EN 2011 — Física

Uma partícula, de massa $m=40{,}0\ \text{g}$ e carga elétrica $q=8{,}0\ \text{mC}$, encontra-se inicialmente fixa na origem do sistema coordenado $XOY$ (veja figura abaixo). Na região existe um campo elétrico uniforme $\vec E=100\hat\imath\ \text{N/C}$. A partícula é solta e passa a se mover na presença dos campos elétrico e gravitacional ($\vec g=10{,}0\hat\j\ \text{m/s}^2$). No instante em que a coordenada $x=40{,}0\ \text{cm}$, a energia cinética da partícula, em joules, é:

Uma haste de comprimento inicial $L_0=59{,}0\ \text{cm}$ tem uma extremidade fixa na parede e a outra extremidade presa a uma placa retangular isolante (1), de área da face $A$, que pode deslizar com atrito desprezível na superfície horizontal. Outra placa isolante (2), de mesma área, está fixa na superfície horizontal a uma distância $d=17{,}7\ \text{cm}$ da primeira. Os revestimentos metálicos nas faces voltadas uma à outra formam um capacitor plano de placas paralelas a vácuo. A haste possui massa $m=30{,}0\ \text{g}$, calor específico médio $c=0{,}40\ \text{cal/(g}\ ^\circ\text{C)}$ e coeficiente de dilatação linear $\alpha=5{,}0\cdot10^{-4}\ {^\circ\text{C}}^{-1}$. A haste é uniformemente aquecida até que a nova capacitância seja 20% maior. O calor fornecido à haste, em quilocalorias, é:

Um detector de ondas sonoras D passa pelo ponto A, localizado no eixo x, em direção ao ponto B, localizado no eixo y, com velocidade $v$ constante, como indicado na figura abaixo. O vetor velocidade faz um ângulo $\alpha$ acima da horizontal. Uma fonte sonora F, em repouso, localizada na origem do sistema de eixos, emite ondas sonoras que se propagam no ar parado com velocidade constante $v_s$. Sabendo que as frequências captadas pelo detector ao passar por A e B são, respectivamente, $f_A$ e $f_B$, a razão entre a diferença de frequências, $f_A-f_B$, e a frequência da onda emitida pela fonte é:

Dois péndulos constituidos por fios de massas despreziveis e de comprimento L =2,0 m estão pendurados em um teto em dois pontos próximos de tal modo que as esferas A e B, de raios desprezíveis, estejam muito próximas, sem se tocarem. As massas das esferas valem ma = 0,10 kg e ma = 0,15 kg. Abandona-se a esfera A quando o fio forma um ângulo de 60° com a vertical, estando a esfera B do outro pêndulo na posição de equilíbrio. Sabendo que, após a colisão frontal, a altura máxima alcançada pelo centro de massa do sistema, em relação à posição de equilíbrio, é de 0,40m, o coeficiente de restituição da colisão é Dado:G] = 10,0 m/s?

Uma pequena esfera rígida de massa m é liberada do repouso da posição 1, localizada a uma distância vertical H acima da borda de uma cavidade hemisférica de raio R (ver figura). A esfera cai e toca, tangenciando, a superfície rugosa desta cavidade (posição2) com o dobro da velocidade com a qual deixa a mesma (posição3), parando momentaneamente na altura h acima do plano da borda (posição 4). Despreze a resistência do ar. A razão H/h é igual a

A densidade absoluta (ou massa específica) pç, do cilindro sólido de altura H e área das bases A é tal que, quando em equilíbrio no fluido de densidade absoluta p, flutua mantendo a base superior a uma altura h acima da superfície livre do líquido, como mostra a figura abaixo. Sabendo que, para ficar submerso, a densidade absoluta do cilindro deve ser 25% maior que Po, podemos afirmar que a razão h/H é igual a

Um pequeno bloco de massa m= 2,0 kg é lançado da posição A com velocidade de módulo igual a 4,0m/s. O trecho ABC do percurso, no plano vertical, possui atrito desprezível e o trecho CD, de comprimento igual a 10m, possui atrito cujo coeficiente cinético é 0,20.4/3. Despreze a resistência do ar e considerea energia potencial gravitacional zero no nível BC. Após passar pela posição D, a máxima energia potencial gravitacional (em joules) atingida pelo bloco é Dado:5|= 10,0 m/s?

