Questões de Física - FUVEST 2008 | Gabarito e resoluções

(FUVEST - 2008 - 1 FASE) Nas questes em que for necessrio, adote para g, acelerao da gravidade na superfcie da Terra, o valor de 10 m/s2; para a massa especfica (densidade) da gua, o valor de 1.000 kg/m3= 1,0 g/cm3; para o calor especfico da gua, o valor de 1,0 cal /(g C); para uma caloria, o valor de 4 joules. Dirigindo-se a uma cidade prxima, por uma autoestrada plana, ummotorista estima seu tempo de viagem, considerando que consiga manter uma velocidademdia de 90 km/h. Ao ser surpreendido pela chuva, decide reduzir sua velocidade mdia para60 km/h, permanecendo assim at a chuva parar, quinze minutos mais tarde, quando retomasua velocidade mdia inicial. Essa reduo temporria aumenta seu tempo de viagem, com relao estimativa inicial, em

(FUVEST - 2008 - 1 FASE) Nas questes em que for necessrio, adote para g, acelerao da gravidade na superfcie da Terra, o valor de 10 m/s2; para a massa especfica (densidade) da gua, o valor de 1.000 kg/m3= 1,0 g/cm3; para o calor especfico da gua, o valor de 1,0 cal /(g C); para uma caloria, o valor de 4 joules. No salto com vara, um atleta corre segurando uma vara e, com percia e treino, consegue projetar seu corpo por cima de uma barra. Para uma estimativa da altura alcanada nesses saltos, possvel considerar que a vara sirva apenas para converter o movimento horizontal do atleta (corrida) em movimento vertical, sem perdas ou acrscimos de energia. Na anlise de um desses saltos, foi obtida a sequncia de imagens reproduzida a seguir. Nesse caso, possvel estimar que a velocidade mxima atingida pelo atleta, antes do salto, foi de, aproximadamente, Desconsidere os efeitos do trabalho muscular aps o incio do salto.

(FUVEST - 2008 - 1 FASE) Nas questes em que for necessrio, adote para g, acelerao da gravidade na superfcie da Terra, o valor de 10 m/s2; para a massa especfica (densidade) da gua, o valor de 1.000 kg/m3= 1,0 g/cm3; para o calor especfico da gua, o valor de 1,0 cal /(g C); para uma caloria, o valor de 4 joules. Um recipiente, contendo determinado volume de um lquido, pesado em uma balana (situao 1). Para testes de qualidade, duas esferas de mesmo dimetro e densidades diferentes, sustentadas por fios, so sucessivamente colocadas no lquido da situao 1. Uma delas mais densa que o lquido (situao 2) e a outra menos densa que o lquido (situao 3). Os valores indicados pela balana, nessas trs pesagens, so tais que

(FUVEST - 2008 - 1 FASE) Uma regra prtica para orientao no hemisfrio Sul, em uma noite estrelada, consiste em identificar a constelao do Cruzeiro do Sul e prolongar trs vezes e meia o brao maior da cruz, obtendo-se assim o chamado Plo Sul Celeste, que indica a direo Sul. Suponha que, em determinada hora da noite, a constelao seja observada na Posio I. Nessa mesma noite, a constelao foi/ser observada na Posio II, cerca de

(FUVEST - 2008 - 1 FASE) Um aquecedor eltrico mergulhado em um recipiente com gua a 10 C e,cinco minutos depois, a gua comea a ferver a 100 C. Se o aquecedor no for desligado, todaa gua ir evaporar e o aquecedor ser danificado. Considerando o momento em que a guacomea a ferver, a evaporao de toda a gua ocorrer em um intervalo de aproximadamente Calor especfico da gua = 1,0 cal/(gC) Calor de vaporizao da gua = 540 cal/g Desconsidere perdas de calor para o recipiente, para o ambiente e para o prprio aquecedor.

