Física — 1ª Fase

Um tubo em formato de U, com extremidades abertas e seção reta uniforme, encontra-se parcialmente preenchido com um líquido de densidade $d$. Os níveis são iguais em ambos os ramos (nível primitivo). Derrama-se lentamente no ramo da direita um segundo líquido de densidade $d' < d$, imiscível com o primeiro. No equilíbrio, a superfície livre do segundo líquido está a uma distância vertical $Y$ acima da superfície livre do líquido de densidade $d$ no ramo oposto. A superfície livre do líquido $d$ no ramo esquerdo elevou-se a uma altura $H$ em relação ao nível primitivo. A razão $d'/d$ é

Uma partícula executa MHS de amplitude $A$ ao longo do eixo $Ox$, com centro em $O$. No instante em que passa pela posição $x = A/2$, a razão entre energia cinética $K$ e energia potencial $U$ é $R$. Desconsiderando forças resistivas, o valor de $R^2$ é

Um entusiasta possui $M$ capacitores do tipo A ($100\,\mu\text{F}/25\text{V}$) e $N$ do tipo B ($1000\,\mu\text{F}/25\text{V}$). Em associação paralela obtém $2300\,\mu\text{F}$; em série obtém $31{,}25\,\mu\text{F}$. A razão $M/N$ é

Um raio de luz monocromática propaga-se de um meio A (índice $n_a$) para um meio B (índice $n_b$), com $n_a > n_b$, separados por superfície plana. Ambos os meios são transparentes, homogêneos e isotrópicos. É correto afirmar que

Duas partículas A e B partem da origem em MRU. A desloca-se ao longo do eixo $x$ positivo com velocidade $V_a$. B move-se no 1º quadrante com velocidade $V_b$ formando ângulo $\theta$ com o eixo $x$ positivo ($0^\circ < \theta < 90^\circ$). A razão $V_a/V_b$ para que $\overrightarrow{AB}$ permaneça sempre paralelo ao eixo $y$ é

Gás ideal monoatômico submetido a ciclo reversível: (i) expansão isobárica de $V_1$ a $V_2$ sob $P_1$; (ii) resfriamento isocórico em $V_2$ até $P_2 < P_1$; (iii) compressão adiabática retornando a $(V_1, P_1)$. É correto afirmar que

Cargas $q_1$ em $(0,0)$ e $q_2$ em $(0,d)$ se atraem com força $F$. Desloca-se $q_1$ para $(X,0)$ com $X>0$ e a força passa a ser $F/2$. As cargas possuem

Em um sistema com unidades fundamentais $L$, $M$ e $T$, a unidade de trabalho é $W$. Em outro sistema onde as unidades fundamentais são $2L$, $3M$ e $2T$, a unidade de trabalho é $W'$. A razão $W'/W$ é

Um projétil é lançado obliquamente no vácuo, do solo, a partir de uma superfície horizontal, com velocidade inicial de módulo $V$, sob a ação da aceleração da gravidade $g$, e com um ângulo de lançamento $\theta$ em relação à horizontal. O alcance total do projétil é $A$, e o tempo total de voo é $T$. Considere dois pontos distintos em sua trajetória que possuem a mesma altura $H$ e coordenadas horizontais $X_1$ e $X_2$, onde $X_2 > X_1$. Pode-se afirmar que o módulo da velocidade vetorial média na direção do vetor deslocamento entre esses pontos, $X_1$ e $X_2$, é dado por

No estudo da Termodinâmica, o modelo do gás ideal é amplamente utilizado para descrever o comportamento dos gases. Esse modelo se baseia em suposições fundamentais. Analise:

I. As moléculas do gás ideal não exercem forças entre si, exceto nos momentos de colisão, garantindo que o comportamento do gás seja determinado apenas pelo movimento das partículas.

II. As partículas que compõem o gás ideal são consideradas pontos materiais, ou seja, possuem massa, mas seu volume próprio é insignificante quando comparado ao volume total do recipiente que as contém.

III. As colisões intermoleculares bem como as colisões entre as moléculas do gás com as paredes do recipiente são perfeitamente elásticas.

Estão corretas as afirmativas

A Física é uma ciência empírica cujo objetivo é compreender e descrever o funcionamento do mundo. Para isso, essa ciência se baseia no uso de grandezas físicas. Sobre duas grandezas físicas de dimensões diferentes, $A$ e $B$, devidamente definidas em unidades do SI, é correto afirmar que

No estudo do eletromagnetismo, o movimento de uma carga elétrica puntiforme positiva $q$ em um campo eletromagnético é determinado pelas forças que atuam sobre ela. A interação da carga com os campos elétrico ($E$) e magnético ($B$) obedece à Força de Lorentz, descrita pela equação $F = q(E + V \times B)$, onde $V$ representa o vetor velocidade da partícula. Desprezando a força gravitacional, assinale o item que descreve corretamente o efeito da força de Lorentz sobre $q$.

