Questões de Física - FUVEST 2007 | Gabarito e resoluções

(FUVEST - 2007 - 1a fase) No filme A MARCHA DOS PINGINS, h uma cena em que o Sol e a Lua aparecem simultaneamente no cu. Apesar de o dimetro do Sol ser cerca de 400 vezes maior do que o dimetro da Lua, nesta cena, os dois corpos parecem ter o mesmo tamanho. A explicao cientificamente aceitvel para a aparente igualdade de tamanhos :

(FUVEST - 2007 - 1a fase) Dois recipientes iguais A e B, contendo dois lquidos diferentes, inicialmente a20 oC, so colocados sobre uma placa trmica, da qual recebem aproximadamente a mesmaquantidade de calor. Com isso, o lquido em A atinge 40 oC, enquanto o lquido em B, 80 oC. Seos recipientes forem retirados da placa e seus lquidos misturados, a temperatura final damistura ficar em torno de

(FUVEST - 2007 - 1a fase) Uma equipe tenta resgatar um barco naufragado que est a 90 m de profundidade. O poro do barco tem tamanho suficiente para que um balo seja inflado dentro dele, expulse parte da gua e permita que o barco seja iado at uma profundidade de 10 m. O balo dispe de uma vlvula que libera o ar, medida que o barco sobe, para manter seu volume inalterado. No incio da operao, a 90 m de profundidade, so injetados 20.000 mols de ar no balo. Ao alcanar a profundidade de 10 m, a porcentagem do ar injetado que ainda permanece no balo : Obs:Presso na superfcie do mar = 1 atm No mar, a presso da gua aumenta em 1 atm a cada 10 m de profundidade. A presso do ar no balo sempre igual presso externa da gua.

(FUVEST - 2007 - 1a fase)Perto de uma esquina, um pipoqueiro, P, e um dogueiro, D, empurram distraidamente seus carrinhos, com a mesma velocidade (em mdulo), sendo que o carrinho do dogueiro tem o triplo da massa do carrinho do pipoqueiro. Na esquina, eles colidem (em O) e os carrinhos se engancham, em um choque totalmente inelstico. Uma trajetria possvel dos dois carrinhos, aps a coliso, compatvel com a indicada por:

(FUVEST - 2007 - 1a fase)Duas barras isolantes, A e B, iguais, colocadas sobre uma mesa, tm emsuas extremidades, esferas com cargas eltricas de mdulos iguais e sinais opostos. A barra A fixa, mas a barra B pode girar livremente em torno de seu centro O, que permanece fixo. Nassituaes I e II, a barra B foi colocada em equilbrio, em posies opostas. Para cada umadessas duas situaes, o equilbrio da barra B pode ser considerado como sendo,respectivamente, SITUAES DE EQUILBRIO - aps o sistema ser levemente deslocado de sua posioinicial: Estvel = tende a retornar ao equilbrio inicial Instvel = tende a afastar-se do equilbrio inicial Indiferente = permanece em equilbrio na nova posio

(FUVEST - 2007 - 1a fase) A janela de uma casa age como se fosse um espelho e reflete a luz do Sol nela incidente, atingindo, s vezes, a casa vizinha Para a hora do dia em que a luz do Sol incide na direo indicada na figura, o esquema que melhor representa a posio da janela capaz de refletir o raio de luz na direo de P

(FUVEST - 2007 - 1a fase)Em um terminal de cargas, uma esteira rolante utilizada para transportar caixas iguais, de massa M = 80 kg,com centros igualmente espaados de 1 m.Quando a velocidade da esteira 1,5 m/sa potncia dos motores para mant-la em movimento .Em um trecho de seu percurso, necessrio planejar uma inclinao para que a esteira eleve a carga a uma altura de 5 m,como indicado. Para acrescentar essa rampa e manter a velocidade da esteira, os motores devem passar a fornecer uma potncia adicional aproximada de

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 8) O plutnio (238Pu) usado para a produo direta de energia eltrica em veculos espaciais. Isso realizado em um gerador que possui duas placas metlicas, paralelas, isoladas e separadas por uma pequena distncia D. Sobre uma das placas deposita-se uma fina camada de 238Pu, que produz 5 1014 desintegraes por segundo. O 238Pu se desintegra, liberando partculas alfa, das quais alcana a outra placa, onde so absorvidas. Nesse processo, as partculas alfa transportam uma carga positiva Q e deixam uma carga -Q na placa de onde saram, gerando uma corrente eltrica entre as placas, usada para alimentar um dispositivo eletrnico, que se comporta como uma resistncia eltrica R = 3,0 109 . Estime a) a corrente I, em amperes, que se estabelece entre as placas. b) a diferena de potencial V, em volts, que se estabelece entre as placas. c) a potncia eltrica PE, em watts, fornecida ao dispositivo eletrnico nessas condies. NOTE E ADOTE O 238Pu um elemento radioativo, que decai naturalmente, emitindo uma partcula alfa (ncleo de 4He). Carga Q da partcula alfa = 2 1,6 10-19 C

(FUVEST - 2007 - 1a fase)Na cozinha de uma casa, ligada rede eltrica de 110 V, h duas tomadas A e B. Deseja-se utilizar, simultaneamente, um forno de microondas e um ferro de passar, com as caractersticas indicadas. Para que isso seja possvel, necessrio que o disjuntor (D) dessa instalao eltrica, seja de, no mnimo,

(FUVEST - 2007 - 1a fase) Uma bssola colocada sobre uma mesa horizontal, prxima a dois fios compridos, F1 e F2, percorridos por correntes de mesma intensidade. Os fios esto dispostos perpendicularmente mesa e a atravessam. Quando a bssola colocada em P, sua agulha aponta na direo indicada. Em seguida, a bssola colocada na posio 1 e depois na posio 2, ambas eqidistantes dos fios. Nessas posies, a agulha da bssola indicar, respectivamente, as direes

