Questões de Física - FUVEST | Gabarito e resoluções

(FUVEST - 2006)Um procedimento para estimar o campo magntico de um m baseia-se no movimento de uma grande espira condutora E atravs desse campo. A espira retangular E abandonada ao da gravidade entre os plos do m de modo que, enquanto a espira cai, um de seus lados horizontais (apenas um) corta perpendicularmente as linhas de campo. A corrente eltrica induzida na espira gera uma fora eletromagntica que se ope a seu movimento de queda, de tal forma que a espira termina atingindo uma velocidade V constante. Essa velocidade mantida enquanto esse lado da espira estiver passando entre os plos do m. A figura representa a configurao usada para medir o campo magntico, uniforme e horizontal, criado entre os plos do m. As caractersticas da espira e do m esto apresentadas na tabela. Para a situao em que um dos lados da espira alcana a velocidade constante V = 0,40 m/s entre os plos do m, determine: a) A intensidade da fora eletromagntica F, em N, que age sobre a espira, de massa M, opondo-se gravidade no seu movimento de queda a velocidade constante. b) O trabalho realizado pela fora de gravidade por unidade de tempo (potncia), que igual potncia P dissipada na espira, em watts. c) A intensidade da corrente eltrica i, em amperes, que percorre a espira, de resistncia R. d) O campo magntico B, em tesla, existente entre os plos do m.

(FUVEST - 2006)A relao entre tenso e corrente de uma lmpada L, como a usada em automveis, foi obtida por meio do circuito esquematizado na figura 1, onde G representa um gerador de tenso varivel. Foi medido o valor da corrente indicado pelo ampermetro A, para diferentes valores da tenso medida pelo voltmetro V, conforme representado pela curva L no Grfico 1, da folha de resposta. O circuito da figura 1 , ento, modificado, acrescentando-se um resistor R de resistncia 6,0 Ω em srie com a lmpada L, conforme esquematizado na figura 2. a) Construa, no Grfico 2 abaixo, o grfico da potncia dissipada na lmpada, em funo da tenso U entre seus terminais, para U variando desde 0 at 12 V. b) Construa, no Grfico 1 abaixo, o grfico da corrente no resistor R em funo da tenso U aplicada em seus terminais, para U variando desde 0 at 12 V. c) Considerando o circuito da figura 2, construa, no Grfico 3 da folha de resposta, o grfico da corrente indicada pelo ampermetro em funo da tenso U indicada pelo voltmetro, quando a corrente varia desde 0 at 2 A.

(FUVEST - 2006) Uma pequena esfera,com carga eltrica positiva Q = 1,5 x 10-9 C, est a uma altura D = 0,05 m acima da superfcie de uma grande placa condutora, ligada Terra, induzindo sobre essa superfcie cargas negativas, como na figura 1. O conjunto dessas cargas estabelece um campo eltrico que idntico, apenas na parte do espao acima da placa, ao campo gerado por uma carga +Q e uma carga -Q, como se fosse uma imagem de Q que estivesse colocada na posio representada na figura 2. a) Determine a intensidade da fora F, em N, que age sobre a carga +Q, devida s cargas induzidas na placa. b) Determine a intensidade do campo eltrico E0, em V/m, que as cargas negativas induzidas na placa criam no ponto onde se encontra a carga +Q. c) Represente, no diagrama abaixo, no ponto A, os vetores campo eltrico e , causados, respectivamente, pela carga +Q e pelas cargas induzidas na placa, bem como o campo resultante, EA r . O ponto A est a uma distncia D do ponto O da figura e muito prximo placa, mas acima dela. d) Determine a intensidade do campo eltrico resultante EA, em V/m, no ponto A.

(FUVEST - 2006)Uma pista de skate, para esporte radical, montada a partir de duas rampas R1 e R2, separadas entre A e B por uma distncia D, com as alturas e ngulos indicados na figura. A pista foi projetada de tal forma que um skatista, ao descer a rampa R1, salta no ar, atingindo sua altura mxima no ponto mdio entre A e B, antes de alcanar a rampa R2. a) Determine o mdulo da velocidade VA, em m/s, com que o skatista atinge a extremidade A da rampa R1. b) Determine a altura mxima H, em metros, a partir do solo, que o skatista atinge, no ar, entre os pontos A e B. c) Calcule qual deve ser a distncia D, em metros, entre os pontos A e B, para que o skatista atinja a rampa R2 em B, com segurana.

