FGV · 2022 — Física com resolução

Uma pedra foi arremessada verticalmente para cima, a partir do solo, e permaneceu no ar por ${4\text{ s}}$ até regredir ao solo. Desprezando a resistência do ar e adotando $g={10\text{ m/s}^2}$, a altura máxima atingida por essa pedra foi

Uma caixa A de massa $m_A={40\text{ kg}}$ está apoiada sobre uma mesa plana e horizontal e, sobre ela, está apoiada uma outra caixa B de massa $m_B={20\text{ kg}}$, de modo que as superfícies em contato dessas caixas sejam paralelas à mesa. Uma pessoa empurra a caixa B exercendo sobre ela uma força horizontal e constante, conforme a figura.

Sabe-se que entre as superfícies das caixas A e B existe um coeficiente de atrito estático de valor ${0{,}4}$ e que o atrito entre as superfícies da caixa A e da mesa pode ser desprezado. Adotando $g={10\text{ m/s}^2}$, a maior intensidade da força que pode ser aplicada sobre a caixa B para que ela não se mova em relação à caixa A é

Um pêndulo é constituído por uma pequena esfera presa a um fio ideal de comprimento $L$, fixo em um ponto $O$. Essa esfera é abandonada de uma posição em que o fio está esticado horizontalmente, conforme a figura.

Perpendicularmente ao plano em que a esfera oscila e a uma distância $d$ do ponto $O$, existe um pino de modo que, quando o fio atinge a posição vertical, a esfera passa a girar em torno dele, em movimento circular. Desprezando a resistência do ar, o menor valor de $d$ para que a esfera descreva uma circunferência completa em torno do pino é

Exoplaneta é um planeta situado fora do Sistema Solar, ou seja, que orbita uma estrela que não seja o Sol. Hoje, já são conhecidos milhares de exoplanetas de diferentes tamanhos e composições químicas, desde pequenos maciços e rochosos, até gigantes compostos predominantemente de gás.

Considere um hipotético exoplaneta esférico cujo raio corresponda a ${60\%}$ do raio da Terra. Para que a intensidade do campo gravitacional criado por esse exoplaneta em sua superfície fosse igual à intensidade do campo gravitacional criado pela Terra em sua superfície, ele deveria ter uma massa, comparada à massa da Terra,

Um brinquedo é constituído por dois carrinhos, A e B, e uma mola ideal. Inicialmente, o brinquedo está em repouso, apoiado sobre uma mesa plana e horizontal, com a mola comprimida e travada, armazenando ${120\text{ J}}$ de energia potencial. Sabe-se que a massa do carrinho B é o dobro da massa do carrinho A.

Quando a mola é destravada, os carrinhos são empurrados por ela. Desprezando os atritos, depois de perderem contato com a mola, os carrinhos A e B terão, respectivamente, energias cinéticas iguais a

Uma prancha de isopor, com a forma de um paralelepípedo reto retângulo e volume ${3{,}0\cdot10^{4}\text{ cm}^3}$, está flutuando na água, cuja massa específica é ${1{,}0\text{ g/cm}^3}$. Considerando desprezível a massa da prancha, o número de tijolos de massa ${1{,}5\text{ kg}}$ que se pode colocar sobre a superfície superior da prancha para que essa superfície coincida com o nível da superfície da água é

Dentro de um calorímetro ideal, no nível do mar, foram colocados ${30\text{ g}}$ de gelo inicialmente a ${0\,{}^{\circ}\text{C}}$ e ${500\text{ g}}$ de determinado metal, inicialmente no estado sólido, a ${80\,{}^{\circ}\text{C}}$. O gráfico mostra, fora de escala, como variaram as temperaturas dessas substâncias em função do calor trocado por elas, até o sistema atingir o equilíbrio térmico a uma temperatura final $\theta_F$.