No laboratório de mecânica básica da Universidade Estadual do Ceará, estão montados, sobre uma mesma bancada horizontal e lisa, dois experimentos do tipo massa-mola idênticos. No primeiro experimento, o sistema massa-mola é posto a oscilar em MHS com amplitude $A$. No segundo experimento, com amplitude $2A$, o sistema massa-mola também executa um MHS. Sabendo que, no primeiro experimento, o sistema possui energia mecânica total igual a $U$ e oscila com frequência $X$, a energia mecânica total do segundo sistema e sua frequência, em termos de $U$ e $X$, valem, respectivamente,

Uma lente convergente confeccionada em vidro apresenta, quando imersa no ar, uma distância focal igual a $X$. No entanto, quando imersa em água, essa mesma lente apresenta uma distância focal igual a $Y$. Sabendo que o índice de refração da água é $4/3$ e que o índice de refração do vidro é $3/2$, a razão $X/Y$ é dada por

Um tubo em formato de U, aberto nas extremidades, é utilizado em laboratório para obtenção da densidade $d$ de um líquido desconhecido a partir da densidade $d'$ de um líquido conhecido. O tubo, de seção transversal uniforme, possui um ramo esquerdo $E$, um trecho horizontal de comprimento $L$ e um ramo direito $D$ de mesmo comprimento que o esquerdo $E$. São despejados no tubo volumes iguais de dois líquidos, admitidamente imiscíveis, e aguarda-se o equilíbrio. Atingido o equilíbrio, observa-se que o ramo esquerdo $E$ encontra-se preenchido até uma altura $X$ com o líquido de densidade $d$, ao passo que o ramo direito $D$ encontra-se preenchido até uma altura $Y$ com o líquido de densidade $d'$. A razão $d/d'$ para que o trecho horizontal do tubo também se encontre preenchido com o líquido de densidade $d'$ é

Uma porta homogênea de altura $2A$ e largura $2B$ está fixada por meio de dobradiças $S$ (superior) e $I$ (inferior) situadas em seus extremos. Sabendo que a porta apresenta peso $P$, a razão entre as componentes horizontal e vertical da reação na dobradiça inferior $I$ para que seja nula a componente vertical da reação na dobradiça superior $S$ é expressa por

No prisma de reflexão total constituído de um material transparente e isotrópico, em que a seção principal é formada por um triângulo retângulo isósceles de hipotenusa com comprimento $L$, um raio de luz incide perpendicularmente na face associada à hipotenusa e emerge dessa face ao longo de uma direção paralela à do raio incidente, resultando em um desvio de $180°$. Esse efeito ocorre em virtude de duas reflexões internas totais dentro do prisma, em cada uma das faces associadas aos catetos. Assim, é correto afirmar que a soma das distâncias percorridas pelo raio de luz no interior do prisma é

Um avião em voo acumula uma camada de gelo com volume $V$ em suas asas. Supondo-se que o gelo esteja na temperatura de $273\,K$ e que a densidade desse gelo seja de $D$ e considerando que o calor latente de fusão do gelo seja $L$ e que todas as grandezas aqui utilizadas estão em unidades do SI, pode-se afirmar corretamente que o calor, em joules, necessário para fundir esse gelo é

Em uma aula de Física, durante uma revisão sobre os conceitos fundamentais da mecânica clássica, o professor fez as seguintes afirmações sobre o comportamento dos corpos sob a ação de forças:

I. A lei da inércia afirma que, quando o corpo está em estado de equilíbrio, estático ou dinâmico, a força resultante sobre ele é nula.

II. O módulo da força resultante de duas forças, $F_1$ e $F_2$, é sempre o mesmo, independentemente da orientação entre $F_1$ e $F_2$.

III. De acordo com a terceira lei de Newton, as duas forças ação e reação podem-se anular quando atuam sobre o mesmo corpo.

Está correto somente o que consta em

Considere um circuito elétrico ideal, contendo uma fonte de tensão, resistores e fios condutores. Com base nos princípios estabelecidos por Ohm e Kirchhoff, assinale a afirmação verdadeira.

Considere o caso em que uma partícula sujeita a uma força resistiva é arremessada verticalmente para cima a partir do solo com velocidade inicial $U$ e retorna ao solo com velocidade $V$. Suponha que o módulo da aceleração da gravidade local seja $g$. Considere que a energia mecânica dissipada pela força resistiva que atua na partícula de massa $m$ seja proporcional à distância percorrida pela partícula. Adotando como $K$ a constante de proporcionalidade, a razão entre $U^2/V^2$ é

A velocidade da luz no vácuo $c$, a constante gravitacional $G$ e a constante de Planck $h$, com a dimensão de $[h] = [\text{energia}]\cdot[\text{tempo}]$, são exemplos de constantes universais. Ao adotarmos como fundamentais as grandezas $c$, $G$ e $h$, ao invés das grandezas massa ($M$), comprimento ($L$) e tempo ($T$), a grandeza massa ao quadrado teria dimensão nesse sistema de

Uma prancha homogênea de comprimento $L$ e peso $P$ encontra-se em equilíbrio na horizontal, apoiada em seus extremos sobre dois suportes $E$ e $D$. Uma força de intensidade $P/2$ é aplicada verticalmente, de cima para baixo, sobre a prancha a uma distância $X$ do suporte $E$. Para que a prancha permaneça em equilíbrio, a razão entre as reações nos suportes $E$ e $D$ respectivamente deve ser dada por

Na superfície da Terra, considerada esférica de raio $R$ e de densidade volumétrica uniforme, a gravidade assume valor $g$. Sendo $D$ a profundidade, medida na vertical a partir da superfície da Terra, de uma mina hipotética, a razão $D/R$ para que se tenha um valor de $g$, valor medido na superfície, $N$ vezes maior que $g'$ é dado por

A interação gravitacional é uma das quatro interações fundamentais da natureza. Compreendida em termos geométricos, a gravidade, como apresentada no modelo proposto por Einstein (1915), mudou nossa visão de espaço e tempo. Atente para o que se afirma a seguir e assinale com V o que for verdadeiro e com F o que for falso.

( ) Na teoria newtoniana, a interação gravitacional é uma interação universal, entre todas as massas, que é sempre atrativa.

( ) A interação gravitacional é uma interação de curto alcance e sua lei do inverso do quadrado da distância governa o comportamento de nosso universo.

( ) É possível criar uma blindagem gravitacional, em analogia com o caso elétrico, uma vez que cargas gravitacionais, isto é, as massas positivas e negativas, podem ser encontradas livremente na natureza.

( ) A interação gravitacional é a mais fraca dentre as quatro interações fundamentais conhecidas, atuando em todas as escalas de energia acessíveis.

A sequência correta, de cima para baixo, é

Em um laboratório de física experimental, estudantes estão investigando as propriedades de dois condutores elétricos A e B isolados e inicialmente neutros. Durante o experimento, o condutor A é ligado a uma fonte de alta tensão até que lhe seja transferida quantidade de carga elétrica Q. Em seguida, o condutor B é posto em contato com o condutor A, permitindo que a carga elétrica do condutor A seja compartilhada com o condutor B. Sobre esse experimento, é correto afirmar que

Em uma aula prática de física, o professor propõe aos alunos uma forma de estimar o diâmetro do Sol. A atividade consiste em fazer um pequeno furo em uma cartolina para projetar a imagem do Sol em uma superfície plana, sendo $d$ o diâmetro da imagem projetada do Sol e $h$ a distância entre a cartolina e a superfície de projeção. Desprezando o movimento relativo entre o Sol e a Terra, e considerando que a luz se propagou em linha reta em toda sua trajetória, é correto afirmar que o diâmetro do Sol em função de $H$, $d$ e $h$ é, aproximadamente, (Nota: $H$ é a distância entre o Sol e a cartolina.)

Durante um teste em uma pista retilínea, o engenheiro de testes avalia o desempenho do novo carro esportivo Aldi SR. Este carro acelera do repouso até $100\,\text{km/h}$ ($27{,}8\,\text{m/s}$) com uma aceleração constante de $9\,\text{m/s}^2$ e, em seguida, de $100\,\text{km/h}$ a $200\,\text{km/h}$ ($55{,}6\,\text{m/s}$) com uma aceleração também constante de $5\,\text{m/s}^2$. Com base nesses dados, pode-se afirmar corretamente que a velocidade média do Aldi SR, durante o teste de aceleração, partindo do repouso até atingir a velocidade final de $200\,\text{km/h}$ é de, aproximadamente,

Em um seminário de física, um professor apresentou aos alunos o conceito de transformações cíclicas em sistemas termodinâmicos. Na sequência, propôs um problema teórico envolvendo um motor térmico ideal, operando em ciclos, no qual o sistema realiza trabalho sobre o ambiente e troca calor com dois reservatórios térmicos, um quente e o outro frio, com temperaturas $T_1$ e $T_2$ respectivamente. Com base no entendimento das transformações cíclicas e das leis da termodinâmica, assinale a afirmação verdadeira em relação ao funcionamento desse motor térmico ideal.

