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FÍSICA A e B

01. (Ufrgs) Observe o sistema formado por um bloco de massa m comprimindo uma mola de constante k, representado na figura abaixo.

Considere a mola como sem massa e o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a superfície igual a

C.μ Qual deve ser a compressão X da mola para que o bloco deslize sem rolar sobre a superfície horizontal e pare no ponto distante 4 da posição de equilíbrio da mola? a) 2mg / k. b) C2 mg / k.μ c) C4 mg / k.μ d) C8 mg / k.μ e) C10 mg / k.μ 02. (Unifesp) Em uma bancada horizontal da linha de produção de uma indústria, um amortecedor fixo na bancada tem a função de reduzir a zero a velocidade de uma caixa, para que um trabalhador possa pegá-la. Esse amortecedor contém uma mola horizontal de constante elástica K = 180 N/m e um pino acoplado a ela, tendo esse conjunto massa desprezível. A caixa tem massa m = 3 kg e escorrega em linha reta sobre a bancada, quando toca o pino do amortecedor com velocidade V0.

Sabendo que o coeficiente de atrito entre as superfícies da caixa e da bancada é 0,4, que a compressão máxima sofrida pela mola quando a caixa para é de 20 cm e adotando g = 10 m/s2, calcule: a) o trabalho, em joules, realizado pela força de atrito que atua sobre a caixa desde o instante em que

ela toca o amortecedor até o instante em que ela para. b) o módulo da velocidade V0 da caixa, em m/s, no instante em que ela toca o amortecedor.

03. (Pucrj) Um pêndulo é formado por um fio ideal de 10 cm de comprimento e uma massa de 20 g presa em sua extremidade livre. O pêndulo chega ao ponto mais baixo de sua trajetória com uma velocidade escalar de 2,0 m / s. A tração no fio, em N, quando o pêndulo se encontra nesse ponto da trajetória é: Considere: 2g 10 m / s

BLITZ PRÓ MASTER a) 0,2 b) 0,5 c) 0,6 d) 0,8 e) 1,0 04. (Ufu) A Gaiola de Faraday nada mais é do que uma blindagem eletrostática, ou seja, uma superfície condutora que envolve e delimita uma região do espaço. A respeito desse fenômeno, considere as seguintes afirmativas. I. Se o comprimento de onda de uma radiação incidente na gaiola for muito menor do que as aberturas

da malha metálica, ela não conseguirá o efeito de blindagem. II. Se o formato da gaiola for perfeitamente esférico, o campo elétrico terá o seu valor máximo no ponto

central da gaiola. III. Um celular totalmente envolto em um pedaço de papel alumínio não receberá chamadas, uma vez

que está blindado das ondas eletromagnéticas que o atingem. IV. As cargas elétricas em uma Gaiola de Faraday se acumulam em sua superfície interna. Assinale a alternativa que apresenta apenas afirmativas corretas. a) I e II. b) I e III. c) II e III. d) III e IV. 05. (Upf) Uma lâmina muito fina e minúscula de cobre, contendo uma carga elétrica q, flutua em equilíbrio numa região do espaço onde existe um campo elétrico uniforme de 20 kN / C, cuja direção é vertical e cujo sentido se dá de cima para baixo. Considerando que a carga do elétron seja de 191,6 10 C e a aceleração gravitacional seja de 210 m / s e sabendo que a massa da lâmina é de 3,2 mg, é possível afirmar que o número de elétrons em excesso na lâmina é:

a) 123,0 10 b) 131,0 10

c) 101,0 10

d) 122,0 10 e) 113,0 10 06. (Uerj) No experimento de Millikan, que determinou a carga do elétron, pequenas gotas de óleo eletricamente carregadas são borrifadas entre duas placas metálicas paralelas. Ao aplicar um campo elétrico uniforme entre as placas, da ordem de 42 10 V / m, é possível manter as gotas em equilíbrio, evitando que caiam sob a ação da gravidade. Considerando que as placas estão separadas por uma distância igual a 2 cm, determine a diferença de potencial necessária para estabelecer esse campo elétrico entre elas. 07. (Uftm) Um elétron é abandonado entre duas placas paralelas, eletrizadas por meio de uma bateria, conforme o esquema representado.