Sendo ${1\text{ cal/(g}\cdot{}^{\circ}\text{C)}}$ o calor específico da água líquida e ${80\text{ cal/g}}$ o calor latente de fusão do gelo, a temperatura $\theta_F$ foi de

Determinada quantidade de gás ideal, armazenada em um recipiente sob pressão de ${4\text{ atm}}$, foi transferida para outro recipiente com volume maior. Porém, durante o processo de transferência, ${20\%}$ da massa total desse gás escapou para a atmosfera e se perdeu, enquanto a massa restante foi armazenada no novo recipiente, onde permaneceu sob pressão de ${2\text{ atm}}$. Considerando que as paredes dos dois recipientes sejam isolantes e sabendo que a temperatura da porção do gás restante permaneceu igual à temperatura da porção total inicial, o volume do novo recipiente, em relação ao volume do recipiente inicial, é maior em

Uma aplicação dos espelhos esféricos no nosso cotidiano é o espelho odontológico, utilizado por dentistas para ver regiões de difícil acesso da boca e detalhes dos dentes de seus pacientes.

Com a intenção de ver uma imagem ampliada e sem inversão de um dente, um dentista deve posicionar um espelho esférico côncavo de raio de curvatura $R$ a uma distância $d$ desse dente, tal que

Para observar um brinquedo caído dentro de uma piscina, um garoto se aproxima da borda de modo que, ao olhar para dentro da água, vê a imagem do brinquedo de uma posição pouco inclinada em relação à vertical que passa por ele. Dessa posição, o garoto percebe que, de seu ponto de vista, a profundidade aparente do brinquedo ($h^\prime$) é menor do que a profundidade real ($h$).

Adotando $n_{Ar}={1}$, o valor aproximado do índice de refração absoluto da água da piscina é

O diretor de prova de uma corrida de F1 está parado ao lado da pista de um autódromo, quando um carro se aproxima dele, em alta velocidade, para receber a bandeirada de chegada.

Devido ao efeito Doppler, quanto ao som do motor do carro percebido pelo diretor de prova e pelo piloto do carro, nessa aproximação, pode-se afirmar que

Uma esfera metálica oca de raio $R$ e centro $C$ está isolada, eletrizada com uma carga elétrica positiva $Q$ e em equilíbrio eletrostático. O ponto $P$, indicado na figura, está a uma distância $2R$ da superfície dessa esfera.

Sendo $k$ a constante eletrostática do meio em que a esfera se encontra, as intensidades do campo elétrico criado por ela no ponto $C$ e no ponto $P$ são, respectivamente,

O circuito mostrado na figura é parte de um circuito maior e é composto por quatro resistores ôhmicos iguais, um amperímetro e um voltímetro ideais. Todos os fios e as conexões utilizadas para a montagem desse circuito apresentam resistências elétricas desprezíveis.

Sabendo que a indicação no voltímetro é de ${120\text{ V}}$, a indicação no amperímetro é de

Um solenoide é conectado à uma bateria e uma espira circular está inicialmente em repouso próxima a ele, de modo que o eixo horizontal do solenoide seja perpendicular ao plano que contém a espira e passe pelo seu centro $C$, conforme a figura.

A partir de determinado instante, a espira começa a se movimentar na direção horizontal e no sentido de se aproximar do solenoide. Considerando o sentido positivo indicado, à medida que a espira se aproxima do solenoide, começa a circular por ela uma corrente elétrica induzida no sentido

Quando uma superfície metálica é exposta à radiação eletromagnética com frequência suficientemente alta, ocorre a emissão de elétrons, fenômeno conhecido como efeito fotoelétrico. A energia mínima necessária para remover um elétron dessa superfície metálica é chamada função trabalho ($\Phi$) do metal.

Considere que um veículo espacial esteja em órbita ao redor da Terra e que, devido ao efeito fotoelétrico causado pela luz solar, tenha acumulado cargas elétricas em sua superfície. Sabendo que o casco desse veículo é revestido por Níquel, cuja função trabalho é $\Phi_{Ni}={8\cdot10^{-19}\text{ J}}$, e adotando o valor $h={6{,}6\cdot10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}}$ para a constante de Planck, a menor frequência do espectro solar capaz de fazer com que o casco desse veículo espacial emita fotoelétrons é, aproximadamente,