A figura abaixo mostra uma superficie horizontal lisa (plano XY) onde existe um campo elétrico uniforme E=30.i(N/C) seguido de outro campo magnético uniforme B=1,5.k (teslas). Uma partícula (1), de massa m=m e carga elétrica q = + 4,0 pC, é lançada com velocidade W=3,0.1 (m/s), da posição X=0 e ¥=1,5m, na direção de outra partícula (2), de massa M =m e eletricamente neutra, inicialmente em repouso na posição indicada, num choque frontal. Sabe-se que: o coeficiente de restituição do choque é 0,80 e a massa m=3,0 mg (miligramas). Despreze a indução eletrostática e qualquer perda de carga da partícula (1). O módulo da aceleração, em m/s", da partícula (1) no interior do campo magnético uniforme é

Um forno elétrico, operando à tensão de $120\ \text{V}$ e corrente elétrica de $15\ \text{A}$, possui rendimento de $80\%$. No seu interior foram colocados $2{,}5\ \text{L}$ de água inicialmente a $39{,}1\ ^\circ\text{C}$. Após $20\ \text{min}$, verifica-se que certa quantidade de água se vaporizou. Sabendo que a temperatura de vaporização é $100\ ^\circ\text{C}$, a variação de entropia, em $\text{kJ/K}$, da água durante a vaporização é: Dados: $1\ \text{cal}=4{,}0\ \text{J}$; $c_{\rm água}=1{,}0\ \text{cal/(g}\ ^\circ\text{C)}$; $L_{\rm vap}=540\ \text{cal/g}$; $\rho_{\rm água}=1{,}0\ \text{g/cm}^3$; $100\ ^\circ\text{C}=373\ \text{K}$.

Um satélite artificial percorre uma órbita circular ao redor da Terra na altitude de $9{,}63\cdot 10^3\ \text{km}$. Para atingir a velocidade de escape, nesta altitude, o satélite deve ter, através de um sistema de propulsão, o módulo da sua velocidade inicial multiplicado por quanto? Dados: $GM=4{,}00\cdot10^{14}\ \text{N m}^2/\text{kg}$ e $R_T=6{,}37\cdot10^3\ \text{km}$.

Um bloco é solto de certa altura sobre uma mola ideal vertical que possui constante elástica K, como mostra a figura1.0O bloco passa a ficar preso à mola (despreze as perdas nesta colisão) comprimindo-a até parar sistema mola - bloco em função da deformação da mola (Y). Sabe-se que Ec é medida em joules e Y em metros. Analisando o gráfico, conclui-se que o valor da constante elástica K,em N/m, é o 800 pererpermeperrepereepeereprem

A figura 1 mostra o gráfico da velocidade em função do tempo de uma partícula de massa $m$ e carga elétrica $-q$ que se move entre as placas de um capacitor plano de placas paralelas (figura 2). Na região entre as placas há um campo elétrico uniforme e o meio é vácuo. No instante $t=0$ a partícula possui $\vec v_0=(2{,}00\cdot10^5)\hat\imath\ \text{m/s}$, no sentido positivo de $x$. O módulo da sua aceleração, em $\text{m/s}^2$, é aproximadamente igual a: Dados: $\sqrt{39}=6{,}245$, $\sqrt{40}=6{,}324$, $\sqrt{41}=6{,}403$, $\sqrt{42}=6{,}481$.

Duas pequenas esferas, de raios desprezíveis, estão carregadas com cargas elétricas de mesmo valor absoluto e sinais contrários, sendo mantidas afastadas, uma da outra, por meio de uma mola ideal não condutora de constante elástica igual a 25,0N/m. Sabe-se que a distância L = 36,0 cm. As duas cargas elétricas formam um sistema, no vácuo, que possui energia potencial eletrostática de valor absoluto igual a 0,909. O comprimento Lo, em centímetros, da mola não deformada é Dado: Kysouo = 9,0.10? N.m?/C?

