UNIFEI · 2019

Um grupo de turistas está executando um voo de balão na linda região da Capadócia, na Turquia. Ele voa na direção Sul com uma velocidade constante de 18 m/s e a 15 metros do solo, quando, à sua frente, observa uma parede rochosa com uma altura de 32 metros e que se encontra a 1 km de distância de onde está o balão. Os turistas imediatamente começam a elevar o balão para que este passe por cima da parede rochosa. Qual deve ser a velocidade média de subida do balão para que os bravos turistas consigam sobrevoar a parede rochosa à sua frente?

A Estação Espacial Internacional (ISS) está em órbita da Terra desde o ano de 2001. Ela está em órbita a uma altura de aproximadamente 360 km da superfície da Terra. Apesar dos muitos vídeos e imagens que dão a impressão de uma gravidade zero, a aceleração da gravidade na ISS não é nula. Sabendo que o raio da Terra é de 6371 km, qual é a relação entre a aceleração da gravidade na ISS e na Terra?

Uma granada de massa m explode no chão, onde estava em repouso, e se divide em três pedaços de massas iguais. O primeiro pedaço permanece em repouso no solo. O segundo é lançado pela explosão com 60° em relação à horizontal, a partir do ponto onde a explosão ocorreu, com uma velocidade 𝑉2. Já o terceiro pedaço é lançado com uma velocidade de 72 km/h. O alcance final do segundo pedaço, medido desde o ponto onde ocorreu a explosão é aproximadamente:

A pressão atmosférica é um dado da natureza que tem influência preponderante na vida das pessoas e de todos os seres vivos, até mesmo na constituição da nossa forma corpórea, que é adaptada ao valor da pressão da coluna de ar que se encerra sobre todas as coisas que habitam a superfície da Terra. A obtenção do valor dessa variável da natureza foi realizada em 1644, por Evangelista Torricelli, em um experimento dos mais importantes da história da Física. Para executar o experimento, Torricelli realizou a comparação entre a coluna de Mercúrio contida em um tubo de vidro, após o alcance do equilíbrio, entre as pressões externas e internas ao tubo. O excerto da carta de Torricelli a Ricci, escrita na época para comunicar a experiência, é apresentado a seguir. Analisando os seus conhecimentos sobre o processo de construção do experimento, a argumentação do cientista e a figura acima, pode-se concluir que a alternativa que apresenta uma afirmação incorreta é:

Questão com ressalva: confira a resolução e o caráter preliminar do gabarito.

Um corajoso mergulhador de piscinas profundas desce por um tobogã que tem uma altura H, como mostrado na figura a seguir. O tobogã apresenta, em sua trajetória, um looping de raio R localizado no meio do percurso de descida do mergulhador. Como é possível observar na figura, o centro do looping se localiza exatamente à metade da altura do tobogã. Quais são, respectivamente, a velocidade mínima, vL, para que o mergulhador percorra o looping completamente e a velocidade final, vf, com que ele chega na piscina?

Questão com ressalva: confira a resolução e o caráter preliminar do gabarito.

Os pinguins são, por excelência, exímios patinadores. Algumas espécies, por exemplo, se locomovem por pequenas distâncias, deslizando de barriga no gelo, como mostrado na figura a seguir. Imagine que um pinguim imperador bem galanteador e com uma massa de 4,5 kg queira alcançar sua pretendente, que está localizada bem longe dele (veja figura). Supondo que ele se lance a deslizar de barriga do alto da ladeira e a partir do repouso, qual é a máxima distância em que a pretendente deve estar localizada a partir do final da ladeira para que o encontro de amor entre os dois aconteça? (Considere 0,2 o coeficiente de atrito do gelo). Fonte: http://artpictures.club/shans-november-24-14.html

Questão com ressalva: confira a resolução e o caráter preliminar do gabarito.