(FUVEST - 2006)Um gaveteiro, cujas dimenses esto indicadas no corte transversal, em escala, representado nas figuras, possui trs gavetas iguais, onde foram colocadas massas de 1 kg, 8 kg e 3 kg, distribudas de modo uniforme, respectivamente no fundo das gavetas G1, G2 e G3. Quando a gaveta G2 puxada, permanecendo aberta, existe o risco de o gaveteiro ficar desequilibrado e inclinar-se para frente a) Indique, no esquema abaixo, a posio do centro de massa de cada uma das gavetas quando fechadas, identificando esses pontos com o smbolo . b) Determine a distncia mxima D, em cm, de abertura da gaveta G2 , nas condies da figura 2, de modo que o gaveteiro no tombe para frente. c) Determine a maior massa Mmax , em kg, que pode ser colocada em G2 , sem que haja risco de desequilibrar o gaveteiro quando essa gaveta for aberta completamente, mantendo as demais condies.

(FUVEST - 2006)Um elevador de carga, com massa M = 5 000 kg, suspenso por um cabo na parte externa de um edifcio em construo. Nas condies das questes abaixo, considere que o motor fornece a potncia P = 150 kW. a) Determine a fora F1, em N, que o cabo exerce sobre o elevador, quando ele puxado com velocidade constante. b) Determine a fora F2, em N, que o cabo exerce sobre o elevador, no instante em que ele est subindo com uma acelerao para cima de mdulo a = 5 m/s2. c) Levando em conta a potncia P do motor, determine a velocidade V2, em m/s, com que o elevador estar subindo, nas condies do item (b) (a = 5 m/s2 ). d) Determine a velocidade mxima VL, em m/s, com que o elevador pode subir quando puxado pelo motor.

(FUVEST - 2006)Uma figura gravada em uma folha de plstico (transparncia) foi projetada sobre uma parede branca, usando-se uma fonte de luz e uma nica lente, colocada entre a folha e a parede, conforme esquema ao lado. A transparncia e a imagem projetada, nas condies de tamanho e distncia usadas, esto representadas, em escala, na folha de respostas. As figuras 1 e 2 correspondem a vistas de frente e a figura 3, a vista lateral. a) Determine, no esquema abaixo,traando as linhas de construo apropriadas, a posio onde foi colocada a lente, indicando essa posio por uma linha vertical e a letra L. Marque o centro ptico da lente e indique sua posio pela letra C. b) Determine graficamente, no esquema da folha de resposta, traando as linhas de construo apropriadas, a posio de cada um dos focos da lente, indicando suas posies pela letra F. c) Represente, indicando por Bnova, na figura 2, a posio da linha B, quando o centro ptico da lente for rebaixado em 10 cm (1 quadradinho).

(FUVEST - 2006)Dois tanques cilndricos verticais, A e B, de 1,6 m de altura e interligados, esto parcialmente cheios de gua e possuem vlvulas que esto abertas, como representado na figura para a situao inicial. Os tanques esto a uma temperatura T0 = 280 K e presso atmosfrica P0. Em uma etapa de um processo industrial, apenas a vlvula A fechada e, em seguida, os tanques so aquecidos a uma temperatura T1, resultando na configurao indicada na figura para a situao final. a) Determine a razo R1 = P1/P0, entre a presso final P1 e a presso inicial P0 do ar no tanque A. b) Determine a razo R2 = T1/T0, entre a temperatura final T1 e a temperatura inicial T0 dentro dos tanques. c) Para o tanque B, determine a razo R3 = m0/m1 entre a massa de ar m0 contida inicialmente no tanque B e a massa de ar final m1, temperatura T1, contida nesse mesmo tanque.

(FUVEST - 2005 - 2FASE) Procedimento de segurana, em auto-estradas, recomenda que o motorista mantenha uma distncia de 2 segundos do carro que est sua frente, para que, se necessrio, tenha espao para frear (Regra dos dois segundos). Por essa regra, a distncia D que o carro percorre, em 2s, com velocidade constante V0, deve ser igual distncia necessria para que o carro pare completamente aps frear. Tal procedimento, porm, depende da velocidade V0 em que o carro trafega e da desacelerao mxima fornecida pelos freios. a) Determine o intervalo de tempo T0, em segundos, necessrio para que o carro pare completamente, percorrendo a distncia D referida. b) Represente, no sistema de eixos da folha de resposta, a variao da desacelerao em funo da velocidade V0, para situaes em que o carro pra completamente em um intervalo T0 (determinado no item anterior). c) Considerando que a desacelerao depende principalmente do coeficiente de atrito entre os pneus e o asfalto, sendo 0,6 o valor de , determine, a partir do grfico, o valor mximo de velocidade VM, em m/s, para o qual a Regra dos dois segundos permanece vlida.

(FUVEST - 2005 - 2FASE)Num espetculo de fogos de artifcio, um rojo, de massa M0 = 0,5 kg, aps seu lanamento, descreve no cu a trajetria indicada na figura. No ponto mais alto de sua trajetria (ponto P), o rojo explode, dividindo-se em dois fragmentos, A e B, de massas iguais a M0/2. Logo aps a exploso, a velocidade horizontal de A, VA, nula, bem como sua velocidade vertical. a) Determine o intervalo de tempo T0, em segundos, transcorrido entre o lanamento do rojo e a exploso no ponto P. b) Determine a velocidade horizontal VB, do fragmento B, logo aps a exploso, em m/s. c) Considerando apenas o que ocorre no momento da exploso, determine a energia E0 fornecida pelo explosivo aos dois fragmentos A e B, em joules.

