UFPE — Vestibular 2011 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Um estudante de Física aceita o desafio de determinar a ordem de grandeza do número de feijões em $5\ \mathrm{kg}$ de feijão, sem utilizar qualquer instrumento de medição. Ele simplesmente despeja os feijões em um recipiente com formato de paralelepípedo e conta quantos feijões há na aresta de menor comprimento $c$, como mostrado na figura. Ele verifica que a aresta $c$ comporta $10$ feijões. Calcule a potência da ordem de grandeza do número de feijões no recipiente, sabendo-se que a relação entre os comprimentos das arestas é $\dfrac a4=\dfrac b3=\dfrac c1$.

O gráfico a seguir mostra a posição de uma partícula, que se move ao longo do eixo $x$, em função do tempo. Calcule a velocidade média da partícula no intervalo entre $t = 2\ \mathrm{s}$ e $t = 8\ \mathrm{s}$, em $\mathrm{m/s}$.

Uma bola cai em queda livre a partir do repouso. Quando a distância percorrida for $h$, a velocidade será $v_1$. Quando a distância percorrida for $16h$, a velocidade será $v_2$. Calcule a razão $v_2/v_1$. Considere desprezível a resistência do ar.

Uma bolinha de borracha, de massa $m = 0{,}1\ \mathrm{kg}$, é liberada a partir do repouso de uma altura $h_1 = 3{,}2\ \mathrm{m}$. Ela colide com o piso e sobe até uma altura $h_2 = 0{,}8\ \mathrm{m}$. Considerando que a colisão durou $\Delta t = 0{,}02\ \mathrm{s}$, calcule o módulo da força média que a bola exerceu no piso durante a colisão, em newtons. Despreze a resistência do ar e a ação da força peso durante a colisão.

Um bloco de massa $2\ \mathrm{kg}$ desliza, a partir do repouso, por uma distância $d = 3\ \mathrm{m}$, sob a ação de uma força de módulo $F = 10\ \mathrm{N}$ (ver figura). No final do percurso, a velocidade do bloco é $v = 3\ \mathrm{m/s}$. Calcule o módulo da energia dissipada no percurso, em joules.

Uma criança, que está brincando com blocos cúbicos idênticos, constrói as configurações compostas de três blocos mostradas na figura. Cada bloco tem aresta $a = 10\ \mathrm{cm}$ e massa $M = 100\ \mathrm{g}$. A criança pode até perceber intuitivamente que a configuração A é mais estável do que a B, mas não consegue quantificar fisicamente essa estabilidade. Para tal, é necessário determinar a diferença de energia potencial gravitacional $\Delta U = U_B - U_A$ entre as duas configurações. Qual é o valor de $\Delta U$, em unidades de $10^{-2}$ joules?

A figura mostra uma esfera de ferro, de densidade $d = 7{,}8\times10^{3}\ \mathrm{kg/m^3}$ e volume $V = 10^{-3}\ \mathrm{m^3}$, submersa em água. A esfera está pendurada por um fio fino e inextensível, que está preso à tampa do aquário. Determine a tensão no fio, em newtons.

Uma pessoa que deseja beber água fresca mistura duas porções, de $150\ \mathrm{ml}$ cada; uma, à temperatura de $5\,^\circ\mathrm{C}$, e a outra à temperatura de $31\,^\circ\mathrm{C}$. Após algum tempo, ela verifica que a temperatura da mistura é de $16\,^\circ\mathrm{C}$. Determine o módulo da quantidade de calor que é cedido para o ambiente (sala mais copo). Expresse sua resposta em unidades de $10^{2}$ calorias.

Um recipiente, feito de um material isolante térmico, consiste de duas partições iguais separadas por uma divisória $D$ (ver figura). No lado direito do recipiente faz-se vácuo e, na partição da esquerda, se introduz um mol de um gás ideal. Quando a divisória é removida, o gás se expande livremente (isto é, sem realizar trabalho) e atinge um novo estado de equilíbrio termodinâmico. Determine a razão $p_{antes}/p_{depois}$ entre as pressões antes e depois da remoção da divisória.

A figura mostra uma corda $AB$, de comprimento $L$, de um instrumento musical com ambas as extremidades fixas. Mantendo-se a corda presa no ponto $P$, a uma distância $L/4$ da extremidade $A$, a frequência fundamental da onda transversal produzida no trecho $AP$ é igual a $294\ \mathrm{Hz}$. Para obter um som mais grave o instrumentista golpeia a corda no trecho maior $PB$. Qual é a frequência fundamental da onda neste caso, em Hz?

Na praia, a luz do Sol fica, em geral, parcialmente polarizada devido às reflexões na areia e na água. Certo dia, no fim da tarde, a componente horizontal do vetor campo elétrico é $2$ vezes maior que a componente vertical. Um banhista fica de pé e usa óculos com lentes polarizadoras que eliminam a componente horizontal. Determine a porcentagem da intensidade luminosa total que chega aos olhos do banhista.

Considerando que as três cargas da figura estão em equilíbrio, determine qual o valor da carga $Q_1$ em unidades de $10^{-9}\ \mathrm{C}$. Considere $Q_3 = -3\times10^{-9}\ \mathrm{C}$.

Em uma solução iônica, $N_{(+)} = 5{,}0\times10^{15}$ íons positivos, com carga individual $Q_{(+)} = +2e$, se deslocam para a direita a cada segundo. Por outro lado, $N_{(-)} = 4{,}0\times10^{16}$ íons negativos, com carga individual igual a $Q_{(-)} = -e$, se movem em sentido contrário a cada segundo. Qual é a corrente elétrica, em $\mathrm{mA}$, na solução?

Um elétron entra com velocidade $v_e = 10\times10^{6}\ \mathrm{m/s}$ entre duas placas paralelas carregadas eletricamente. As placas estão separadas pela distância $d = 1{,}0\ \mathrm{cm}$ e foram carregadas pela aplicação de uma diferença de potencial $V = 200$ volts. Qual é o módulo do campo magnético $B$ que permitirá ao elétron passar entre as placas sem ser desviado da trajetória tracejada? Expresse $B$ em unidades de $10^{-3}$ tesla.

Um microscópio eletrônico pode ser usado para determinar o tamanho de um vírus que pode variar entre $0{,}01\ \mu\mathrm{m}$ a $0{,}3\ \mu\mathrm{m}$. Isto é possível porque o comprimento de onda de de Broglie, $\lambda$, associado aos elétrons, é controlado variando-se a diferença de potencial que permite acelerar o feixe eletrônico. Considerando que os elétrons são acelerados a partir do repouso sujeitos à diferença de potencial $V = 12{,}5\times10^{3}$ volts, determine o valor de $\lambda$ quando os elétrons atingem a placa coletora onde é colocado o vírus. Expresse a resposta em unidades de $10^{-12}\ \mathrm{m}$.

As figuras ilustram trajetórias de raios de luz que penetram ou saem de blocos de materiais transparentes. Quais figuras mostram situações fisicamente possíveis quando consideramos os índices de refração que estão indicados?