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A distância entre as placas é 2 cm e a tensão fornecida pela bateria é 12 V. Sabendo que a carga do

elétron é 191,6 10 C, determine: a) a intensidade do vetor campo elétrico gerado entre as placas. b) o valor da força elétrica sobre o elétron. GABARITO

01 . E Pelo teorema da energia cinética:

f ir es cin cin cinFel P N Fat

2

at C

C

W E W W W W E E

k x k x0 0 F 5 x 0 0 5 m g 2 2

10 m gx .k

Δ

μ

μ

02. a) Dados: m = 3 kg; 0,4;μ x = 20 cm = 0,2 m; g = 10 m/s2.

Como o deslocamento é retilíneo e horizontal, a intensidade da componente normal é igual à do peso (N = P = mg). Então:

atFat Fat Fat

Fat

W F x cos180° W N x W m g x 0,4 3 10 0,2

W 2,4 J.

μ μ

b) Dados: K = 180 N/m; m = 3 kg; x = 20 cm = 0,2 m.

Aplicando o teorema da energia cinética:

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220

cin R Fat Fel P N

22 220 0

20

0

0

m vm vW E W W W W 2 2

180 0,2m v 3 v K x2,4 0 0 0 2,4 2 2 2 2

3 v 2 62,4 3,6 v 4 2 3

v 2 m/s.

Δ

03. E

A força resultante no movimento circular é igual à força centrípeta:

R CF F (1)

No ponto mais baixo da trajetória do pêndulo, a força resultante é:

RF T P (2) Sendo a força centrípeta dada por:

2C

m vFR

(3)

Substituindo (2) e (3) na equação (1):

2

2

m vT PR

m vT PR

Resolvendo com os valores numéricos:

2 20,020 kg 2 m / sT 0,020 kg 10 m / s

0,10 mT 1,0 N

BLITZ PRÓ MASTER 04. B

[I] (Verdadeira) Se a gaiola metálica for feita com tela metálica de abertura muito maior que o comprimento de onda a blindagem torna-se ineficiente, pois a onda consegue penetrar a gaiola.

[II] (Falsa) No interior da gaiola o campo elétrico é nulo. [III] (Verdadeira) O papel alumínio, sendo metálico, agirá como uma gaiola de Faraday, impedindo o

recebimento de ondas eletromagnéticas, isto é, o celular não recebe chamadas, pois o campo elétrico no interior do invólucro de alumínio é nulo.

[IV] (Falsa) As cargas se acumulam na superfície externa da gaiola. 05. C Estando a lâmina em equilíbrio, significa que a força elétrica é igual à força gravitacional (peso) e estão em oposição:

eF P Usando as equações correspondentes à essas forças:

eF E q e P m g Ficamos com E q m g Mas a carga total em um corpo eletrizado é dada pelo produto do número (n) individual de portadores de carga (no caso os elétrons) e a carga unitária (e) dessas partículas. q n e Então E n e m g Isolando a quantidade de partículas

m gnE e

Substituindo os valores com as unidades no Sistema Internacional, temos:

6 210

3 19m g 3,2 10 kg 10 m / sn 1,0 10 elétronsE e 20 10 N / C 1,6 10 C

06. Dados: 4 2E 2 10 V / m; d 2cm 2 10 m. 4 2 2U E d 2 10 2 10 4 10 U 400 V.

07. Dados: d 2 cm 2 10 m; U = 12 V; q e 1,6 10 C. a) O enunciado cita duas placas, mas mostra dois fios. Considerando que no plano dos fios o campo

elétrico seja uniforme: 2

2U 12E d U E E 6 10 V.d 2 10

b) Calculando a intensidade da força elétrica:

19 2el

17

F | q | E 1,6 10 6 10

F 9,6 10 N.

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FÍSICA C

01. (Unesp) Seis reservatórios cilíndricos, superiormente abertos e idênticos (A, B, C, D, E e F) estão apoiados sobre uma superfície horizontal plana e ligados por válvulas (V) nas posições indicadas na figura.

