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Efeito Fotoelétrico (I)

Borges e Nicolau


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Programação do Blog

O caminho se faz caminhando

Borges e Nicolau
Na programação das segundas-feiras do Blog apresentamos a seção "Preparando-se para as provas" com questões básicas das diversas partes da Física. Iniciamos com Leis de Newton e Atrito (dia 25/09) e encerramos com Eletromagnetismo, (dia 22/11).

Para você recordar e preparar-se para a maratona de provas que vem por aí, use o índice do lado direito da página.

A partir de hoje, segunda feira, 29/11, vamos retomar os vários temas importantes da Física do Ensino Médio e propor exercícios abrangentes, sempre tendo em mente você e os vestibulares.

Antecipando as questões faremos um pequeno resumo teórico que chamaremos de “Lembrete”. Iniciamos com Cinemática.

Eis a programação:

Dia 29/11 - Velocidade escalar média e aceleração escalar média
Dia 06/12 - Movimento Uniforme
Dia 13/12 - Movimento uniformemente variado (I)
Dia 20/12 - Movimento uniformemente variado (II)
Dia 27/12 - Movimento vertical no vácuo
Dia 03/01 - Vetores
Dia 10/01 - Cinemática Vetorial (I)
Dia 17/01 - Cinemática Vetorial (II)
Dia 24/01 - Lançamento Horizontal
Dia 31/01 - Lançamento Oblíquo (I)
Dia 07/02 - Lançamento Oblíquo (II)
Dia 14/02 - Movimento Circular uniforme (I)
Dia 21/02 - Movimento Circular uniforme (II)

Preparando-se para as provas

Velocidade escalar média e aceleração escalar média

Borges e Nicolau

Lembrete:

• A Cinemática descreve os movimentos procurando determinar a posição, a velocidade e a aceleração de um corpo, em cada instante.
• Os conceitos de repouso movimento e trajetória dependem do referencial adotado.

O espaço s permite determinar a posição de um móvel, ao longo de sua trajetória, em cada instante:

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Variação de espaço: Δs = s2 - s1, no intervalo de tempo Δt = t2 - t1

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Velocidade escalar média:

Unidades: m/s; km/h => 1 m/s = 3,6 km/h

Aceleração escalar média:

Unidades: m/s²; km/h²

Exercícios

Exercício 1

Uma moto percorre a distância de 96 km em 1h 20min. Qual é a velocidade escalar média da moto? Dê a resposta em km/h e m/s.

Exercício 2

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A bolinha vermelha representa um veículo que se desloca por uma estrada. As posições e os instantes correspondentes estão representados acima, clique para ampliar e você verá detalhes. Com base na figura, determine:

a) A velocidade escalar média do veículo desde o instante t = 1h até o instante t = 2h.

b) A velocidade do veículo no instante em que está passando pelo quilômetro 53. Justifique a resposta.

Exercício 3

Um carro vai de Guaxupé a Passos passando por São Sebastião do Paraíso (cidades do Sudoeste de Minas Gerais). De Guaxupé a São Sebastião do Paraíso (75 km ) o carro desenvolve a velocidade escalar média de 60 km/h e de São Sebastião a Passos (50 km) a velocidade escalar média é de 40 km/h. Qual é a velocidade escalar média no percurso todo, isto é, de Guaxupé a Passos?

Exercício 4

Refaça o exercício anterior considerando que o carro permaneceu parado por 30 minutos em São Sebastião do Paraíso.

Exercício 5
Um ciclista faz o trajeto (1) indicado na figura para ir do local A até o local B, gastando 15 minutos. De B ele retorna a A pelo caminho (2). Quanto minutos o ciclista despende no retorno, sabendo-se que a velocidade escalar média na ida é a mesma na volta?

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Exercício 6
Um carro de passeio, partindo do repouso, atinge a velocidade de 100 km/h em 8,5 s. Quantas vezes a aceleração da gravidade g=10 m/s² é maior do que a aceleração escalar média desenvolvida pelo carro, no intervalo de tempo considerado?

Vestibulares

Fuvest 2011

Questão 1
O olho é o senhor da astronomia, autor da cosmografia, conselheiro e corretor de todas as artes humanas (...). É o príncipe das matemáticas; suas disciplinas são intimamente certas; determinou as altitudes e dimensões das estrelas; descobriu os elementos e seus níveis; permitiu o anúncio de acontecimentos futuros, graças ao curso dos astros; engendrou a arquitetura, a perspectiva, a divina pintura (...). O engenho humano lhe deve a descoberta do fogo, que oferece ao olhar o que as trevas haviam roubado. Leonardo da Vinci, Tratado da pintura.

Considere as afirmações abaixo:

I. O excerto de Leonardo da Vinci é um exemplo do humanismo renascentista que valoriza o racionalismo como instrumento de investigação dos fenômenos naturais e a aplicação da perspectiva em suas representações pictóricas.

II. Num olho humano com visão perfeita, o cristalino focaliza exatamente sobre a retina um feixe de luz vindo de um objeto. Quando o cristalino está em sua forma mais alongada, é possível focalizar o feixe de luz vindo de um objeto distante. Quando o cristalino encontra-se em sua forma mais arredondada, é possível a focalização de objetos cada vez mais próximos do olho, até uma distância mínima.

III. Um dos problemas de visão humana é a miopia. No olho míope, a imagem de um objeto distante forma-se depois da retina. Para corrigir tal defeito, utiliza-se uma lente divergente.

Está correto o que se afirma em

a) I, apenas. b) I e II, apenas.

c) I e III, apenas. d) II e III, apenas.

e) I, II e III.

Resposta: B

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Questão 2
A seguinte declaração foi divulgada no jornal eletrônico FOLHA.com – mundo em 29/05/2010: “A vontade do Irã de enriquecer urânio a 20% em seu território nunca esteve sobre a mesa de negociações do acordo assinado por Brasil e Turquia com Teerã, afirmou nesta sexta-feira o ministro das Relações Exteriores brasileiro Celso Amorim”. Enriquecer urânio a 20%, como mencionado nessa notícia, significa

a) aumentar, em 20%, as reservas conhecidas de urânio de um território.

b) aumentar, para 20%, a quantidade de átomos de urânio contidos em uma amostra de minério.

c) aumentar, para 20%, a quantidade de 238U presente em uma amostra de urânio.

d) aumentar, para 20%, a quantidade de 235U presente em uma amostra de urânio.

e) diminuir, para 20%, a quantidade de 238U presente em uma amostra de urânio.

NOTE E ADOTE
As porcentagens aproximadas dos isótopos 238U e 235U existentes em uma amostra de urânio natural são, respectivamente, 99,3% e 0,7%.

Resposta: D

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Questão 3
Leia o seguinte texto:
Era o que ele estudava. “A estrutura, quer dizer, a estrutura” – ele repetia e abria as mãos branquíssimas ao esboçar o gesto redondo. Eu ficava olhando seu gesto impreciso porque uma bolha de sabão é mesmo imprecisa, nem sólida nem líquida, nem realidade nem sonho. Película e oco. “A estrutura da bolha de sabão, compreende?” Não compreendia. Não tinha importância. Importante era o quintal da minha meninice com seus verdes canudos de mamoeiro, quando cortava os mais tenros que sopravam as bolas maiores, mais perfeitas.

Lygia Fagundes Telles, A estrutura da bolha de sabão, 1973.

A “estrutura” da bolha de sabão é consequência das propriedades físicas e químicas dos seus componentes. As cores observadas nas bolhas resultam da interferência que ocorre entre os raios luminosos refletidos em suas superfícies interna e externa.

Considere as afirmações abaixo sobre o início do conto de Lygia Fagundes Telles e sobre a bolha de sabão:

I. O excerto recorre, logo em suas primeiras linhas, a um procedimento de coesão textual em que pronomes pessoais são utilizados antes da apresentação de seus referentes, gerando expectativa na leitura.

II. Os principais fatores que permitem a existência da bolha são a força de tensão superficial do líquido e a presença do sabão, que reage com as impurezas da água, formando a sua película visível.

III. A ótica geométrica pode explicar o aparecimento de cores na bolha de sabão, já que esse fenômeno não é consequência da natureza ondulatória da luz.

Está correto apenas o que se afirma em

a) I. xxxxx b) I e II. xxxxx c) I e III.
d) II e III. xxxxx e) III.

Resposta: A

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Questão 4
Uma menina, segurando uma bola de tênis, corre com velocidade constante, de módulo igual a 10,8 km/h, em trajetória retilínea, numa quadra plana e horizontal. Num certo instante, a menina, com o braço esticado horizontalmente ao lado do corpo, sem alterar o seu estado de movimento, solta a bola, que leva 0,5 s para atingir o solo. As distâncias sm e sb percorridas, respectivamente, pela menina e pela bola, na direção horizontal, entre o instante em que a menina soltou a bola (t = 0 s) e o instante t = 0,5 s, valem:

a) sm = 1,25 m e sb = 0 m.
b) sm = 1,25 m e sb = 1,50 m.
c) sm = 1,50 m e sb = 0 m.
d) sm = 1,50 m e sb = 1,25 m.
e) sm = 1,50 m e sb = 1,50 m.

NOTE E ADOTE
Desconsiderar efeitos dissipativos.

Resposta: E

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Questão 5
Usando um sistema formado por uma corda e uma roldana, um homem levanta uma caixa de massa m, aplicando na corda uma força F que forma um ângulo com a direção vertical, como mostra a figura. O trabalho realizado pela resultante das forças que atuam na caixa peso e força da corda , quando o centro de massada caixa é elevado, com velocidade constante v, desde a altura ya até a altura yb, é:

a) nulo.
b) F (yb – ya).
c) mg (yb – ya).
d) F cos (θ) (yb – ya).
e) mg (yb – ya) + mv²/2.

Resposta: A

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Questão 6
Um esqueitista treina em uma pista cujo perfil está representado na figura abaixo. O trecho horizontal AB está a uma altura h = 2,4 m em relação ao trecho, também horizontal, CD. O esqueitista percorre a pista no sentido de A para D. No trecho AB, ele está com velocidade constante, de módulo v = 4 m/s; em seguida, desce a rampa BC, percorre o trecho CD, o mais baixo da pista, e sobe a outra rampa até atingir uma altura máxima H, em relação a CD. A velocidade do esqueitista no trecho CD e a altura máxima H são,
respectivamente, iguais a

a) 5 m/s e 2,4 m.

b) 7 m/s e 2,4 m.

c) 7 m/s e 3,2 m.

d) 8 m/s e 2,4 m.

e) 8 m/s e 3,2 m.

NOTE E ADOTE

g = 10 m/s²
Desconsiderar:
- Efeitos dissipativos.
- Movimentos do esqueitista em relação ao esqueite.

Resposta: E

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Questão 7
Um gavião avista, abaixo dele, um melro e, para apanhá-lo, passa a voar verticalmente, conseguindo agarrá-lo. Imediatamente antes do instante em que o gavião, de massa MG = 300 g, agarra o melro, de massa MM = 100 g, as velocidades do gavião e do melro são, respectivamente, VG = 80 km/h na direção vertical, para baixo, e VM = 24 km/h na direção horizontal, para a direita, como ilustra a figura acima. Imediatamente após a caça, o vetor velocidade u do gavião, que voa segurando o melro, forma um ângulo α com o plano horizontal tal que tg α é aproximadamente igual a

a) 20.xxxxx b) 10.xxxxx c) 3.xxxxx d) 0,3.xxxxx e) 0,1.


Resposta: B

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Questão 8
A lei de conservação da carga elétrica pode ser enunciada como segue:

a) A soma algébrica dos valores das cargas positivas e negativas em um sistema isolado é constante.
b) Um objeto eletrizado positivamente ganha elétrons ao ser aterrado.
c) A carga elétrica de um corpo eletrizado é igual a um número inteiro multiplicado pela carga do elétron.
d) O número de átomos existentes no universo é constante.
e) As cargas elétricas do próton e do elétron são, em módulo, iguais.

Resposta: A

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Questão 9
Em um ponto fixo do espaço, o campo elétrico de uma radiação eletromagnética tem sempre a mesma direção e oscila no tempo, como mostra o gráfico abaixo, que representa sua projeção E nessa direção fixa; E é positivo ou negativo conforme o sentido do campo.

Consultando a tabela acima, que fornece os valores típicos de frequência f para diferentes regiões do espectro eletromagnético, e analisando o gráfico de E em função do tempo, é possível classificar essa radiação como

a) infravermelha.
b) visível.
c) ultravioleta.
d) raio X.
e) raio γ.

Resposta: C

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Questão 10
Um objeto decorativo consiste de um bloco de vidro transparente, de índice de refração igual a 1,4, com a forma de um paralelepípedo, que tem, em seu interior, uma bolha, aproximadamente esférica, preenchida com um líquido, também transparente, de índice de refração n. A figura ao lado mostra um perfil do objeto.
Nessas condições, quando a luz visível incide perpendicularmente em uma das faces do bloco e atravessa a bolha, o objeto se comporta, aproximadamente, como

a) uma lente divergente, somente se n > 1,4.

b) uma lente convergente, somente se n > 1,4.

c) uma lente convergente, para qualquer valor de n.

d) uma lente divergente, para qualquer valor de n.

e) se a bolha não existisse, para qualquer valor de n.