Como uma proposta desafio, um professor fornece aos seus alunos dois capacitores cerâmicos de capacitâncias X e Y desconhecidas. Na impossibilidade de se utilizar um capacímetro, as únicas informações conhecidas pelos alunos são as capacitâncias máximas e mínimas, medidas em pF (picofarads), que podem ser obtidas a partir das combinações entre X e Y. Sabendo que o valor máximo e o mínimo para a capacitância combinada dos capacitores X e Y valem respectivamente $13$ e $36/13$, a razão entre a capacitância do capacitor de maior valor e a capacitância do capacitor de menor valor é

O efeito Pop-Up é observado quando uma esfera flutuante, mantida presa abaixo da superfície da água, é solta e se desloca através do fluido saltando em direção ao ar. Em um experimento típico, onde a aceleração da gravidade local tem módulo $g$, uma esfera flutuante de densidade $X$ e de dimensões desprezíveis é mantida a uma profundidade $h$ no interior da água de densidade $Y$ ($Y>X$). Desprezando os efeitos de arraste no ar e no fluido e considerando apenas o regime vertical, ausência de movimentação lateral, é correto afirmar que a altura $H$ atingida pela esfera acima da superfície livre do líquido é

Um estudante munido de uma mola ideal e de um bloco padrão constrói, em laboratório, um oscilador harmônico simples. Após alguma condição inicial fornecida ao sistema, o estudante observa que o bloco oscila horizontalmente com uma frequência angular $\omega$ e amplitude $2L$ em torno da posição de equilíbrio O, origem de Ox (eixo das abscissas). Além disso, o estudante registra que após um intervalo de tempo mínimo $\Delta t$, o bloco saiu do ponto A situado em $x = -2L$ e atingiu o ponto B situado em $x = L$. Desprezando quaisquer efeitos resistivos indesejados, o intervalo de tempo $\Delta t$ é expresso, em termos de $\omega$, por

Dois móveis A e B partem juntos da origem, em $t = 0\,\text{s}$, em trajetórias retilíneas seguindo direções que formam ângulo de $60^\circ$. Suas funções horárias são $S_A(t) = 40t$ e $S_B(t) = 30t + 5t^2$ em unidades do (SI). A distância, em metros, entre os móveis A e B dois segundos após o início do movimento é

Um estudante de Física resolveu construir uma escala termométrica X e observou que uma variação de $40^\circ$ na escala Celsius corresponde a uma variação de $60^\circ$ na escala X. Sabendo que $20\,^\circ\text{X}$ corresponde ao ponto de fusão da água, é correto afirmar que o ponto de ebulição da água em graus X é igual a

Em um laboratório de óptica, sobre um trilho óptico, encontram-se uma lente convergente e a sua direita um espelho côncavo, alinhados e separados por uma distância $x$. Um objeto linear é colocado sobre o trilho, à esquerda da lente, levando-a a produzir uma imagem real e do mesmo tamanho do objeto. A imagem produzida pela lente funciona como objeto para o espelho côncavo que produz uma imagem do mesmo tamanho do objeto, porém invertida em relação à imagem produzida pela lente. Sendo $F$ e $f$ os focos da lente convergente e do espelho côncavo respectivamente, é correto afirmar que o valor de $x$ é

Uma carga elétrica positiva Q, de massa desprezível, movimenta-se em trajetória retilínea com velocidade constante de módulo $V$ quando penetra em uma região do espaço onde existe um campo elétrico uniforme de módulo $E$ e um campo magnético uniforme de módulo $B$. Observa-se que, após adentrar na referida região, a carga segue seu movimento sem nenhuma alteração de sua velocidade ou mesmo em sua trajetória. Assim, pode-se afirmar corretamente que

Uma partícula de massa $m$ executa um Movimento Harmônico Simples (MHS) de amplitude $L$, ao longo do eixo das abscissas Ox, com centro das oscilações em P não coincidente com O, origem de Ox. O quadrado da velocidade $V$ da partícula guarda, com sua posição $x$, uma relação funcional curiosa expressa por $V^2(x) = Ax^2 + Bx + C$, com $A$, $B$ e $C$ constantes dadas em unidades do Sistema Internacional (SI). Sabendo que $B^2 - 4AC = \Delta > 0$ e que quaisquer efeitos resistivos são negligenciáveis, a amplitude $L$ desse MHS é dada por

Um operário faz uso de um palete munido de rodízios para transportar caixas em um armazém. A presença dos rodízios torna o atrito entre o palete e o assoalho desprezível. Além disso, o atrito entre as caixas e o palete, ambos confeccionados em madeira, não é desprezível e apresenta coeficiente de atrito estático igual a $0{,}5$. Para o transporte de uma única caixa de massa igual a $30\,\text{kg}$, assentada sobre o palete, o operário aplica sobre ela uma força horizontal de módulo $F$ paralela ao assoalho. Dessa maneira, o conjunto todo passa a mover-se sem que haja movimento relativo da caixa sobre o palete. Sabendo que a aceleração da gravidade local tem módulo igual a $10\,\text{m/s}^2$ e que a massa do palete com rodízios é de $25\,\text{kg}$, o valor máximo do módulo da força horizontal $F$, em Newtons, aplicada pelo operário nessa situação, é igual a

O transporte de cargas líquidas em caminhões-tanques fechados exige cuidado redobrado do motorista durante a viagem. Um caminhão que transporta em sua carroceria tanques cúbicos abertos e com volume $V$, preenchidos completamente com líquido de densidade $d$, desperdiça parte de sua carga em virtude de seu movimento. Para um caminhão que se desloca horizontalmente com aceleração constante $A$, a massa de fluido desperdiçada no transporte de dois destes tanques é $M$. Sabendo que a aceleração da gravidade local é $g$, a expressão para $M$ é dada por

Um capacitor de placas planas e paralelas é carregado por meio de uma fonte de bancada capaz de estabelecer uma diferença de potencial constante $V$ entre seus terminais. Durante o processo de carga, a energia armazenada no capacitor de capacitância $C$, inicialmente descarregado, tem valor $X$. Em seguida e após ser desconectado da fonte de bancada, o capacitor tem suas placas reposicionadas em uma nova configuração por um agente externo. Na nova configuração, as placas permanecem paralelas e situadas a uma distância três vezes maior do que a distância original. Sendo assim, o trabalho realizado pelo agente externo no reposicionamento das placas em termos de $X$ é

Em dias chuvosos, é comum o asfalto ficar molhado de forma a diminuir o coeficiente de atrito dinâmico. Um motorista trafega por um trecho horizontal, após uma chuva, a uma velocidade $V$ (em km/h) quando percebe que o sinal está vermelho. Rapidamente aciona os freios e o carro para após percorrer uma distância $D$. Considerando $\mu$ o coeficiente de atrito dinâmico do asfalto molhado, $1{,}2\mu$ o coeficiente de atrito dinâmico para o asfalto seco e a mesma velocidade inicial para ambos os casos, é correto afirmar que

O problema em questão consiste em uma joia, confeccionada em ouro, que possui massa de $36\,\text{g}$ quando medida no ar, ao passo que, quando imersa em água, cuja densidade é de $1\,\text{g/cm}^3$, possui massa aparente de $34\,\text{g}$. Suponha que outro metal menos nobre, prata, por exemplo, tenha sido misturado ao ouro na confecção da joia. Adotando para efeito de cálculo que a densidade do ouro e da prata valem, respectivamente, $20\,\text{g/cm}^3$ e $10\,\text{g/cm}^3$, a razão entre a massa de prata e a massa de ouro presentes na joia é de

Lentes são instrumentos ópticos muito comuns em nosso cotidiano. Dentre os tipos de lentes, existem as lentes esféricas, que podem ser convergentes ou divergentes. Sobre as propriedades das lentes esféricas são feitas as seguintes afirmações:

I. Lentes de bordas finas são sempre convergentes.

II. Lentes de bordas espessas podem produzir imagens reais e virtuais.

III. A convergência ou divergência das lentes são características determinadas pela relação entre seu índice de refração e o índice de refração do meio onde estão inseridas.

É correto o que se afirma em

Em um laboratório, um estudante mediu o volume e a massa de 100 gotas de água, encontrando respectivamente os valores de $6{,}9\,\text{ml}$ e $4{,}98\,\text{g}$. Assim, é correto afirmar que a ordem de grandeza do volume de uma gota somada à ordem de grandeza do número de moléculas de água em uma gota de água é (Dados: a massa molar da água é $18{,}02$ e o número de Avogadro é $6{,}02\cdot10^{23}$.)

Um estudante de Física realiza um experimento mental onde existe um bloco de massa $M$ que se encontra em repouso sobre uma superfície horizontal infinita e sem atrito ao qual se aplica uma força $F$ constante até que ele atinja uma velocidade $V$. Atente para as seguintes afirmações sobre esse experimento:

I. O sistema é conservativo e o trabalho realizado pela força F é proporcional ao quadrado da velocidade V.

II. Após a atuação da força F, o bloco irá parar ao percorrer uma distância D.

III. A quantidade de movimento é conservada em todas as etapas do experimento.

Está correto o que se afirma somente em

No laboratório de mecânica básica da Universidade Estadual do Ceará, um estudante realiza um experimento com dois pêndulos simples. Um dos pêndulos possui fio de comprimento $L$ e período de $2\,\text{s}$ ao passo que o segundo pêndulo, com comprimento de fio 21% maior, apresenta período $T$ quando medido com o auxílio de um cronômetro. Os pêndulos são largados simultaneamente e postos a oscilar livremente. Após 1800 oscilações do primeiro pêndulo e desprezados quaisquer efeitos resistivos indesejados, o segundo pêndulo estará