Com as válvulas (V) fechadas, cada reservatório contém água até o nível (h) indicado na figura. Todas as válvulas são, então, abertas, o que permite a passagem livre da água entre os reservatórios, até que se estabeleça o equilíbrio hidrostático. Nesta situação final, o nível da água, em dm, será igual a a) 6,0 nos reservatórios de A a E e 3,0 no reservatório F. b) 5,5 nos reservatórios de A a E e 3,0 no reservatório F. c) 6,0 em todos os reservatórios. d) 5,5 em todos os reservatórios. e) 5,0 nos reservatórios de A a E e 3,0 no reservatório F. 02. (Pucrj) Uma bola de isopor de volume 3100 cm se encontra totalmente submersa em uma caixa d’água, presa ao fundo por um fio ideal. Qual é a força de tensão no fio, em newtons? Considere: 2g 10 m / s

3 3água isopor1000 kg / m ; 20 kg / mρ ρ

a) 0,80 b) 800 c) 980 d) 1,02 e) 0,98 03. (Ufsm) O mergulho profundo pode causar problemas de saúde ao mergulhador devido à alta pressão. Num mar de águas calmas, I. a pressão sobre o mergulhador aumenta aproximadamente 1 atm a cada 10 m de profundidade. II. o módulo da força de empuxo que atua sobre o mergulhador cresce linearmente com a profundidade. III. a diferença de pressão entre os pés e a cabeça do mergulhador, num mergulho vertical, é

praticamente independente da profundidade. Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas I e III. d) apenas II e III. e) I, II e III.

BLITZ PRÓ MASTER 04. (Ufsc) Pedro (50 kg), Tiago (53 kg) e João (60 kg), três jovens que passam férias em uma praia de Florianópolis, encontram uma prancha de surfe tamanho 6’ 7’’, com largura do meio 18’’, espessura 2 3/8’’ e densidade 0,05 g/cm3. Como não entendem muito de surfe, mas conhecem muito de Física, resolvem fazer testes em uma piscina de água doce, realizar alguns cálculos e discutir conceitualmente sobre as propriedades físicas envolvidas na prática do surfe. Os jovens modelam a prancha como um paralelepípedo de comprimento 2,0 m, largura 0,45 m e altura 6,0 cm. As conclusões obtidas foram sintetizadas nas afirmações abaixo. Com base no enunciado, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) A altura da parte submersa da prancha quando flutua na água é de 0,3 cm. 02) O princípio de Arquimedes declara que todo corpo leve flutua na água e todo corpo pesado afunda. 04) Quando aumenta a densidade da água na qual a prancha está flutuando, diminui a altura da parte

submersa. 08) A prancha suportaria apenas o peso de Pedro e Tiago, em pé sobre ela, sem afundar. 16) A força de empuxo que atua sobre a prancha em flutuação existe porque a pressão que a água

exerce sobre a prancha aumenta com a profundidade. 05. (Uerj) Observe, na figura a seguir, a representação de uma prensa hidráulica, na qual as forças

1F e 2F atuam, respectivamente, sobre os êmbolos dos cilindros I e II.

Admita que os cilindros estejam totalmente preenchidos por um líquido. O volume do cilindro II é igual a quatro vezes o volume do cilindro I, cuja altura é o triplo da altura do cilindro II.

A razão 2

1

FF

entre as intensidades das forças, quando o sistema está em equilíbrio, corresponde a:

a) 12 b) 6 c) 3 d) 2 06. (Espcex (Aman)) A pressão (P) no interior de um líquido homogêneo, incompressível e em equilíbrio, varia com a profundidade (X) de acordo com o gráfico abaixo.

