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Questão 37
 No Sistema Internacional (SI), existem sete unidades consideradas como unidades de base
 ou fundamentais. As unidades para as demais grandezas físicas podem ser obtidas pela
 combinação adequada dessas unidades de base. Algumas das unidades obtidas dessa maneira
 recebem nomes geralmente homenageando algum cientista. Na coluna da direita estão as
 unidades para algumas grandezas físicas, escritas utilizando-se unidades de base. Na coluna
 da esquerda estão alguns nomes adotados no SI. Numere as unidades da coluna da direita
 com o seu nome correspondente na coluna da esquerda.

 1.   pascal                      (   )   kg.m2/(s3A2)
 2.   ohm                         (   )   kg/(s2 A)
 3.   joule                       (   )   kg/(m s2)
 4.   coulomb                     (   )   As
 5.   tesla                       (   )   kg m2/s2


 Assinale a alternativa que apresenta a numeração correta da coluna da direita, de cima para
 baixo.

 -)   2 – 5 – 1 – 4 – 3.
 -)   3 – 4 – 1 – 5 – 2.
 -)   5 – 2 – 4 – 1 – 3.
 -)   2 – 1 – 5 – 3 – 4.
 -)   4 – 3 – 1 – 5 – 2.



Resolução
 Grandezas fundamentais (unidades):        metro
                                           quilograma
                                           segundo
                                           ampere
                                           kelvin
                                           mol
                                           candela
2




Pelas equações dimensionais:

01. Pascal → pressão


    [p] =



    [p] =


   [p] =             →


02. Ohm → resistência elétrica

    [P] = [R] . [i]2

   M . L2 . T–3 = [R] . I2


   [R] = M . L2 . T–3 . I–2 →


03. Joule → trabalho

   [τ] = [F] . [d]

   [τ] = M . L . T–2 . L


   [τ] = M . L2 . T–2 →


04. Coulomb → carga elétrica

   [Q] = [i] . [t]

   [Q] = I . T → A . s

05. Tesla → indução magnética


   [T] =



   [T] =


   [T] =             →
3




Questão 38
 O empregado de uma transportadora precisa descarregar de dentro do seu caminhão um balcão de 200 kg. Para
 facilitar a tarefa do empregado, esse tipo de caminhão é dotado de uma rampa, pela qual podem-se deslizar os
 objetos de dentro do caminhão até o solo sem muito esforço. Considere que o balcão está completamente sobre
 a rampa e deslizando para baixo. O empregado aplica nele uma força paralela à superfície da rampa, segurando-
 o, de modo que o balcão desça até o solo com velocidade constante. Desprezando a força de atrito entre o balcão
 e a rampa, e supondo que esta forme um ângulo de 30º com o solo, o módulo da força paralela ao plano inclinado
 exercida pelo empregado é:
 -) 2000 N
 -)            N
 -)            N
 -) 1000 N
 -) 200 N



Resolução




 Px = P . sen θ
 Py = P . cos θ
 θ = 30º

 vcte = movimento uniforme → R = 0

 F = Px

 F = P . sen 30

 F = 2.000 .


 F = 1.000 N

 Questão comentada com o aluno Decisivo no Aulão de Véspera.
4




Questão 39
 Um reservatório com capacidade para armazenar 3000 L de água encontra-se a 6 m acima do solo. Um certo
 aparelho de GPS, ao funcionar, consome uma corrente de 200 mA quando alimentado com uma tensão de 9 V.
 Supondo que toda energia potencial da água pudesse ser transformada em energia elétrica para alimentar o
 aparelho de GPS, o tempo máximo durante o qual ele poderia funcionar é:
 -)   1 hora.
 -)   20 minutos.
 -)   12 horas.
 -)   mais de 24 horas.
 -)   5000 segundos.


Resolução
 Epot= m . g . h = 3000 . 10 . 6 = 180000J
 P = i . U = 200 . 10–3 . 9 = 1,8 W = 1,8 J/s
 En = P . t → 180000 = 1,8 . t → t = 100000s → t ≈ 28h




Questão 40
 Em relação aos conceitos de movimento, considere as seguintes afirmativas:
 1. O movimento circular uniforme se dá com velocidade de módulo constante.
 2. No movimento retilíneo uniformemente variado, a aceleração é variável.
 3. Movimento retilíneo uniformemente variado e movimento circular uniforme são dois exemplos de movimentos
    nos quais um objeto em movimento está acelerado.
 4. Movimento retilíneo uniforme ocorre com velocidade constante e aceleração nula.