Resposta: B

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Questão 11
Um laboratório químico descartou um frasco de éter, sem perceber que, em seu interior, havia ainda umresíduo de 7,4 g de éter, parte no estado líquido, parte no estado gasoso. Esse frasco, de 0,8 L de volume,fechado hermeticamente, foi deixado sob o sol e, após um certo tempo, atingiu a temperatura de equilíbrioT = 37 ºC, valor acima da temperatura de ebulição do éter. Se todo o éter no estado líquido tivesse evaporado, a pressão dentro do frasco seria

a) 0,37 atm.
b) 1,0 atm.
c) 2,5 atm.
d) 3,1 atm.
e) 5,9 atm.

NOTE E ADOTE
No interior do frasco descartado havia apenas éter.
Massa molar do éter = 74 g
K = ºC + 273
R (constante universal dos gases) = 0,08 atm L / (mol K)

Resposta: D

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Questão 12
O filamento de uma lâmpada incandescente, submetido a uma tensão U, é percorrido por uma corrente de intensidade i. O gráfico abaixo mostra a relação entre i e U.

As seguintes afirmações se referem a essa lâmpada.

I. A resistência do filamento é a mesma para qualquer valor da tensão aplicada.

II. A resistência do filamento diminui com o aumento da corrente.

III. A potência dissipada no filamento aumenta com o aumento da tensão aplicada.

Dentre essas afirmações, somente

a) I está correta.

b) II está correta.

c) III está correta.

d) I e III estão corretas.

e) II e III estão corretas.

Resposta: C

Arte do Blog

Bruno Giorgi - Meteoro, 1967 - mármore de Carrara, altura 400 cm

Acervo Palácio Itamaraty, Brasília DF

Um meteoro em Brasília

Borges e Nicolau

O escultor e pintor Bruno Giorgi nasceu em 1905, em Mococa, São Paulo e morreu no Rio de Janeiro, em 1993. A família Giorgi mudou-se para Roma em 1911 onde Bruno estudou desenho e escultura na década de 1920. A efervescência política tomou conta da Europa nas primeiras décadas do século passado, comunistas, fascistas, monarquistas e até democratas debatiam idéias e de vez em quando batiam-se por idéias.

Corajoso, Bruno Giorgi enfrentou a onda fascista que tomou a Itália de assalto, o que lhe rendeu quatro anos de encarceramento e extradição para o Brasil, em 1935.

De volta à Europa em 1937, fixou-se em Paris onde conviveu com escultores de destaque do século XX como Henry Moore, Marino Marini e Aristide Maillol. Com os ventos da Segunda Guerra Mundial soprando sobre o continente, Bruno Giorgi retorna a São Paulo em 1939 e passa a trabalhar com os artistas do Grupo Santa Helena, participando da Família Artística Paulista.

Em 1943 muda-se para o Rio de Janeiro a convite do ministro Gustavo Capanema. Monta ateliê na Praia Vermelha e passa a dar aulas, tendo entre seus alunos Francisco Stockinger.

Os monumentos públicos de sua autoria que mais se destacam: Monumento à Juventude Brasileira, 1947, nos jardins do Ministério da Educação e Saúde, atual Palácio da Cultura, no Rio de Janeiro; Candangos, 1960, na Praça Três Poderes e Integração, 1989, no Memorial da América Latina, em São Paulo.

O Meteoro, de 1967, situado no lago do edifício do Ministério das Relações Exteriores, em Brasília é a sua obra mais marcante, um ícone da Capital Federal, tão representativo da cidade como as colunas do Palácio da Alvorada ou a própria sede do Itamaraty.

O nome dado à escultura ajusta-se perfeitamente. Embora sendo um objeto estático de grande massa, passa a sensação de leveza e movimento. Um meteoro alvissareiro suavemente pousado no espelho d'água do Palácio dos Arcos.

Bruno Giorgi é um dos maiores artistas brasileiros do século XX.

Resolução de preparando-se para as provas

Eletromagnetismo (22/11)

Borges e Nicolau

Exercício 1

Pela regra da mão direita podemos representar os vetores campo magnético que cada corrente origina no ponto P. O imã se orienta na direção do campo magnético resultante.

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Resposta: D

Exercício 2

Ao penetrarem nos campos os elétrons ficam sujeitos às forças elétrica Fe e magnética Fm . Estas forças têm mesma direção, sentidos opostos e mesmo módulo:

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Exercício 3

a) Teorema da energia cinética:

b) Circular, pois v é perpendicular a B

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Exercício 4

Como as partículas  desviam em sentidos opostos, concluímos que suas cargas elétricas têm sinais opostos.

