UDESC 2025.2

Em um autódromo, um piloto de Fórmula 1 percorre uma reta de 500 metros a uma velocidade constante de 225 km/h. Após esse trecho, ele entra na pit lane - uma via paralela à pista principal - para realizar a troca de pneus. Seguindo as regras da corrida, ele anda pela pit lane sempre a 60 km/h. A troca de pneus dura exatamente 2 segundos, durante os quais o carro permanece parado.

A Figura 1 não está em escala e serve apenas para ilustrar o trajeto.

Considerando que o tempo total gasto pelo piloto desde a entrada na pit lane até seu retorno à pista principal, é de 22 segundos, assinale a alternativa que apresenta a velocidade escalar média do piloto em todo o percurso, desde o início da reta até o momento em que retorna à pista após sair da pit lane.

Em 15 de setembro de 1896, ocorreu no Texas, Estados Unidos, um evento conhecido como "Crash at Crush", no qual duas locomotivas a vapor colidiram frontalmente como parte de uma demonstração pública. A energia do impacto foi o suficiente para romper as caldeiras e causar a explosão do vapor de alta pressão, ferindo muitos espectadores. Suponha que cada locomotiva tenha uma massa de 40 toneladas (40.824 kg). Considere que cada uma das locomotivas estava a 100 km/h no momento da colisão.

A quantas bananas de dinamite correspondeu a energia do impacto? Considere uma banana de dinamite equivalente a $3{,}5\times10^6\ \text{J}$.

Em um jogo de bilhar, a bola branca (bola 1) é lançada com velocidade inicial $v_1=3\ \text{m/s}$ em direção à bola preta (bola 2), que está, inicialmente, em repouso $(v_2=0)$. As duas bolas possuem massas iguais e deslizam sobre uma mesa sem atrito.

Sabendo que a colisão entre elas é frontal e perfeitamente elástica, determine a velocidade das duas bolas após a colisão $v_1$ e $v_2$, sequencialmente.

A Figura 2 representa um avião de massa $m$, executando uma curva circular em torno de um ponto fixo. Durante essa manobra, o avião está inclinado de um ângulo $\alpha$ em relação à horizontal. A força de sustentação $\vec F$ é perpendicular às asas. A força $\vec P$ representa o peso do avião, e $R$ é o raio da trajetória circular.

Os valores conhecidos são: $\alpha=45^\circ$, $R=1000\ \text{m}$, $m=12000\ \text{kg}$.

Com base na Figura 2 e nas informações fornecidas, assinale a alternativa que apresenta a força centrípeta $F_c$ que atua sobre o avião e o módulo da velocidade $v$ do avião ao executar a curva.

A Lua realiza um movimento quase circular ao redor da Terra, completando uma volta a cada 27,3 dias, a uma distância média de 384.400 km do centro terrestre.

Com base nesses dados, a aceleração centrípeta que atua sobre a Lua durante a sua trajetória orbital é:

Duas barras, uma de cobre e a outra de latão, possuem o mesmo comprimento a 10°C. Ao serem aquecidas até 110°C, a barra de latão fica 1 mm mais comprida que a de cobre. Os coeficientes de dilatação linear são:

Cobre: $\alpha_{Cu}=16\times10^{-6}\,^{\circ}\text{C}^{-1}$

Latão: $\alpha_{latão}=20\times10^{-6}\,^{\circ}\text{C}^{-1}$

Assinale a alternativa que corresponde ao comprimento inicial das barras a 10°C.

Um calorímetro ideal contém 500 g de água, inicialmente a uma temperatura de 5°C, ao nível do mar. Uma quantidade de calor igual a 50 kJ é transferida para a água, elevando sua temperatura para um valor final $T$.

Suponha que todo o calor foi absorvido pela água, que permaneceu no estado líquido durante todo o processo.

Sabendo que o calor específico da água é $c=1\ \text{cal/g°C}$ e que $1\ \text{cal}=4\ \text{J}$, a temperatura final da água é:

Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot com temperaturas de 18ºC e 115ºC em suas fontes fria e quente.

