Concurso Vestibular Regional — 1979 · Prova de Física e Matemática
Física (Q01–25) — resolução comentada Método TEF.
Concurso Vestibular Regional — 1979 · Prova de Física e Matemática · 50 quesitos · Duração: 3 horas.
A segunda lei de Newton estabelece uma relação entre
A segunda lei de Newton relaciona a força resultante, a massa e a aceleração:
$\vec F_{R}=m\vec a$
Qual dos gráficos abaixo representa o campo eletrostático $E$ de uma esfera metálica, eletrizada e de raio $R$, em função da distância $d$ ao centro da esfera?
No interior de um condutor em equilíbrio eletrostático, $E=0$. Para $d\mathrel{>}R$, o campo externo equivale ao de uma carga puntiforme no centro, diminuindo com $1/d^2$.
Considere o quadro de propriedades de três partículas
Partícula 1ª: massa aproximada $1/1800$ u.m.a; carga $-e$; presença no núcleo: não.
Partícula 2ª: massa aproximada $1$ u.m.a.; carga zero; presença no núcleo: sim.
Partícula 3ª: massa aproximada $1$ u.m.a.; carga $+e$; presença no núcleo: sim.
Identifique a sequência abaixo que corresponde, respectivamente, às partículas 1ª, 2ª e 3ª.
A partícula de massa muito pequena e carga $-e$ é o elétron; a partícula nuclear neutra é o neutron; e a partícula nuclear de carga $+e$ é o próton.
A temperatura de $10^{\circ}\text{C}$ expressa nas escalas Fahrenheit e Kelvin é, respectivamente, igual a
Para Fahrenheit:
$F=\frac{9}{5}C+32=50$
Para Kelvin:
$T=10+273=283\text{K}$
Uma lâmpada elétrica incandescente A de 500 Watt e outra B de 15 Watt, são ligadas em série na rede elétrica de 220 Volt. Pode-se afirmar que
Pelas especificações nominais, $R=V^2/P$. Assim, $R_A\approx96{,}8\,\Omega$ e $R_B\approx3227\,\Omega$. Em série, a corrente é aproximadamente $0{,}066\text{A}$.
A potência em B fica próxima de $14\text{W}$, enquanto em A é inferior a $1\text{W}$. Portanto, na prática, somente B acende.
Um menino e um homem pesando respectivamente 30 e 60 kg estão juntos sobre uma pista de gelo sem atrito. O menino empurra o homem, fazendo-o afastar-se com uma velocidade de 1,2 m/s em relação ao ponto inicial. Com que velocidade, em relação ao ponto inicial, se afastará o menino?
O sistema parte do repouso, logo o momento linear total permanece nulo:
$30v=60\cdot1{,}2$
$v=2{,}4\text{m/s}$
Os movimentos têm sentidos opostos.
O gráfico ao lado representa a variação da aceleração no tempo. Identifique, entre os gráficos abaixo, aquele que representa a correspondente variação da velocidade no tempo.
De $0$ a $1\text{s}$, a aceleração é constante e negativa, portanto a velocidade decresce linearmente. De $1$ a $2\text{s}$, a aceleração é constante e positiva, fazendo a velocidade crescer linearmente.
Um raio de luz branca passa do ar para o vidro, fazendo um ângulo de $30^{\circ}$ com a normal à superfície de separação. De acordo com a figura dada, as cores dos raios 1, 2 e 3 são, respectivamente,
No vidro, a luz violeta sofre maior desvio em direção à normal e a luz vermelha, menor desvio. Assim, o raio 1 é violeta, o 2 é verde e o 3 é vermelho.
Um móvel parte do repouso com aceleração de $4{,}0\text{m/s}^2$. Após percorrer uma distância de $2{,}0\text{m}$, sua velocidade será
Pela equação de Torricelli:
$v^2=v_0^2+2a\Delta s=2\cdot4\cdot2=16$
$v=4{,}0\text{m/s}$
Dois corpos de massa M e m, unidos por uma corda inelástica e sem peso, são arrastados por uma força $F$ sobre uma superfície sem atrito, conforme a figura. Qual deverá ser a tensão $T$ na corda, se $M=2m$?
A aceleração do conjunto é:
$a=\frac{F}{M+m}=\frac{F}{3m}$
Para o bloco de massa $m$, $T=ma$:
$T=\frac{F}{3}$
As ondas transversais se diferenciam, basicamente, das ondas longitudinais
A distinção é feita pela direção de vibração em relação à direção de propagação: perpendicular nas ondas transversais e paralela nas longitudinais.
Uma certa massa de gás recebe uma quantidade de calor $q$ e passa do volume $V_1$ para o volume $V_2$ maior que $V_1$, sob pressão constante $P$. Com os dados acima, determine os termos respectivos da equação $(\Delta U=\Delta q-W)$, que representa a primeira lei da termodinâmica.
Em uma expansão isobárica, o trabalho é:
$W=P(V_2-V_1)$
Logo, a variação da energia interna é:
$\Delta U=q-P(V_2-V_1)$
Encontre o potencial entre os pontos a, d, no circuito dado a partir da d.d.p. $V_{bc}$.
Entre a e b há dois resistores $2R$ em paralelo, equivalendo a $R$. Entre b e c há $R$. Entre c e d, novamente, dois $2R$ em paralelo, equivalendo a $R$.