De:

concluímos que a partícula que descreve a trajetória (1)  que é a de maior raio tem menor carga elétrica em módulo.

Sendo:

Exercício 5

Há corrente induzida quando o fluxo magnético varia na superfície da espira. Isto ocorre nas situações II e IV.

Leituras do Blog

Câmera Digital

As câmeras digitais, assim como as analógicas, são dotadas de um conjunto de lentes que focaliza a luz proveniente do objeto a ser fotografado. O dispositivo utilizado para registrar as imagens é, no lugar do filme fotográfico, um sensor constituído por um conjunto de células sensíveis à luz. Estas células originam sinais elétricos que variam de acordo com a quantidade de luz que nelas incidem. Estes sinais elétricos são transformados em sinais digitais para serem armazenados na memória da câmara e em cartões de memória e/ou em memórias removíveis. Os sinais digitais são reconvertidos em analógicos, de modo que as imagens sejam visualizadas no monitor da câmara, podendo ser apagadas, editadas ou transferidas para um computador, gravadas em um CD ou serem impressas.

O dispositivo que registra as imagens numa câmara digital

Sensor de imagem CCD

Este dispositivo conhecido como CCD (Charge Coupled Device), converte a intensidade de luz incidente em dados digitais armazenáveis na forma de bits e bytes.

Existem dois tipos de CCD, que são utilizados dependendo da aplicação da câmera.

O primeiro tipo é composto por uma fileira com milhares de elementos fotossensíveis que “varrem” a área onde a imagem é projetada na câmera, e desta maneira, captura um série de linhas que formam a foto. As câmeras dotadas deste tipo de CCD são utilizadas em estúdios fotográficos e capturam fotos em alta definição.

O segundo tipo de CCD é formado por uma matriz com vários elementos fotossensíveis que capturam os pontos (pixels) todos de uma vez. A técnica é bem semelhante à captação da foto analógica no que se refere ao tempo de captura, mas produz imagens de qualidade inferior. Câmeras desse tipo são as mais populares, pois são bem mais baratas e de fácil uso.
Fonte: Os fundamentos da Física, Volume 2

Nota: Algumas câmeras usam sensores do tipo CMOS.
Para saber mais clique aqui

Mais informações:
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Inventores do sensor CCD ganham o Premio Nobel:
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Leituras do Blog

Tindo, uma tendência nos transportes futuros

O primeiro ônibus movido a energia solar em operação no mundo

Borges e Nicolau
O Conselho Municipal da cidade de Adelaide elevou o padrão internacional em sustentabilidade com a introdução do primeiro ônibus elétrico movido a energia solar do mundo. Isso mesmo, nada de motores poluentes queimando combustíveis fósseis. Limpeza total. As baterias que abastecem o motor são 100% recarregadas com energia proveniente do Sol. O ônibus batizado de Tindo, palavra do idioma Kaurna Aborígene que significa "Sol", faz parte do serviço municipal de transporte coletivo da cidade de Adelaide e presta serviço gratuíto a seus habitantes. Fabricado pela empresa da Nova Zelândia Designline Internacional, o ônibus possui um sistema de travagem regenerativa que armazena energia nas frenagens e proporciona até 30% de economia no consumo de energia.

Além de ser ecologicamente correto o Tindo é confortável, possui ar condicionado para os 40 passageiros em lotação máxima, distribuidos em 25 assentos padrão, 2 lugares destinados a pessoas com necessidades especiais e 13 passageiros em pé. Desde fevereiro de 2010 o ônibus percorreu mais de 55.000 km, economizando mais de 14.000 litros de diesel e poupando o ambiente de mais de 70.000 kg de CO2. A autonomia do ônibus é de cerca de 200 km entre as recargas, isso em condições de tráfego urbano. O conforto inclui conexão de internet sem fio o que permite aos passageiros navegar na rede gratuitamente durante a viagem.

O ônibus-solar elétrico é recarregada através de um sistema solar fotovoltaico fornecidos pela BP Solar, que está instalado na Central Rodoviária de Adelaide. A instalação solar foi financiado pelo Conselho da Cidade Adelaide e o Governo Australiano, através do Programa Adelaide Cidade Solar.

Esta iniciativa é um investimento significativo para um futuro sustentável da cidade de Adelaide, proporcionando à comunidade a liderança em opções sustentáveis de transporte público. Uma excelente opção para a Austrália e também para outros países ensolarados, como é o caso do Brasil.

