COPERVE — Concurso Vestibular 1982 · Provas de Química e Física
Física (Q26–50) — resolução comentada Método TEF.
COPERVE — Concurso Vestibular 1982 · Provas de Química e Física · Total de questões: 50 · Duração: 3 horas.
O produto da pressão de um gás por seu volume é expresso em unidades de
Pressão vezes volume tem dimensão de trabalho:
$$PV=\frac{N}{m^2}\,m^3=N\,m=J$$
Logo, $PV$ é expresso em unidades de energia.
Um Joule (unidade de energia do sistema MKS) é igual a . . . . . . . ergs (unidade de energia do sistema cgs).
Como $1\,\text{erg}=10^{-7}\,\text{J}$, então
$$1\,\text{J}=10^7\,\text{ergs}.$$
Uma barra homogênea está em equilíbrio sob a ação de três forças, das quais só duas estão representadas no esquema abaixo. A outra força está aplicada
A terceira força deve ser vertical para cima e ter módulo $5\,\text{N}$. Tomando momentos em torno de B, se $x$ é a distância dessa força até B:
$$5x=2\cdot1$$
$$x=0{,}4\,\text{m}.$$
Ela fica entre A e B, mais próxima de B.
Uma chapa de espessura $x$ e densidade uniforme possui o formato de um triângulo isósceles. Quais os elementos geométricos dessa chapa que define o seu centro de gravidade?
Como a chapa é homogênea e tem espessura uniforme, a posição do centro de gravidade depende apenas da geometria do triângulo, não do valor da espessura. Entre as alternativas, os lados e os ângulos caracterizam essa geometria.
A aceleração de um foguete é representada graficamente pela figura abaixo.
A velocidade máxima atingida pelo foguete entre zero e $20\,\text{s}$ é . . . . . . . $\text{m/s}$.
A variação da velocidade é a área sob o gráfico $a\times t$:
$$\Delta v=100\cdot10+0\cdot5+50\cdot5=1250\,\text{m/s}.$$
Como a aceleração não é negativa, a velocidade máxima ocorre ao final do intervalo.
Analisando-se as proposições abaixo relativas ao movimento circular uniforme (MCU),
I — Quando uma partícula gira no sentido horário, em movimento circular uniforme, fica sujeita a uma aceleração dirigida para o centro de rotação.
II — Quando uma partícula gira no sentido anti-horário, em movimento circular uniforme, possui uma aceleração dirigida para fora do centro de rotação.
III — O sentido da velocidade tangencial de uma partícula, em movimento circular uniforme, acompanha o sentido da rotação.
Conclui-se que é (são) correta(s) somente
I é correta: a aceleração centrípeta aponta sempre para o centro. II é falsa: o sentido de rotação não muda a direção centrípeta da aceleração. III é correta: a velocidade é tangente à trajetória e orientada no sentido do movimento.
Qual a aceleração de uma partícula de massa $m$ que troca seu momento de $P$ para $3P$ no intervalo de tempo $\Delta t$?
A variação do momento é $\Delta p=3P-P=2P$. Como $F=\Delta p/\Delta t=ma$:
$$a=\frac{2P}{m\Delta t}.$$
Em qual das situações abaixo está indicado corretamente o sentido das forças de atrito exercidas sobre as rodas para um carro que possui tração nas quatro rodas
Com tração nas quatro rodas, todas as rodas são motrizes. Em uma aceleração longitudinal, as forças de atrito estático exercidas pelo solo sobre as rodas motrizes têm o mesmo sentido horizontal. Entre os esquemas apresentados, apenas a figura b mostra as duas forças de atrito horizontais e orientadas no mesmo sentido.
A aceleração da gravidade na superfície de um planeta
Na superfície, $g=GM/R^2$. Portanto, o valor de $g$ depende da massa do planeta e do seu raio, e não da massa de prova.
Um corpo se desloca sobre a superfície ABCD sob a ação da gravidade. Em quais trechos da superfície, a gravidade executa maior e menor trabalho, respectivamente, sobre o corpo?
O trabalho do peso depende apenas da variação de altura, $W_P=mg\Delta h$. Em BC não há variação de altura, logo o trabalho é nulo e é o menor. Pelo esquema, o maior desnível descendente ocorre em CD.
Um atleta pode atingir velocidade de $10\,\text{m/s}$ em sua corrida para um salto com vara. A altura do salto em metros, desprezando-se a massa da vara e considerando-se $g=10\,\text{m/s}^2$, é
Admitindo conversão da energia cinética da corrida em energia potencial gravitacional:
$$\frac12mv^2=mgh$$
$$h=\frac{v^2}{2g}=\frac{100}{20}=5{,}0\,\text{m}.$$
Quando um corpo, de massa $M$ e densidade $0{,}2\,\text{g/cm}^3$, flutua na água, desloca uma massa $m$ do líquido. Segundo este princípio de Arquimedes, pode-se afirmar que
Em flutuação, o empuxo equilibra o peso:
$$\rho_{\ell}V_{\text{desl}}g=Mg.$$
Logo, $\rho_{\ell}V_{\text{desl}}=M$: a massa do líquido deslocado é igual à massa do corpo.