Em uma competição de capacidades de uma equipe, uma das tarefas a serem cumpridas é a de manter um conjunto de pesos em equilíbrio utilizando o peso do corpo de três dos participantes escolhidos pela equipe. Há 5 participantes em cada equipe. João, que tem massa de 74 kg; Márcia, de 62 kg; Joyce, com 45 kg; Arthur, que tem massa de 95 kg e Breno, com 72 kg. Do lado esquerdo da gangorra são colocadas 4 caixas, que totalizam um peso de 4620 N. Quais os membros da equipe devem ser escolhidos para ficarem em pé na extremidade direita da gangorra a fim de manter o conjunto em equilíbrio?

O texto a seguir fundamenta as questões 28 e 29 As placas fotovoltaicas, ou células fotoelétricas, estão em franca expansão como um meio alternativo de geração de energia elétrica. Dados da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) mostram que o número de microgeradores de energia elétrica de matriz solar cresceu 407% de 2016 para 2017. A figura abaixo mostra o processo de captação de energia proveniente da luz solar e sua utilização como energia elétrica. Sabendo que as placas fotovoltaicas são formadas por placas fabricadas, em sua maioria, com silício e que funcionam baseadas em um fenômeno físico conhecido como Efeito Fotoelétrico, responda as questões 28 e 29. Fonte: CENTRO DE REFERÊNCIA PARA A ENERGIA SOLAR E EÓLICA SÉRGIO DE SALVO BRITO - CRESESB. Informe Técnico, Rio de Janeiro, v. 2, n. 1, jun. 1996. As placas solares mais eficientes do mercado apresentam uma eficiência de produção de energia em torno dos 18%. Sabendo que a incidência solar média do Brasil é de cerca de 5,4 kWh/m², uma placa de 1 m², das mais eficientes existentes no mercado, pode gerar, em média, quantos quilowatt-hora de energia elétrica estando sob 10 horas de exposição à radiação em um dia de incidência solar máxima?

Questão com ressalva: confira a resolução e o caráter preliminar do gabarito.

O texto a seguir fundamenta as questões 28 e 29 As placas fotovoltaicas, ou células fotoelétricas, estão em franca expansão como um meio alternativo de geração de energia elétrica. Dados da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) mostram que o número de microgeradores de energia elétrica de matriz solar cresceu 407% de 2016 para 2017. A figura abaixo mostra o processo de captação de energia proveniente da luz solar e sua utilização como energia elétrica. Sabendo que as placas fotovoltaicas são formadas por placas fabricadas, em sua maioria, com silício e que funcionam baseadas em um fenômeno físico conhecido como Efeito Fotoelétrico, responda as questões 28 e 29. Fonte: CENTRO DE REFERÊNCIA PARA A ENERGIA SOLAR E EÓLICA SÉRGIO DE SALVO BRITO - CRESESB. Informe Técnico, Rio de Janeiro, v. 2, n. 1, jun. 1996. Um dos fenômenos físicos que possibilitaram a construção de placas solares foi o chamado Efeito Fotoelétrico, observado nos anos finais do século XIX e explicado principalmente por Albert Einstein, o que lhe rendeu o prêmio Nobel de Física no ano de 1921. Esse fenômeno ocorre naturalmente na natureza e diz respeito à produção de corrente elétrica em um circuito a partir da incidência de luz em uma placa ligada ao circuito. Em resumo, o que foi observado nesse fenômeno é que a luz, ao incidir sobre uma placa metálica, ocasionava o aparecimento de uma corrente elétrica antes inexistente no circuito. Segundo seus conhecimentos, essa corrente aparece porque:

Questão com ressalva: confira a resolução e o caráter preliminar do gabarito.

Um relógio de pêndulo foi construído por um grupo de estudantes de física que pretendem ajustá-lo para que as medidas de tempo com esse relógio sejam as mais precisas possíveis. Para o relógio funcionar corretamente, o ponteiro dos segundos deve avançar de 1s a cada oscilação completa do pêndulo. Ao medir o período de oscilação do pêndulo com um cronômetro, os estudantes concluíram que ele demora 2s para completar uma oscilação. Que ajustes deveriam fazer os estudantes para que o período de oscilação do pêndulo e a passagem do ponteiro dos segundos do mostrador do relógio ficassem sincronizados em 1s?