Preparando-se para a Fuvest

Prova de 2009

Questão 1
Marta e Pedro combinaram encontrar-se em um certo ponto de uma auto-estrada plana, para seguirem viagem juntos. Marta, ao passar pelo marco zero da estrada, constatou que, mantendo uma velocidade média de 80 km/h, chegaria na hora certa ao ponto de encontro combinado. No entanto, quando ela já estava no marco do quilômetro 10, ficou sabendo que Pedro tinha se atrasado e, só então, estava passando pelo marco zero, pretendendo continuar sua viagem a uma velocidade média de 100 km/h. Mantendo essas velocidades, seria previsível que os dois amigos se encontrassem próximos a um marco da estrada com indicação de

Resposta: D

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Questão 2

Em uma academia de musculação, uma barra B, com 2,0 m de comprimento e massa de 10 kg, está apoiada de forma simétrica em dois suportes, S1 e S2, separados por uma distância de 1,0 m, como indicado na figura. Para a realização de exercícios, vários discos, de diferentes massas M, podem ser colocados em encaixes, E, com seus centros a 0,10 m de cada extremidade da barra. O primeiro disco deve ser escolhido com cuidado, para não desequilibrar a barra.

Dentre os discos disponíveis, cujas massas estão indicadas abaixo, aquele de maior massa e que pode ser colocado em um dos encaixes, sem dese quilibrar a barra, é o disco de

a) 5 kg xxxxx b) 10 kg xxxxx c) 15 kg xxxxx d) 20 kg xxxxx e) 25 kg

Resposta: B

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Questão 3

Um caminhão, parado em um semáforo, teve sua traseira atingida por um carro. Logo após o choque, ambos foram lançados juntos para frente (colisão inelástica), com uma velocidade estimada em 5 m/s (18 km/h), na mesma direção em que o carro vinha. Sabendo-se que a massa do caminhão era cerca de três vezes a massa do carro, foi possível concluir que o carro, no momento da colisão, trafegava a um velocidade aproximada de

a) 72 km/h xxxxx b) 60 km/h xxxxx c) 54 km/h

d) 36 km/h xxxxx e) 18 km/h

Resposta: A

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Questão 4

Um trocador de calor consiste em uma serpentina, pela qual circulam 18 litros de água por minuto. A água entra na serpentina à temperatura ambiente (20ºC) e sai mais quente. Com isso, resfria-se o líquido que passa por uma tubulação principal, na qual a serpentina está enrolada.

Em uma fábrica, o líquido a ser resfriado na tubulação principal é também água, a 85 ºC, mantida a uma vazão de 12 litros por minuto.

Quando a temperatura de saída da água da serpentina for 40 ºC, será possível estimar que a água da tubulação principal esteja saindo a uma temperatura T de, aproximadamente,

a) 75 ºC xxxxx b) 65 ºC xxxxxx c) 55 ºC

d) 45 ºC xxxxx e) 35 ºC

Resposta: C

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Questão 5

Em um “freezer”, muitas vezes, é difícil repetir a abertura da porta, pouco tempo após ter sido fechado, devido à diminuição da pressão interna. Essa diminuição ocorre porque o ar que entra, à temperatura ambiente, é rapidamente resfriado até a temperatura de operação, em torno de –18°C. Considerando um “freezer” doméstico, de 280 L, bem vedado, em um ambiente a 27°C e pressão atmosférica P0, a pressão interna poderia atingir o valor mínimo de

a) 35 % de P0 xxxxx b) 50 % de P0 xxxxx c) 67 % de P0

d) 85 % de P0 xxxxx e) 95 % de P0

Considere que todo o ar no interior do “freezer”, no instante em que a porta é fechada, está à temperatura do ambiente.

Resposta: D

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Questão 6

O que consome mais energia ao longo de um mês, uma residência ou um carro? Suponha que o consumo mensal de energia elétrica residencial de uma família, ER, seja 300 kWh (300 quilowatts . hora) e que, nesse período, o carro da família tenha consumido uma energia EC, fornecida por 180 litros de gasolina. Assim, a razão EC/ER será, aproximadamente,

a) 1/6 xxxxx b) 1/2 xxxxx c) 1 xxxxx d) 3 xxxxx e) 5

Calor de combustão da gasolina ≈ 30 000 kJ/litro

1kJ = 1 000 J

Resposta: E

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Questão 7

Dois sistemas óticos, D1 e D2, são utilizados para analisar uma lâmina de tecido biológico a partir de direções diferentes. Em uma análise, a luz fluorescente, emitida por um indicador incorporado a uma pequena estrutura, presente no tecido, é captada, simultaneamente, pelos dois sistemas, ao longo das direções tracejadas. Levando-se em conta o desvio da luz pela refração, dentre as posições indicadas, aquela que poderia corresponder à localização real dessa estrutura no tecido é

a) A xxxxx b) B xxxxx c) C xxxxx d) D xxxxx e) E

Suponha que o tecido biológico seja transparente à luz e tenha índice de refração uniforme, semelhante ao da água.

