UECE 2024.2 | 2ª Fase

Em uma aula de física, o professor desafia os alunos a pensarem sobre as propriedades dos sistemas físicos conservativos e não conservativos. Ele propõe a análise de situações onde são aplicadas forças conservativas, como a gravidade ou a força elástica em uma mola, e compara com casos onde forças não conservativas, como o atrito ou a resistência do ar, estão presentes. Com base nessa discussão, ele fez as seguintes afirmações:

I. Em um sistema isolado onde apenas forças conservativas estão atuando, a energia mecânica total se conserva.
II. O trabalho realizado por uma força não conservativa depende da trajetória seguida pelo objeto.
III. Um sistema conservativo pode ser descrito por uma função de ponto, ou energia potencial, e o trabalho realizado sobre um objeto, ao se mover entre dois pontos, é independente do caminho percorrido entre esses pontos.

Está correto o que o professor afirma em

Em um experimento de laboratório, é utilizado um recipiente fechado que contém um gás ideal a uma temperatura constante T. Esse recipiente tem um volume fixo V e contém N moléculas de gás, cada uma com massa m. Sabendo que a pressão exercida pelo gás sobre as paredes do recipiente é P e considerando a teoria cinética dos gases ideais, é correto afirmar que

Um estudante de física está realizando um experimento para investigar as propriedades do campo magnético. Durante o experimento, ele observa uma partícula carregada, com uma carga Q, movendo-se em uma região do espaço que contém um campo magnético uniforme B. Ao analisar o movimento da partícula, o estudante faz as seguintes afirmações sobre o campo magnético e suas propriedades:

I. O campo magnético é um campo vetorial que exerce força sobre a carga elétrica Q em movimento, mas não realiza trabalho sobre ela.
II. Embora a força magnética possa alterar a direção da velocidade da partícula carregada, ela não pode fazer com que a partícula ganhe ou perca energia cinética.
III. O campo magnético, sendo conservativo, permite que a energia mecânica de uma partícula carregada seja conservada ao longo da trajetória.

Estão corretas as afirmações contidas em

Considere um sistema isolado que consiste em um bloco de cobre de 1 kg inicialmente a 100°C e um bloco de alumínio de 1 kg inicialmente a 20°C. Os blocos são colocados em contato dentro de um recipiente termicamente isolado e são deixados para atingir o equilíbrio térmico. Sabendo que o calor específico do cobre é de 0,3 J/g°C e do alumínio é de 0,9 J/g°C, pode-se afirmar corretamente que a variação da entropia

Considere um espelho esférico convexo utilizado em um ponto de observação estratégico para melhorar a visibilidade em uma curva fechada de uma estrada. Um carro se aproxima dessa curva e é observado através do espelho e, à medida que o carro se afasta do espelho, sua imagem

Durante um experimento de laboratório, um estudante de física avançada utiliza um feixe de laser que passa por uma fenda única para estudar o padrão de difração resultante. A largura da fenda é denotada como $a$ e o comprimento de onda do laser utilizado é $\lambda$. O padrão de difração é observado em uma tela posicionada a uma distância L da fenda. O estudante nota que o padrão de difração possui máximos e mínimos bem definidos, o que o leva a concluir que os mínimos de difração

Em um experimento de física que obedece às leis de Ohm, um fio de cobre, de 1 metro de comprimento, com seção transversal de área igual a $1\times10^{-4}\,\text{m}^2$ é submetido a uma diferença de potencial de 10V. Sabendo que a densidade de elétrons livres para o cobre é $8\times10^{28}$ elétrons/m³ e que a resistividade do cobre é $2\times10^{-8}\,\Omega\cdot\text{m}$, pode-se afirmar corretamente que a velocidade de deriva dos elétrons é, aproximadamente,

Em um recipiente completamente preenchido por um líquido de densidade constante ρ, dois objetos sólidos de mesma massa M e constituídos do mesmo material estão totalmente submersos e em equilíbrio longe das bordas. O primeiro objeto é uma esfera com raio r, e o segundo é um cilindro com raio R e altura H. Assim, é correto afirmar que a razão entre as máximas diferenças de pressão suportada pelo cilindro em relação à esfera é

Um pêndulo simples ideal, de comprimento L e período T, é deslocado formando um ângulo θ com a direção vertical em sua posição mais extrema. Após ser liberado, o pêndulo se desloca até a extremidade oposta. Assim, pode-se afirmar corretamente que a velocidade vetorial média do pêndulo ao deslocar-se de uma extremidade à outra de sua trajetória é

Em uma partida de futebol, um estádio é preenchido completamente por espectadores. A área de assentos disponíveis no estádio é de aproximadamente 20.000 m². Sabendo que, em média, é necessário um espaço de 0,5 m² por pessoa para sentar confortavelmente, é correto afirmar que a ordem de grandeza do número de pessoas que o estádio pode acomodar é

Um técnico em eletrônica tem a sua disposição uma fonte de bancada regulável e capacitores, inicialmente descarregados, de capacitâncias $C_1$ e $C_2$. Os capacitores de capacitâncias $C_1$ e $C_2$ são carregados, de forma individual, fazendo uso da fonte de bancada ajustada com as diferenças de potencial X e Y respectivamente. Os capacitores, agora carregados e desconectados da fonte, são ligados em paralelo através de seus terminais. Nessa nova configuração, a diferença de potencial comum entre seus terminais passa a ser Z. Sendo assim, a razão entre $C_1/C_2$, expressa em termos de X, Y e Z, é dada por