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O processo de eletrização por atrito é mais comum do que se pode imaginar. Vestir uma blusa de lã ou sintética, andar sobre o carpete ou mesmo pentear os cabelos com uma escova são processos que levam ao aparecimento de cargas elétricas nos corpos carregados. Geralmente, grande parte delas se dissipa nas partículas de água em suspensão na atmosfera, mas no inverno, quando observamos a baixa umidade do ar, as cargas se acumulam nos corpos e se dissipam rapidamente quando entramos em contato com outros corpos. Um exemplo comum desse fenômeno são os choques que tomamos quando saímos de um carro que estava em movimento. A intensidade do choque varia de acordo com as características físicas e com os fatores externos. Segundo a Associação Brasileira de Medicina e Acidentes no Tráfego (Abramet), pessoas que transpiram muito ficam mais expostas às descargas, pois há mais sais minerais (condutores de eletricidade) na pele. Para diminuir a intensidade do choque, antes de sair do carro podemos segurar alguma parte da lataria e só tirar a mão dali quando o pé estiver no chão. Em relação ao processo de eletrização por atrito, podemos afirmar que:

Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806) nasceu na cidade de Angoulême, no sudoeste da França. Iniciou seus estudos em Paris e recebeu a melhor formação da época em Matemática, Astronomia, Química e Botânica. Contribuiu de diversas formas para o desenvolvimento da física e uma das equações mais usadas em eletrostática leva o seu nome. A lei de Coulomb diz respeito à intensidade das forças de atração e repulsão que aparecem entre duas cargas elétricas puntiformes, isto é, entre as cargas de dois corpos eletrizados cujas dimensões podem ser desprezadas em relação às distâncias que os separam. Suponha um tubo de vidro, disposto verticalmente, contendo duas esferas idênticas, A e B, de mesma massa m. A esfera A é presa ao fundo do tubo, enquanto B está livre para descer ou subir dentro do tubo, acima de A. As esferas são carregadas com uma carga q, assim a esfera B permanece suspensa, em equilíbrio, acima de A, a uma altura h. Desprezando o atrito com as paredes do tubo e a atração gravitacional entre as esferas, o valor de h será: (Dados: g - aceleração da gravidade local, k - constante eletrostática do meio.)

Uma partícula de massa m é lançada com velocidade inicial v0 numa região com campo elétrico uniforme, de intensidade E, conforme a figura a seguir. Se a carga da partícula é positiva e possui intensidade igual a q, a velocidade que essa partícula atingirá em t segundos depois de ter sido lançada será: (Suponha que a partícula esteja submetida apenas ao campo elétrico).

No período de alto verão brasileiro temos o chamado “horário de verão”, que é a prática de se adiantar o relógio em uma hora, com o intuito de diminuir o consumo de energia elétrica devido à iluminação. Há muitas controvérsias sobre se essa prática realmente contribui para um menor consumo, mas em relação à economia elétrica em termos de iluminação, atualmente, temos à nossa disposição as lâmpadas de LED (sigla em inglês para Light Emitting Diode). Segundo Isac Roizenblatt, diretor técnico da Abilux, Associação Brasileira da Indústria de Iluminação Brasileira, o LED já supera os demais modelos de lâmpadas no mercado, pois consome 90% menos de energia elétrica se comparado com uma lâmpada incandescente normal. Se numa casa ficam acesas, em média, 8 lâmpadas incandescentes (100 W) por 10 horas ao dia, quanto seria a diferença no consumo mensal de energia elétrica dessa casa, em Wh, apenas devido à iluminação, se as lâmpadas incandescentes fossem substituídas por lâmpadas de LED? (Considere um mês composto de 30 dias.)

Questão com ressalva: confira a resolução e o caráter preliminar do gabarito.

