EN 2013 — Física

Um recipiente cilíndrico de seção reta transversal $A=20{,}0\ \text{cm}^2$ é vedado por um êmbolo de peso $52{,}0\ \text{N}$, que pode deslizar livremente sem atrito. O cilindro contém uma amostra de $3{,}00\ \text{L}$ de gás ideal à temperatura inicial de $300\ \text{K}$. Separadamente, com o cilindro nas posições vertical e horizontal, o gás é aquecido isobaricamente até $400\ \text{K}$, conforme as figuras 1 e 2. A diferença entre os trabalhos realizados nas posições vertical e horizontal, $W_v-W_h$, em joules, é igual a: Dados: $p_{atm}=1{,}00\cdot10^5\ \text{N/m}^2$ e $g=10{,}0\ \text{m/s}^2$.

Considere uma amostra de gás ideal à temperatura $T$ kelvin, cujas moléculas, de massa $M$, possuem velocidade média $V\ \text{m/s}$. Em outra amostra de gás também ideal, à temperatura $2T$ kelvin e com moléculas de massa $M/4$, a velocidade média das moléculas é $V^\prime\ \text{m/s}$. A razão $V^\prime/V$ vale:

Um reservatório fechado contém certa quantidade de gás ideal à pressão inicial $P_0=1{,}00\cdot10^5\ \text{N/m}^2$. Num primeiro processo, esse gás é lentamente aquecido de $T_0=27{,}0\ ^\circ\text{C}$ até uma temperatura $T_1$. Num segundo processo, um pequeno orifício é aberto na parede do reservatório e, muito lentamente, deixa-se escapar $1/4$ do conteúdo inicial do gás, mantendo-se, porém, a temperatura constante ($T_2=T_1$). Sabendo que, ao final do segundo processo, a pressão do gás no reservatório é $P_2=0{,}900\cdot10^5\ \text{N/m}^2$, o valor de $T_2$, em $^\circ\text{C}$, é:

Uma esfera, de peso P newtons e massa específica p, está presa ao fundo de um recipiente por meio de um fio ligado a um dinamômetro D, de massas desprezíveis. A esfera encontra-se totalmente submersa em água de massa específica Paga = 2p, conforme a figura. Nessas condições, a leitura do dinamômetro em função do peso P é dada por

Um projétil é lançado contra um anteparo vertical situado a $20\ \text{m}$ do ponto de lançamento. Despreze a resistência do ar. Se esse lançamento é feito com velocidade inicial de $20\ \text{m/s}$ em uma direção que faz ângulo de $60^\circ$ com a horizontal, a altura aproximada do ponto onde o projétil se choca com o anteparo, em metros, é: Dados: $\operatorname{tg}60^\circ=1{,}7$ e $g=10\ \text{m/s}^2$.

O bloco B, de massa 10,0kg, está sobre o bloco A, de massa 40,0kg, ambos em repouso sobre um plano inclinado que faz um ângulo o =30º com a horizontal, conforme a figura. Há atrito, com coeficiente estático 0,600, entre o bloco B e o bloco A, não havendo atrito entre o bloco A e o plano inclinado. A intensidade mínima da força É, em newtons, aplicada ao bloco A e paralela ao plano inclinado, para que o sistema permaneça em repouso, é Dado: g = 10,0 m/s. F <B>

Um bloco de massa 5,00 kg desce, com atrito desprezível, a pista da figura, sendo sua velocidade inicial v, = 4,00 m/s e a altura h=4,00 m. Após a descida, o bloco percorre parte do trajeto horizontal AB, agora com atrito, e, então, colide com uma mola de massa desprezível e constante k = 200 N/m. Se a compressão máxima da mola devido a essa colisão é Ax = 0,500 m, o trabalho da força de atrito, em joules, vale Dado: g = 10,0 m/s?.

Um bloco A, de massa m, = 1,0 kg, colide frontalmente com outro bloco, B, de massa m, = 3,0 kg, que se encontrava inicialmente em repouso. Para que os blocos sigam grudados com velocidade 2,0 m/s, a energia total dissipada durante a colisão, em joules, deve ser

Um bloco de massa M= 1,00 kg executa, preso a uma mola de constante k = 100 N/m, um MHS de amplitude A cm ao longo do plano inclinado mostrado na figura. Não há atrito em qualquer parte do sistema. Na posição de altura máxima, a mola está comprimida e exerce sobre o bloco uma força elástica de módulo igual a 3,00 N. A velocidade do bloco, em m/s, ao passar pela posição de equilíbrio é

