Questões de Física - FUVEST | Gabarito e resoluções

(FUVEST2012 - 1 FASE) Um mbile pendurado no teto tem trs elefantezinhos presos um ao outro por fios, como mostra a figura. As massas dos elefantes de cima, do meio e de baixo so, respectivamente, 20 g, 30 g e 70 g. Os valores de tenso, em newtons, nos fios superior, mdio e inferior so, respectivamente, iguais a

(FUVEST 2012 - 2 FASE) Um pequeno cata-vento do tipo Savonius, como o esquematizado na figura ao lado, acoplado a uma bomba dgua, utilizado em uma propriedade rural. A potncia til P (W) desse sistema para bombeamento de gua pode ser obtida pela expresso P = 0,1 x A x v3 , em que A (m2) a rea total das ps do cata-vento e v (m/s), a velocidade do vento. Considerando um cata-vento com rea total das ps de 2 m2 , velocidade do vento de 5 m/s e a gua sendo elevada de 7,5 m na vertical, calcule a) a potncia til P do sistema; b) a energia E necessria para elevar 1l de gua; c) o volume V1 de gua bombeado por segundo; d) o volume V2 de gua, bombeado por segundo, se a velocidade do vento cair pela metade.

(FUVEST - 2012)Num ambiente iluminado, ao focalizar um objetodistante, o olho humano se ajusta a essa situao. Se apessoa passa, em seguida, para um ambiente de penumbra, ao focalizar um objeto prximo, a ris

(FUVEST 2012 - 2 FASE)O fluxo de ons atravs de membranas celulares gera impulsos eltricos que regulam aes fisiolgicas em seres vivos. A figura ao lado ilustra o comportamento do potencial eltrico V em diferentes pontos no interior de uma clula, na membrana celular e no lquido extracelular. O grfico desse potencial sugere que a membrana da clula pode ser tratada como um capacitor de placas paralelas com distncia entre as placas igual espessura da membrana, d = 8 nm. No contexto desse modelo, determine a) o sentido do movimento - de dentro para fora ou de fora para dentro da clula - dos ons de cloro (Cl- ) e de clcio (Ca2+), presentes nas solues intra e extracelular; b) a intensidade E do campo eltrico no interior da membrana; c) as intensidades FCl e FCa das foras eltricas que atuam, respectivamente, nos ons Cl- e Ca2+ enquanto atravessam a membrana; d) o valor da carga eltrica Q na superfcie da membrana em contato com o exterior da clula, se a capacitncia C do sistema for igual a 12 pF.

(FUVEST 2012 - 2 FASE) O rtulo de um frasco contendo determinada substncia X traz as seguintes informaes: a) Considerando as informaes apresentadas no rtulo, qual o estado fsico da substncia contida no frasco, a 1 atm e 25 C? Justifique b) Em um recipiente, foram adicionados, a 25 C, 56,0 g da substncia X e 200,0 g de gua. Determine a massa da substncia X que no se dissolveu em gua. Mostre os clculos. c) Complete o esquema da pgina de resposta, representando a aparncia visual da mistura formada pela substncia X e gua quando, decorrido certo tempo, no for mais observada mudana visual. Justifique.

(FUVEST2012 - 1 FASE) Maria e Lusa, ambas de massa M, patinam no gelo. Lusa vai ao encontro de Maria com velocidade de mdulo V. Maria, parada na pista, segura uma bola de massa m e, num certo instante, joga a bola para Lusa. A bola tem velocidade de mdulo, na mesma direo de . Depois que Lusa agarra a bola, as velocidades de Maria e Lusa, em relao ao solo, so, respectivamente,

(Fuvest 2011 - 2 fase) Um forno solar simples foi construdo com uma caixa de isopor, forrada internamente com papel alumnio e fechada com uma tampa de vidro de 40 cm 50 cm. Dentro desse forno, foi colocada uma pequena panela contendo 1 xcara de arroz e 300 ml de gua temperatura ambiente de 25 C. Suponha que os raios solares incidam perpendicularmente tampa de vidro e que toda a energia incidente na tampa do forno a atravesse e seja absorvida pela gua. Para essas condies, calcule: a) A potncia solar total P absorvida pela gua. b) A energia E necessria para aquecer o contedo da panela at 100 C. c) O tempo total T necessrio para aquecer o contedo da panela at 100 C e evaporar 1/3 da gua nessa temperatura (cozer o arroz). NOTE E ADOTE Potncia solar incidente na superfcie da Terra: 1 kW/m2 Densidade da gua: 1g/cm3 Calor especfico da gua: 4 J/(g C) Calor latente de evaporao da gua: 2200 J/g Desconsidere as capacidades calorficas do arroz e da panela.

(Fuvest 2011 - 2 fase) Num espetculo de circo, um homem deita-se no cho do picadeiro e sobre seu peito colocada uma tbua, de 30 cm 30 cm, na qual foram cravados 400 pregos, de mesmo tamanho, que atravessam a tbua. No clmax do espetculo, um saco com 20 kg de areia solto, a partir do repouso, de 5 m de altura em relao tbua, e cai sobre ela. Suponha que as pontas de todos os pregos estejam igualmente em contato com o peito do homem. Determine: a) A velocidade do saco de areia ao tocar a tbua de pregos. b) A fora mdia total aplicada no peito do homem se o saco de areia parar 0,05 s aps seu contato com a tbua. c) A presso, em N/cm2 , exercida no peito do homem por cada prego, cuja ponta tem 4 mm2 de rea. NOTE E ADOTE Acelerao da gravidade no local: g = 10 m/s2 Despreze o peso da tbua com os pregos. No tente reproduzir esse nmero de circo!