De modo a realizar o reparo em um antigo equipamento de TV da série Sony Wega, um técnico necessita de um capacitor específico de capacitância de valor $10/11\,\mu\text{F}$. Infelizmente, no fornecedor local de componentes, só há disponível capacitores de capacitância $2\,\mu\text{F}$. De modo a obter o capacitor desejado, o técnico faz uso de 7 destes capacitores que devem ser separados em dois grupos G1 e G2 e, em seguida, associados entre si. O capacitor resultante obtido da associação em G1 é combinado, em série, com o capacitor resultante da associação obtida em G2. A combinação adequada que fornecerá o capacitor necessário para o reparo é

Considere um sistema físico no qual uma força externa $F(x,t)$ atua sobre um objeto de massa $m$ inicialmente em repouso. Neste cenário, a força $F(x,t)$ é descrita pela relação matemática $Ax + Bt^2$, onde $x$ representa a posição do objeto e $t$ a variável tempo. Para que esta modelagem seja possível, as constantes $A$ e $B$ devem ser expressas em unidades adequadas. Diante deste fato, a razão $B/A$ tem a mesma dimensão que a da grandeza física

A Física de Partículas investiga fenômenos que ocorrem em altas energias e em escalas extremamente pequenas, nas quais os efeitos relativísticos, associados à velocidade da luz $c$ (em m/s), e os efeitos quânticos, relacionados à constante de Planck dividida por $2\pi$, $\hbar$ (em J·s), tornam-se fundamentais. Nesse contexto, utiliza-se um sistema de unidades naturais, em que essas constantes universais são incorporadas às equações. Adotando-se $c = \hbar = 1$, todas as grandezas passam a ser expressas em potências de energia (ou, de forma equivalente, de massa). Sabendo que, no SI, as dimensões fundamentais são comprimento (L), massa (M) e tempo (T), a constante de gravitação universal $G$ de Newton possui, em unidades naturais, a sua dimensão dada por

Um bloco cúbico homogêneo de aresta $L$ e densidade $d$ flutua parcialmente submerso em uma cuba preenchida com um líquido de densidade $D$. Na face superior do bloco, existe uma cavidade cúbica, aberta superiormente, de aresta igual a $L/2$, escavada centralmente, de modo que a cavidade não atinge o fundo nem as faces laterais do bloco. Ao despejar-se, lentamente, o líquido presente na cuba nessa cavidade, o bloco começa a submergir até ficar na iminência de afundar definitivamente. Nessas condições, o volume $V$ de líquido que deve ser colocado na cavidade, admitindo-se que o bloco permanece na vertical durante o processo, é igual a

Satélites artificiais são utilizados em diversas aplicações. O movimento orbital desses satélites é mantido pela força gravitacional da Terra, que atua como resultante centrípeta do movimento. Desprezando a resistência do ar, considere um satélite que descreve uma órbita circular de período $T$ em torno da Terra, de raio $R$ e aceleração da gravidade de módulo $g$ em sua superfície. Se o satélite está a uma altitude $h$ acima da superfície, de modo que o raio de sua órbita é $R+h$, o valor de $T^2 g/4\pi^2$, em termos de $R$ e $h$, é

Considere um hemisfério rígido de raio $R$, com o plano meridiano vertical que contém seu eixo de simetria. Uma barra homogênea e indeformável, de comprimento $L$ e peso $P$, é colocada de modo que suas extremidades se apoiem simetricamente em dois pontos da superfície interna do hemisfério. Admita que as forças de contato sejam normais à superfície (sem atrito), e que a barra esteja em equilíbrio na horizontal. Sabendo que $0 < L < 2R$ e que a intensidade de cada reação normal é $N$, o valor de $(P/N)^2$ é

Considere um sistema composto por duas máquinas operando em série e sem perda de acoplamento. O motor I funciona entre duas fontes de temperaturas $T_1$ e $T_3$ ($T_1 > T_3$), absorvendo da fonte quente uma quantidade de calor $Q_1$ e fornecendo um trabalho $W$. Seu rendimento é igual a 60% do rendimento de um motor de Carnot operando entre as mesmas temperaturas. O trabalho $W$, por sua vez, é inteiramente utilizado para acionar uma máquina frigorífica de Carnot (Máquina II) que opera entre temperaturas $T_3$ (fonte quente) e $T_4$ (fonte fria), removendo uma quantidade de calor $Q_4$ da fonte fria. Supondo que, para o sistema aqui descrito, $T_1 = 600\,\text{K}$, $T_3 = 400\,\text{K}$ e $T_4 = 300\,\text{K}$, a razão $Q_4/Q_1$ é (Nota: o COP da Máquina II é calculado pela razão entre o calor removido $Q_4$ da fonte fria e o trabalho $W$ realizado para isso.)

