Questões de Física - UNICAMP 2007 | Gabarito e resoluções

(UNICAMP - 2007)Em muitas praas de pedgio de rodovias existe um sistema que permite a abertura automtica da cancela. Ao se aproximar, um veculo munido de um dispositivo apropriado capaz de trocar sinais eletromagnticos com outro dispositivo na cancela. Ao receber os sinais, a cancela abre-se automaticamente e o veculo identificado para posterior cobrana. Para as perguntas a seguir, desconsidere o tamanho do veculo. a) Um veculo aproxima-se da praa de pedgio a 40 km/h. A cancela recebe os sinais quando o veculo se encontra a 50 m de distncia. Qual o tempo disponvel para a completa abertura da cancela? b) O motorista percebe que a cancela no abriu e aciona os freios exatamente quando o veculo se encontra a 40 m da mesma, imprimindo uma desacelerao de mdulo constante. Qual deve ser o valor dessa desacelerao para que o veculo pare exatamente na cancela?

(UNICAMP - 2007)Sensores de dimenses muito pequenas tm sido acoplados a circuitos micro-eletrnicos. Um exemplo um medidor de acelerao que consiste de uma massa m presa a uma micro-mola de constante elstica k. Quando o conjunto submetido a uma acelerao , a micro-mola se deforma, aplicando uma fora na massa (ver diagrama abaixo). O grfico ao lado do diagrama mostra o mdulo da fora aplicada versus a deformao de uma micro-mola utilizada num medidor de acelerao. a) Qual a constante elstica k da micro-mola? b) Qual a energia necessria para produzir uma compresso de na micro-mola? c) O medidor de acelerao foi dimensionado de forma que essa micro-mola sofra uma deformao de quando a massa tem uma acelerao de mdulo igual a 25 vezes o da acelerao da gravidade. Qual o valor da massa m ligada micro-mola?

(UNICAMP - 2 FASE -2007)Suponha que o esquilo do filme A Era do Gelo tenha desenvolvido uma tcnica para recolher nozes durante o percurso para sua toca. Ele desliza por uma rampa at atingir uma superfcie plana com velocidade de 10 m/s. Uma vez nessa superfcie, o esquilo passa a apanhar nozes em seu percurso. Todo o movimento se d sobre o gelo, de forma que o atrito pode ser desprezado. A massa do esquilo de 600 g e a massa de uma noz de 40 g. a) Qual a velocidade do esquilo aps colher 5 nozes? b) Calcule a variao da energia cintica do conjunto formado pelo esquilo e pelas nozes entre o incio e o final da coleta das 5 nozes.

(UNICAMP - 2 FASE - 2007)Um freio a tambor funciona de acordo com o esquema da figura abaixo. A pea de borracha B pressionada por uma alavanca sobre um tambor cilndrico que gira junto com a roda. A alavanca acionada pela fora F e o pino no ponto C fixo. O coeficiente de atrito cintico entre a pea de borracha e o tambor c= 0,40. a) Qual o mdulo da fora normal que a borracha B exerce sobre o tambor quando F = 750 N? Despreze a massa da alavanca. b) Qual o mdulo da fora de atrito entre a borracha e o tambor? c) Qual o mdulo da fora aplicada pelo pino sobre a alavanca no ponto C?

(UNICAMP - 2 FASE -2007)Uma torneira usada para controlar a vazo da gua que sai de um determinado encanamento. Essa vazo (volume de gua por unidade de tempo) relaciona-se com a diferena de presso dos dois lados da torneira (ver figura) pela seguinte expresso: Nesta expresso, Z a resistncia ao fluxo de gua oferecida pela torneira. A densidade da gua 1,0 x 10kg/me a presso atmosfrica P0 igual a 1,0 105N/m. a) Qual a unidade de Z no Sistema Internacional? b) Se a torneira estiver fechada, qual ser a presso P1? c) Faa uma estimativa da vazo de uma torneira domstica, tomando como base sua experincia cotidiana. A partir dessa estimativa, encontre a resistncia da torneira, supondo que a diferena de presso (P1 P0) seja igual a 4,0 104N/m2.

(UNICAMP - 1 FASE- 2007) 6)O agronegcio responde por um tero do PIB, 42% das exportaes e 37% dos empregos. Com o clima privilegiado, solo frtil, disponibilidade de gua, rica biodiversidade e mo-de-obra qualificada, o Brasil capaz de colher at duas safras anuais de gros. As palavras so do Ministrio da Agricultura e correspondem aos fatos. Essa , no entanto, apenas a metade da histria. H uma srie de questes debatidas: Como distribuir a riqueza gerada no campo? Que impactos o agronegcio causa na sociedade, na forma de desemprego, concentrao de renda e poder, xodo rural, contaminao de gua e do solo e destruio de bioma? Quanto tempo essa bonana vai durar, tendo em vista a exausto dos recursos naturais? O descuido socioambiental vai servir de argumento para a criao de barreiras no-tarifricas, como vivemos com a China na questo da soja contaminada por agrotxico? (Adaptado de Amlia Safatle e Flvia Pardini, Gros na Balana. Carta Capital, 01/09/2004, p.42) Como mencionado no texto 6 da coletnea da prova de redao, a disponibilidade de gua essencial para a agricultura. Um projeto do governo brasileiro, que pretende aumentar a irrigao na regio Nordeste, planeja a transposio das guas do Rio So Francisco. O projeto dividido em duas partes: Eixo Norte e Eixo Leste. Em seu Eixo Norte, sero bombeados cerca de 50 m3/s de gua do rio at uma altura de 160 m, para posterior utilizao pelas populaes locais. Considere g = 10 m/s2e a densidade da gua igual a 1,0 g/cm3. a) Qual ser a massa de gua bombeada em cada segundo no Eixo Norte? b) Qual ser o aumento de energia potencial gravitacional dessa massa? c) Conhecendo a quantidade de gua bombeada em cada segundo e o correspondente aumento da energia potencial gravitacional, o engenheiro pode determinar a potncia do sistema de bombeamento, que um dado crucial do projeto dos Eixos. No Eixo Leste, planeja-se gastar cerca de 4,2 x 109J em um minuto de bombeamento da gua. Determine a potncia do sistema do Eixo Leste.

(UNICAMP - 2 FASE - 2007)Em agosto de 2006, Pluto foi reclassificado pela Unio Astronmica Internacional, passando a ser considerado um planeta-ano. A terceira Lei de Kepler diz que onde T o tempo para um planeta completar uma volta em torno do Sol, e a a mdia entre a maior e a menor distncia do planeta ao Sol. No caso da Terra, essa mdia aT= 1,5 x 1011 m, enquanto que para Pluto aP= 60 x 1011 m. A constante K a mesma para todos os objetos emrbita em torno do Sol. A velocidade da luz no vcuo igual a 3,0 x 108m/s. Dado: . a) Considerando-se as distncias mdias, quanto tempo leva a luz do Sol para atingir a Terra? E para atingirPluto? b) Quantos anos terrestres Pluto leva para dar uma volta em torno do Sol? Expresse o resultado de forma aproximadacomo um nmero inteiro.

(UNICAMP - 2007)Vrios textos da coletnea da prova de redao enfatizam a crescente importncia das fontes renovveis de energia. No Brasil, o lcool tem sido largamente empregado em substituio gasolina. Uma das diferenas entre os motores a lcool e a gasolina o valor da razo de compresso da mistura ar-combustvel. O diagrama abaixo representa o ciclo de combusto de um cilindro de motor a lcool. Durante a compresso (trecho ), o volume da mistura reduzido de Vipara Vf . A razo de compresso r definida como . Valores tpicos de r para motores a gasolina e a lcool so, respectivamente, rg= 9 e ra= 11. A eficincia termodinmica E de um motor a razo entre o trabalho realizado num ciclocompleto e o calor produzido na combusto. A eficincia termodinmica funo da razo de compresso e dada por: a) Quais so as eficincias termodinmicas dos motores a lcool e a gasolina? b) A presso P, o volume V e a temperatura absoluta T de um gs ideal satisfazem a relao = constante. Encontrea temperatura da mistura ar-lcool aps a compresso (ponto f do diagrama). Considere a mistura como um gs ideal. Dados:

(UNICAMP - 2 FASE - 2007)O nvel sonoro S medido em decibis (dB) de acordo com a expresso onde I a intensidade daonda sonora e I0= 10-12 W/m a intensidade de referncia padro correspondente ao limiar da audio do ouvidohumano. Numa certa construo, o uso de proteo auditiva indicado para trabalhadores expostos durante um diade trabalho a um nvel igual ou superior a 85 dB. O grfico abaixo mostra o nvel sonoro em funo da distncia auma britadeira em funcionamento na obra. a) A que distncia mnima da britadeira os trabalhadores podem permanecer sem proteo auditiva? b) A frequncia predominante do som emitido pela britadeira de 100 Hz. Sabendo-se que a velocidade do som noar de 340 m/s, qual o comprimento de onda para essa frequncia? c) Qual a intensidade da onda sonora emitida pela britadeira a uma distncia de 50 m?

(UNICAMP - 2 FASE - 2007)Nas regies mais frias do planeta, camadas de gelo podem se formar rapidamente sobre um volume de gua a cuaberto. A figura abaixo mostra um tanque cilndrico de gua cuja rea da base A = 2,0 m2, havendo uma camada de gelo de espessura L na superfcie da gua. O ar em contato com o gelo est a uma temperatura Tar = 10 C, enquanto a temperatura da gua em contato com o gelo Tag = 0,0 C a) O calor conduzido da gua ao ar atravs do gelo. O fluxo de calor , definido como a quantidade de calor conduzido por unidade de tempo, dado por , onde k = 4,0 x 10-3 cal/(s cm C) a condutividade trmica do gelo. Qual o fluxo de calor quando L = 5,0 cm? b) Ao solidificar-se, a gua a 0 C perde uma quantidade de calor que proporcional massa de gua transformada em gelo. A constante de proporcionalidade LS chamada de calor latente de solidificao. Sabendo-se que o calor latente de solidificao e a densidade do gelo valem, respectivamente, LS= 80 cal/g e g= 0,90 g/cm3, calcule a quantidade de calor trocado entre a gua e o ar para que a espessura do gelo aumente de 5,0 cm para 15 cm.

(UNICAMP - 2 FASE - 2007)O diagrama abaixo representa um circuito simplificado de uma torradeira eltrica que funciona com uma tenso U = 120 V. Um conjunto de resistores RT = 20 responsvel pelo aquecimento das torradas e um cronmetro determina o tempo durante o qual a torradeira permanece ligada. a) Qual a corrente que circula em cada resistor RTquando a torradeira est em funcionamento? b) Sabendo-se que essa torradeira leva 50 segundos para preparar uma torrada, qual a energia eltrica total consumida no preparo dessa torrada? c) O preparo da torrada s depende da energia eltrica total dissipada nos resistores. Se a torradeira funcionasse com dois resistores RTde cada lado da torrada, qual seria o novo tempo de preparo da torrada?

(UNICAMP - 2 FASE - 2007)Numa tela de televisor de plasma, pequenas clulas contendo uma mistura de gases emitem luz quando submetidas a descargas eltricas. A figura abaixo mostra uma clula com dois eletrodos, nos quais uma diferena de potencial aplicada para produzir a descarga. Considere que os eletrodos formam um capacitor de placas paralelas, cuja capacitncia dada por , onde , A a rea de cada eletrodo e d a distncia entre os eletrodos. a) Calcule a capacitncia da clula. b) A carga armazenada em um capacitor proporcional diferena de potencial aplicada, sendo que a constante de proporcionalidade a capacitncia. Se uma diferena de potencial igual a 100 V for aplicada nos eletrodos daclula, qual a carga que ser armazenada? c) Se a carga encontrada no item b) atravessar o gs em (tempo de descarga), qual ser a corrente mdia?

(UNICAMP - 2 FASE - 2007)Uma gota de cola plstica base de PVC cai sobre a superfcie da gua parada de um tanque, formando um filme slido (camada fina) de espessura I = 4,0 x 107 m. Dado: a) Ao passar de um meio de ndice de refrao n1para outro meio de ndice de refrao n2, um raio de luz desviado de tal forma que, onde e so os ngulos entre o raio em cada meio e a normal, respectivamente. Um raio luminoso incide sobre a superfcie superior do filme, formando um ngulo com a normal, conforme a figura abaixo. Calcule a distncia d que o raio representado na figura percorre no interior do filme. O ndice de refrao do PVC n2= 1,5. b) As diversas cores observadas no filme devem-se ao fenmeno de interferncia. A interferncia construtiva quando a distncia d percorrida pela luz no interior do filme igual a , onde k um nmero natural (k = 0,1,2,3....). Neste caso, a cor correspondente ao comprimento de onda torna-se visvel para raios incidentes que formam ngulo 1com a normal. Qual o comprimento de onda na faixa visvel do espectro eletromagntico (400nm - 700nm) para o qual a interferncia construtiva quando o ngulo de incidncia ?

(UNICAMP - 2 FASE- 2007)Numa fonte de luz sncrotron, como aquela existente no Laboratrio Nacional de Luz Sncrotron (LNLS) de Campinas, eltrons circulam no interior de um tubo com velocidade de mdulo v muito prximo ao da velocidade da luz no vcuo, que c = 3,0 108m/s. A trajetria percorrida pelos eltrons composta de trechos em linha reta e de trechos curvos (arcos de circunferncia de raio R), como ilustrado na figura abaixo. Nas curvas os eltrons sofrem acelerao centrpeta e, em consequncia disso, emitem luz. a) Se R = 3,0 m, qual o mdulo da acelerao centrpeta do eltron nos trechos curvos da trajetria? Para simplificar o clculo, considere neste item que o mdulo da velocidade v dos eltrons exatamente igual a c. b) Segundo a teoria da relatividade, a energia de um eltron dada por , onde m = 9 1031 kg a massa do eltron, e uma grandeza adimensional sempre maior do que 1, que depende da velocidade do eltron. No LNLS, a energia do eltron igual a 2,1 1010 J. Qual o valor de ? c) A diferena entre os mdulos das velocidades da luz e dos eltrons, , relaciona-se com por:. Encontre no caso do LNLS.