Questões de Física - FUVEST | Gabarito e resoluções

Questão 4
2018Física

(FUVEST - 2018 - 2 FASE) O motor Stirling, uma mquina trmica de alto rendimento, considerado um motor ecolgico, pois pode funcionar com diversas fontes energticas. A figura I mostra esquematicamente um motor Stirling com dois cilindros. O ciclo termodinmico de Stirling, mostrado na figura II, representa o processo em que o combustvel queimado externamente para aquecer um dos dois cilindros do motor, sendo que uma quantidade fixa de gs inerte se move entre eles, expandindo-se e contraindo-se. Nessa figura est representado um ciclo de Stirling no diagrama P XV para um mol de gs ideal monoatmico. No estado A, a presso PA= 4 atm, a temperatura T1= 27C e o volume VA. A partir do estado A, o gs comprimido isotermicamente at um tero do volume inicial, atingindo o estado B. Na isoterma T1, a quantidade de calor trocada Q1= 2.640 J, e, na isoterma T2, Q2= 7.910 J Determine a) o volume VA, em litro b) a presso PD, em atm, no estado D; c) a temperatura T2 Considerando apenas as transformaes em que o gs recebe calor, determine d) a quantidade total de calor recebido em um ciclo, QR, em J.

Questão 5
2018Física

(FUVEST -2018 - 1 FASE ) Ondas na superfcie de lquidos tm velocidades que dependem da profundidade do lquido e da acelerao da gravidade, desde que se propaguem em guas rasas. O grfico representa o mdulo v da velocidade da onda em funo da profundidade h da gua. Uma onda no mar, onde a profundidade da gua 4,0 m, tem comprimento de onda igual a 50 m. Na posio em que a profundidade da gua 1,0 m, essa onda tem comprimento de onda, em m, aproximadamente igual a

Questão 5
2018Física

(FUVEST - 2018 - 2 FASE) Um alto-falante emitindo som com uma nica frequncia colocado prximo extremidade aberta de um tubo cilndrico vertical preenchido com um lquido. Na base do tubo, h uma torneira que permite escoar lentamente o lquido, de modo que a altura da coluna de lquido varie uniformemente no tempo. Partindo-se do tubo completamente cheio com o lquido e considerando apenas a coluna de ar criada no tubo, observa-se que o primeiro mximo de intensidade do som ocorre quando a altura da coluna de lquido diminui 5 cm e que o segundo mximo ocorre um minuto aps a torneira ter sido aberta. Determine a) o mdulo da velocidade V de diminuio da altura da coluna de lquido b) a frequncia f do som emitido pelo alto-falante. Sabendo que uma parcela da onda sonora pode se propagar no lquido, determine c) o comprimento de onda deste som no lquido; d) o menor comprimento L da coluna de lquido para que haja uma ressonncia deste som no lquido.

Questão 6
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(FUVEST -2018 - 1 FASE ) Uma caminhonete, de massa 2.000 kg, bateu na traseira de um sed, de massa 1.000 kg, que estava parado no semforo, em uma rua horizontal. Aps o impacto, os dois veculos deslizaram como um nico bloco. Para a percia, o motorista da caminhonete alegou que estava a menos de 20 km/h quando o acidente ocorreu. A percia constatou, analisando as marcas de frenagem, que a caminhonete arrastou o sed, em linha reta, por uma distncia de 10 m. Com este dado e estimando que o coeficiente de atrito cintico entre os pneus dos veculos e o asfalto, no local do acidente, era 0,5, a percia concluiu que a velocidade real da caminhonete, em km/h, no momento da coliso era, aproximadamente,

Questão 6
2018Física

(FUVEST - 2018 - 2 FASE) Uma espira quadrada, de lado L, constituda por barras rgidas de material condutor, de resistncia eltrica total R, se desloca no plano xy com velocidade constante, na direo do eixo x. No instante t = 0, representado na figura, a espira comea a entrar em uma regio do espao, de seo reta quadrada, de lado 2L, onde h um campo magntico perpendicular a ; a velocidade da espira mantida constante por meio da ao de um agente externo. O campo uniforme, constante e tem a direo do eixo z, entrando no plano xy. a) A figura da pgina de respostas representa a situao para o instante t1= L/(2v). Indique nessa figura o sentido da corrente eltrica i1que circula pela espira e determine o seu valor. b) Determine a corrente i2na espira para o instante t2= (3L)/(2v). c) Determine a fora eletromagntica (mdulo, direo e sentido) que atua na espira no instante t3= (5L)/(2v).