 Assinale a alternativa correta.
 -)   Somente as afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras.
 -)   Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras.
 -)   Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras.
 -)   Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras.
 -)   Somente as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras.


Resolução
 01. (V) Varia de direção e sentido.
 02. (F) No M.R.U.V. a aceleração é constante

 03. (V) Possuem aceleração os dois movimentos:


 04. (V) vcte →
5




Questão 41
 Os estudos científicos desenvolvidos pelo engenheiro francês Nicolas Sadi Carnot (1796–1832) na tentativa de
 melhorar o rendimento de máquinas térmicas serviram de base para a formulação da segunda lei da termodinâmica.
 Acerca do tema, considere as seguintes afirmativas:
 1. O rendimento de uma máquina térmica é a razão entre o trabalho realizado pela máquina num ciclo e o calor
    retirado do reservatório quente nesse ciclo.
 2. Os refrigeradores são máquinas térmicas que transferem calor de um sistema de menor temperatura para outro
    a uma temperatura mais elevada.
 3. É possível construir uma máquina, que opera em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e
    transformá-lo integralmente em trabalho.

 Assinale a alternativa correta.
 -)   Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras.
 -)   Somente a afirmativa 1 é verdadeira.
 -)   Somente a afirmativa 2 é verdadeira.
 -)   Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.
 -)   Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.

Resolução
 A 2ª Lei da Termodinâmica diz ser impossível que uma máquina térmica, operando em ciclos entre uma fonte
 quente e uma fonte fria, transforme todo o calor recebido da fonte quente integralmente em trabalho. Simbolicamente:




 No caso de um refrigerador os fluxos de calor do diagrama anterior são invertidos, e portanto pela realização de
 trabalho será transferido calor da fonte fria para a fonte quente.

 Afirmativas:          1 – Verdadeira →                        2 – Verdadeira             3 – Falsa




Questão 42
 A descoberta de planetas extra-solares tem sido anunciada, com certa freqüência, pelos meios de comunicação.
 Numa dessas descobertas, o planeta em questão foi estimado como tendo o triplo da massa e o dobro do
 diâmetro da Terra. Considerando a aceleração da gravidade na superfície da Terra como g, assinale a alternativa
 correta para a aceleração na superfície do planeta em termos da g da Terra.
 -)   3/4 g.
 -)   2 g.
 -)   3 g.
 -)   4/3 g.
 -)   1/2 g.
6




Resolução




Questão 43
 Atualmente, podem-se encontrar no mercado filtros de ar baseados nas interações eletrostáticas entre cargas.
 Um possível esquema para um desses filtros é apresentado na figura abaixo (à esquerda), na qual a placa circular
 1 mantém-se carregada negativamente e a placa 2 positivamente. O ar contendo os poluentes é forçado a passar
 através dos furos nos centros das placas, no sentido indicado na figura. No funcionamento desses filtros, as
 partículas de poeira ou gordura contidas no ar são eletrizadas ao passar pela placa 1. Na região entre as duas
 placas existe um campo elétrico E, paralelo ao eixo x, de modo que, quando as partículas carregadas passam por
 essa região, ficam sujeitas a uma força elétrica, que desvia seu movimento e faz com se depositem na superfície
 da placa 2. Investigando o campo elétrico produzido no interior de um desses filtros, obteve-se o gráfico mostrado
 abaixo (à direita), no qual está representado o módulo do campo E em função da distância x entre um ponto P e
 a placa 1.