(FUVEST - 2005 - 2FASE)Um sistema mecnico faz com que um corpo de massa M0, aps um certo tempo em queda, atinja uma velocidade descendente constante V0, devido ao efeito do movimento de outra massa m, que age como freio. A massa m vinculada a uma haste H, presa ao eixo E de um cilindro C, de raio R0, conforme mostrado na figura. Quando a massa M0 cai, desenrola-se um fio que movimenta o cilindro e o eixo, fazendo com que a massa m descreva um movimento circular de raio R0. A velocidade V0 mantida constante, pela fora de atrito, entre a massa m e a parede A, devido ao coeficiente de atrito entre elas e fora centrpeta que age sobre essa massa. Para tal situao, em funo dos parmetros m, M0, R0, V0, e g, determine a) o trabalho Tg, realizado pela fora da gravidade, quando a massa M0 percorre uma distncia vertical correspondente a uma volta completa do cilindro C. b) o trabalho TA, dissipado pela fora de atrito, quando a massa m realiza uma volta completa. c) a velocidade V0, em funo das demais variveis.

(FUVEST - 2005 - 2FASE) Um satlite artificial, em rbita circular em torno da Terra, mantm um perodo que depende de sua altura em relao superfcie da Terra. Determine a) o perodo T0 do satlite, em minutos, quando sua rbita est muito prxima da superfcie. (Ou seja, est a uma distncia do centro da Terra praticamente igual ao raio da Terra). b) o perodo T4 do satlite, em minutos, quando sua rbita est a uma distncia do centro da Terra aproximadamente igual a quatro vezes o raio da Terra.

(FUVEST - 2005 - 2FASE)Um tanque industrial, cilndrico, com altura total H0 = 6,0 m, contm em seu interior gua at uma altura h0, a uma temperatura de 27 C (300 K). O tanque possui um pequeno orifcio A e, portanto, est presso atmosfrica P0, como esquematizado em I. No procedimento seguinte, o orifcio fechado, sendo o tanque invertido e aquecido at 87C (360 K). Quando o orifcio reaberto, e mantida a temperatura do tanque, parte da gua escoa, at que as presses no orifcio se equilibrem, restando no interior do tanque uma altura h1 = 2,0 m de gua, como em II. Determine a) a presso P1, em N/m2 , no interior do tanque, na situao II. b) a altura inicial h0 da gua no tanque, em metros, na situao I

(FUVEST - 2005 - 2FASE)Uma fonte de luz intensa L, praticamente pontual, utilizada para projetar sombras em um grande telo T, a 150 cm de distncia. Para isso, uma lente convergente, de distncia focal igual a 20 cm, encaixada em um suporte opaco a 60 cm de L, entre a fonte e o telo, como indicado na figura A, em vista lateral. Um objeto, cuja regio opaca est representada pela cor escura na figura B, , ento, colocado a 40 cm da fonte, para que sua sombra aparea no telo. Para analisar o efeito obtido, indique, no esquema da folha de resposta, a) a posio da imagem da fonte, representando-a por L. b) a regio do telo, na ausncia do objeto, que no iluminada pela fonte, escurecendo-a a lpis. (Faa, a lpis, as construes dos raios auxiliares, indicando por A1 e A2 os raios que permitem definir os limites de tal regio). c) a regio do telo, na presena do objeto, que no iluminada pela fonte, escurecendo-a a lpis. (Faa, a lpis, as construes dos raios auxiliares necessrios para tal determinao).

(FUVEST - 2005 - 2FASE)O ano de 2005 foi declarado o Ano Internacional da Fsica, em comemorao aos 100 anos da Teoria da Relatividade, cujos resultados incluem a famosa relao E = ∆m.c2 . Num reator nuclear, a energia provm da fisso do Urnio. Cada ncleo de Urnio, ao sofrer fisso, divide-se em ncleos mais leves, e uma pequena parte, ∆m, de sua massa inicial transforma-se em energia. A Usina de Angra II tem uma potncia eltrica de cerca 1350 MW, que obtida a partir da fisso de Urnio-235. Para produzir tal potncia, devem ser gerados 4000 MW na forma de calor Q. Em relao Usina de Angra II, estime a a) quantidade de calor Q, em joules, produzida em um dia. b) quantidade de massa ∆m que se transforma em energia na forma de calor, a cada dia. c) massa MU de Urnio-235, em kg, que sofre fisso em um dia, supondo que a massa ∆m, que se transforma em energia, seja aproximadamente 0,0008 (8 x 10-4) da massa MU