Questões de Física - UEL | Gabarito e resoluções

Um cilindro metlico, com 1 m de dimetro e 2,5 m de altura, serve como tanque para armazenar um combustvel com densidade de 800 kg/m3 . Quando o tanque est fechado e abastecido com uma coluna de combustvel de 2 m de altura, a presso na superfcie do combustvel armazenado no cilindro de 4,48105 Pa. Com base nessas informaes, responda aos itens a seguir. a) Acidentalmente, feito um furo circular neste tanque a 0,5 m acima de sua base, cujo dimetro de 1 mm, como representado na figura a seguir (note que a figura no est em escala) Esse furo s foi observado 1 hora aps o ocorrido. Calcule a quantidade de litros de combustvel que vazou pelo furo nesse intervalo de tempo. Utilize g = 10 m/s2 e = 3. Sabe-se que 1 mm = 103 m, 1 L = 103 m3 e 1 h = 3600 s. Considere a presso atmosfrica = 1105 Pa. Observao: considere que a velocidade de escoamento do lquido pelo furo (v2) muito maior que a velocidade com que o nvel de combustvel decresce (v1). Logo, v1 pode ser desprezada. b) Consertado o furo, o tanque foi completamente abastecido logo ao raiar do dia. Considerando que os coeficientes de dilatao volumtrica do combustvel e do metal do cilindro valem, respectivamente, 103 C1 e 7105 C1 , calcule a quantidade de litros de combustvel que transbordaria do tanque se ele permanecesse aberto ao longo do dia, supondo uma variao mxima de temperatura de 20 ◦C. Observao: considere que os volumes iniciais de combustvel e do cilindro so iguais (com as dimenses iniciais dadas no enunciado). Despreze as perdas por evaporao do combustvel.

(Uel 2020) Um cilindro metlico, com 1mde dimetro ede 2,5m altura, serve como tanque para armazenar um combustvel com densidade de 800 kg/m3.Quando o tanque est fechado e abastecido com uma coluna de combustvel de 2m de altura, a presso na superfcie do combustvel armazenado no cilindro de Com base nessas informaes, responda aos itens a seguir. Acidentalmente, feito um furo circular neste tanque a 0,5macima de sua base, cujo dimetro de 1mm como representado na figura a seguir (note que a figura no est em escala). Esse furo s foi observado 1 hora aps o ocorrido. Calcule a quantidade de litros de combustvel que vazou pelo furo nesse intervalo de tempo. Utilize g=10 m/s2e . Sabe-se que 1mm=10-3m;1L=10-3m3; e 1h = 3.600s Considere a presso atmosfrica = 1x 105Pa. Observao: considere que a velocidade de escoamento do lquido pelo furo (v2) muito maior que a velocidade com que o nvel de combustvel decresce (v1) Logo, v1pode ser desprezada. Consertado o furo, o tanque foi completamente abastecido logo ao raiar do dia. Considerando que os coeficientes de dilatao volumtrica do combustvel e do metal docilindro valem, respectivamente, 10-3C-1e 7x10-5C-1calcule a quantidade de litros de combustvel que transbordaria do tanque se ele permanecesse aberto ao longo do dia, supondo uma variao mxima de temperatura de 20C. Observao: considere que os volumes iniciais de combustvel e do cilindro so iguais (com as dimenses iniciais dadas no enunciado). Despreze as perdas por evaporao do combustvel.

(Uel 2018) Em 1947 (portanto, h exatos 70 anos), foi criado o primeiro transistor pelos cientistas John Bardeen e Walter H. Brattain, nos laboratrios da Bell Telephone, nos Estados Unidos. Hoje, estes dispositivos so a base dos componentes que executam as funes lgicas nos mais diversos equipamentos eletrnicos, como o caixa eletrnico de bancos, o sistema de injeo eletrnica de automveis, os computadores e os smartphones. Um transistor do tipo bipolar de juno representado pelo smbolo da Figura 1, onde so indicados os trs terminais do dispositivo, a Base, o Emissor e o Coletor. No grfico da Figura 2, so dadas as curvas caractersticas desse transistor (na configurao de emissor comum). Nesse grfico, a corrente eltrica IC no coletor, estabelecida pela ddp VCE aplicada entre os terminais do coletor e do emissor, controlada pelo valor da corrente eltrica IB aplicada ao terminal da base. Considerando que a corrente na base de IB=200mA, obtenha a resistncia eltrica entre o coletor e o emissor do transistor quando a ddp VCE=0,5V. Justifique sua resposta, apresentando os clculos envolvidos na resoluo desta questo.

Emumabrincadeiradecaçaaotesouro,omapadizqueparachegaraolocalondeaarca de ouro está enterrada, deve-se, primeiramente, dar dez passos na direção norte, depois doze passos para a direção leste, em seguida, sete passos para o sul, e finalmente oito passos paraoeste. A partir dessas informações, responda aos itens a seguir. a)Desenhe a trajetória descrita no mapa, usando um diagrama devetores. b)Se um caçador de tesouro caminhasse em linha reta, desde o ponto de partida até o ponto de chegada, quantos passos eledaria? Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.