BLITZ PRÓ MASTER Considerando a aceleração da gravidade igual a 210 m s , podemos afirmar que a densidade do líquido é de: a) 5 31,1 10 kg m

b) 4 36,0 10 kg m

c) 4 33,0 10 kg m

d) 3 34,4 10 kg m

e) 3 32,4 10 kg m 07. (Pucrj) Um barco flutua de modo que metade do volume de seu casco está acima da linha da água. Quando um furo é feito no casco, entram no barco 500 kg de água até o barco afundar. Calcule a massa do barco. Dados: dágua = 1000 kg/m3 e g = 10 m/s2 a) 1500 kg b) 250 kg c) 1000 kg d) 500 kg e) 750 kg Gabarito: Resposta da questão 1: A [Resposta do ponto de vista da disciplina de Física] Pelo Teorema de Stevin, para os reservatórios de A a E, o equilíbrio hidrostático ocorrerá quando as pressões hidrostáticas (p) no fundo atingirem o mesmo valor. Como p = d g h, as alturas finais nos reservatórios de A a E deverão ser iguais. O volume total permanece constante. Sendo A a área da base de cada reservatório, e h a altura final do nível da água nesses cinco reservatórios, vem:

A B C D EA B C D E

h h h h hA h h h h h A 5 h h

58 7 6 5 4 30h

5 5h 6 dm.

Se no reservatório E o nível da água atingirá a mesma altura da válvula que o liga ao reservatório F, não passará água de E para F, portanto a altura do nível nesse último reservatório não se alterará. Assim: Nos tubos de A a E o nível ficará em 6 dm e no reservatório F será 3 dm. Comentário: Para uma prova teste, nenhum cálculo seria necessário, bastando que se observasse a simetria nos reservatórios de A a E. Em relação ao C, os excessos em A e B compensam as faltas em D e E, ficando, então, os reservatórios de A a E com nível em 6 cm, continuando F com nível em 6 dm. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Matemática]

O nível da água nos reservatórios de A até E ficará em 8 7 6 5 4 30 6 dm,5 5

e o do reservatório

E ficará em 3 dm mesmo. Resposta da questão 2: E A figura abaixo representa as forças que atuam na bola de isopor imersa totalmente em água presa por uma corda.

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O equilíbrio está representado pelas forças de empuxo E, peso P e tração T. T P E (1) Sabendo que o empuxo é igual ao peso de líquido deslocado pelo corpo:

líquido corpoE V gρ (2) Usando o peso:

corpo corpoP m g V gρ (3) Substituindo as equações (2) e (3) na equação (1) e Isolando a tração, ficamos com:

líquido corpo

líquido corpo

T V g V g

T V g

ρ ρ

ρ ρ

Substituindo os dados no Sistema Internacional de Unidades:

33 3 3 2

31mT 1000 kg / m 20 kg / m 100 cm 10 m / s

100 cmT 0,98 N

Resposta da questão 3: C [I] CORRETA. Dados: pat = 1 atm = 105 N/m2; dág = 103 kg/m3; H = 10 m.

3 5 5 2ágp d g H 10 10 10 10 p 10 N/m 1 atm.Δ Δ

[II] INCORRETA. A expressão do empuxo é: E = dag Vi g.

Considerando que, com a profundidade, a densidade da água (dág) e a intensidade do campo gravitacional (g) não variem, sendo constante o volume imerso (Vi), a intensidade do empuxo é constante.

[III] CORRETA. Quando se afirma que um valor é desprezível, tem-se que especificar em relação a que. No caso, vamos considerar em relação à pressão atmosférica. Supondo que o mergulhador tenha altura h = 1,7 m, a diferença citada é:

3 5 5 2ágp d g h 10 10 1,7 10 p 0,17 10 N/m 0,17 atm.Δ Δ

A diferença de pressão é 17% da pressão atmosférica. Acredita-se que o gabarito oficial o considerou desprezível esse valor. Resposta da questão 4: 01 + 04 + 16 = 21. [01] Correta. Se a prancha está em equilíbrio, o empuxo e o peso equilibram-se.

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base impág im p p

ág base

pim im im

ág

A hdE P d V g d V g

d A H

d 0,05h H h 6 h 0,3cm.d 1

[02] Incorreta. O princípio de Arquimedes declara que todo corpo total ou parcialmente imerso em um

fluido recebe desse fluido uma força vertical e para cima, chamada empuxo, cuja intensidade é igual à do peso de fluido deslocado.