Uma pessoa, utilizando um manômetro de precisão, mediu a pressão total, em diversos pontos do fundo de um lago. O gráfico abaixo que representa a relação entre as medidas da pressão e as distâncias dos pontos até a superfície, é
A pressão total a uma profundidade $x$ é
$$P=P_{atm}+\rho gx.$$
É uma função linear de $x$ e, em $x=0$, vale $P_{atm}\neq0$. Portanto, o gráfico é uma reta com intercepto positivo no eixo da pressão.
A garrafa térmica é um dispositivo, feito para evitar os seguintes fenômenos térmicos
A garrafa térmica busca reduzir as três formas de transferência de calor: condução, convecção e irradiação.
O gráfico abaixo representa a transformação cíclica ocorrida num sistema termodinâmico. Assim sendo, pode-se afirmar que
Em um ciclo completo, o sistema retorna ao estado inicial; assim, $\Delta U=0$. Pela primeira lei da Termodinâmica, o calor líquido trocado no ciclo é igual ao trabalho líquido realizado.
Sejam $V$, $F$ e $L$ respectivamente velocidade, freqüência e comprimento de onda da luz no vácuo e $v$, $f$ e $\ell$ a velocidade, freqüência e comprimento de onda num meio $m$. Se o índice de refração deste meio em relação ao vácuo, é $n=V/v$, pode-se afirmar que $n$ é dado por
Como $V=FL$ e $v=f\ell$, e a frequência não muda na refração, $F=f$. Logo:
$$n=\frac{V}{v}=\frac{FL}{f\ell}=\frac{L}{\ell}.$$
Sendo $\ell$, $T$ e $V$, respectivamente, o comprimento de onda, o período de vibração e a velocidade de propagação da luz, indique a relação que representa a freqüência da luz:
Como $V=\ell/T$, então:
$$\frac{V}{\ell T}=\frac{\ell/T}{\ell T}=\frac{1}{T^2}.$$
Logo, $\sqrt{V/(\ell T)}=1/T=f$.
Para que um gerador de energia elétrica possa fornecer grandes correntes é necessário
A corrente fornecida por um gerador real é $I=\mathcal{E}/(R+r)$. Para que ele possa fornecer correntes elevadas sem grande queda interna de tensão, sua resistência interna $r$ deve ser pequena.
Considere duas cargas puntiformes $Q$ e $q$ nas posições $P_1$ e $P_2$.
A energia potencial do sistema é $U=KqQ/r$ e representa o trabalho necessário para deslocar
Tomando a energia potencial nula no infinito, $U=KQq/r$ é o trabalho realizado por um agente externo para trazer a carga $q$ do infinito até o ponto $P_2$, situado a distância $r$ de $Q$.
Duas lentes de mesmo material, uma biconvexa I e outra côncavo-convexa II, possui cada uma raios de curvaturas iguais. Quanto às suas distâncias focais $f_I$ e $f_{II}$, pode-se afirmar que
Pela equação do fabricante, a lente biconvexa com raios de mesmo módulo possui potência óptica diferente de zero, portanto foco finito. Na lente côncavo-convexa com raios de curvatura iguais, as contribuições das duas superfícies se anulam, resultando em potência nula e foco no infinito.
O gráfico da potência elétrica dissipada por um resistor em função da intensidade da corrente elétrica que o atravessa, é representado abaixo. A resistência do resistor é . . . . ohms.
Para um resistor ôhmico, $P=RI^2$. Usando o ponto $I=2\,\text{A}$ e $P=40\,\text{W}$:
$$R=\frac{P}{I^2}=\frac{40}{4}=10\,\Omega.$$
As somas vetoriais $S_1$, $S_2$ e $S_3$, das correntes que chegam e saem dos nós 1, 2 e 3, estão relacionadas como se seguem:
Pela lei dos nós de Kirchhoff, a soma algébrica das correntes em qualquer nó é nula. Assim, $S_1=S_2=S_3=0$.
Dentre as formas de energia primitivas abaixo, a convertida em energia elétrica pelas pequenas baterias dos relógios digitais é a energia
As baterias convertem energia química armazenada em seus reagentes em energia elétrica.
Calculando-se a intensidade do campo magnético $B$, em Tesla (T), num ponto a $30\,\text{cm}$ de um fio reto percorrido por uma corrente de $3{,}0\,\text{A}$, obtém-se
Para um fio retilíneo longo:
$$B=\frac{\mu_0 I}{2\pi r}=\frac{4\pi\times10^{-7}\cdot3}{2\pi\cdot0{,}30}=2{,}0\times10^{-6}\,\text{T}.$$
Uma partícula, de carga $q$ e massa $m$, penetra perpendicularmente em um campo magnético uniforme, de intensidade $B$, com velocidade $v$. A força magnética resultante sobre a partícula é
A força magnética é dada por $\vec F=q\,\vec v\times\vec B$. Portanto, ela é perpendicular simultaneamente a $\vec v$ e a $\vec B$.