Donald Arthur Glaser (1926 - 2013), físico norte-americano, ganhou o Nobel de Física em 1960 pela invenção da câmara de bolhas, feita em 1952. Ela é constituída por um recipiente preenchido por um líquido, geralmente hidrogênio ou uma mistura de hidrogênio e neon. As partículas são injetadas na câmara e seu movimento é detectado pelo rastro de bolhas de sua trajetória, porque essas partículas interagem com os átomos do líquido ao longo da sua trajetória, acabando por ionizá-los. A câmara de bolhas foi fundamental na descoberta de partículas cuja existência ajudou a criar o modelo de quarks. A figura abaixo é um esboço de uma imagem obtida por uma câmara de bolhas. Nessa região há um campo magnético uniforme, orientada perpendicularmente ao plano da figura e apontada para o leitor. As linhas curvas representam as trajetórias de um par de partículas pósitron- elétron, criados no ponto P durante um fenômeno no qual a carga elétrica total é conservada. Considerando as informações dadas e a figura, assinale a alternativa correta:

A lei de Faraday discursa sobre o surgimento de uma corrente elétrica devido à variação do fluxo de um campo magnético através de uma espira condutora. Esse fenômeno foi chamado de indução magnética e são os fundamentos contidos nela que nos permitem entender a transformação de energia mecânica em elétrica e fabricar geradores elétricos. Matematicamente, ela é expressa por $\varepsilon=-\Delta\phi_B/\Delta t$, em que $\Delta\phi_B$ é a variação do fluxo magnético, Δt, o intervalo de tempo e ε, a força eletromotriz induzida. Considere uma espira quadrada de área 2 m² que é colocada perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético cuja intensidade, B, varia em função do tempo de acordo com a fórmula B = 0,4t, em unidades do SI. A força eletromotriz média, em volts, induzida na espira, no intervalo de tempo entre 1 s e 5 s, será:

Considere as afirmações a seguir sobre magnetismo: I - A agulha de uma bússola é um ímã permanente que se alinha com o campo magnético terrestre. A extremidade que aponta para o Norte geográfico é o polo norte magnético da agulha. II - É possível separar os dois polos de um ímã quebrando-o ao meio, obtendo, portanto, um pedaço com apenas o polo norte magnético e outro pedaço com apenas o polo sul magnético. III - Em um ímã permanente, as linhas de indução do campo magnético saem do polo norte e vão para o polo sul magnético, independentemente de estarem na parte interna ou externa do ímã. A alternativa que indica a(s) afirmativa(s) correta(s) é:

Um professor, ao entrar na sala de aula, traz consigo duas esferas de mesmo tamanho, mas uma de material metálico e outra de madeira. Ele coloca os objetos em sua mesa e os abandona ali durante toda a aula. O conteúdo desse dia tratava sobre conceitos que envolviam equilíbrio térmico e trocas de calor. Ao final da aula, o professor chama um aluno e pede para que ele pegue as duas esferas, uma em cada mão e pergunta sobre a sensação de trocar calor com as esferas. O aluno afirma, então, que a esfera de metal está mais fria do que a esfera de madeira, isto é, a uma temperatura menor. Em relação a essa afirmação, pode-se dizer:

Sadi Carnot, em 1824, introduz uma lei para o rendimento das máquinas térmicas, que hoje conhecemos como a Segunda Lei da Termodinâmica. Segunda essa lei, o rendimento máximo obtido por uma máquina térmica entre as temperaturas Tq (fonte quente) e Tf (fonte fria) é dado por η = 1 - (Tf/Tq). Considere uma máquina térmica que funciona entre as temperaturas de 600 K e 400 K. Se ela recebe 100 J de calor da fonte quente, a quantidade máxima de trabalho que poderia ser produzido por essa máquina seria:

Um aluno do ensino médio, com bons conhecimentos de ótica geométrica, afirma para seus colegas que consegue facilmente descobrir que tipo de deficiência de visão uma pessoa possui ao analisar os óculos dela. Ele, então, pega os óculos de um amigo e o estende à sua frente apontando para os objetos e analisando a imagem formada através das lentes. Após alguns segundos, ele dá o veredicto: “Henrique, você tem dificuldade em ver objetos que estão longe, portanto você tem miopia!”. O aluno chegou à esta conclusão porque: