Questões de Física - UNICAMP 2016

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Questão 7
2016Física

(UNICAMP - 2016 - 2 fase - Questo 7) Recentemente, a sonda New Horizons tornou-se a primeira espaonave a sobrevoar Pluto, proporcionando imagens espetaculares desse astro distante. a) A sonda saiu da Terra em janeiro de 2006 e chegou a Pluto em julho de 2015. Considere que a sonda percorreu uma distncia de 4,5 bilhes de quilmetros nesse percurso e que 1 ano aproximadamente 3x107 s. Calcule a velocidade escalar mdia da sonda nesse percurso. b)A sonda New Horizons foi lanada da Terra pelo veculo espacial Atlas V 511, a partir do Cabo Canaveral. O veculo, com massa total 𝑚 = 6 105kg, foi o objeto mais rpido a ser lanado da Terra para o espao at o momento. O trabalho realizado pela fora resultante para lev-lo do repouso sua velocidade mxima foi de 𝜏 = 768 1011J. Considerando que a massa total do veculo no variou durante o lanamento, calcule sua velocidade mxima.

Questão 8
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(UNICAMP - 2016 - 2 fase - Questo 8) Pluto considerado um planeta ano, com massa Mp = 1 1022 kg,bem menor que a massa da Terra. O mdulo da fora gravitacional entre duas massas 𝑚1 e 𝑚2 dado por, em que r a distnciaentre as massas e 𝐺 a constante gravitacional. Em situaes que envolvem distncias astronmicas, a unidade de comprimento comumente utilizada a Unidade Astronmica (UA). a) Considere que, durante a sua aproximao a Pluto, a sonda se encontra em uma posio que est𝑑𝑃 = 0,15 UAdistante do centro de Pluto e 𝑑𝑇 = 30 UA distante do centro da Terra.Calcule a razoentre o mdulo da fora gravitacional com que a Terra atrai a sonda e o mdulo da fora gravitacional com que Pluto atrai a sonda. Caso necessrio, use a massa da Terra 𝑀𝑇 = 6 1024 kg. b) Suponha que a sonda New Horizons estabelea uma rbita circular com velocidade escalar orbital constante em torno de Pluto com um raio de 𝑟𝑃 = 1 104 UA. Obtenha o mdulo da velocidade orbital nesse caso. Se necessrio, use a constante gravitacional 𝐺 = 6 1011 N.m2 /kg2 . Caso necessrio, use 1 UA (Unidade astronmica) = 1,5 108 km.

Questão 9
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(UNICAMP - 2016 - 2 fase - Questo 9) Os reguladores de presso so acessrios de segurana fundamentais para reduzir a presso de gases no interior dos cilindros at que se atinja sua presso de utilizao. Cada tipo de gs possui um regulador especfico. a) Tipicamente, gases podem ser armazenados em cilindros a uma presso interna de P0 = 2,0107 Pae ser utilizados com uma presso de sada do regulador de 𝑃1 = 1,6 107 Pa. Considere um gs ideal mantido em recipiente fechado a uma temperatura inicial de 𝑇0 = 300 K. Calcule a temperatura final 𝑇1 do gs se ele for submetido isovolumetricamente variao de presso dada acima. b) Quando os gases saem dos reguladores para o circuito de utilizao, comum que o fluxo do gs (definido como sendo o volume do gs que atravessa a tubulao por unidade de tempo) seja monitorado atravs de um instrumento denominado fluxmetro. Considere um tanque cilndrico com a rea da base igual a 𝐴 = 2,0 m 2 que se encontra inicialmente vazio e que ser preenchido com gs nitrognio. Durante o preenchimento, o fluxo de gs que entra no tanque medido pela posio da esfera slida preta do fluxmetro, como ilustra a figura abaixo. A escala do fluxmetro dada em litros/minuto. A medida do fluxo de nitrognio e sua densidade 𝑑 = 1,0 kg/m3 permaneceram constantes durante todo o processo de preenchimento, que durou um intervalo de tempo ∆𝑡 = 12 h. Aps este intervalo de tempo, a vlvula do tanque fechada com certa quantidade de gs nitrognio em repouso no seu interior. Calcule a presso exercida pelo gs na base do tanque. Caso necessrio, use 𝑔 = 10 m/s2 .

Questão 10
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(UNICAMP - 2016 - 2 fase - Questo 10) O Parque Gell em Barcelona um dos mais impressionantes parques pblicos do mundo e representa uma das obras mais marcantes do arquiteto Antoni Gaud. Em sua obra, Gaud utilizou um nmero imenso de azulejos coloridos. a) Considere que, no Parque Gell, existe um nmero 𝑁 = 2 106 de azulejos cujas faces esto perfeitamente perpendiculares direo da radiao solar quando o sol est a pino na cidade de Barcelona. Nessa situao, a intensidade da radiao solar no local 𝐼 = 1200 W/m2 . Estime a rea de um azulejo tipicamente presente em casas e, a partir da rea total dos 𝑁 azulejos, calcule a energia solar que incide sobre esses azulejos durante um tempo 𝑡 = 60 s. b) Uma das esculturas mais emblemticas do parque Gell tem a forma de um rptil multicolorido conhecido como El Drac, que se converteu em um dos smbolos da cidade de Barcelona. Considere que a escultura absorva, em um dia ensolarado, uma quantidade de calor 𝑄 = 3500 kJ. Considerando que a massa da escultura 𝑚 = 500 kg e seu calor especfico 𝑐 = 700 J/(kg.K), calcule a variao de temperatura sofrida pela escultura, desprezando as perdas de calor para o ambiente.

Questão 11
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(UNICAMP - 2016 - 2 fase - Questo 11) Um estudo publicado em 2014 na renomada revista cientfica Physical Review Letters (http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.175502) descreve como a antiga civilizao egpcia reduzia o atrito entre a areia e os trens que levavam pedras de at algumas toneladas para o local de construo das pirmides. O artigo demonstrou que a areia na frente do tren era molhada com a quantidade certa de gua para que ficasse mais rgida, diminuindo a fora necessria para puxar o tren. Caso necessrio, use 𝑔 = 10 m/s2 para resolver as questes abaixo. a) Considere que, no experimento realizado pelo estudo citado acima, um bloco de massa 𝑚 = 2 kg foi colocado sobre uma superfcie de areia mida e puxado por uma mola de massa desprezvel e constante elstica 𝑘 = 840 N/m, com velocidade constante, como indica a figura ao lado. Se a mola em repouso tinha comprimento 𝑙𝑟𝑒𝑝𝑜𝑢𝑠𝑜 = 0,10 m, qual o coeficiente de atrito dinmico entre o bloco e a areia? b) Neste experimento, o menor valor de coeficiente de atrito entre a areia e o tren obtido com a quantidade de gua que torna a areia rgida ao cisalhamento. Esta rigidez pode ser caracterizada pelo seu mdulo de cisalhamento, dado por 𝐺 = 𝐹𝑙𝐴∆𝑥, em que 𝐹 o mdulo da fora aplicada tangencialmente a uma superfcie de rea 𝐴 de um material de espessura 𝑙, e que a deforma por uma distncia ∆𝑥, como indica a figura ao lado. Considere que a figura representa o experimento realizado para medir 𝐺 da areia e tambm o coeficiente de atrito dinmico entre a areia e o bloco, ambos em funo da quantidade de gua na areia. O resultado do experimento mostrado no grfico apresentado no espao de resoluo abaixo. Com base no experimento descrito, qual o valor da razo 𝑙∆𝑥 da medida que resultou no menor coeficiente de atrito dinmico?

Questão 12
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(UNICAMP - 2016 - 2 fase - Questo 12) Sabe-se atualmente que os prtons e nutrons no so partculas elementares, mas sim partculas formadas por trs quarks. Uma das propriedades importantes do quark o sabor, que pode assumir seis tipos diferentes: top, bottom, charm, strange, up e down. Apenas os quarks up e down esto presentes nos prtons e nos nutrons. Os quarks possuem carga eltrica fracionria. Por exemplo, o quark up tem carga eltrica igual a qup = + 2 / 3ee o quark down qdown= 1/3e ,ondee o mdulo da carga elementar do eltron. a) Quais so os trs quarks que formam os prtons e os nutrons? b)Calcule o mdulo da fora de atrao eletrosttica entre um quark up e um quark down separados por uma distncia d = 0,21015 m. Caso necessrio, use K = 9109 Nm2/C2 e e = 1,61019 C.

Questão
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(UNICAMP - 2016) Músculos artificiais feitos de nanotubos de carbono embebidos em cera de parafina podem suportar até duzentas vezes mais peso que um músculo natural do mesmo tamanho. Considere uma fibra de músculo artificial de 1 mm de comprimento, suspensa verticalmente por uma de suas extremidades e com uma massa de 50 gramas pendurada, em repouso, em sua outra extremidade. O trabalho realizado pela fibra sobre a massa, ao se contrair 10%, erguendo a massa até uma nova posição de repouso, é

Questão
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(UNICAMP - 2016) Muitos dispositivos de aquecimento usados em nosso cotidiano usam resistores elétricos como fonte de calor. Um exemplo é o chuveiro elétrico, em que é possível escolher entre diferentes opções de potência usadas no aquecimento da água, por exemplo, morno (M), quente (Q) e muito quente (MQ). Considere um chuveiro que usa a associação de três resistores, iguais entre si, para oferecer essas três opções de temperatura. A escolha é feita por uma chave que liga a rede elétrica entre o ponto indicado pela letra N e um outro ponto indicado por M, Q ou MQ, de acordo com a opção de temperatura desejada. O esquema que representa corretamente o circuito equivalente do chuveiro é

Questão
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(UNICAMP - 2016) Um osciloscópio é um instrumento muito útil no estudo da variação temporal dos sinais elétricos em circuitos. No caso de um circuito de corrente alternada, a diferença de potencial (U) e a corrente do circuito (i) variam em função do tempo. Considere um circuito com dois resistores R1 e R2 em série, alimentados por uma fonte de tensão alternada. A diferença de potencial nos terminais de cada resistor observada na tela do osciloscópio é representada pelo gráfico abaixo. Analisando o gráfico, pode-se afirmar que a amplitude e a frequência da onda que representa a diferença de potencial nos terminais do resistor de maior resistência são, respectivamente, iguais a:

Questão
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(UNICAMP - 2016) Anemômetros são instrumentos usados para medir a velocidade do vento. A sua construção mais conhecida é a proposta por Robinson em 1846, que consiste em um rotor com quatro conchas hemisféricas presas por hastes, conforme figura abaixo. Em um anemômetro de Robinson ideal, a velocidade do vento é dada pela velocidade linear das conchas. Um anemômetro em que a distância entre as conchas e o centro de rotação é r=25 cm, em um dia cuja velocidade do vento é v=18 km/h, teria uma frequência de rotação de

Questão
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(Pucpr 2016) O gráfico a seguir corresponde ao movimento de um móvel que se desloca sobre o eixo x, dado em metros, em função do tempo t em segundos. Determine a velocidade média do objeto durante todo o percurso.

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(Unicamp 2016) O Teatro de Luz Negra, típico da República Tcheca, é um tipo de representação cênica caracterizada pelo uso do cenário escuro com uma iluminação estratégica dos objetos exibidos. No entanto, o termo Luz Negra é fisicamente incoerente, pois a coloração negra é justamente a ausência de luz. A luz branca é a composição de luz com vários comprimentos de onda e a cor de um corpo é dada pelo comprimento de onda da luz que ele predominantemente reflete. Assim, um quadro que apresente as cores azul e branca quando iluminado pela luz solar, ao ser iluminado por uma luz monocromática de comprimento de onda correspondente à cor amarela, apresentará, respectivamente, uma coloração

Questão
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(Unicamp 2016) Tempestades solares são causadas por um fluxo intenso de partículas de altas energias ejetadas pelo Sol durante erupções solares. Esses jatos de partículas podem transportar bilhões de toneladas de gás eletrizado em altas velocidades, que podem trazer riscos de danos aos satélites em torno da Terra. Considere que, em uma erupção solar em particular, um conjunto de partículas de massa total mp = 5kg, deslocando-se com velocidade de módulo vp = 2x105 m/s, choca-se com um satélite de massa Ms = 95 kg que se desloca com velocidade de módulo igual a Vs =  4x103 m/s na mesma direção e em sentido contrário ao das partículas. Se a massa de partículas adere ao satélite após a colisão, o módulo da velocidade final do conjunto será de

Questão
2016Física

(Unicamp 2016) Músculos artificiais feitos de nanotubos de carbono embebidos em cera deparafina podem suportar até duzentas vezes mais peso que um músculo natural do mesmotamanho. Considere uma fibra de músculo artificial de 1mm de comprimento, suspensaverticalmente por uma de suas extremidades e com uma massa de 50 gramas pendurada, emrepouso, em sua outra extremidade. O trabalho realizado pela fibra sobre a massa, ao secontrair 10%, erguendo a massa até uma nova posição de repouso, é Se necessário, utilize g = 10 m/ s2.

Questão
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(Unicamp 2016) Beisebol é um esporte que envolve o arremesso, com a mão, de uma bola de 140 g de massa na direção de outro jogador que irá rebatê-la com um taco sólido. Considere que, em um arremesso, o módulo da velocidade da bola chegou a 162 km / h, imediatamente após deixar a mão do arremessador. Sabendo que o tempo de contato entre a bola e a mão do jogador foi de 0,07 s, o módulo da força média aplicada na bola foi de

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