Física. Questão 42. Questão 41 ETAPA. alternativa C. alternativa A

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1 Física OBSERVAÇÃO (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por g. Quando necessário adote: para g, o valor de 10 m/s ; para a massa específica (densidade) da água, o valor kg/m 3 = 1g/cm 3 ; para o calor específico da água, o valor 1,0 cal/(g. o C) (1 caloria 4 joules). Lembre-se de que sen 30 o = cos 60 o = 0,5 e sen 45 o = cos 45 o = = /. Questão 41 Da figura e da Lei da Reflexão aplicada ao espelho plano, temos: i = r = 45 o A = 45 o Questão 4 Uma pessoa segura uma lente delgada junto a um livro, mantendo seus olhos aproximadamente a 40 cm da página, obtendo a imagem indicada na figura. Dois espelhos planos, sendo um deles mantido na horizontal, formam entre si um ângulo Â. Uma pessoa observa-se através do espelho inclinado, mantendo seu olhar na direção horizontal. Para que ela veja a imagem de seus olhos, e os raios retornem pela mesma trajetória que incidiram, após reflexões nos dois espelhos (com apenas uma reflexão no espelho horizontal), é necessário que o ângulo  seja de a) 15 o b) 30 o c) 45 o d) 60 o e) 75 o alternativa C Para que o raio de luz retorne na horizontal, o ângulo formado entre o raio incidente (i) e o refletido (r) deve ser de 90 o. Assim podemos montar o seguinte esquema: Em seguida, sem mover a cabeça ou o livro, vai aproximando a lente de seus olhos. A imagem, formada pela lente, passará a ser a) sempre direita, cada vez menor. b) sempre direita, cada vez maior. c) direita cada vez menor, passando a invertida e cada vez menor. d) direita cada vez maior, passando a invertida e cada vez menor. e) direita cada vez menor, passando a invertida e cada vez maior. alternativa A Da situação apresentada, onde a imagem é direita, menor e virtual, podemos concluir que a lente é divergente. Assim, à medida que afastamos a lente do objeto, obteremos uma imagem sempre direita, virtual e cada vez menor.

2 FUVEST física Questão 43 Uma peça, com a forma indicada, gira em torno de um eixo horizontal P, com velocidade angular constante e igual a π rad/s. Uma mola mantém uma haste apoiada sobre a peça, podendo a haste mover-se apenas na vertical. A forma da peça é tal que, enquanto ela gira, a extremidade da haste sobe e desce, descrevendo, com o passar do tempo, um movimento harmônico simples Y(t) Segundo esse modelo, no ar, onde a velocidade de propagação do som é 340 m/s, o ouvido humano seria mais sensível a sons com freqüências em torno de a) 34 Hz c) 1700 Hz e) 6800 Hz b) 130 Hz d) 3400 Hz alternativa D Da Equação Fundamental da Ondulatória e do enunciado, temos: v = λ f 340 = 4,5 10 f f = Hz P como indicado no gráfico. Assim, a freqüência do movimento da extremidade da haste será de a) 3,0 Hz d) 0,75 Hz Y Y b) 1,5 Hz e) 0,5 Hz c) 1,0 Hz t Questão 45 Na pesagem de um caminhão, no posto fiscal de uma estrada, são utilizadas três balanças. Sobre cada balança, são posicionadas todas as rodas de um mesmo eixo. As balanças indicaram N, 0000 N e N. A partir desse procedimento, é possível concluir que o peso do caminhão é de alternativa B O período (T P ) da peça é dado por: ω = π π π = TP TP TP = s Como a extremidade da haste realiza 3 movimentos completos a cada volta da peça, temos: 3Th = TP 3Th = Th = 3 s Assim, a freqüência (f h ) do movimento da extremidade da haste será: fh 1 1 T h f h = 1,5 Hz 3 Questão 44 Considerando o fenômeno de ressonância, o ouvido humano deveria ser mais sensível a ondas sonoras com comprimentos de onda cerca de quatro vezes o comprimento do canal auditivo externo, que mede, em média,,5 cm. a) 0000 N d) N b) 5000 N e) N alternativa E c) N Sendo o módulo do peso (P) do caminhão igual à soma das indicações das balanças, temos: P = Questão 46 P = N Um mesmo pacote pode ser carregado com cordas amarradas de várias maneiras. A situação, dentre as apresentadas, em que as cordas estão sujeitas a maior tensão é

