Questões de Física - UNICAMP 2014 | Gabarito e resoluções

Correr uma maratona requer preparo físico e determinação. A uma pessoa comum se recomenda, para o treino de um dia, repetir 8 vezes a seguinte sequência: correr a distância de 1 km à velocidade de 10,8 km/h e, posteriormente, andar rápido a 7,2 km/h durante dois minutos. a) Qual será a distância total percorrida pelo atleta ao terminar o treino? b) Para atingir a velocidade de 10,8 km/h, partindo do repouso, o atleta percorre 3 m com aceleração constante. Calcule o módulo da aceleração a do corredor neste trecho.

O encontro das águas do Rio Negro e do Solimões, nas proximidades de Manaus, é um dos maiores espetáculos da natureza local. As águas dos dois rios, que formam o Rio Amazonas, correm lado a lado por vários quilômetros sem se misturarem. a) Um dos fatores que explicam esse fenômeno é a diferença da velocidade da água nos dois rios, cerca de vN = 2 km/h para o Negro e vS = 6 km/h para o Solimões. Se uma embarcação, navegando no Rio Negro, demora tN = 2 h para fazer um percurso entre duas cidades distantes dcidades = 48 km , quanto tempo levarápara percorrer a mesma distância no Rio Solimões, também rio acima, supondo que sua velocidade com relação à água seja a mesma nos dois rios? b)Considere um ponto no Rio Negro e outro no Solimões, ambos à profundidade de 5 m e em águas calmas, de forma que as águas nesses dois pontos estejam em repouso. Se a densidade da água do Rio Negro ée a do Rio Solimões é, qual a diferença de pressão entre os dois pontos?

As denúncias de violação de telefonemas e transmissão de dados de empresas e cidadãos brasileiros serviram para reforçar a tese das Forças Armadas da necessidade de o Brasil dispor de seu próprio satélite geoestacionário de comunicação militar (O Estado de São Paulo, 15/07/2013). Uma órbita geoestacionária é caracterizada por estar no plano equatorial terrestre, sendo que o satélite que a executa está sempre acima do mesmo ponto no equador da superfície terrestre. Considere que a órbita geoestacionária tem um raio r =42000 km. a) Calcule a aceleração centrípeta de um satélite em órbita circular geoestacionária. b) A energia mecânica de um satélite de massa m em órbita circular em torno da terra é dada por, em queé o raio da órbita, M = 61024 kg é a massa da Terra e . O raio de órbita de satélites comuns de observação (nãogeoestacionários) é tipicamente de 7000 km. Calcule a energia adicional necessária para colocar um satélite de 200 kg de massa em uma órbita geoestacionária, em comparação a colocá-lo em uma órbita comum de observação.

a) O ar atmosférico oferece uma resistência significativa ao movimento dos automóveis. Suponha que um determinado automóvel movido a gasolina, trafegando em linha reta a uma velocidade constante de v = 72 km/hcom relação ao ar, seja submetido a uma força de atrito de Far = 380 N . Em uma viagem de uma hora, aproximadamente quantos litros de gasolina serão consumidos somente para vencer o atrito imposto pelo ar? Dados: calor de combustão da gasolina: 35 MJ/l . Rendimento do motor a gasolina: 30%. b)A má calibração dos pneus é outro fator que gera gasto extra de combustível. Isso porque o rolamento é real e a baixa pressão aumenta a superfície de contato entre o solo e o pneu. Como consequência, o ponto efetivo da aplicação da força normal de módulo N não está verticalmente abaixo do eixo de rotação da roda (ponto O) e sim ligeiramente deslocado para a frente a uma distância d , como indica a figura ao lado. As forças que atuam sobre a roda não tracionada são: força, que leva a roda para a frente, força peso, força de atrito estáticoe força normal. Para uma velocidade de translaçãoconstante, o torque em relação ao ponto O, resultante das forças de atrito estático e normal, deve ser nulo. Sendo R = 30 cm, d = 0, 3 cm e N = 2.500 N , calcule o módulo da força de atrito estático Fat.

Existem inúmeros tipos de extintores de incêndio que devem ser utilizados de acordo com a classe do fogo a se extinguir. No caso de incêndio envolvendo líquidos inflamáveis, classe B, os extintores à base de pó químico ou de dióxido de carbono (CO2) são recomendados, enquanto extintores de água devem ser evitados, pois podem espalhar o fogo. a) Considere um extintor de CO2 cilíndrico de volume interno V = 1800 cm3 que contém uma massa de CO2m = 6 kg . Tratando o CO2 como um gás ideal, calcule a pressão no interior do extintor para uma temperatura T = 300 K. Dados: R = 8,3 J/mol K e a massa molar do CO2 M = 44 g/mol . b) Suponha que um extintor de CO2 (similar ao do item a), completamente carregado, isolado e inicialmente em repouso, lance um jato de CO2 de massa m = 50 g com velocidade v = 20 m/s. Estime a massa total do extintor Mext e calcule a sua velocidade de recuo provocada pelo lançamento do gás. Despreze a variação da massa total do cilindro decorrente do lançamento do jato.

a)Segundo as especificações de um fabricante, um forno de micro-ondas necessita, para funcionar, de uma potência de entrada de P = 1400 W , dos quais 50% são totalmente utilizados no aquecimento dos alimentos.Calcule o tempo necessário para elevar ema temperatura de m = 100 g de água. O calor específico da água é. b) A figura abaixo mostra o esquema de um forno de micro-ondas, com 30 cm de distância entre duas de suas paredes internas paralelas, assim como uma representação simplificada de certo padrão de ondas estacionárias em seu interior. Considere a velocidade das ondas no interior do forno como c = 3108m/s e calcule a frequência f das ondas que formam o padrão representado na figura.

No fenmeno de Magneto impedncia gigante, a resistncia eltrica de determinado material pelo qual circula uma corrente alternada de frequncia f varia com a aplicao de um campo magntico H. O grfico da figura 1 mostra a resistncia eltrica de determinado fio de resistividade eltricaem funo da frequncia f da corrente eltrica alternada que circula por esse fio, para diferentes valores de H. a) Como podemos ver na figura 1, o valor da resistncia eltrica do fio para f = 0 Hz . Calcule o comprimento L desse fio, cuja rea de seo transversal vale. b)Para altas frequncias, a corrente eltrica alternada no est uniformemente distribuda na seo reta do fio, mas sim confinada em uma regio prxima a sua superfcie. Esta regio determinada pelo comprimento de penetrao, que dado por, em que a resistividade do fio, f a frequncia da corrente alternada, apermeabilidade magntica relativa do fio e. Sabendo quevaria com o campo magntico aplicado H , como mostra a figura 2, e que, para o particular valor de f = 8 MHz temos, calcule o valor depara essa situao.

O sistema de imagens street view disponível na internet permite a visualização de vários lugares do mundo através de fotografias de alta definição, tomadas em 360 graus, no nível da rua. a) Em uma câmera fotográfica tradicional, como a representada na figura ao lado, a imagem é gravada em um filme fotográfico para posterior revelação. A posição da lente é ajustada de modo a produzir a imagem no filme colocado na parte posterior da câmera. Considere uma câmera para a qual um objeto muito distante fornece uma imagem pontual no filme em uma posição p = 5 cm . O objeto é então colocado mais perto da câmera, em uma posição p = 100 cm, e a distância entre a lente e o filme é ajustada até que uma imagem nítida real invertida se forme no filme, conforme mostra a figura. Obtenha a variação da posição da imagem p decorrente da troca de posição do objeto. b) Nas câmeras fotográficas modernas, a captação da imagem é feita normalmente por um sensor tipo CCD (Charge Couple Devide). Esse tipo de dispositivo possui trilhas de capacitores que acumulam cargas elétricas proporcionalmente à intensidade da luz incidente em cada parte da trilha. Considere um conjunto de 3 capacitores de mesma capacitância C = 0,6 pF , ligados em série conforme a figura ao lado. Se o conjunto de capacitores é submetido a uma diferença de potencial V = 5,0 V , qual é a carga elétrica total acumulada no conjunto?