(FUVEST - 2008 - 1 FASE) Em algumas situaes de resgate, bombeiros utilizam cilindros de ar comprimido para garantir condies normais de respirao em ambientes com gases txicos. Esses cilindros, cujas caractersticas esto indicadas a seguir, alimentam mscaras que se acoplam ao nariz. Quando acionados, os cilindros fornecem para a respirao, a cada minuto, cerca de 40 litros de ar, a presso atmosfrica e temperatura ambiente. Nesse caso, a durao do ar de um desses cilindros seria de aproximadamente:

(FUVEST - 2008a - 1 FASE)Um sistema de duas lentes, sendo uma convergente e outra divergente, ambas com distncias focais iguais a 8 cm, montado para projetar crculos luminosos sobre um anteparo. O dimetro desses crculos pode ser alterado, variando-se a posio das lentes. Em uma dessas montagens, um feixe de luz, inicialmente de raios paralelos e 4 cm de dimetro, incide sobre a lente convergente, separada da divergente por 8 cm, atingindo finalmente o anteparo, 8 cm adiante da divergente. Nessa montagem especfica, o crculo luminoso formado no anteparo melhor representado por

(FUVEST - 2008 - 1 FASE)Uma estudante quer utilizar uma lmpada (dessas de lanterna de pilhas) e dispe de uma bateria de 12 V. A especificao da lmpada indica que a tenso de operao 4,5 V e a potncia eltrica utilizada durante a operao de 2,25 W. Para que a lmpada possa ser ligada bateria de 12 V, ser preciso colocar uma resistncia eltrica, em srie, de aproximadamente

(FUVEST - 2008 - 1 FASE) Trs esferas metlicas, M1, M2 e M3, de mesmo dimetro e montadas emsuportes isolantes, esto bem afastadas entre si e longe de outros objetos. Inicialmente M1 e M3 tm cargas iguais, com valor Q, e M2 est descarregada. So realizadasduas operaes, na sequncia indicada: I. A esfera M1 aproximada de M2 at que ambas fiquem em contato eltrico. A seguir, M1 afastada at retornar sua posio inicial. II. A esfera M3 aproximada de M2 at que ambas fiquem em contato eltrico. A seguir, M3 afastada at retornar sua posio inicial. Aps essas duas operaes, as cargas nas esferas sero cerca de

(FUVEST - 2008 - 1 FASE)Um objeto de ferro, de pequena espessura e em forma de cruz, est magnetizado e apresenta dois plos Norte (N) e dois plos Sul (S). Quando esse objeto colocado horizontalmente sobre uma mesa plana, as linhas que melhor representam, no plano da mesa, o campo magntico por ele criado, so as indicadas em

(FUVEST 2008 - 2 FASE) possvel acender um LED, movimentando-se uma barra com as mos? Para verificar essa possibilidade, um jovem utiliza um condutor eltrico em forma de U, sobre o qual pode ser movimentada uma barra M, tambm condutora, entre as posies X1e X2. Essa disposio delimita uma espira condutora, na qual inserido o LED, cujas caractersticas so indicadas na tabela ao lado. Todo o conjunto colocado em um campo magntico B( perpendicular ao plano dessa folha e entrando nela), com intensidade de 1,1 T. O jovem, segurando em um puxador isolante, deve fazer a barra deslizar entreX1e X2. Para verificar em que condies o LED acenderia durante o movimento, estime: a) A tensoV, em Volts, que deve ser produzida nos terminais do LED, para que ele acenda de acordo com suas especificaes. b) A variaodo fluxo do campo magntico atravs da espira, no movimento entreX1e X2. c) O intervalo de tempo, em s, durante o qual a barra deve ser deslocada entre as duas posies, com velocidade constante, para que o LED acenda.