Questão 7
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(FUVEST -2018 - 1 FASE ) O projeto para um balano de corda nica de um parque de diverses exige que a corda do brinquedo tenha um comprimento de 2,0 m. O projetista tem que escolher a corda adequada para o balano, a partir de cinco ofertas disponveis no mercado, cada uma delas com distintas tenses de ruptura. A tabela apresenta essas opes Ele tem tambm que incluir no projeto uma margem de segurana; esse fator de segurana tipicamente 7, ou seja, o balano dever suportar cargas sete vezes a tenso no ponto mais baixo da trajetria. Admitindo que uma pessoa de 60 kg, ao se balanar, parta do repouso, de uma altura de 1,2 m em relao posio de equilbrio do balano, as cordas que poderiam ser adequadas para o projeto so

Questão 8
2018Física

(FUVEST - 2018) O ano de 2017 marca o trigsimo aniversrio de um grave acidente de contaminao radioativa, ocorrido em Goinia em 1987. Na ocasio, uma fonte radioativa, utilizada em um equipamento de radioterapia, foi retirada do prdio abandonado de um hospital e, posteriormente, aberta no ferro-velho para onde fora levada. O brilho azulado do p de csio-137 fascinou o dono do ferro-velho, que compartilhou pores do material altamente radioativo com sua famlia e amigos, o que teve consequncias trgicas. O tempo necessrio para que metade da quantidade de csio-137 existente em uma fonte se transforme no elemento no radioativo brio-137 trinta anos. Em relao a 1987, a frao de csio-137, em %que existir na fonte radioativa 120anos aps o acidente, ser, aproximadamente,

Questão 9
2018Física

(FUVEST -2018 - 1 FASE ) Na figura, A e B representam duas placas metlicas; a diferena de potencial entre elas VB VA = V. As linhas tracejadas 1 e 2 representam duas possveis trajetrias de um eltron, no plano da figura. Considere a carga do eltron igual a -1,6 x 10-19C e as seguintes afirmaes com relao energia cintica de um eltron que sai do ponto X na placa A e atinge a placa B I. Se o eltron tiver velocidade inicial nula, sua energia cintica, ao atingir a placa B, ser 3,2 x10-15J II. A variao da energia cintica do eltron a mesma, independentemente de ele ter percorrido as trajetrias 1 ou 2 III. O trabalho realizado pela fora eltrica sobre o eltron na trajetria 2 maior do que o realizado sobre o eltron na trajetria 1. Apenas correto o que se afirma em

Questão 10
2018Física

(FUVEST -2018 - 1 FASE ) Atualmente so usados LEDs (Light Emitting Diode) na iluminao domstica. LEDs so dispositivos semicondutores que conduzem a corrente eltrica apenas em um sentido. Na figura, h um circuito de alimentao de um LED (L) de 8 W, que opera com 4 V, sendo alimentado por uma fonte (F) de 6 V. O valor da resistncia do resistor (R), em , necessrio para que o LED opere com seus valores nominais , aproximadamente,

Questão 11
2018Física

(FUVEST -2018 - 1 FASE ) Em 2016, as lmpadas incandescentes tiveram sua venda definitivamente proibida no pas, por razes energticas. Uma lmpada fluorescente, considerada energeticamente eficiente, consome 28 W de potncia e pode produzir a mesma intensidade luminosa que uma lmpada incandescente consumindo a potncia de 100 W. A vida til mdia da lmpada fluorescente de 10.000 h e seu preo mdio de R$ 20,00, enquanto a lmpada incandescente tem vida til de 1.000 h e cada unidade custaria, hoje, R$ 4,00. O custo da energia de R$ 0,25 por quilowatt-hora. O valor total, em reais, que pode ser poupado usando uma lmpada fluorescente, ao longo da sua vida til, ao invs de usar lmpadas incandescentes para obter a mesma intensidade luminosa, durante o mesmo perodo de tempo,

Questão 15
2018Física

(FUVEST - 2018 - 2 fase) O prmio Nobel de Fsica de 2017 foi conferido aos trs cientistas que lideraram a colaborao LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), responsvel pela primeira deteco direta de ondas gravitacionais, ocorrida em 14 de setembro de 2015. O LIGO constitudo por dois detectores na superfcie da Terra, distantes 3.000 quilmetros entre si. Os sinais detectados eram compatveis com os produzidos pela fuso de dois buracos negros de massas aproximadamente iguais a 36 e 29 massas solares. Essa fuso resultou em um nico buraco negro de 62 massas solares a uma distncia de 1,34 bilho de anos-luz da Terra. a) A deteco foi considerada legtima porque os sinais foram registrados com diferena de tempo compatvel com a distncia entre os detectores. Considerando que as ondas gravitacionais se propaguem com a velocidade da luz, obtenha a maior diferena de tempo, t, que pode ser aceita entre esses registros para que os sinais ainda sejam considerados coincidentes. b) Foi estimado que, no ltimo 0,2 s da fuso, uma quantidade de energia equivalente a trs massas solares foi irradiada sob a forma de ondas gravitacionais. Calcule a potncia, P, irradiada. c) A emisso decorrente da fuso desses dois buracos negros deu origem a ondas gravitacionais, cuja potncia irradiada foi maior do que a potncia irradiada sob a forma de ondas eletromagnticas por todas as estrelas do Universo. Para quantificar esta afirmao, calcule a potncia total irradiada pelo Sol. Obtenha o nmero N de sis necessrios para igualar a potncia obtida no item b