(UNICAMP - 2014 - 1 FASE ) Andar de bondinho no complexo do Po de Acar no Rio de Janeiro um dos passeios areos urbanos mais famosos do mundo. Marca registrada da cidade, o Morro do Po de Acar constitudo de um nico bloco de granito, despido de vegetao em sua quase totalidade e tem mais de 600 milhes de anos. O passeio completo no complexo do Po de Acar inclui um trecho de bondinho de aproximadamente 540 m, da Praia Vermelha ao Morro da Urca, uma caminhada at a segunda estao no Morro da Urca, e um segundo trecho de bondinho de cerca de 720 m, do Morro da Urca ao Po de Acar. A velocidade escalar mdia do bondinho no primeiro trecho v1= 10,8 km/h e, no segundo, v2= 14,4 km/h. Supondo que, em certo dia, o tempo gasto na caminhada no Morro da Urca somado ao tempo de espera nas estaes de 30 minutos, o tempo total do passeio completo da Praia Vermelha at o Po de Acar ser igual a

(UNICAMP - 2014 - 1 FASE ) Andar de bondinho no complexo do Po de Acar no Rio de Janeiro um dos passeios areos urbanos mais famosos do mundo. Marca registrada da cidade, o Morro do Po de Acar constitudo de um nico bloco de granito, despido de vegetao em sua quase totalidade e tem mais de 600 milhes de anos. A altura do Morro da Urca de 220 m e a altura do Po de Acar de cerca de 400 m, ambas em relao ao solo. A variao da energia potencial gravitacional do bondinho com passageiros de massa total M = 5000 kg, no segundo trecho do passeio, (Use g = 10 m/s)

(UNICAMP - 2014 - 1 FASE) As mquinas cortadeiras e colheitadeiras de cana-de-acar podem substituir dezenas de trabalhadores rurais, o que pode alterar de forma significativa a relao de trabalho nas lavouras de cana-de-acar. A p cortadeira da mquina ilustrada na figura abaixo gira em movimento circular uniforme a uma frequncia de 300 rpm. A velocidade de um ponto extremo P da p vale (Considere 3)

(UNICAMP - 2014 - 1 FASE ) Uma boia de sinalizao martima muito simples pode ser construda unindo-se dois cilindros de mesmas dimenses e de densidades diferentes, sendo um de densidade menor e outro de densidade maior que a da gua, tal como esquematizado na figura abaixo. Submergindo-se totalmente esta boia de sinalizao na gua, quais sero os pontos efetivos mais provveis de aplicao das foras Peso e Empuxo?

(UNICAMP- 2014 - 1 FASE ) A tecnologia de telefonia celular 4G passou a ser utilizada no Brasil em 2013, como parte da iniciativa de melhoria geral dos servios no Brasil, em preparao para a Copa do Mundo de 2014. Algumas operadoras inauguraram servios com ondas eletromagnticas na frequncia de 40 MHz. Sendo a velocidade da luz no vcuo c = 3,0 x 108 m/s,o comprimento de onda dessas ondas eletromagnticas

(UNICAMP - 2014 - 1 FASE) A atrao e a repulso entre partculas carregadas tm inmerasaplicaes industriais, tal como a pintura eletrosttica. As figuras abaixo mostram um mesmoconjunto de partculas carregadas, nos vrtices de um quadrado de lado a, que exercem foraseletrostticas sobre a carga A no centro desse quadrado. Na situao apresentada, o vetor quemelhor representa a fora resultante agindo sobre a carga A se encontra na figura