Em 1947 (portanto, há exatos 70 anos), foi criado o primeiro transistor pelos cientistas John Bardeen e Walter H. Brattain, nos laboratórios da Bell Telephone, nos Estados Unidos. Hoje, estes dispositivos são a base dos componentes que executam as funções lógicas nos mais diversos equipamentos eletrônicos, como o caixa eletrônico de bancos, o sistema de injeção eletrônica de automóveis, os computadores e os smartphones. Um transistor do tipo bipolar de junção é representado pelo símbolo da Figura 1, onde são indicados os três terminais do dispositivo, a Base, o Emissor e oColetor. No gráfico da Figura 2, são dadas as curvas características desse transistor (na configuração de emissor comum). Nesse gráfico, a corrente elétrica ICno coletor, estabelecida pela ddp VCEaplicada entre os terminais do coletor e do emissor, é controlada pelo valor da corrente elétrica IBaplicada ao terminal dabase. ConsiderandoqueacorrentenabaseédeIB=200A,obtenhaaresistênciaelétricaentreocoletoreoemis- sor do transistor quando a ddp VCE= 0,5V. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução desta questão.

Analise as figuras a seguir. Um astronauta chegou a um planeta desconhecido, e deseja medir a aceleração da gravidade local. Para isso, ele conta com um sistema massa-mola como o da figura 1. Esse sistema foi calibrado na Terra (g=10 m/s2), e a relação entre a distensão da mola e a massa pendurada em sua extremidade é mostrada no gráfico da figura 2. Devido à aceleração da gravidade do planeta, quando o astronauta pendurou uma massa de 10 gramas, a mola distendeu 1,5 cm. A partir dessas informações, responda aos itens a seguir. a)Determine a constante elástica da mola na unidade deN/m. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item. b)Determine a aceleração da gravidade do planeta de destino do astronauta, em m/s2. Justifiquesuaresposta,apresentandooscálculosenvolvidosnaresoluçãodesteitem.

Messiasestápreparandoumalmoçoedesejagelar10latasdasuabebidapreferida.Eleentãoascolocadentro de uma caixa com isolamento térmico perfeito e sobre elas despeja gelo que está a uma temperatura de 0 C. Considerando que as trocas de calor se dão, única e exclusivamente, entre o gelo e as latas, pode-se afirmar que o módulo do calor perdido pelas latas é igual ao módulo do calor recebido pelogelo. Sabendo que a temperatura inicial das latas é de 20 C, que a capacidade térmica de cada lata é de 400 cal/ C e que o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g, responda aos itens a seguir. a)Determine a quantidade de calor extraído das latas até elas atingirem a temperatura de 0 C. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução desteitem. b)Calcule a massa de gelo necessária para baixar a temperatura das latas para 0 C. Justifiquesuaresposta,apresentandooscálculosenvolvidosnaresoluçãodesteitem.

Com base na figura e nos conhecimentos sobre o atrito e as Leis de Newton, assinale a alternativa correta.

Nos Jogos Olímpicos Rio 2016, o corredor dos 100 metros rasos Usain Bolt venceu a prova com o tempo de 9 segundos e 81 centésimos de segundo. Um radar foi usado para medir a velocidade de cada atleta e os valoresforamregistradosemcurtosintervalosdetempo,gerandográficosdevelocidadeemfunçãodotempo.O gráfico do vencedor é apresentado aseguir. Considerando o gráfico de V versus t, responda aos itens a seguir. a)Calcule a quantidade de metros que Bolt percorreu desde o instante 2,5 s até o instante 4,5 s, trecho no qual a velocidade pode ser considerada aproximadamenteconstante. b)Calcule o valor aproximado da aceleração de Usain Bolt nos instantes finais da prova, ou seja, a partir de 9s.

No modelo padrão da física das partículas elementares, o próton e o nêutron são partículas compostas constituídas pelas combinações de partículas menores chamadas de quarks u (up) e d (down). Nesse modelo, o próton (p) e o nêutron(n) são compostos,cadaum,detrêsquarks,porémcomdiferentescombinações,sendo representados por p = (u, u, d) e n = (u, d, d). Os prótons e os nêutrons comportam-se, na presença de um campo magnético, como se fossem minúsculos ímãs, cujas intensidades são denominadas de momento magnético e medidas em magnetons nucleares (mn). Para o próton, o momento magnético é dadopor enquanto que, para o nêutron, o momento magnético é dadopor O momento magnético dos quarks u e d são dados por eem quee A partir dessas informações, responda aos itens a seguir. a)Determine o valor da razão entre o momento magnético dos quarks u ed. b) Determine o valor adimensional da razão