Resposta: C

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Questão 8

Uma barra isolante possui quatro encaixes, nos quais são colocadas cargas elétricas de mesmo módulo, sendo as positivas nos encaixes claros e as negativas nos encaixes escuros. A certa distância da barra, a direção do campo elétrico está indica da na figura à esquerda. Uma armação foi construída com quatro dessas barras, formando um quadrado, como representado à direita.

Se uma carga positiva for colocada no centro P da armação, a força elétrica que agirá sobre a carga terá sua direção e sentido indicados por

Resposta: B

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Questão 9

Na maior parte das residências que dispõem de sistemas de TV a cabo, o aparelho que decodifica o sinal permanece ligado sem interrupção, operando com uma potência aproximada de 6 W, mesmo quando a TV não está ligada. O consumo de energia do decodificador, durante um mês (30 dias), seria equivalente ao de uma lâmpada de 60 W que permanecesse ligada, sem interrupção, durante

a) 6 horas. xxxxx b) 10 horas. xxxxx c) 36 horas.

d) 60 horas. xxxxx e) 72 horas.

Resposta: E

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Questão 10

Em uma experiência, um longo fio de cobre foi enrolado, formando dois conjuntos de espiras, E1 e E2, ligados entre si e mantidos muito distantes um do outro. Em um dos conjuntos, E2, foi colocada uma bússola, com a agulha apontando para o Norte, na direção perpendicular ao eixo das espiras.

A experiência consistiu em investigar possíveis efeitos sobre essa bússola, causados por um ímã, que é movimentado ao longo do eixo do conjunto de espiras E1.

Foram analisadas três situações:

I. Enquanto o ímã é empurrado para o centro do conjunto das espiras E1.

II. Quando o ímã é mantido parado no centro do conjunto das espiras E1.

III. Enquanto o ímã é puxado, do centro das espiras E1, retornando a sua posição inicial.

Um possível resultado a ser observado, quanto à posição da agulha da bússola, nas três situações dessa experiência, poderia ser representado por

O eixo do conjunto de espiras E2 tem direção leste-oeste

Resposta: A

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Prova de 2010

Questão 1

Astrônomos observaram que a nossa galáxia, a Via Láctea, está a 2,5 x 10⁶ anos-luz de Andrômeda, a galáxia mais próxima da nossa. Com base nessa informação, estudantes em uma sala de aula afirmaram o seguinte:

I. A distância entre a Via Láctea e Andrômeda é de 2,5 milhões de km.

II. A distância entre a Via Láctea e Andrômeda é maior que 2 x 10¹⁹ km.

III. A luz proveniente de Andrômeda leva 2,5 milhões de anos para chegar à Via Láctea.

1 ano tem aproximadamente 3 x 10⁷ s

Está correto apenas o que se afirma em

a) I. xxxxx b) II. xxxxx c) III. xxxxx d) I e III. xxxxx e) II e III.

Resposta: E

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Questão 2
Na Cidade Universitária (USP), um jovem, em um carrinho de rolimã, desce a rua do Matão, cujo perfil está representado na figura abaixo, em um sistema de coordenadas em que o eixo Ox tem a direção horizontal. No instante t = 0, o carrinho passa em movimento pela posição y = y0 e x = 0.

Dentre os gráficos das figuras abaixo, os que melhor poderiam descrever a posição x e a velocidade v do carrinho em função do tempo t são, respectivamente,

a) I e II. xxxxx b) I e III. xxxxx c) II e IV.

d) III e II. xxxxx e) IV e III.

Resposta: A

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Questão 3

Numa filmagem, no exato instante em que um caminhão passa por uma marca no chão, um dublê se larga de um viaduto para cair dentro de sua caçamba. A velocidade v do caminhão é constante e o dublê inicia sua queda a partir do repouso, de uma altura de 5 m da caçamba, que tem 6 m de comprimento. A velocidade ideal do caminhão é aquela em que o dublê cai bem no centro da caçamba, mas a velocidade real v do caminhão poderá ser diferente e ele cairá mais à frente ou mais atrás do centro da caçamba. Para que o dublê caia dentro da caçamba, v pode diferir da velocidade ideal, em módulo, no máximo:

a) 1 m/s. xxxxx b) 3 m/s. xxxxx c) 5 m/s.

d) 7 m/s. xxxxx e) 9 m/s.

