necessidades, o estudante precisava conhecer o valor da sua potência elétrica nominal. De posse de uma fonte de tensão e um medidor de potência elétrica, disponível no laboratório de Física da sua universidade, o estudante mediu as potências elétricas produzidas quando diferentes tensões são aplicadas no ferro de passar roupa. O resultado da experiência do estudante é mostrado no gráfico ao lado, por meio de uma curva que melhor se ajusta aos dados experimentais. a) A partir do gráfico, determine a potência elétrica nominal do ferro de passar roupa quando ligado à tensão nominal. Do gráfico, os valores nominais do ferro de passar roupas, são: V = V, P = W b) Calcule a corrente elétrica no ferro de passar roupa para os valores nominais de potência elétrica e tensão. P W P = Vi i = = = 5 A V V c) Calcule a resistência elétrica do ferro de passar roupa quando ligado à tensão nominal. V V V = Ri R = = R = 44 Ω i 5 A VESTIULAR - FÍSICA - Página de 5

4 VESTIULAR Questão 4: A luz de um feixe paralelo de um objeto distante atinge um grande espelho, de raio de curvatura R = 5, m, de um poderoso telescópio, como mostra a figura ao lado. Após atingir o grande espelho, a luz é refletida por um pequeno espelho, também esférico e não plano como parece, que está a m do grande. Sabendo que a luz é focalizada no vértice do grande espelho esférico, faça o que se pede nos itens seguintes. a) O objeto no ponto F, para o pequeno espelho, é real ou virtual? Justifique sua resposta. O objeto em F, para o pequeno espelho, é virtual, pois é formado por prolongamentos de raios. b) Calcule o raio de curvatura r do pequeno espelho. Como o objeto em F é virtual, então s =,5 m. Assim, para o pequeno espelho: + = + = f =,667 m ; r = f, m s s f,5 f c) O pequeno espelho é côncavo ou convexo? Justifique sua resposta. Como r <, então o pequeno espelho é convexo. VESTIULAR - FÍSICA - Página 4 de 5

5 VESTIULAR Questão 5: De acordo com o modelo de ohr, as energias possíveis dos estados que o elétron pode E ocupar no átomo de hidrogênio são, aproximadamente, dadas por En =, em que E n ev =,6 e n =,,,4,.... O elétron faz uma transição do estado excitado n = para o estado fundamental n =. Admitindo que a massa do átomo de hidrogênio é igual à massa do próton mp =,6 7 kg, faça o que se pede nos itens seguintes. a) Calcule a energia E, em elétron volts, do fóton emitido.,6 ev,6 ev E = =,6 ev ; E = =,4 ev ( ) E = E E =,4 ev,6 ev E =, ev b) Sabendo que a quantidade de movimento (momento linear) do fóton emitido é dada por Q = E e c considerando que a quantidade de movimento do sistema se conserva, qual é a velocidade v de recuo do átomo? 9 E E, ev,6 J ev Mv = v = =,4 m / s 7 8 c m c,6 kg, m / s p VESTIULAR - FÍSICA - Página 5 de 5