O LED (Light Emitting Diode) é um diodo semicondutor que emite luz quando polarizado eletricamente. A curva característica de um LED está indicada na Figura 1. Percebe-se que, na região de condução elétrica do LED, um aumento pequeno na diferença de potencial U leva a um aumento considerável na corrente elétrica i que passa pelo LED. Por isso, no circuito elétrico de polarização, é geralmente necessário conectar um resistor R em série com o LED, como esquematizado na Figura 2, de maneira a limitar a corrente elétrica que passa pelo diodo. Pode-se observar, pelo gráfico da Figura 1, que, se a corrente elétrica no circuito for de 100 mA, a diferença de potencial Udaplicada sobre o LED será de 2 V. A partir dessas informações, responda aos itens a seguir. a)Sabe-se que, ao longo de um circuito fechado, como o da Figura 2, a soma das diferenças de potencial (ddp) e das quedas de tensão sobre cada componente do circuito ézero. Considerandoqueaddpdafontevale+12VequeasquedasdetensãodoresistoredoLEDsão,respectivamente,R ieUd,determineovalordeRparaqueacorrenteelétricanocircuitosejade100mA. b)Considere o LED como uma fonte puntiforme de luz, cuja emissão tem um ângulo de divergência total de 60◦. Uma lente delgada convergente, de 6 cm de diâmetro, é colocada a uma distância o do LED, de maneira que a luz emitida pelo LED ilumine toda a superfície da lente, conforme esquematizado na Figura3. Deseja-se que os raios luminosos que emergem da lente sejam perfeitamente paralelos (ou seja, que a distância imagem seja infinita). Nesse caso, determine a distância focal da lente. Consideretg (30◦)=0,6

Leia a tirinha a seguir e responda à(s) questão(ões). Com base no diálogo entre Jon e Garfield, expresso na tirinha, e nas Leis de Newton para a gravitação universal, assinale a alternativa correta.

Considere o diagrama pV da Figura 4 a seguir. O ciclo fechado ao longo do percurso abcda é denominado ciclo Otto e representa o modelo idealizado dos processos termodinâmicos que ocorrem durante o funcionamento de um motor a gasolina. O calor recebido pelo motor, dado por Q1, é fornecido pela queima da gasolina no interior do motor. W representa o trabalho realizado pelo motor em cada ciclo de operação, e Q2é o calor rejeitado pelo motor, por meio da liberação dos gases de exaustão pelo escapamento e também via sistema de arrefecimento. Considerando um motor que recebe 2500 J de calor e que realiza 875 J de trabalho em cada ciclo de operação, responda aos itens a seguir. a)Sabendo que o calor latente de vaporização da gasolina vale 5 104 , determine a massa degasolina utilizada em cada ciclo de operação do motor. b)Sabendo que, em um ciclo termodinâmico fechado, a soma das quantidades de calor envolvidas no pro- cesso é igual ao trabalho realizado no ciclo, determine a quantidade de calor rejeitada durante cada ciclo de operação domotor.

TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto a seguir e responda àquestão. Um dos principais impactos das mudanças ambientais globais é o aumento da frequência e da intensidade de fenômenos extremos, que quando atingem áreas ou regiões habitadas pelo homem, causam danos. Responsáveis por perdas significativas de caráter social, econômico e ambiental, os desastres naturais são geralmente associados a terremotos, tsunamis, erupções vulcânicas, furacões, tornados, temporais, estiagens severas, ondas de calor etc. (Disponível em: www.inpe.br. Acesso em: 20 maio 2015.) É possível relacionar o caos de um desastre natural com o fenômeno de um terremoto. O sismógrafo vertical, representado na imagem a seguir, é um dos modelos utilizados para medir a intensidade dos tremores. A massa que está na ponta da haste tem 100g e o comprimento da haste, da ponta até o pivô de articulação, é de 20 cm. Durante um tremor, a haste se move para baixo e isso causa um deslocamento de entre a sua posição de equilíbrio e a nova posição. Considerando que assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a energia despendida no processo.

Leia o texto a seguir e responda à(s) próxima(s) questão(ões). Nas origens do estudo sobre o movimento, o filósofo grego Aristóteles (384/383-322 a.C.) dizia que tudo o que havia no mundo pertencia ao seu lugar natural. De acordo com esse modelo, a terra apresenta-se em seu lugar natural abaixo da água, a água abaixo do ar, e o ar, por sua vez, abaixo do fogo, e acima de tudo um local perfeito constituído pelo manto de estrelas, pela Lua, pelo Sol e pelos demais planetas. Dessa forma, o modelo aristotélico explicava o motivo pelo qual a chama da vela tenta escapar do pavio, para cima, a areia cai de nossas mãos ao chão, e o rio corre para o mar, que se encontra acima da terra. A mecânica aristotélica também defendia que um corpo de maior quantidade de massa cai mais rápido que um corpo de menor massa, conhecimento que foi contrariado séculos depois, principalmente pelos estudos realizados por Galileu, Kepler e Newton. Com base no texto e nos conhecimentos sobre cosmogonia, é correto afirmar que a concepção aristotélica apresenta um universo