Um plano horizontal a contém determinado ponto O sobre o equador (geográfico), num local onde o campo magnético terrestre tem componente horizontal B,. Sob a ação única desse campo, a agulha magnetizada AA’ de uma bússola de eixo vertical se alinhou ao meridiano magnético que passa por O, como mostra a figura. Considere que as propriedades magnéticas do planeta são as de uma barra cilíndrica imantada com polos magnéticos M e M', ambos pontos da superfície terrestre. Já o eixo de rotação da Terra passa pelos polos geográficos G e G'. Se esses quatro polos têm suas projeções verticais em @ (M,,.-.,G,) alinhadas com a agulha, um navegante, partindo de O no sentido sul indicado inicialmente pela bússola, e que se desloque sem desviar sua direção, primeiramente passará próximo ao polo

Dois geradores elétricos $G_1$ e $G_2$ possuem curvas características tensão–corrente dadas nos dois gráficos da figura. Se, em um circuito composto apenas pelos dois geradores, $G_2$ for conectado em oposição a $G_1$, de modo que $U_2=U_1$, $G_2$ passará a operar como um receptor elétrico. Nessa condição, o rendimento elétrico do gerador $G_1$, em porcentagem, será de aproximadamente:

No trecho de circuito mostrado na figura, o voltímetro e os amperímetros são ideais e indicam 6 Ve 4/3 A (leitura igual nos dois amperímetros). As resistências possuem valor R desconhecido. A corrente I, em amperes, vale

Para medir a ddp e a corrente no reostato de resistência elétrica R da figura, utilizou-se um voltimetro e um amperímetro reais, construídos com galvanômetros (G) idênticos de resistência interna R, = 40 OQ. Foram selecionados um multiplicador Ry, = 50 kQ (no voltimetro), e um shunt R, = 16x 10° Q (no amperimetro), definindo assim os valores máximos (fundo de escala) das medidas elétricas como sendo iguais a 50 Ve 2,5 A, respectivamente. Desprezando os valores de R ou de Rg quando comparados a Ry, o valor aproximado de R, em ohms, para o qual as correntes nos dois galvanômetros (Ig) são sempre iguais é

As quatro cargas $Q$ idênticas, positivas e puntiformes estão fixas nos vértices de um quadrado de lado $L=\sqrt2\ \text{m}$, isoladas e no vácuo (ver figura). Uma carga de prova positiva $q=0{,}10\ \mu\text{C}$ é cuidadosamente colocada no centro $O$ da configuração. Como o equilíbrio é instável, a carga $q$ é repelida até atingir uma energia cinética constante de $7{,}2\cdot10^{-3}\ \text{J}$. Desprezando a força gravitacional, o valor de cada carga $Q$, em microcoulombs, vale: Dado: $k_0=9{,}0\cdot10^9\ \text{N m}^2/\text{C}^2$.

Uma fonte sonora pontual emite isotropicamente com uma poténcia de 15,0 W. Se esse som 6 interceptado por um microfone distante d=100 m da fonte, em uma area de 0,560 cm?, a poténcia recebida, em nanowatts, é de

Uma onda que se propaga em uma corda de comprimento $L=100\ \text{cm}$ e massa $m=2{,}00\ \text{kg}$ é descrita por $y(x,t)=0{,}100\cos(2{,}00x-10{,}0t)$, no SI. A tração na corda, em newtons, vale:

Dois pequenos satélites $A$ e $B$, idênticos, descrevem órbitas circulares ao redor da Terra. A velocidade orbital do satélite $A$ vale $v_A=2\cdot10^3\ \text{m/s}$. Sabendo que os raios orbitais dos satélites são relacionados por $R_B/R_A=1\cdot10^2$, a velocidade orbital do satélite $B$, em $\text{m/s}$, vale:

A viga inclinada de 60° mostrada na figura repousa sobre dois apoios A e D. Nos pontos C e E, dois blocos de massa 8,00 Kg estão pendurados por meio de um fio ideal. Uma força de F = 30,0 N traciona um fio ideal preso à viga no ponto B. Desprezando o peso da viga e o atrito no apoio D, a reação normal que o apoio D exerce na viga, em newtons, é igual a

Uma capacitância $C=0{,}25\ \mu\text{F}$ armazenava uma energia eletrostática inicial de $72\cdot10^{-6}\ \text{J}$ quando foi conectada em paralelo a quatro outras capacitâncias idênticas a ela, mas completamente descarregadas. As cinco capacitâncias associadas em paralelo atingem, no equilíbrio eletrostático, uma diferença de potencial, em volts, de:

Uma balança encontra-se equilibrada, tendo sobre seu prato direito um recipiente contendo inicialmente apenas água. Um cubo sólido e uniforme, de volume $5{,}0\ \text{cm}^3$, peso $0{,}2\ \text{N}$ e pendurado por um fio fino é, então, lentamente mergulhado na água até ficar totalmente submerso. Sabendo que o cubo não toca o fundo, para que a balança continue equilibrada, deve-se acrescentar um contrapeso em newtons. Dados: $g=10\ \text{m/s}^2$, densidade da água $1{,}0\ \text{g/cm}^3$. Qual alternativa está correta?