(Fuvest 2011 - 2 fase) Trens de alta velocidade, chamados trens-bala, devero estar em funcionamento no Brasil nos prximos anos. Caractersticas tpicas desses trens so: velocidade mxima de 300 km/h, massa total (incluindo 500 passageiros) de 500 t e potncia mxima dos motores eltricos igual a 8 MW. Nesses trens, as mquinas eltricas que atuam como motores tambm podem ser usadas como geradores, freando o movimento (freios regenerativos). Nas ferrovias, as curvas tm raio de curvatura de, no mnimo, 5 km. Considerando um trem e uma ferrovia com essas caractersticas, determine: a) O tempo necessrio para o trem atingir a velocidade de 288 km/h, a partir do repouso, supondo que os motores forneam a potncia mxima o tempo todo. b) A fora mxima na direo horizontal, entre cada roda e o trilho, numa curva horizontal percorrida a 288 km/h, supondo que o trem tenha 80 rodas e que as foras entre cada uma delas e o trilho tenham a mesma intensidade. c) A acelerao do trem quando, na velocidade de 288 km/h, as mquinas eltricas so acionadas como geradores de 8 MW de potncia, freando o movimento. NOTE E ADOTE 1 t = 1000 kg Desconsidere o fato de que, ao partir, os motores demoram alguns segundos para atingir sua potncia mxima.

(Fuvest 2011 - 2 fase) A converso de energia solar em energia eltrica pode ser feita com a utilizao de painis constitudos por clulas fotovoltaicas que, quando expostas radiao solar, geram uma diferena de potencial U entre suas faces. Para caracterizar uma dessas clulas (C) de 20 cm2 de rea, sobre a qual incide 1 kW/m2 de radiao solar, foi realizada a medida da diferena de potencial U e da corrente I, variando-se o valor da resistncia R, conforme o circuito esquematizado na figura abaixo. Os resultados obtidos esto apresentados na tabela. U (volt) l(ampre) 0,10 1,0 0,20 1,0 0,30 1,0 0,40 0,98 0,50 0,90 0,52 0,80 0,54 0,75 0,56 0,62 0,58 0,40 0,60 0,00 a) Faa o grfico da curva I U na figura impressa na folha de respostas (imagem abaixo). b) Determine o valor da potncia mxima Pm que essa clula fornece e o valor da resistncia R nessa condio. c) Determine a eficincia da clula C para U = 0,3 V. NOTE E ADOTE Eficincia =

(Fuvest 2011 - 2 fase) Um jovem pesca em uma lagoa de gua transparente, utilizando, para isto, uma lana. Ao enxergar um peixe, ele atira sua lana na direo em que o observa. O jovem est fora da gua e o peixe est 1 m abaixo da superfcie. A lana atinge a gua a uma distncia x = 90 cm da direo vertical em que o peixe se encontra, como ilustra a figura abaixo. Para essas condies, determine: a) O ngulo ,de incidncia na superfcie da gua, da luz refletida pelo peixe. b) O ngulo que a lana faz com a superfcie da gua. c) A distncia y, da superfcie da gua, em que o jovem enxerga o peixe.

(Fuvest 2011 - 2 fase) Para manter-se equilibrado em um tronco de rvore vertical, um pica-pau agarra-se pelos ps, puxando-se contra o tronco, e apoia sobre ele sua cauda, constituda de penas muito rgidas, conforme figura ao lado. No esquema impresso na folha de respostas esto indicadas as direes das foras nos ps (T) e na cauda (C) do pica-pau que passam pelo seu centro de massa (CM) e a distncia da extremidade da cauda ao CM do pica-pau, que tem 1 N de peso (P). a) Calcule os momentos da foras P e C em relao ao ponto O indicado no esquema impresso na folha de respostas (imagem abaixo). b) Escreva a expresso para o momento da fora T em relao ao ponto O e determine o mdulo dessa fora. c) Determine o mdulo da fora C na cauda do pica-pau. (esquema da folha de respostas)

(FUVEST - 2011) Um gavio avista, abaixo dele, um melro e, para apanh-lo, passa a voarverticalmente, conseguindo agarr-lo. Imediatamente antes do instante em que o gavio, demassa MG = 300 g, agarra o melro, de massa MM = 100 g, as velocidades do gavio e do melroso, respectivamente, VG = 80 km/h na direo vertical, para baixo, e VM = 24 km/h na direohorizontal, para a direita, como ilustra a figura acima. Imediatamente aps a caa, o vetorvelocidade u do gavio, que voa segurando o melro, forma um ngulo com o plano horizontaltal que tg aproximadamente igual a:

(FUVEST - 2011) Em um ponto fixo do espao, o campo eltrico de uma radiao eletromagntica tem sempre a mesma direo e oscila no tempo, como mostra o grfico abaixo, que representa sua projeo E nessa direo fixa; E positivo ou negativo conforme o sentido do campo. Consultando a tabela acima, que fornece os valores tpicos de frequncia f para diferentes regies do espectro eletromagntico, e analisando o grfico de E em funo do tempo, possvel classificar essa radiao como

(FUVEST - 2011) Um objeto decorativo consiste de um bloco de vidro transparente, de ndice de refrao igual a 1,4, com a forma de um paraleleppedo, que tem, em seu interior, uma bolha, aproximadamente esfrica, preenchida com um lquido, tambm transparente, de ndice de refrao n. A figura ao lado mostra um perfil do objeto. Nessas condies, quando a luz visvel incide perpendicularmente em uma das faces do bloco e atravessa a bolha, o objeto se comporta, aproximadamente, como