(FUVEST2008 - 2 FASE) Duas pequenas esferas iguais, A e B, de mesma massa, esto em repouso em uma superfcie horizontal, como representado no esquema a seguir. No instante t = 0 s, a esfera A lanada, com velocidade V0 = 2,0 m/s, contra a esfera B, fazendo com que B suba a rampa frente, atingindo sua altura mxima, H, em t = 2,0 s. Ao descer, a esfera B volta a colidir com A, que bate na parede e, em seguida, colide novamente com B. Assim, as duas esferas passam a fazer um movimento de vai e vem, que se repete. a) Determine o instante tA, em s, no qual ocorre a primeira coliso entre A e B. b) Represente, no grfico a seguir, a velocidade da esfera B em funo do tempo, de forma a incluir na representao um perodo completo de seu movimento. c) Determine o perodo T, em s, de um ciclo do movimento das esferas. NOTE E ADOTE: Os choques so elsticos. Tanto o atrito entre as esferas e o cho quanto os efeitos de rotao devem ser desconsiderados. Considere positivas as velocidades para a direita e negativas as velocidades para a esquerda.

(FUVEST 2008 - 2 FASE)Para carregar um pesado pacote, de massa M = 90 kg, ladeira acima, com velocidade constante, duas pessoas exercem foras diferentes. O Carregador 1, mais abaixo, exerce uma fora F1 sobre o pacote, enquanto o Carregador 2, mais acima, exerce uma fora F2. No esquema da pgina de respostas esto representados, em escala, o pacote e os pontos C1 e C2, de aplicao das foras, assim como suas direes de ao. a) Determine, a partir de medies a serem realizadas no esquema da pgina de respostas, a razo R = F1/F2, entre os mdulos das foras exercidas pelos dois carregadores. b) Determine os valores dos mdulos de F1 e F2, em newtons. c) Indique, no esquema da pgina de respostas, com a letra V, a posio em que o Carregador 2 deveria sustentar o pacote para que as foras exercidas pelos dois carregadores fossem iguais.

(FUVEST 2008 - 2 FASE) A usina hidreltrica de Itaipu possui 20 turbinas, cada uma fornecendo uma potncia eltrica til de 680 MW, a partir de um desnvel de gua de 120 m. No complexo, construdo no Rio Paran, as guas da represa passam em cada turbina com vazo de 600 m/s. a) Estime o nmero de domiclios, N, que deixariam de ser atendidos se, pela queda de um raio, uma dessas turbinas interrompesse sua operao entre 17h30min e 20h30min, considerando que o consumo mdio de energia, por domiclio, nesse perodo, seja de 4 kWh. b) Estime a massa M, em kg, de gua do rio que entra em cada turbina, a cada segundo. c) Estime a potncia mecnica da gua P, em MW, em cada turbina.

(FUVEST 2008 - 2 FASE)Para se estimar o valor da presso atmosfrica, Patm, pode ser utilizado um tubo comprido, transparente, fechado em uma extremidade e com um pequeno gargalo na outra. O tubo, aberto e parcialmente cheio de gua, deve ser invertido, segurando-se um carto que feche a abertura do gargalo (Situao I). Em seguida, deve-se mover lentamente o carto de forma que a gua possa escoar, sem que entre ar, coletando-se a gua que sai em um recipiente (Situao II). A gua pra de escoar quando a presso no ponto A, na abertura, for igual presso atmosfrica externa, devendo-se, ento, medir a altura h da gua no tubo (Situao III). Em uma experincia desse tipo, foram obtidos os valores, indicados na tabela, para V0, volume inicial do ar no tubo, , volume da gua coletada no recipiente e h, altura final da gua no tubo. Em relao a essa experincia, e considerando a Situao III, a) determine a razo R = P/Patm, entre a presso final P do ar no tubo e a presso atmosfrica; b) escreva a expresso matemtica que relaciona, no ponto A, a Patm com a presso P do ar e a altura h da gua dentro do tubo; c) estime, utilizando as expresses obtidas nos itens anteriores, o valor numrico da presso atmosfrica Patm, em N/m2 .