O rendimento dessa máquina térmica, em porcentagem, é:

De acordo com a teoria cinética dos gases ideais, as moléculas de um gás estão em movimento caótico, colidindo entre si e com as paredes do recipiente. As colisões são consideradas perfeitamente elásticas e a energia cinética média de translação está relacionada à temperatura absoluta segundo: $E_c=\frac32kT$, em que $E_c$ é a energia cinética média de cada molécula, $T$ é a temperatura absoluta e $k$ é a constante de Boltzmann.

Com base nesse modelo, analise as proposições.

I. As moléculas de um gás ideal movimentam-se em todas as direções de forma aleatória e não em trajetórias paralelas.

II. Ao colidir com as paredes do recipiente, a energia cinética das moléculas diminui, sendo parcialmente convertida em calor.

III. Ao aumentar a temperatura, todas as moléculas do gás aumentam igualmente sua velocidade.

IV. A pressão exercida por um gás sobre as paredes do recipiente resulta da troca de quantidade de movimento nas colisões com as paredes.

V. O aumento da temperatura média do gás implica aumento da energia cinética média das moléculas.

Assinale a alternativa correta.

Duas cargas elétricas puntiformes, $+Q$ e $+2Q$, estão fixas sobre o eixo $x$, localizadas, respectivamente, nas posições $x=0{,}0\ \text{m}$ e $x=1{,}0\ \text{m}$. Uma terceira carga é colocada entre elas, também sobre o eixo $x$, de modo que permaneça em equilíbrio eletrostático. A posição dessa terceira carga, em metros, é:

O escorpião de cauda grossa (Androctonus australis), típico de regiões desérticas, é capaz de caçar mesmo sem enxergar. Ele possui sensores altamente sensíveis nas patas, que detectam vibrações do solo e do ar. Quando uma presa se movimenta, ela gera som que se propaga simultaneamente pelo solo e pelo ar. Assim que a onda sonora chega pelo solo, o escorpião a sente pelas patas e determina a direção da presa. Em seguida, ao perceber a chegada da onda que vem pelo ar, ele calcula a distância da presa com base na diferença de tempo entre os dois sinais.

Considere que a velocidade do som no solo seja $v_s=500\ \text{m/s}$, e no ar seja $v_a=340\ \text{m/s}$. Se a diferença de tempo entre as chegadas de cada onda ao escorpião é $\Delta t=0{,}2\ \text{ms}$, a distância da presa ao escorpião é aproximadamente:

No circuito mostrado na Figura 4, a corrente elétrica que atravessa o resistor de $1\ \Omega$ possui intensidade igual a $I=2\ \text{A}$. O circuito é alimentado por uma fonte de tensão ideal $\mathcal{E}$.

O valor da diferença de potencial $(\mathcal E)$ entre os terminais da fonte é:

Um feixe estreito de luz, proveniente de uma lanterna posicionada no ar, incide, obliquamente, sobre a superfície de separação com um líquido transparente, sofrendo refração, conforme ilustrado na Figura 5.

O índice de refração do ar é $n=1{,}0$. Com base no comportamento do feixe, ao atravessar a interface, o índice de refração do líquido é:

A dualidade onda-partícula é um dos pilares da Física Moderna e descreve como partículas e radiações podem exibir tanto comportamentos ondulatórios quanto corpusculares, dependendo do experimento realizado.

Com base nesse conceito, analise as proposições.

I. Os elétrons, ao passarem por fendas duplas, podem produzir padrões de interferência, comportamento típico de ondas.

II. A luz pode se comportar como partícula, sendo capaz de transferir energia em quantidades discretas chamadas fótons.

III. A dualidade onda-partícula é prevista pela equação de Schrödinger e está presente apenas em partículas carregadas eletricamente.

IV. O comprimento de onda associado a uma partícula, dado pela relação de Broglie: $\lambda=\dfrac hp$, determina quando ocorrem padrões de interferência.

V. Uma vez determinada com precisão a posição de uma partícula, seu comportamento ondulatório intensifica-se, segundo o princípio da incerteza de Heisenberg.

Assinale a alternativa correta.