 Com base no gráfico, a força elétrica que age sobre uma partícula de carga q = 3,2 × 10-6 C situada dentro do filtro
 e a 3,0 mm da placa 1 é:
 -) 0,64 N                 -) 1,82 N                -) 0,24 N                 -) 6,00 N                 -) 0,48 N



Resolução
 x (mm)         E (V/m)
   4 ———— 2 . 105
   3 ————         E        4 . E = 6 . 105 → E = 1,5 . 105 V/m e F = E . q = 1,5 . 105 . 3,2 . 10–6 = 0,48 N
7




Questão 44
 Mãe e filha visitam a “Casa dos Espelhos” de um parque de diversões. Ambas se aproximam de um grande
 espelho esférico côncavo. O espelho está fixo no piso de tal forma que o ponto focal F e o centro de curvatura C
 do espelho ficam rigorosamente no nível do chão. A criança pára em pé entre o ponto focal do espelho e o vértice
 do mesmo.
 A mãe pergunta à filha como ela está se vendo e ela responde:
 -)   Estou me vendo maior e em pé.
 -)   Não estou vendo imagem alguma.
 -)   Estou me vendo menor e de cabeça para baixo.
 -)   Estou me vendo do mesmo tamanho.
 -)   Estou me vendo em pé e menor.


Resolução

                                                       Imagem: virtual, direita e maior.
                                                       “Estou me vendo maior e em pé.”




Questão 45
 O efeito fotoelétrico foi descoberto experimentalmente por Heinrich Hertz em 1887. Em 1905, Albert Einstein
 propôs uma explicação teórica para esse efeito, a qual foi comprovada experimentalmente por Millikan, em 1914.
 Essa comprovação experimental deu a Einstein o prêmio Nobel de Física de 1921. Em relação a esse efeito,
 assinale a alternativa correta.
 -)   O efeito fotoelétrico ocorre quando um elétron colide com um próton.
 -)   A teoria de Einstein considerou que a luz nesse caso se comporta como uma onda.
 -)   Esse efeito é observado quando fótons atingem uma superfície metálica.
 -)   Esse efeito é utilizado para explicar o funcionamento de fontes de laser.
 -)   Inexistem aplicações tecnológicas desse efeito em nosso cotidiano, pois ele ocorre somente no nível atômico.


Resolução
 O efeito fotoelétrico é uma evidência do comportamento corpuscular da luz, em que as partículas de luz são
 chamadas de fótons. Estes fótons possuem energia proporcional à freqüência da luz emitida. Assim, quando uma
 superfície metálica é iluminada, os fótons incidentes colidem com os elétrons do metal. Estas colisões transferem
 energia aos elétrons podendo fornecer-lhes energia suficiente para abandonarem a superfície. Este fenômeno é
 regido pela equação:
                                                  h . f = W + Ecin
 Sendo
 h . f → energia do fóton incidente (h é a constante de Planck e f a freqüência de luz emitida)
 W → energia necessária para arrancar um elétron
 Ecin → energia cinética máxima do elétron retirado
8




Comentário geral
     A prova da UFPR-2008 premiou o aluno bem preparado, embora, sendo de conhecimentos gerais, esperássemos
uma maior abrangência dos conteúdos. Notamos por exemplo a ausência de Acústica e também uma questão trabalho-
sa a respeito de unidades. No global, foi uma boa prova, como esperamos que seja a da segunda fase. Parabenizamos
a comissão pela elaboração.
                                                                                            Prof. João Francisco

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Fisica exercicios resolvidos 013