[04] Correta. Conforme expressão obtida na afirmativa [01]:

pim ág im

ág

dh H d h .

d

[08] Incorreta. Dados: dp = 0,05 g/cm3 = 50 kg/m3; dág = 1 g/cm3 = 1.000 kg/m3.

A intensidade máxima do empuxo é quando a prancha estiver prestes a afundar, equilibrando o peso do conjunto jovem-prancha. Calculando a massa máxima que pode ser colocada sobre a prancha:

máx máx p ág p máx p p

máx ág p p máx

máx

E P P d V g m g d V g

m d d V m 1.000 50 2 0,45 0,06 950 0,054

m 51,3 kg .

As massas de Pedro, Tiago e João são, respectivamente, 50 kg, 53 kg e 60 kg. Portanto, a prancha suportaria, sem afundar, apenas o peso de Pedro.

[16] Correta. De acordo com o teorema de Stevin:

ágp d g h h p . Resposta da questão 5: A Pelo teorema de Pascal aplicado em prensas hidráulicas, temos:

1 2

1 2

F FA A

O volume dos cilindros é dado por: V A.h. Nas condições apresentadas no enunciado, temos:

2 1V 4.V

2 2 1 1A .h 4.A .h

2 1A .h 4.A .3h

2 1A 12.A Assim:

1 2 2

1 1 1

F F F 12A 12A F

Resposta da questão 6: E A pressão em um ponto de um líquido em contato com a atmosfera é dada pela expressão:

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5 5 5atm

3 3

p p gH 2,2x10 1,0x10 x10x5 50 1,2x10

2,4x10 kg/m

μ μ μ

μ

Resposta da questão 7: D Analisado as duas situações: 1ª) Barco com metade do volume imerso o empuxo exercido pela água equilibra do peso do barco:

barco água águaVE P d g m g d V 2 m.2

2ª) Barco na iminência de afundar o novo empuxo exercido pela água equilibra do peso do barco +

o peso da água que está dentro dele. barco água água águaE' P P d V g m g m g 2 m m 500

m 500 kg.

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FÍSICA D

01. (Upf) Analise as afirmações sobre tópicos de Física Moderna. I. Um dos postulados da teoria da relatividade especial é o de que as leis da Física são idênticas em

relação a qualquer referencial inercial. II. Um segundo postulado da teoria da relatividade especial é o de que a velocidade da luz no vácuo é

uma constante universal que não depende do movimento da fonte de luz. III. Denomina-se de efeito fotoelétrico a emissão de fótons por um material metálico quando exposto a

radiação eletromagnética. IV. A Física Moderna destaca que em algumas situações a luz se comporta como onda e em outras

situações como partícula. Está correto apenas o que se afirma em: a) I e II. b) II e III. c) I, II e III. d) II e IV. e) I, II e IV. 02. (Uem) Analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto. 01) O segundo postulado da teoria da Relatividade Restrita afirma que a velocidade da luz no vácuo tem

o mesmo valor para todos os observadores, qualquer que seja seu movimento ou o movimento da fonte.

02) A energia total relativística de um corpo é o produto da massa relativística desse corpo pela velocidade da luz no vácuo ao quadrado.

04) O nêutron possui uma massa aproximadamente igual a do próton, mas não possui carga elétrica. 08) Nas reações nucleares de transmutação, a energia total e a quantidade de movimento não são

conservadas. 16) Os nêutrons, os prótons e os elétrons são as únicas partículas elementares da natureza. 03. (Ufrgs) De acordo com a Teoria da Relatividade quando objetos se movem através do espaço-tempo com velocidades da ordem da velocidade da luz, as medidas de espaço e tempo sofrem

alterações. A expressão da contração espacial é dada por 1

2 2 2oL L 1 v / c , onde v é a

velocidade relativa entre o objeto observado e o observador, c é a velocidade de propagação da luz no vácuo, L é o comprimento medido para o objeto em movimento, e 0L é o comprimento medido para o objeto em repouso. A distância Sol-Terra para um observador fixo na Terra é 11

0L l,5 l0 m. Para um nêutron com velocidade v = 0,6 c , essa distância é de a) 101,2 10 m.

b) 107,5 10 m.

c) 111,0 10 m.

d) 111,2 10 m.

e) 111,5 10 m. 04. (Ufmg) Na Figura I, estão representados os pulsos P e Q, que estão se propagando em uma corda e se aproximam um do outro com velocidades de mesmo módulo. Na Figura II, está representado o pulso P, em um instante t, posterior, caso ele estivesse se propagando sozinho.