Dispositivos de aceleração linear (linacs) aumentam a energia cinética de partículas carregadas, fazendo-as atravessar sucessivos "gaps" onde existe uma diferença de potencial elétrica. Em cada gap, uma partícula de carga $q$ recebe um acréscimo em sua energia elétrica de $q\Delta V_k$, onde $\Delta V_k$ é a diferença de potencial entre as placas do $k$-ésimo gap. Considere uma partícula de massa $m$ e carga $q$, inicialmente em repouso, que atravessa $N$ gaps idênticos em um linac. Suponha que os gaps foram projetados de modo que as diferenças de potencial $\Delta V_k$ tenham um ajuste geométrico, ou seja, $\Delta V_k = \Delta V\, r^{k-1}$ para $k = 1, 2, \ldots, N$, com $r > 0$. Nessa última relação, $\Delta V$ representa um acréscimo constante no potencial. Ademais, medindo-se a velocidade da partícula imediatamente após o $N$-ésimo gap, obtém-se $U$. Com base nesses dados, a razão carga/massa $q/m$ da partícula vale (Nota: admita que não há perdas por radiação nem por colisões e que as velocidades permanecem em regime não relativístico durante todo o processo.)

Em um laboratório de Física, um estudante realiza um experimento com um espelho esférico côncavo de Gauss, de distância focal $F$, que se encontra imerso em meio homogêneo e transparente. Um objeto linear de altura $H$ é colocado a uma distância $3F$ do vértice do espelho. Forma-se então uma imagem real de altura $Y$ a uma distância $X$ do vértice do espelho. Em seguida, o objeto é posicionado a distância $X$ do vértice do mesmo espelho, onde dá origem a uma outra imagem de altura $Z$. Assim, é correto afirmar que a razão $Z/Y$ entre as alturas das imagens é

Alguns dispositivos não ôhmicos (filamentos incandescentes ou componentes semicondutores) apresentam relação não linear entre tensão e corrente, podendo, em certos intervalos de operação, admitir dois valores de corrente para a mesma tensão aplicada. Um dispositivo não ôhmico apresenta uma relação entre a diferença de potencial $V$ (em volts) e a corrente $I$ (em ampères) dada por $V = -AI^2 + BI$, com $A > 0$ e $B > 0$. Quando duas amostras idênticas desse dispositivo são ligadas em paralelo a uma diferença de potencial fixa $V_0$, com $0 < V_0 < B^2/4A$, as correntes que percorrem cada amostra correspondem às duas raízes reais e positivas $I_1$ e $I_2$ da equação quadrática acima. Suponha que, no regime de operação considerado, uma das correntes seja três vezes a outra, isto é, $I_2 = 3I_1$. Nessas condições, a tensão $V_0$ (expressa em termos de $A$ e $B$) vale

O uso de transformadores em práticas didáticas permite a compreensão de conceitos físicos, como a indução eletromagnética e a transformação de tensão. Um destes transformadores, com enrolamento primário contendo 2400 espiras, é ligado a uma rede elétrica de $120\,\text{V}$ (tensão nominal no primário). O secundário do transformador possui derivações, entre as quais as de $6\,\text{V}$ e $12\,\text{V}$. Em um teste típico, uma mesma lâmpada é conectada sucessivamente às derivações, e as potências dissipadas são medidas, sendo $P_6 = 5\,\text{W}$ e $P_{12} = 20\,\text{W}$. Com base nesses dados, o número de espiras correspondente à derivação de $12\,\text{V}$ é

Em equipamentos elétricos reais, há sempre perdas internas de natureza resistiva e, em certas situações, a condição de ajuste do equipamento para atingir a potência útil máxima é relevante. Uma fonte ideal de tensão de $120\,\text{V}$ alimenta um equipamento cujo modelo elétrico pode ser representado por uma resistência interna $r = 10\,\Omega$ (responsável pelas perdas) em série com uma resistência ajustável $R$, correspondente à carga útil do equipamento. Quando o equipamento é ajustado de modo que a potência dissipada na resistência $R$ é máxima, a corrente elétrica $I$, que percorre o circuito, é

Dois alto-falantes idênticos emitem sons de mesma frequência e em fase, sendo colocados frente a frente a $4{,}0\,\text{m}$ de distância entre si. Um estudante caminha ao longo da linha que liga os dois alto-falantes e percebe alternância entre regiões de som intenso e regiões de quase silêncio. Sabendo que a frequência emitida é de $340\,\text{Hz}$ e que a velocidade de propagação do som no ar é de $340\,\text{m/s}$, a distância entre dois pontos consecutivos de silêncio é

