2023-CFS2

Um raio de luz monocromático (raio I) incide sobre a superfície plana de separação entre dois meios homogêneos e transparentes, parte do raio é refletido (raio II) e parte é refratado (raio III). O meio 1 é o ar (índice de refração igual a 1) e no meio 2 tem-se o valor da velocidade da luz igual a $3\cdot10^8\,\text{m/s}$. O raio II forma com a superfície de separação um ângulo de $30^\circ$, conforme pode ser observado na figura a seguir. Determine, em graus, o ângulo $\beta$ que é formado entre o raio refratado e o raio incidente.

Sendo que:

– N é reta normal aos meios; e

– a velocidade da luz no ar tem valor igual a $3\cdot10^8\,\text{m/s}$.

Um cubo homogêneo de massa $M$ e de arestas iguais a $a$, foi colocado sobre uma superfície plana em um local em que a aceleração da gravidade tem intensidade igual a $g$. Sabendo que $\mu$ representa a densidade do material que constitui o cubo, é correto afirmar que a pressão $p$ aplicada pela base deste cubo sobre a superfície plana pode ser expressa como:

No circuito a seguir todos os resistores são ideais e cada um com resistência elétrica de $10\,\Omega$. Se entre os pontos a e b for conectada uma fonte de tensão de 110 volts, qual a diferença, em ampères, entre as indicações do amperímetro ideal com a chave Ch fechada e aberta?

No ano de 2023, o modelo atômico proposto pelo físico dinamarquês Niels Bohr completará 110 anos. O físico utilizou a estrutura do modelo planetário de Rutherford e incluiu algumas ideias propostas por Max Planck. Bohr postulou que os elétrons ocupariam apenas determinadas órbitas circulares ao redor do núcleo. Nestas órbitas, que foram denominadas estados estacionários ou níveis de energia, os elétrons poderiam girar indefinidamente sem perder energia e, portanto, sem emitir radiação. Tais órbitas, que foram caracterizadas com um número quântico $n$, podiam assumir valores inteiros e uma energia específica para cada nível. Na figura apresenta-se um diagrama com os níveis de energia, em elétron-volts (eV), para o átomo de hidrogênio.

Quando um elétron que ocupa o nível $n=3$ retorna para o $n=1$ (estado fundamental), emite um fóton cujo valor da frequência será de _______ Hz.

Adote o valor da constante de Planck igual a $4\cdot10^{-15}\,\text{eV}\cdot\text{s}$.

Assinale a alternativa que completa a lacuna acima.

Um motociclista com massa igual a 50 kg, que está sobre uma moto de massa igual a 100 kg, desloca-se numa pista retilínea com velocidade constante. Num determinado instante ele está se aproximando de um veículo que está na mesma pista, no mesmo sentido e executando movimento retilíneo com velocidade constante de 15 m/s. O motociclista consegue ver a sua imagem refletida no espelho plano retrovisor do veículo à frente e supõe que a sua imagem apresenta uma velocidade de 10 m/s. Assim a energia cinética do conjunto (motociclista e moto), em J, é de _________.

Duas cargas elétricas puntiformes idênticas, $q_1$ e $q_2$, inicialmente estão fixadas nos vértices de um retângulo, no lado que mede $\dfrac{4}{3}a$. O outro lado mede $a$ e a diagonal $d$, conforme mostrado na Figura I. Nessa situação a intensidade da força de interação eletrostática entre as cargas é dada por $F$. Quando $q_1$ for colocada na diagonal do retângulo, como mostrado na Figura II, tem-se uma nova força eletrostática de intensidade dada por $F\prime$. Assinale a alternativa que apresenta a relação correta entre as forças citadas.

Adote: o meio como sendo o vácuo.

Um veículo A desloca-se por uma estrada plana e retilínea com uma velocidade constante de 54 km/h. Num determinado instante $t=0$, este veículo passa exatamente numa posição na qual parte, do repouso, na mesma estrada, no mesmo sentido e na mesma direção, um veículo B. Sabe-se que este veículo B descreve um movimento retilíneo uniformemente variado. As velocidades em função do tempo, em unidades do Sistema Internacional, para os dois veículos são descritas no gráfico a seguir. Determine, em segundos, o instante em que o veículo B irá alcançar o veículo A.

Observação: no gráfico, $v_A$ e $v_B$ representam, respectivamente, a velocidade do veículo A e a velocidade do B.