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 1) De cima de um morro, um jovem assiste a uma exibio de fogos de artifcio, cujas exploses ocorrem na mesma altitude em que ele se encontra. Para avaliar a que distncia L os fogos explodem, verifica que o tempo decorrido entre ver uma exploso e ouvir o rudo correspondente de 3 s. Alm disso, esticando o brao, segura uma rgua a 75 cm do prprio rosto e estima que o dimetro D do crculo aparente, formado pela exploso, de 3 cm. Finalmente, avalia que a altura H em que a exploso ocorre de aproximadamente 2,5 vezes o dimetro D dos fogos. Nessas condies, avalie a) a distncia, L, em metros, entre os fogos e o observador. b) o dimetro D, em metros, da esfera formada pelos fogos. c) a energia E, em joules, necessria para enviar o rojo at a altura da exploso, considerando que ele tenha massa constante de 0,3 kg. d) a quantidade de plvora Q, em gramas, necessria para lanar esse rojo a partir do solo. NOTE E ADOTE 1 A velocidade do som, no ar, vsom 333 m/s. Despreze o tempo que a luz da exploso demora para chegar at o observador. NOTE E ADOTE 2 A combusto de 1 g de plvora libera uma energia de 2000 J; apenas 1% da energia liberada na combusto aproveitada no lanamento do rojo.

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 2) Um carro de corrida, de massa M = 800 kg, percorre uma pista de provas plana, com velocidade constante V0 = 60 m/s. Nessa situao, observa-se que a potncia desenvolvida pelo motor, P1 = 120 kW, praticamente toda utilizada para vencer a resistncia do ar (Situao 1, pista horizontal). Prosseguindo com os testes, faz-se o carro descer uma ladeira, com o motor desligado, de forma que mantenha a mesma velocidade V0 e que enfrente a mesma resistncia do ar (Situao 2, inclinao ). Finalmente, faz-se o carro subir uma ladeira, com a mesma velocidade V0, sujeito mesma resistncia do ar (Situao 3, inclinao ). a) Estime, para a Situao 1, o valor da fora de resistncia do ar FR, em newtons, que age sobre o carro no sentido oposto a seu movimento. b) Estime, para a Situao 2, o seno do ngulo de inclinao da ladeira, sen , para que o carro mantenha a velocidade V0 = 60 m/s. c) Estime, para a Situao 3, a potncia P3 do motor, em kW, para que o carro suba uma ladeira de inclinao dada por sen = 0,3, mantendo a velocidade V0 = 60 m/s. NOTE E ADOTE Potncia = Fora x Velocidade Considere, nessas trs situaes, que apenas a resistncia do ar dissipa energia.

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 3) Uma bola chutada horizontalmente de cima de uma laje, com velocidade V0, tem sua trajetria parcialmente registrada em uma foto, representada no desenho abaixo. A bola bate no cho, no ponto A, voltando a atingir o cho em B, em choques parcialmente inelsticos. a) Estime o tempo T, em s, que a bola leva at atingir o cho, no ponto A. b) Calcule a distncia D, em metros, entre os pontos A e B. c) Determine o mdulo da velocidade vertical da bola VA, em m/s, logo aps seu impacto com o cho no ponto A.

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 4) Uma substncia radioativa, cuja meia-vida de aproximadamente 20 minutos, pode ser utilizada para medir o volume do sangue de um paciente. Para isso, so preparadas duas amostras, A e B, iguais, dessa substncia, diludas em soro, com volume de 10 cm3 cada. Uma dessas amostras, A, injetada na circulao sangunea do paciente e a outra, B, mantida como controle. Imediatamente antes da injeo, as amostras so monitoradas, indicando NA1 = NB1 = 160 000 contagens por minuto. Aps uma hora, extrada uma amostra C de sangue do paciente, com igual volume de 10 cm3 , e seu monitoramento indica NC = 40 contagens por minuto. a) Estime o nmero NB2, em contagens por minuto, medido na amostra de controle B, uma hora aps a primeira monitorao. b) A partir da comparao entre as contagens NB2 e NC, estime o volume V, em litros, do sangue no sistema circulatrio desse paciente. NOTE E ADOTE A meia vida o intervalo de tempo aps o qual o nmero de tomos radioativos presentes em uma amostra reduzido metade. Na monitorao de uma amostra, o nmero de contagens por intervalo de tempo proporcional ao nmero de tomos radioativos presentes.

(FUVEST - 2007 - 2 fase - Questo 5) Para medir a temperatura T0 do ar quente expelido, em baixa velocidade, por uma tubulao, um jovem utilizou uma garrafa cilndrica vazia, com rea da base S = 50 cm2 e altura H = 20 cm. Adaptando um suporte isolante na garrafa, ela foi suspensa sobre a tubulao por alguns minutos, para que o ar expelido ocupasse todo o seu volume e se estabelecesse o equilbrio trmico a T0 (Situao 1). A garrafa foi, ento, rapidamente colocada sobre um recipiente com gua mantida temperatura ambiente TA = 27 C. Ele observou que a gua do recipiente subiu at uma altura h = 4 cm, dentro da garrafa, aps o ar nela contido entrar em equilbrio trmico com a gua (Situao 2). Estime a) o volume VA, em cm3 , do ar dentro da garrafa, aps a entrada da gua, na Situao 2. b) a variao de presso P, em N/m2 , do ar dentro da garrafa, entre as Situaes 1 e 2. c) a temperatura inicial T0, em C, do ar da tubulao, desprezando a variao de presso do ar dentro da garrafa. NOTE E ADOTE PV = nRT T (K) = T (C) + 273