Na figura abaixo, uma corda inextensível ABC (densidade linear igual a 20,0g/m) tem uma extremidade presa na parede e, depois de passar por uma polia ideal, é tracionada por uma pequena esfera metálica (1), que 0,700 possui massa m = Ec kg e carga elétrica q; =+ 2,50 uC. Outra pequena esfera metálica (2), de mesmo raio, está presa na base do plano inclinado, possuindo massa m, = 0,500 kg e carga elétrica q2 = - 2,00 pC. Sabe-se que: a distância entre os centros das esferas é de 10,0 cm, o meio entre as esferas possui constante eletrostática K = 9,0.109 N.m?/c? e o trecho AB da corda, de comprimento igual a 50,0 cm, vibra num padrão de onda estacionária de frequência igual a 100 Hz. O harmônico correspondente é o Dado: [5|- 10,0 m/s?

No circuito elétrico abaixo, temos inicialmente a chave KR aberta e os capacitores completamente carregados. Fechando-se a chave, após um longo intervalo de tempo, o capacitor Cy estará sob nova diferença de potencial. O valor absoluto da variação da diferença de potencial, em volts, no capacitor Cz entre a situação inicial e final é

Analise as afirmativas abaixo no que se refere às ondas sonoras. I - A intensidade do som está relacionada à frequência das vibrações das moléculas do meio e é a qualidade pela qual um som forte se distingue de um som fraco. II - A potência de uma fonte, que emite ondas sonoras isotropicamente, não depende do meio que o som se propaga e nem da distância do observador à fonte. III - Para sons de mesma frequência, a percepção auditiva humana cresce linearmente com o aumento da intensidade do som. iv - Se em certa distância de uma fonte sonora o nível sonoro aumenta de 15dB, então a intensidade sonora aumentou de um fator igual a 10410. V — Uma onda sonora consiste numa compressão seguida de uma rarefação do meio em que se propaga. A distância entre uma compressão e uma rarefação sucessivas é o comprimento de onda da onda sonora. Assinale a opção que contém apenas as afirmativas corretas:

Um corpo de massa m passa pela origem do sistema coordenado XOY, no instante t- 0, com velocidade 5,0.1 (m/s) e aceleração 4,0.1 42,0.) (m/s). Três forças constantes atuam sobre o corpo: o peso, a força vertical para cima Fy e a forga horizontal Fy Verifica-se que entre t=0 e t=4,0s houve variação da energia mecânica de 9,6.10° J. O valor da massa m, em kg, é Dado: Ej = 10,0m/s?

Uma espira retangular (com uma volta de fio) de lados a=0,50m e b= 2,0 m está, no instante inicial t = 0, disposta no plano da folha e imersa numa região na qual existe um campo magnético uniforme para direita de módulo iguala 1,0tesla. A corrente i=0,20A circula na espira no sentido horário. Em virtude do torque magnético, a espira gira de 30º no intervalo de tempo de 2,0s. O módulo do torque magnético inicial, em N.m, atuando sobre a mesma, e o valor absoluto da força eletromotriz média induzida pelo giro, emvolt, respectivamente, são:

Fixada ao bloco 1, a mola ideal de constante elástica K exerce sobre este uma força F, responsável por acelerá-lo do repouso (x =-A) até o choque perfeitamente elástico com o bloco 2, em repouso. O chogue ocorre em x=0, coordenada na qual Ey, se anula. Imediatamente após a colisão, os blocos se afastam com velocidades iguais em módulo e o sistema molabloco 1 inicia um movimento harmônico simples com amplitude de oscilação igual a A/2. Despreze os atritos. A razão entre as massas m;/m, dos blocos vale

A figura abaixo mostra uma barra uniforme e homogênea de peso P e comprimento L, em repouso sobre uma superfície horizontal. A barra está apoiada, sem atrito, ao topo de uma coluna vertical de altura h, fazendo um ângulo de 30º com a vertical. Um bloco de peso P/2 está pendurado a uma distancia L/3 da extremidade inferior da barra. Se a barra está na iminência de deslizar, a expressão do módulo da força de atrito entre a sua extremidade inferior e a superfície horizontal é 1 PL N