Em alguns parques de diversões existe um brinquedo que geralmente é chamado de Sky Coaster, que consiste basicamente de um grande pêndulo, no qual as pessoas são dependuradas pelas costas por um cabo bem longo. A trajetória curvilínea inicia-se de uma determinada altura, passa próximo ao chão em alta velocidade e chega no outro extremo a um ponto com a mesma altura de onde iniciou e, no qual inverte o movimento, dando à pessoa uma sensação de um voo livre.

Em um determinado Sky Coaster tem-se que a distância da projeção no solo dos pontos A e B é de 100 metros, conforme a figura a seguir. E também tem-se que as pessoas, nesse brinquedo, levam 6 segundos desde o lançamento até o ponto de inversão do movimento, ou seja, entre os pontos A e B da figura.

Desprezando qualquer tipo de atrito e supondo que o movimento da projeção da pessoa no solo realiza um Movimento Harmônico Simples (MHS), qual o valor do módulo da velocidade, em km/h, com que os usuários desse brinquedo passam no ponto mais baixo da trajetória?

Obs. Utilize $\pi=3$.

Um ônibus desloca-se com velocidade constante em um trecho retilíneo de uma estrada. Um passageiro desse ônibus, estudante de Física, vê através da janela uma placa na beira da estrada que informa a existência de telefones de emergência a cada quilômetro da estrada. Com a intenção de calcular o valor da velocidade do ônibus, o estudante usa o cronômetro do relógio do telefone celular e verifica o intervalo de tempo que o ônibus leva para percorrer a distância de um telefone de emergência a outro.

Assinale a alternativa que preenche corretamente a frase a seguir.

Para que o ônibus esteja a 100 km/h, o tempo medido pelo estudante deve ser de ___ segundos.

Quatro lâmpadas incandescentes têm escrito nos seus bulbos as seguintes informações:

L1 = 12 V, 6 W / L2 = 12 V, 12 W

L3 = 12 V, 24 W / L4 = 12 V, 48 W

No circuito a seguir, considerando a fonte ideal e as lâmpadas como resistores ôhmicos, qual das lâmpadas irá dissipar a maior potência?

Umas das vantagens dos carros elétricos, sobre os que utilizam motores a combustão, é a possibilidade de “restituir” parte da energia utilizada para colocar o carro em movimento, recarregando as baterias no momento da frenagem através dos freios regenerativos. Isso é possível porque os motores elétricos podem funcionar como geradores elétricos durante a frenagem, os quais convertem parte da energia cinética em energia elétrica nesse processo.

Um carro elétrico com massa total de 1400 kg movimenta-se em um trecho retilíneo e plano de uma estrada, com velocidade constante de 90 km/h. Em um certo instante utiliza-se os freios regenerativos até atingir 18 km/h em 8 segundos e a partir dessa velocidade os freios mecânicos são acionados até parar totalmente o veículo.

Nessas condições, considerando todo o sistema ideal, qual a potência “restituída”, em kW, às baterias durante o tempo que o freio regenerativo permaneceu acionado?

Num laboratório de testes encontra-se instalado, numa rede de 220 V, um chuveiro elétrico de potência igual a 6050 W. A fim de reduzir os gastos com o consumo de energia elétrica, um estudante foi chamado e recebeu a missão de reduzir 1210 W no valor da potência elétrica do chuveiro.

Para conseguir esta redução o estudante deverá alterar a resistência elétrica do chuveiro, ______________ .

Dentre as alternativas a seguir, assinale aquela que preenche corretamente a lacuna do texto do enunciado.

Uma onda estacionária é estabelecida numa corda homogênea de massa igual a 2,4 kg, formando 5 nós e 4 ventres. Sabendo que a distância entre nós consecutivos é de 1,5 m e que a frequência estabelecida na corda é de 50 Hz, determine a velocidade de propagação da onda na corda, em m/s, e a intensidade da força, em N, que traciona a mesma.

Durante muito tempo utilizou-se a escala termométrica de Réaumur, representada por ºR. Para esta escala o ponto de fusão do gelo era dado por 0 ºR e o ponto de ebulição da água 80 ºR. Portanto, um valor de temperatura de -31 ºF corresponde, na escala Réaumur, ao valor de ____ ºR.

Assinale a alternativa que completa a lacuna acima.

No canto da sala, sobre uma pequena mesa, estava colocado o antigo relógio pertencente à família. Apesar de empoeirado e esquecido pelo tempo, ainda funcionando perfeitamente. O ponteiro indicador dos minutos medindo exatamente 10 cm do eixo até a extremidade. Um ponto nesta extremidade possui uma velocidade tangencial, em m/s, igual a ______.

Assinale a alternativa que completa a lacuna do texto anterior.