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A partir da análise dessas informações, assinale a alternativa em que a forma da corda no instante t está CORRETAMENTE representada.

a)

b)

c)

d) 05. (Uftm) No imóvel representado, as paredes que delimitam os ambientes, bem como as portas e janelas, são isolantes acústicos. As portas externas e janelas estão fechadas e o ar em seu interior se encontra a uma temperatura constante, podendo ser considerado homogêneo.

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Uma pessoa, junto à pia da cozinha, consegue conversar com outra, que se encontra no interior do quarto, com a porta totalmente aberta, uma vez que, para essa situação, é possível ocorrer com as ondas sonoras, a a) reflexão, apenas. b) difração, apenas. c) reflexão e a refração, apenas. d) reflexão e a difração, apenas. e) reflexão, a refração e a difração. 06. (Ueg) Observe a seguinte sequência de figuras:

Na sequência indicada, estão representadas várias imagens do logo do Núcleo de Seleção da Universidade Estadual de Goiás, cada uma viajando com uma fração da velocidade da luz (c). O fenômeno físico exposto nessa sequência de figuras é explicado a) pela ilusão de ótica com lentes. b) pela lei de proporções múltiplas. c) pelo efeito Compton da translação. d) pela teoria da relatividade especial. 07. (Ufscar) Você já sabe que as ondas sonoras têm origem mecânica. Sobre essas ondas, é certo afirmar que: a) em meio ao ar, todas as ondas sonoras têm igual comprimento de onda. b) a velocidade da onda sonora no ar é próxima a da velocidade da luz nesse meio. c) por resultarem de vibrações do meio na direção de sua propagação, são chamadas transversais. d) assim como as ondas eletromagnéticas, as sonoras propagam-se no vácuo. e) assim como as ondas eletromagnéticas, as sonoras também sofrem difração.

BLITZ PRÓ MASTER GABARITO Resposta da questão 1: [E] [I] Verdadeira. [II] Verdadeira. [III] Falsa. O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons de um metal causado pela incidência de luz ou

fótons de uma determinada energia mínima equivalente à função trabalho (energia mínima para retirar os elétrons do material).

[IV] Verdadeira. Resposta da questão 2: 01 + 02 + 04 = 07. 01) Correto. É um postulado. 02) Correto. E = mC2. 04) Correto. Conclusão experimental. 08) Errado. Estas reações são feitas em sistemas isolados e conservativos. 16) Errado. Temos ainda quarks, bósons, neutrino, pósitron, etc. Resposta da questão 3: [D] Aplicação direta da fórmula:

211 11 11

20,36CL 1,5x10 1 1,5x10 x0,8 1,2x10 m

C .

Resposta da questão 4: [D] Notamos que a crista do pulso P deslocou 30 unidades (de 30 até 60) para a direita. Como as velocidades têm mesmo módulo, a crista do pulso Q também deslocou 30 unidades, mas para esquerda, atingindo, então, a posição 80. Resposta da questão 5: [D] Pode ocorrer reflexão nas paredes ou difração ( contorno de um obstáculo). Resposta da questão 6: [D] Como a velocidade é variável, o fenômeno é explicado pela teria da relatividade especial. Resposta da questão 7: [E] a) Falso. O comprimento de onda depende da frequência b) Falso: Luz 300.000 km/s; Som 340m/s c) Por resultarem de vibrações do meio na direção de sua propagação, são chamadas transversais. d) Falso. As ondas sonoras são mecânicas e precisam de um meio material para propagar-se. e) Verdadeiro. Toda onda pode difratar dependendo do tamanho do obstáculo comparado com o comprimento da onda.