De modo a verificar a dureza em amostras de aço, isto é, a resistência que um material oferece a deformação localizada, utiliza-se, em testes práticos, um bloco de aço e esferas feitas em aço duro (carbeto de tungstênio). Abandonada, na vertical, de uma determinada altura acima do bloco de prova, a esfera irá quicar inúmeras vezes até atingir o repouso. A altura atingida pela esfera, após a colisão, irá variar de acordo a dureza da esfera utilizada, da textura e planicidade da amostra em estudo. Considere, para o teste descrito, que o momento linear da esfera imediatamente anterior à primeira colisão com a amostra é P e que o coeficiente de restituição da amostra é E. Diante do exposto e desconsiderando quaisquer efeitos indesejáveis, o momento linear total transferido pela esfera ao bloco de prova metálico até que ela atinja o repouso é

Uma máquina térmica ideal, operando em ciclo de Carnot entre duas fontes térmicas, tem seu rendimento estimado em 40%. No entanto, quando a fonte quente desta máquina sofre uma mudança no valor de sua temperatura, mantida a temperatura da fonte fria, o rendimento da máquina térmica nestas condições sofre um aumento de 5% em seu valor original. Nessas circunstâncias, o aumento percentual sofrido na temperatura da fonte quente é de aproximadamente

Uma corda, de comprimento L e distribuição linear de massa uniforme, encontra-se fixa ao teto através de uma de suas extremidades por meio de um suporte rígido. Um pulso transverso, de pequena amplitude quando comparado ao comprimento da corda, é gerado em sua extremidade inferior livre propagando-se ao longo da corda em direção ao teto. Adotando como g, o módulo da aceleração da gravidade local, o quadrado da velocidade do pulso quando este atinge o ponto médio da corda é dado por

No laboratório de Física experimental da Universidade Estadual do Ceará, um estudante realiza experimentos com um bloco padrão de massa M e volume V e uma mola ideal de constante elástica K. Em um primeiro experimento, o estudante prende o bloco M à mola e a mola ao teto do laboratório por meio de um suporte. Nessa configuração, o comprimento final da mola é X. Em um segundo experimento, o sistema massa mola montado, como descrito no primeiro experimento, permanece em equilíbrio com o bloco de massa M totalmente imerso em um fluido de densidade D. Sabendo que no segundo experimento a mola apresenta um comprimento final Y e que a aceleração da gravidade vale g, a densidade do fluido D é dada por

Em uma instalação elétrica residencial, dois condutores X e Y, feitos do mesmo material homogêneo e com áreas de seção transversal constante, estão conectados em paralelo. Os comprimentos dos condutores X e Y estão numa razão de 4 para 3 ao passo que os raios das seções transversais de X e Y estão numa razão de 2 para 3. Se o circuito assim formado pelos condutores X e Y for atravessado por uma corrente elétrica, a razão entre as correntes que atravessam os condutores X e Y, respectivamente, estarão numa razão de

Um bloco de massa M padrão, acoplado à extremidade de uma mola ideal, executa um movimento harmônico simples ao longo de uma superfície horizontal perfeitamente lisa. Além do mais, o bloco oscila em torno da posição de equilíbrio O com amplitude de oscilação A. Em um determinado instante, ao passar pela posição de equilíbrio em O, uma massa m adere ao bloco de massa M, alterando assim sua amplitude de oscilação para um novo valor A'. Considerando desprezíveis os efeitos resistivos do meio, a razão entre A'² e A² é dada por

Spin Launch, ou catapulta espacial, é um projeto ambicioso, ainda em desenvolvimento, que pretende revolucionar o lançamento de satélites e foguetes. Com uma proposta de reduzir os custos operacionais com combustível e tempo, esse acelerador circular gigante, ou centrífuga, utiliza uma câmara de vácuo dotada de uma saída aberta de forma sincronizada por onde o satélite ou foguete é arremessado após ter atingido uma velocidade desejada. De forma a calibrar e testar o equipamento, utilizam-se inicialmente projéteis que, lançados da superfície da Terra, de raio R, e com uma velocidade de lançamento V, atingem uma altura h máxima acima da superfície. Tomando como g a aceleração da gravidade na superfície da Terra, desprezando os efeitos resistivos e supondo que a Spin Launch seja capaz de lançar o projétil em uma direção vertical, o valor de $V^2/2g$ é expresso por

Um móvel se desloca, ao longo de uma estrada, com velocidade constante U emitindo um sinal sonoro de frequência F. Um estudante de Física situado próximo à estrada observando o tráfego percebe, na aproximação do móvel, que a frequência aparente do sinal emitido pela fonte é X. Contudo, à medida que o móvel se afastava, a frequência aparente percebida pelo estudante passou a ser Y. Utilizando seus conhecimentos de Efeito Doppler-Fizeau, o estudante foi capaz de obter uma relação matemática simples entre as frequências aparentes X e Y. Sabendo que a velocidade de propagação do som no ar é V, a expressão obtida pelo estudante era tal que $1/X+1/Y$ fornecia

De um mesmo plano horizontal, mas a partir de pontos distintos A e B situados neste plano horizontal, são lançadas duas partículas idênticas. A primeira partícula é lançada obliquamente a partir de A rumo a B, com velocidade inicial de módulo X, que faz um ângulo de 45° com a horizontal. A segunda partícula, também lançada obliquamente, mas a partir de B rumo a A, tem velocidade inicial de módulo Y que faz um ângulo de 60° com a horizontal. Sabendo que o módulo da aceleração da gravidade local é g e que as partículas colidem frontalmente quando ambas atingem suas respectivas alturas máximas, é correto afirmar que a razão X²/Y² é dada por