Os três trechos equivalentes têm a mesma resistência e a mesma queda de tensão. Portanto:
$V_{ad}=3V_{bc}$
Um objeto AB está localizado no eixo de um espelho esférico côncavo de raio $R$, como mostra a figura. Qual dos raios emitidos pela extremidade B do objeto passa na extremidade correspondente da imagem, antes de ser refletido?
O raio que passa pelo centro de curvatura incide normalmente no espelho e retorna sobre a própria trajetória. Como o objeto está além do centro de curvatura, a imagem forma-se entre o centro e o foco, sobre essa mesma reta.
Na figura, esse é o raio 5.
Determine a resistência equivalente da malha abaixo, entre os pontos a e b.
Reduzindo a rede da direita para a esquerda, em cada estágio o ramo superior $r/2$ em série com a resistência equivalente seguinte resulta em $r$, que fica em paralelo com o ramo vertical $r$.
Assim, a equivalência se mantém em $r/2$ até os terminais a e b.
Duas lentes delgadas e convergentes de distâncias focais $f$ e $F$ estão associadas como mostra a figura. Determine a separação $d$ entre as lentes em função de $f$ e $F$, tal que um feixe de raios paralelos ao eixo comum, entrando pelo lado a, saia no lado b ainda paralelo ao eixo.
Para o sistema ser afocal, o foco imagem da primeira lente deve coincidir com o foco objeto da segunda. Portanto, a distância entre elas deve ser a soma das distâncias focais:
$d=F+f$
Se a aceleração é constante e não nula, podemos afirmar que, em qualquer instante, o móvel está
Aceleração não nula significa variação temporal da velocidade. Ela não implica que o módulo da velocidade esteja sempre aumentando ou sempre diminuindo.
Qual dos sistemas abaixo converte diretamente a energia química em energia elétrica?
Na bateria, reações eletroquímicas convertem diretamente energia química em energia elétrica.
O gráfico abaixo representa a velocidade de uma partícula em função do tempo. Entre os instantes $t=3\text{s}$ e $t=5\text{s}$, sua aceleração é igual a
Entre $3\text{s}$ e $5\text{s}$, o gráfico de velocidade é horizontal. Logo:
$a=\frac{\Delta v}{\Delta t}=0$
Num sistema mecânico conservativo (onde a energia mecânica não varia), pode-se afirmar que
Em um sistema conservativo:
$E_m=E_c+E_p=\text{constante}$
As parcelas cinética e potencial podem variar, mas sua soma permanece constante.
Uma bola de $0{,}50\text{kg}$ é chutada verticalmente e, ao atingir a altura de $4{,}0\text{m}$, tem uma velocidade de $2{,}0\text{m/s}$. Neste instante, sua energia potencial em relação ao solo e sua energia cinética são respectivamente iguais a (Considere $g=10\text{m/s}^2$)
$E_p=mgh=0{,}50\cdot10\cdot4=20\text{J}$
$E_c=\frac12mv^2=\frac12\cdot0{,}50\cdot4=1\text{J}$
Uma pessoa dispõe unicamente de duas barras de aço, idênticas, sendo uma delas magnetizada. Para saber qual é a barra não magnetizada, a pessoa realiza uma série de experiências em duas etapas. Em qual das experiências a pessoa pode identificar a barra não magnetizada?
A extremidade de um ímã apresenta efeito magnético intenso, enquanto a região central de uma barra magnetizada não funciona como polo. Testar a extremidade de uma barra junto à região central da outra, e depois inverter os papéis, permite distinguir a barra magnetizada da não magnetizada.
Um circuito desconhecido de terminais a e b, é ligado em série com uma bateria ideal de FEM $E$ variável e um resistor de 10 ohms. Uma tabela é construída com os valores de $E$ e a correspondente d.d.p. nos terminais b e c. Use a tabela e determine o circuito desconhecido.
A tabela fornece $V_{bc}=6{,}0-0{,}5E$. Como o resistor entre b e c é de $10\,\Omega$, isso corresponde a uma corrente
$I=\frac{V_{bc}}{10}=\frac{12-E}{20}$
Logo, o circuito desconhecido deve equivaler a uma fonte de $12\text{V}$ em oposição à fonte variável, com resistência série de $10\,\Omega$.
Um sistema de coordenadas $(xy)$ tem fixadas, nas posições $(-y_0,0)$ e $(+y_0,0)$, cargas positivas iguais, e um elétron fixado na posição $(0,-x_0)$ com $x_0$ e $y_0$ finitos. O que deverá ocorrer ao elétron se liberado de sua posição?
Por simetria, as componentes das forças na direção que liga as duas cargas positivas se cancelam, e o elétron permanece sobre a mediatriz do segmento que une as cargas.
Liberado do repouso em $(0,-x_0)$, ele é acelerado em direção ao ponto central. Como o campo eletrostático é conservativo e as posições $(0,-x_0)$ e $(0,+x_0)$ são simétricas e possuem o mesmo potencial elétrico, o elétron atinge o ponto simétrico com velocidade novamente nula e retorna.
No modelo ideal da questão, portanto, ele oscila entre $(0,-x_0)$ e $(0,+x_0)$.
Um móvel de 100 kg, ao passar no ponto A com velocidade igual a 36,0 km/h, sofre a ação de uma força que o faz parar no ponto B a 50,0 m do ponto A. Indique qual das forças abaixo foi aplicada sobre o móvel.
A velocidade inicial é $36\text{km/h}=10\text{m/s}$. Pelo teorema da energia cinética:
$F\cdot50=\frac12\cdot100\cdot10^2$
$F=100\text{N}$