Considerando duas escalas termométricas lineares A e B, calibradas nas CNTP, com temperaturas de vaporização da água dadas respectivamente por $T_A$ e $T_B$, determinou-se a variação entre os pontos de vaporização da água e fusão do gelo para as escalas A e B, obtendo-se os valores $\Delta A$ e $\Delta B$ respectivamente. Assim, é correto afirmar que a temperatura $T$ que apresenta o mesmo valor numérico nas duas escalas é

O estudo do movimento harmônico simples (MHS) é frequentemente facilitado pelo modelo de movimento circular uniforme (MCU), do qual o MHS é a projeção sobre o diâmetro tomado como eixo de referência. Em um experimento, um oscilador harmônico de amplitude $A$ é observado em quatro instantes igualmente espaçados ao longo de um período $T$, correspondendo a quatro posições igualmente distribuídas no círculo que representa o MCU. O deslocamento medido sobre o diâmetro a partir da posição de equilíbrio é dado por $x(t) = A\cos(2\pi t/T)$. Nessas condições, o valor da soma dos deslocamentos $x_1 + x_2 + x_3 + x_4$, correspondentes aos instantes $t = 0$, $T/4$, $T/2$ e $3T/4$, é

Um entregador de mercadorias deve percorrer uma trajetória retilínea de comprimento $L$ em um intervalo de tempo $T$. Para percorrer o primeiro quarto da trajetória ($L/4$), ele utiliza a metade do intervalo de tempo. O valor do módulo da velocidade vetorial média necessária para percorrer o restante do percurso de forma que ele consiga realizar a entrega no intervalo de tempo $T$ é

Em um violão devidamente afinado, duas cordas $C_1$ e $C_2$, de mesmo comprimento $L$, submetidas às tensões $T_1$ e $T_2$ respectivamente, vibram no primeiro harmônico. Sendo a razão entre suas densidades lineares de massa $\mu_1/\mu_2 = 2$, é correto concluir que a relação entre as tensões $T_1/T_2$ para que as duas cordas vibrem na mesma frequência fundamental deve ser igual a

Uma partícula de massa $M$ é lançada horizontalmente da coordenada $(0,H)$ do plano XY, com velocidade $V$, no vácuo nas proximidades da superfície da Terra. Ao tocar o solo, a partícula encontra-se na coordenada $(A,0)$. Assim, é correto afirmar que a coordenada $X$, medida a partir da origem quando a partícula tiver percorrido o primeiro quarto da altura $H$, é igual a

Os vetores são fundamentais na Física, pois permitem representar grandezas que possuem direção, sentido e intensidade. A álgebra vetorial fornece as operações e propriedades necessárias para manipular essas grandezas com rigor matemático e coerência física. Sobre a álgebra vetorial, é correto afirmar que

Uma carga pontual de módulo $q$ e massa $m$ é abandonada na origem do plano XY em repouso no vácuo. Nessa região, existe um campo elétrico uniforme $E$ orientado da esquerda para a direita, cujas linhas de campo são paralelas ao eixo $x$. Desprezando a força gravitacional, é correto afirmar que, nessas condições,

Em um laboratório, estudam-se duas lentes, $L_1$ e $L_2$, esféricas de índices de refração iguais a $n$ imersas em meios transparentes isotrópicos. A lente $L_1$ (biconvexa) está em um meio de índice de refração $n_1 > n$, já a lente $L_2$ (bicôncava) está em um meio de índice de refração $n_2 < n$. Para essa configuração, é correto afirmar que

Um fio condutor retilíneo muito longo encontra-se no plano XY, orientado na direção vertical ao longo do eixo Y. O fio é percorrido por uma corrente constante $I$ no sentido de baixo para cima. No primeiro quadrante, encontra-se uma espira condutora quadrada de lado $L$ e resistência $R$ que se move com velocidade constante $V$, para a direita, afastando-se do fio. Durante todo o movimento, dois de seus lados permanecem paralelos ao fio. Considerando o meio como vácuo, analise as seguintes afirmações:

I. O fluxo do campo magnético produzido pelo fio, através da espira, é constante no tempo; portanto, pela Lei de Faraday, a força eletromotriz induzida na espira é nula.

II. O fluxo magnético através da espira varia com o tempo, devido à variação espacial da intensidade do campo do fio sobre a área da espira conforme ela se afasta, gerando força eletromotriz induzida.

III. A força magnética resultante sobre a espira é não nula e aponta no sentido de afastá-la do fio.

É correto somente o que se afirma em