3 FUVEST física 3 a) A b) B c) C d) D e) E alternativa A Na situação descrita, obtemos o seguinte esquema de forças: alternativa B Para a explosão da granada, na direção horizontal, temos: Qantes = Qdepois 0 = m1v 1+ mv 0 = v 1 + (5 )v v1 = 1,5v Como os dois fragmentos são lançados horizontalmente da mesma altura, o tempo de queda (t = 10 s) até o chão é o mesmo para ambos. Assim, na direção horizontal, temos: d1 = v1t 300 = v110 v1 = 30 m/s. Como v1 = 1,5 v v = 0 m/s. Assim, a parte da energia liberada na explosão, que é transformada em cinética dos fragmentos, é dada por: 1 E mv 1 C = mv 1 EC = EC = J 3( 0) Questão 48 No equilíbrio (R = 0), temos: P Tcosθ = P T = cosθ A tensão (T) será a maior para o menor cosθ, o que ocorre para a situação onde o ângulo entre osfioséomaior, correspondendo à alternativa A. Uma prancha rígida, de 8 m de comprimento, está apoiada no chão (em A) e em um suporte P, como na figura. Uma pessoa, que pesa metade do peso da prancha, começa a caminhar lentamente sobre ela, a partir de A. Pode-se afirmar que a prancha desencostará do chão (em A), quando os pés dessa pessoa estiverem à direita de P, e a uma distância desse ponto aproximadamente igual a Questão 47 Uma granada foi lançada verticalmente, a partir do chão, em uma região plana. Ao atingir sua altura máxima, 10 s após o lançamento, a granada explodiu, produzindo dois fragmentos com massa total igual a 5 kg, lançados horizontalmente. Um dos fragmentos, com massa igual a kg, caiu a 300 m, ao Sul do ponto de lançamento, 10 s depois da explosão. Pode-se afirmar que a parte da energia liberada na explosão, e transformada em energia cinética dos fragmentos, é aproximadamente de a) 900 J b) J c) J d) J e) J a) 1,0 m d),5 m b) 1,5 m e) 3,0 m alternativa C c),0 m Na iminência da prancha desencostar do chão, o esquema de forças na prancha é dado por:

4 FUVEST física 4 No equilíbrio, temos: P MR(P) = O P cosθ 1 = cosθ d d = m Questão 49 Para pesar materiais pouco densos, deve ser levado em conta o empuxo do ar. Define-se, nesse caso, o erro relativo como Erro relativo = Peso real Peso medido Peso real Em determinados testes de controle de qualidade, é exigido um erro nas medidas não superior a %. Com essa exigência, a mínima densidade de um material, para o qual é possível desprezar o empuxo do ar, é de a) vezes a densidade do ar b) 10 vezes a densidade do ar c) 0 vezes a densidade do ar d) 50 vezes a densidade do ar e) 100 vezes a densidade do ar A Estação Espacial Internacional, que está sendo construída num esforço conjunto de diversos países, deverá orbitar a uma distância do centro da Terra igual a 1,05 do raio médio da Terra. A razão R = F e /F, entre a força F e com que a Terra atrai um corpo nessa Estação e a força F com que a Terra atrai o mesmo corpo na superfície da Terra, é aproximadamente de a) 0,0 d) 0,50 b) 0,05 e) 0,90 c) 0,10 alternativa E Da Lei da Gravitação Universal, temos: GMT mc Fe (1,05R T ) Fe RT = = F GMT m C (1,05) R (R T ) T F Fe = 0,90 F Questão 51 Um motociclista de motocross move-se com velocidade v = 10 m/s, sobre uma superfície plana, até atingir uma rampa (em A), inclinada de 45 o com a horizontal, como indicado na figura. alternativa D Como a diferença entre o peso real e o peso medido é devido ao empuxo, para um erro nas medidas não superior a %, temos: 100 Peso real Peso medido Peso real Empuxo 100 Peso real 100 dar Vg d Vg mat. 100 dmat. dar d mat. 50 d ar Portanto, a mínima densidade do material, para que seja possível desprezar o empuxo do ar, é de 50 vezes a densidade do ar. Questão 50 A trajetória do motociclista deverá atingir novamente a rampa a uma distância horizontal D(D=H), do ponto A, aproximadamente igual a a) 0 m d) 7,5 m b) 15 m e) 5 m alternativa A c) 10 m Considerando o movimento do motociclista como um lançamento horizontal, temos: 1 y = = gt H 1 10t H t =. 5 Como na horizontal o movimento é uniforme e sabendo que D = H, temos: H x = v t D = 10 D = 10 D 5 5 D D = 100 D = 0 m 5

