Unitau 2017.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Um objeto, cujas dimensões são desprezíveis, foi lançado verticalmente para cima, a uma velocidade de $30\,\mathrm{m/s}$. Após o lançamento, o objeto subiu, sob a ação da força gravitacional terrestre, até alcançar a altura máxima de sua trajetória, quando o módulo de sua velocidade chegou a $0\,\mathrm{m/s}$ e depois caiu até colidir com o solo. O efeito das forças de atrito sobre o movimento do objeto pode ser considerado desprezível e a aceleração gravitacional pode ser tomada como $g = 10\,\mathrm{m/s^2}$. No mesmo instante em que a partícula foi lançada para o alto, um corredor partiu do repouso e passou a se movimentar, com aceleração constante de $2\,\mathrm{m/s^2}$, ao longo de uma trajetória retilínea, no solo.

Calcule a distância percorrida pelo corredor desde o momento do lançamento do projétil até o retorno do projétil ao solo.

O atrito entre superfícies sólidas depende de muitos fatores, como o polimento das superfícies, a massa e a forma dos objetos, desempenhando um relevante papel no estudo do movimento dos corpos. Considere um objeto cujas dimensões são desprezíveis e o módulo da aceleração gravitacional seja $g = 10\,\mathrm{m/s^2}$. O objeto é colocado em movimento e desliza somente sob a ação da força de atrito entre a superfície do objeto e do solo, até parar. O movimento ocorre com o objeto apoiado sobre uma superfície horizontal e plana. Sabendo que o coeficiente de atrito cinético entre a superfície do objeto e a do piso é igual a $0{,}2$ ($\mu_c = 0{,}2$), e que o objeto percorreu uma distância retilínea de $4{,}0\,\mathrm{m}$ antes de parar, o módulo da velocidade do objeto quando foi lançado é igual a

O dispositivo usualmente denominado Máquina de Atwood tem sua invenção atribuída a George Atwood, no ano de 1784. Trata-se de um mecanismo bastante simples, mas muito usado até os dias de hoje, para demonstrações de Física em laboratório. O sistema consiste em dois corpos de massas $M$ e $m$ presos por um fio inextensível, o qual passa sobre uma roldana, considerada aqui como perfeita, como ilustrado na figura abaixo, que mostra a roldana presa ao teto.

A massa $M$ é maior do que $m$ ($M>m$) e, portanto, ao deixar o sistema livre, a massa $M$ vai se deslocar em direção ao solo, ao passo que a massa $m$ vai subir em direção à roldana. O movimento das duas massas ocorre em linha reta (vertical) e com aceleração constante. Pode-se dizer que a massa $m$ reduz a aceleração do movimento de queda da massa $M$, pois o módulo da aceleração será menor que a gravitacional. Sabendo que a massa $M$ é de $8\,\mathrm{kg}$ e que o módulo de sua aceleração no movimento de queda é igual a $60\%$ da aceleração gravitacional terrestre ($g = 10\,\mathrm{m/s^2}$), a massa $m$ é igual a

Dois ciclistas (A e B) disputaram uma prova de curta distância, sendo toda a trajetória uma linha reta. Os dois ciclistas partiram da origem do sistema de coordenadas, ou seja, $x_{A0} = x_{B0} = 0\,\mathrm{m}$ para o início da cronometragem ($t_0 = 0\,\mathrm{s}$). Entretanto, no ponto inicial, o ciclista A estava com a velocidade de $4\,\mathrm{m/s}$, ou seja, $v_{A0} = 4\,\mathrm{m/s}$, ao passo que o ciclista B partiu do repouso ($v_{B0} = 0\,\mathrm{m/s}$). Durante a disputa, os dois ciclistas mantiveram aceleração constante ao longo de toda a trajetória retilínea (lado a lado), sendo o módulo da aceleração do ciclista A igual a $0{,}1\,\mathrm{m/s^2}$ ($a_A = 0{,}1\,\mathrm{m/s^2}$). Os dois ciclistas chegaram juntos (empatados) ao final da prova, tendo completado o percurso em $80$ segundos. Calcule a aceleração desenvolvida pelo ciclista B.