Questão 16
2018Física

(FUVEST - 2018 - 2 fase) Duas caixas, A e B, de massas mA e mB , respectivamente, precisam ser entregues no 40 andar de um edifcio. O entregador resolve subir com as duas caixas em uma nica viagem de elevador e a figura I ilustra como as caixas foram empilhadas. Um sistema constitudo por motor e freios responsvel pela movimentao do elevador; as figuras II e III ilustram o comportamento da acelerao e da velocidade do elevador. O elevador acelerado ou desacelerado durante curtos intervalos de tempo, aps o que ele adquire velocidade constante. Analise a situao sob o ponto de vista de um observador parado no solo. Os itens a, b e c, referem-se ao instante de tempo em que o elevador est subindo com o valor mximo da acelerao, cujo mdulo a = 1 m/s2 . a) Obtenha o mdulo da fora resultante, FA, que atua sobre a caixa A. b) As figuras na pgina de respostas representam esquematicamente as duas caixas e o cho do elevador. Faa, nas figuras correspondentes, os diagramas de foras indicando as que agem na caixa A e na caixa B. c) Obtenha o mdulo, FS, da fora de contato exercida pela caixa A sobre a caixa B. d) Como o cliente recusou a entrega, o entregador voltou com as caixas. Considere agora um instante em que o elevador est descendo com acelerao para baixo de mdulo a = 1 m/s2 . Obtenha o mdulo, FD, da fora de contato exercida pela caixa A sobre a caixa B.

Questão 1
2017Física

(Fuvest 2017 - 2fase - 3 dia) De frias em Macap, cidade brasileira situada na linha do equador e a 51 de longitude oeste, Maria faz um selfie em frente ao monumento do marco zero do equador. Ela envia a foto a seu namorado, que trabalha em um navio ancorado prximo costa da Groenlndia, a 60 de latitude norte e no mesmo meridiano em que ela est. Considerando apenas os efeitos da rotao da Terra em torno de seu eixo, determine, para essa situao, a) a velocidade escalar vMde Maria; b) o mdulo aMda acelerao de Maria; c) a velocidade escalar vndo namorado de Maria; d) a medida do ngulo entre as direes das aceleraes de Maria e de seu namorado.

Questão 2
2017Física

(Fuvest 2017 - 2 fase - 3 dia) Um cilindro termicamente isolado tem uma de suas extremidades fechadas por um pisto mvel, tambm isolado, que mantm a presso constante no interior do cilindro. O cilindro contm uma certa quantidade de um material slido temperatura Ti = -134 C. Um aquecedor transfere continuamente 3000 W de potncia para o sistema, levando-o temperatura final Tf= 114 C. O grfico e a tabela apresentam os diversos processos pelos quais o sistema passa em funo do tempo. a) Determine a energia total, E, fornecida pelo aquecedor desde Ti= -134 C at Tf= 114 C. b) Identifique, para esse material, qual dos processos (I, II, III, IV ou V) corresponde mudana do estado slido para o estado lquido. c) Sabendo que a quantidade de energia fornecida pelo aquecedor durante a vaporizao 1,2 x 106J, determine a massa, M, do material. d) Determine o calor especfico a presso constante, cp, desse material no estado lquido.

Questão 3
2017Física

(Fuvest 2017 - 2 fase - 3 dia) Foram identificados, at agora, aproximadamente 4.000 planetas fora do Sistema Solar, dos quais cerca de 10 so provavelmente rochosos e esto na chamada regio habitvel, isto , orbitam sua estrela a uma distncia compatvel com a existncia de gua lquida, tendo talvez condies adequadas vida da espcie humana. Um deles, descoberto em 2016, orbita Proxima Centauri, a estrela mais prxima da Terra. A massa, MP, e o raio, RP, desse planeta so diferentes da massa, MT, e do raio, RT, do planeta Terra, por fatores e : MP = MT e RP = RT. a) Qual seria a relao entre e se ambos os planetas tivessem a mesma densidade? Imagine que voc participe da equipe encarregada de projetar o rob C-1PO, que ser enviado em uma misso no tripulada a esse planeta. Caractersticas do desempenho do rob, quando estiver no planeta, podem ser avaliadas a partir de dados relativos entre o planeta e a Terra. Nas condies do item a), obtenha, em funo de b) a razo rg= gp/gtentre o valor da acelerao da gravidade, gp, que ser sentida por C-1PO na superfcie do planeta e o valor da acelerao da gravidade, gt, na superfcie da Terra; c) a razo rt= tP/ tTentre o intervalo de tempo, tP, necessrio para que C-1PO d um passo no planeta e o intervalo de tempo, tT, do passo que ele d aqui na Terra (considere que cada perna do rob, de comprimento L, faa um movimento como o de um pndulo simples de mesmo comprimento); d) a razo rV= vP/ vTentre os mdulos das velocidades do rob no planeta, vP, e na Terra, vT.