5 FUVEST física 5 Questão 5 Dois caixotes de mesma altura e mesma massa,a e B,podem movimentar-se sobre uma superfície plana, sem atrito. Estando inicialmente A parado, próximo a uma parede, o caixote B aproxima-se perpendicularmente à parede, com velocidade V 0, provocando uma sucessão de colisões elásticas no plano da figura. Após todas as colisões, é possível afirmar que os módulos das velocidades dos dois blocos serão aproximadamente a) VA = V0 e VB = 0 b) VA = V0 / e VB = V0 c) V A = 0 e VB = V0 d) VA = V0 / e VB = V0 / e) VA = 0 e V B = V 0 alternativa E Como A e B têm a mesma massa e o choque é central, direto e elástico, as velocidades serão trocadas, ou seja, VA = V0 e VB = 0. Como a parede é fixa e o choque entre Aeaparede também é central, direto e elástico, o módulo da velocidade de A será mantido, ou seja, A voltará com velocidade VA = V0. Na nova colisão entre A e B ocorrerá novamente troca de velocidades, ou seja, V A = 0eVB = V0. Questão 53 O processo de pasteurização do leite consiste em aquecê-lo a altas temperaturas, por alguns segundos, e resfriá-lo em seguida. Para isso, o leite percorre um sistema, em fluxo constante, passando por três etapas: I) O leite entra no sistema (através de A), a 5C o, sendo aquecido (no trocador de calor B) pelo leite que já foi pasteurizado e está saindo do sistema. II) Em seguida, completa-se o aquecimento do leite, através da resistência R, até que ele o atinja 80 C. Com essa temperatura, o leite retorna a B. III) Novamente em B, o leite quente é resfriado pelo leite frio que entra por A, saindo do sistema (através de C), a 0 o C. Em condições de funcionamento estáveis, e supondo que o sistema seja bem isolado termicamente, pode-se afirmar que a temperatura indicada pelo termômetro T, que monitora a temperatura do leite na saída de B, é aproximadamente de a) 0 o C b) 5 o C c) 60 o C d) 65 o C e) 75 o C alternativa D Em condições de funcionamento estáveis, e supondo que o sistema seja bem isolado termicamente, ocorre troca de calor somente entre o leite frio e o aquecido (Qfrio + Qaquecido = 0). Como o sistema opera em fluxo constante, em um mesmo intervalo de tempo, a massa do leite frio é igual à massa do leite aquecido no trocador de calor B. Dessa forma, temos: Qfrio + Qaquecido = 0 mf c θf + maq c θaq = 0 θf + θaq = 0 ( θ 5) + (0 80) = 0 θ = 65 o C Questão 54 Em uma panela aberta, aquece-se água, observando-se uma variação da temperatura da água com o tempo, como indica o gráfico. Desprezando-se a evaporação antes da fervura, em quanto tempo, a partir do começo da ebulição, toda a água terá se esgotado? (Considere que o calor de vaporização da água é cerca de 540 cal/g) a) 18 minutos c) 36 minutos e) 54 minutos b) 7 minutos d) 45 minutos

6 FUVEST física 6 alternativa E Supondo o fluxo de calor (Φ) da fonte constante, temos: Qa Qe Φaquecimento = Φebulição = ta te m c θa m L 1 = (70 30) = ta te (5 1) = 540 te 54 min t = e Questão 55 Um gás, contido em um cilindro, à pressão atmosférica, ocupa um volume V 0, à temperatura ambiente T 0 (em kelvin). O cilindro contém um pistão, de massa desprezível, que pode mover-se sem atrito e que pode até, em seu limite máximo, duplicar o volume inicial do gás. Esse gás é aquecido, fazendo com que o pistão seja empurrado ao máximo e também com que a temperatura do gás atinja quatro vezes T 0. Na situação final, a pressão do gás no cilindro deverá ser a) metade da pressão atmosférica b) igual à pressão atmosférica c) duas vezes a pressão atmosférica d) três vezes a pressão atmosférica e) quatro vezes a pressão atmosférica a) mesma direção e intensidade. b) direções diferentes e mesma intensidade. c) mesma direção e maior intensidade em I. d) direções diferentes e maior intensidade em I. e) direções diferentes e maior intensidade em II. alternativa B A intensidade do vetor campo elétrico é inversamente proporcional ao quadrado da distância das cargas ao ponto P. Assim, como as cargas das esferas são iguais, se uma esfera que está a uma distância d do ponto P produz campo de intensidade 4E, a esfera que está a uma distância d produz campo de intensidade E. Admitindo as cargas positivas, temos: alternativa C Da Equação Geral dos Gases, vem: pv 0 0 pv pv 0 0 p V0 = = p = p 0 T0 T T0 4T0 Questão 56 Duas pequenas esferas, com cargas elétricas iguais, ligadas por uma barra isolante, são inicialmente colocadas como descrito na situação I. Em seguida, aproxima-se uma das esferas de P, reduzindo-se à metade sua distância até esse ponto, ao mesmo tempo em que se duplica a distância entre a outra esfera e P, como na situação II. O campo elétrico em P, no plano que contém o centro das duas esferas, possui, nas duas situações indicadas, Portanto, o vetor campo elétrico resultante (E R ) nas duas situações indicadas tem direções diferentes e mesma intensidade. Obs.: caso admitíssemos as cargas negativas, teríamos campos resultantes em sentidos opostos. A resposta da questão, no entanto, seria a mesma.