Resposta: B

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Questão 4

Um avião, com velocidade constante e horizontal, voando em meio a uma tempestade, repentinamente perde altitude, sendo tragado para baixo e permanecendo com aceleração constante vertical de módulo a > g, em relação ao solo, durante um intervalo de tempo Δt. Pode-se afirmar que, durante esse período, uma bola de futebol que se encontrava solta sobre uma poltrona desocupada

a) permanecerá sobre a poltrona, sem alteração de sua posição inicial.

b) flutuará no espaço interior do avião, sem aceleração em relação ao mesmo, durante o intervalo de tempo Δt.

c) será acelerada para cima, em relação ao avião, sem poder se chocar com o teto, independentemente do intervalo de tempo Δt.

d) será acelerada para cima, em relação ao avião, podendo se chocar com o teto, dependendo do intervalo de tempo Δt.

e) será pressionada contra a poltrona durante o intervalo de tempo Δt.

Resposta: D

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Questão 5
A partícula neutra conhecida como méson K0 é instável e decai, emitindo duas partículas, com massas iguais, uma positiva e outra negativa, chamadas, respectivamente, méson π+ e méson π–. Em um experimento, foi observado o decaimento de um K0, em repouso, com emissão do par π+ e π–. Das figuras abaixo, qual poderia representar as direções e sentidos das velocidades das partículas π+ e π– no sistema de referência em que o K0 estava em repouso?

Resposta: A

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Questão 6

Energia térmica, obtida a partir da conversão de energia solar, pode ser armazenada em grandes recipientes isolados, contendo sais fundidos em altas temperaturas.

Para isso, pode-se utilizar o sal nitrato de sódio (NaNO3), aumentando sua temperatura de 300°C para 550°C, fazendo-se assim uma reserva para períodos sem insolação. Essa energia armazenada poderá ser recuperada, com a temperatura do sal retornando a 300°C. Para armazenar a mesma quantidade de energia que seria obtida com a queima de 1 L de gasolina, necessita-se de uma massa de NaNO3 igual a

Poder calorífico da gasolina = 3,6 x 10⁷ J/L
Calor específico do NaNO3 = 1,2 x10³ J/kg°C

a) 4,32 kg. xxxxx b) 120 kg. xxxxx c) 240 kg.

d) 3 x 10⁴ kg. xxxxx e) 3,6 x 10⁴  kg.

Resposta: B

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Questão 7
Um estudo de sons emitidos por instrumentos musicais foi realizado, usando um microfone ligado a um computador. O gráfico abaixo, reproduzido da tela do monitor, registra o movimento do ar captado pelo microfone, em função do tempo, medido em milissegundos, quando se toca uma nota musical em um violino.

Consultando a tabela acima, pode-se concluir que o som produzido pelo violino era o da nota

1 ms = 10^-3

a) dó. xxxxx b) mi. xxxxx c) sol. xxxxx d) lá. xxxxx e) si.

Resposta: C

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Questão 8
Aproxima-se um ímã de um anel metálico fixo em um suporte isolante, como mostra a figura. O movimento do ímã, em direção ao anel,

a) não causa efeitos no anel.

b) produz corrente alternada no anel.

c) faz com que o polo sul do ímã vire polo norte e vice-versa.

d) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de atração entre anel e ímã.

e) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de repulsão entre anel e ímã. 

Resposta: E

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Questão 9

Uma determinada montagem óptica é composta por um anteparo, uma máscara com furo triangular e três lâmpadas, L1, L2 e L3, conforme a figura abaixo. L1 e L3 são pequenas lâmpadas de lanterna e L2, uma lâmpada com filamento extenso e linear, mas pequena nas outras dimensões. No esquema, apresenta-se a imagem projetada no anteparo com apenas L1 acesa.

O esboço que melhor representa o anteparo iluminado pelas três lâmpadas acesas é

Resposta: D

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Questão 10

Medidas elétricas indicam que a superfície terrestre tem carga elétrica total negativa de, aproximadamente, 600.000 coulombs. Em tempestades, raios de cargas positivas, embora raros, podem atingir a superfície terrestre. A corrente elétrica desses raios pode atingir valores de até 300.000 A. Que fração da carga elétrica total da Terra poderia ser compensada por um raio de 300.000 A e com duração de 0,5 s?

a) 1/2 xxxxx b) 1/3 xxxxx c) 1/4 xxxxx d) 1/10 xxxxx e) 1/20

Resposta: C