Um bloco de massa 1 kg está colocado sobre uma balança e também dependurado verticalmente por uma mola ideal cuja constante elástica é de 100 N/m. A mola está alongada 3 cm em relação à sua posição de equilíbrio e o bloco apoiado sobre a balança. Nessas condições, qual a indicação da balança, em newtons?

Observação: utilize a intensidade da aceleração da gravidade no local como $g=10\,\text{m/s}^2$.

Uma esfera metálica maciça e homogênea, cujo módulo do peso é igual a $P$, é apoiada em um trilho também metálico no formato de U, cuja medida do vão é igual a metade da medida do diâmetro da esfera. Qual o módulo de cada uma das componentes do vetor peso da esfera que atuam nos pontos de apoio da mesma no trilho?

Um recipiente metálico, cujo coeficiente de dilatação volumétrico tem valor igual a $3{,}6\cdot10^{-5}\,{}^\circ\text{C}^{-1}$, na temperatura de 20 ºC apresenta um volume interno de 0,2 litros e está completamente cheio com um líquido X. Quando o conjunto (recipiente + líquido) é aquecido até uma temperatura de 120 ºC extravasa um volume equivalente a $2{,}08\,\text{cm}^3$ de líquido. Determine, em $^\circ\text{C}^{-1}$, o valor do coeficiente de dilatação volumétrico real do líquido X.

Assinale a alternativa na qual tem-se uma unidade fundamental do Sistema Internacional de Unidades e a letra que a representa.

Um recipiente está completamente cheio com água (densidade igual a $1\,\text{g/cm}^3$). A 3 m de profundidade, em relação à superfície, é determinado um ponto A. Outro ponto B, que está abaixo de A e a uma profundidade h em relação ao ponto A, apresenta uma pressão com valor de 68600 Pa. Este ponto B está a 3 m acima do fundo do recipiente, conforme pode-se observar na figura a seguir. Determine o valor, em metros, de H, que representa a altura total deste recipiente.

Dados:

I – desconsidere a pressão atmosférica;

II – intensidade da aceleração da gravidade no local igual a $9{,}8\,\text{m/s}^2$; e

III – o líquido (água) perfeitamente homogêneo e em equilíbrio estático.

Nas alternativas a seguir demonstram-se quatro maneiras diferentes de associar cinco capacitores de mesmo valor de capacitância “C”. Assinale a alternativa que apresenta a associação com o menor valor de capacitância equivalente.

Em uma feira estudantil de Ciências, ocorreu uma competição de lançamento de foguetes construídos com garrafas plásticas de refrigerantes, impulsionados com água e ar comprimido. Em um lançamento oblíquo, com o ângulo que proporciona o maior alcance, a equipe vencedora conseguiu atingir a distância de 180 metros em 6 segundos após ser lançado.

Assinale a alternativa que preenche corretamente a frase a seguir.

Esse foguete lançado verticalmente com o valor do módulo da velocidade de lançamento idêntico ao do lançamento oblíquo, atingirá uma altura de ______ metros.

Observação: despreze o atrito com o ar em ambos os lançamentos e utilize a intensidade da aceleração da gravidade no local como $g=10\,\text{m/s}^2$.

Na figura a seguir apresenta-se uma caixa de madeira de massa igual a 6,0 kg que está sobre um assoalho de madeira e é puxada por uma força externa paralela ao solo através de uma mola, até que entre em movimento e, em seguida mantenha-se em velocidade constante. A diferença entre o alongamento máximo da mola e o alongamento necessário para manter o movimento descrito é de _____ cm.

Assinale a alternativa que preenche corretamente a frase acima.

Dados:

I – Coeficiente de atrito estático entre a caixa e o assoalho, $\mu_e=0{,}62$

II – Coeficiente de atrito cinético entre a caixa e o assoalho, $\mu_c=0{,}48$

III – Constante elástica da mola, $k=100\,\text{N/m}$

IV – Módulo da aceleração da gravidade, $g=10\,\text{m/s}^2$

Um corpo é lançado verticalmente para cima, a partir do solo, com uma velocidade inicial de 40 m/s. Exatamente 4 segundos após o lançamento deste corpo, um segundo corpo, com as mesmas dimensões, é lançado verticalmente para cima da mesma posição e com a mesma velocidade inicial de 40 m/s. Considerando a origem dos movimentos como sendo o solo, em qual altura, em metros e em que instante, em segundos, após o lançamento do primeiro corpo, os dois se encontraram?

Dados:

I – despreze a resistência do ar

II – considere a intensidade da aceleração da gravidade no local igual a $10\,\text{m/s}^2$