7 FUVEST física 7 Questão 57 Dispondo de pedaços de fios e 3 resistores de mesma resistência, foram montadas as conexões apresentadas abaixo. Dentre essas, aquela que apresenta a maior resistência elétrica entre seus terminais é a) b) c) Desprezando efeitos dissipativos, o conjunto de todos os gráficos que podem representar a velocidade V do ímã A, em função da posição x de seu centro P, é constituído por a) II d)ieiii b)ieii e) I, II e III alternativa D c) II e III Quando o ímã cilíndrico A aproxima-se do ímã B surge uma força resultante de repulsão magnética. Se esta força for muito intensa, é capaz de superar a inércia do movimento do ímã A, diminuindo sua velocidade até parar, fazendo o mesmo voltar para a esquerda, como mostra o gráfico I. Se a força resultante de repulsão magnética não for capaz de superar a inércia do movimento do ímã A, este continuará indo da esquerda para a direita com sua velocidade variando de acordo com a proximidade dos pólos sul e norte do ímã A com o ímã B, como mostra o gráfico III. d) e) Questão 59 Um circuito doméstico simples, ligado à rede de 110 V e protegido por um fusível F de 15 A, está esquematizado abaixo. alternativa C Para obtermos a maior resistência equivalente, devemos associar o máximo de resistores em série, o que corresponde à situação da alternativa C. Questão 58 Um ímã cilíndrico A, com um pequeno orifício ao longo de seu eixo, pode deslocar-se sem atrito sobre uma fina barra de plástico horizontal. Próximo à barra e fixo verticalmente, encontra-se um longo ímã B, cujo pólo S encontra-se muito longe e não está representado na figura. Inicialmente o ímã A está longe do B e move-se com velocidade V, da esquerda para a direita. A potência máxima de um ferro de passar roupa que pode ser ligado, simultaneamente, a uma lâmpada de 150 W, sem que o fusível interrompa o circuito, é aproximadamente de a) 1100 W d) 50 W b) 1500 W e) 500 W alternativa B c) 1650 W A potência máxima (P) a ser fornecida pela rede, devido ao fusível F, pode ser calculada por: P = Ui = P = W Esse valor compreende a potência da lâmpada (150 W) e a potência máxima do ferro (P ). Portanto, temos: P = P = W.

8 FUVEST física 8 Questão 60 Três fios verticais e muito longos atravessam uma superfície plana e horizontal, nos vértices de um triângulo isósceles, como na figura abaixo desenhada no plano. Por dois deles ( ), passa uma mesma corrente que sai alternativa A Assumindo que as direções BB e DD são perpendiculares entre si e aplicando-se a regra da mão direita, podemos indicar o vetor campo magnético criado por cada uma das correntes no ponto do plano eqüidistante destas através da figura a seguir: do plano do papel e pelo terceiro ( X ), uma corrente que entra nesse plano. Desprezando-se os efeitos do campo magnético terrestre, a direção da agulha de uma bússola, colocada eqüidistante deles, seria melhor representada pela reta a) A A c) C C b) B B d) D D e) perpendicular ao plano do papel. Projetando-se esses vetores nas direções AA e CC, verificamos que as componentes em CC se equilibram. Portanto, o vetor campo magnético resultante possui a direção AA, direção esta assumida pela agulha da bússola. Obs.: se não considerarmos as direções BB e DD perpendiculares entre si, teremos uma alteração no desenho, porém sem afetar a resposta.