A variação da temperatura de um objeto usualmente altera as dimensões desse objeto. Isso é devido ao processo de dilatação do material do qual o objeto é composto. Considere um recipiente cilíndrico, de raio $R_0$ e altura $h_0$, quando a uma temperatura de $\theta_0$. O recipiente é aberto e contém uma quantidade de massa $m$ de um líquido. A pressão exercida pelo líquido sobre as paredes do recipiente na parte mais funda do recipiente é dada por $p = p_0 + \rho_0 g h_0$, onde $p_0$ é a pressão atmosférica; $\rho_0$ é a densidade do líquido à temperatura $\theta_0$; $h_0$ é a altura do líquido à temperatura $\theta_0$; e $g$ é o módulo da aceleração gravitacional terrestre. O coeficiente de dilatação linear do recipiente é igual a $\alpha$. Quando a temperatura do conjunto recipiente mais líquido é aumentada de $\Delta\theta$, o líquido ainda permanece totalmente contido no recipiente, mas a pressão exercida pelo líquido sobre a área da base do recipiente será dada por

Podemos usar o calorímetro de escoamento para medir o calor específico de um líquido. Essa técnica consiste em medir a diferença de temperatura entre os pontos de entrada e saída de uma corrente de líquido que recebe calor a uma taxa constante. Numa experiência em um laboratório, um líquido com densidade de $0{,}50\,\mathrm{g/cm^3}$ passava nesse calorímetro com vazão de $10{,}0\,\mathrm{cm^3/s}$. No estado permanente, a diferença de temperatura, entre a entrada e a saída, era de $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, e o calorímetro fornecia calor ao líquido numa taxa de $420\,\mathrm{J/s}$. Dado: $1\,\mathrm{cal} = 4{,}20\,\mathrm{J}$

É CORRETO afirmar que o calor específico do líquido era de

Um gás se expande de um volume de $2\,\mathrm{m^3}$ até $6\,\mathrm{m^3}$, ao longo de dois processos termodinâmicos: ABC e AC. Como apresentado na figura abaixo, o calor fornecido a esse gás durante o processo ABC é de $40\times10^{5}\,\mathrm{J}$.

Admita que esse sistema termodinâmico esteja isolado do resto do universo e que a temperatura absoluta no final de cada processo seja a mesma. Nesse caso, é CORRETO afirmar que o trabalho feito pelo gás durante o processo ABC, o trabalho feito pelo gás no processo AC, a variação da energia interna do gás e o calor recebido no processo AC são, respectivamente, iguais a

Item para estudo, fora da pontuação. A revisão editorial identificou ambiguidade. O gabarito documental foi preservado; consulte a resolução.

A figura abaixo representa um trem de ondas planas monocromáticas de comprimento de onda de $650\times10^{-9}\,\mathrm{m}$, que se propaga, inicialmente, no meio 1, que é ar.

Um experimentador estuda esse trem de ondas com três aparelhos, um deles é um transferidor, o segundo é um aparelho capaz de medir a intensidade luminosa e o terceiro aparelho é capaz de medir a velocidade de propagação desse trem de ondas em qualquer meio. O ângulo de incidência desse trem de ondas planas, medido com relação à normal N, e com a ajuda do transferidor, foi de $45^\circ$. O aparelho que mede a velocidade de propagação registrou $0{,}67\,c$ no meio 2, onde $c$ é a velocidade da luz no vácuo. Já o aparelho que mede a intensidade luminosa registrou $0{,}092\,I_1$ para intensidade luminosa do trem de ondas refletidas, sendo $I_1$ a intensidade luminosa medida na saída da fonte. Sabendo que o índice de refração do meio 1 é $1{,}0$, é CORRETO afirmar que o índice de refração do meio 2, o ângulo de refração do meio 2, a velocidade de propagação do trem de onda que foi refletido e a intensidade luminosa do trem de onda refratada valem, respectivamente,

DADOS: Admita que a velocidade de propagação desse trem de onda no ar seja $c$. $\mathrm{sen}(45^\circ) \cong 0{,}700$, $\mathrm{sen}(28{,}1^\circ) \cong 0{,}469$

O circuito dado pela figura abaixo é usado para aquecer certa quantidade de água. A fonte $V$ alimenta o resistor de alta potência de $100\,\Omega$ e esse se encontra imerso em água, conforme a figura.

Qual deve ser a tensão aplicada à fonte $V$ capaz de aquecer $200\,\mathrm{g}$ de água de $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ a $70\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ em $7$ minutos?

Dado: o calor específico da água é de $1{,}0\,\mathrm{cal/(g\,{}^{\circ} C)}$, $1\,\mathrm{cal} = 4{,}20\,\mathrm{J}$

Sabendo que a tensão na fonte $V$ é de $100\,\mathrm{V}$ e que os dois resistores são idênticos e valem, respectivamente, $10\,\Omega$, pode-se afirmar que a corrente que atravessa o resistor $R_1$, a corrente que atravessa o amperímetro $A_1$, suposto ideal, a potência dissipada no resistor $R_1$ e o resistor equivalente valem, respectivamente,