  • 1. Questão 37 No Sistema Internacional (SI), existem sete unidades consideradas como unidades de base ou fundamentais. As unidades para as demais grandezas físicas podem ser obtidas pela combinação adequada dessas unidades de base. Algumas das unidades obtidas dessa maneira recebem nomes geralmente homenageando algum cientista. Na coluna da direita estão as unidades para algumas grandezas físicas, escritas utilizando-se unidades de base. Na coluna da esquerda estão alguns nomes adotados no SI. Numere as unidades da coluna da direita com o seu nome correspondente na coluna da esquerda. 1. pascal ( ) kg.m2/(s3A2) 2. ohm ( ) kg/(s2 A) 3. joule ( ) kg/(m s2) 4. coulomb ( ) As 5. tesla ( ) kg m2/s2 Assinale a alternativa que apresenta a numeração correta da coluna da direita, de cima para baixo. -) 2 – 5 – 1 – 4 – 3. -) 3 – 4 – 1 – 5 – 2. -) 5 – 2 – 4 – 1 – 3. -) 2 – 1 – 5 – 3 – 4. -) 4 – 3 – 1 – 5 – 2. Resolução Grandezas fundamentais (unidades): metro quilograma segundo ampere kelvin mol candela
  • 2. 2 Pelas equações dimensionais: 01. Pascal → pressão [p] = [p] = [p] = → 02. Ohm → resistência elétrica [P] = [R] . [i]2 M . L2 . T–3 = [R] . I2 [R] = M . L2 . T–3 . I–2 → 03. Joule → trabalho [τ] = [F] . [d] [τ] = M . L . T–2 . L [τ] = M . L2 . T–2 → 04. Coulomb → carga elétrica [Q] = [i] . [t] [Q] = I . T → A . s 05. Tesla → indução magnética [T] = [T] = [T] = →
  • 3. 3 Questão 38 O empregado de uma transportadora precisa descarregar de dentro do seu caminhão um balcão de 200 kg. Para facilitar a tarefa do empregado, esse tipo de caminhão é dotado de uma rampa, pela qual podem-se deslizar os objetos de dentro do caminhão até o solo sem muito esforço. Considere que o balcão está completamente sobre a rampa e deslizando para baixo. O empregado aplica nele uma força paralela à superfície da rampa, segurando- o, de modo que o balcão desça até o solo com velocidade constante. Desprezando a força de atrito entre o balcão e a rampa, e supondo que esta forme um ângulo de 30º com o solo, o módulo da força paralela ao plano inclinado exercida pelo empregado é: -) 2000 N -) N -) N -) 1000 N -) 200 N Resolução Px = P . sen θ Py = P . cos θ θ = 30º vcte = movimento uniforme → R = 0 F = Px F = P . sen 30 F = 2.000 . F = 1.000 N Questão comentada com o aluno Decisivo no Aulão de Véspera.
  • 4. 4 Questão 39 Um reservatório com capacidade para armazenar 3000 L de água encontra-se a 6 m acima do solo. Um certo aparelho de GPS, ao funcionar, consome uma corrente de 200 mA quando alimentado com uma tensão de 9 V. Supondo que toda energia potencial da água pudesse ser transformada em energia elétrica para alimentar o aparelho de GPS, o tempo máximo durante o qual ele poderia funcionar é: -) 1 hora. -) 20 minutos. -) 12 horas. -) mais de 24 horas. -) 5000 segundos. Resolução Epot= m . g . h = 3000 . 10 . 6 = 180000J P = i . U = 200 . 10–3 . 9 = 1,8 W = 1,8 J/s En = P . t → 180000 = 1,8 . t → t = 100000s → t ≈ 28h Questão 40 Em relação aos conceitos de movimento, considere as seguintes afirmativas: 1. O movimento circular uniforme se dá com velocidade de módulo constante. 2. No movimento retilíneo uniformemente variado, a aceleração é variável. 3. Movimento retilíneo uniformemente variado e movimento circular uniforme são dois exemplos de movimentos nos quais um objeto em movimento está acelerado. 4. Movimento retilíneo uniforme ocorre com velocidade constante e aceleração nula. Assinale a alternativa correta. -) Somente as afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras. -) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras. -) Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras. -) Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras. -) Somente as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras. Resolução 01. (V) Varia de direção e sentido. 02. (F) No M.R.U.V. a aceleração é constante 03. (V) Possuem aceleração os dois movimentos: 04. (V) vcte →
  • 5. 5 Questão 41 Os estudos científicos desenvolvidos pelo engenheiro francês Nicolas Sadi Carnot (1796–1832) na tentativa de melhorar o rendimento de máquinas térmicas serviram de base para a formulação da segunda lei da termodinâmica. Acerca do tema, considere as seguintes afirmativas: 1. O rendimento de uma máquina térmica é a razão entre o trabalho realizado pela máquina num ciclo e o calor retirado do reservatório quente nesse ciclo. 2. Os refrigeradores são máquinas térmicas que transferem calor de um sistema de menor temperatura para outro a uma temperatura mais elevada. 3. É possível construir uma máquina, que opera em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em trabalho. Assinale a alternativa correta. -) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. -) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. -) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. -) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. -) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. Resolução A 2ª Lei da Termodinâmica diz ser impossível que uma máquina térmica, operando em ciclos entre uma fonte quente e uma fonte fria, transforme todo o calor recebido da fonte quente integralmente em trabalho. Simbolicamente: No caso de um refrigerador os fluxos de calor do diagrama anterior são invertidos, e portanto pela realização de trabalho será transferido calor da fonte fria para a fonte quente. Afirmativas: 1 – Verdadeira → 2 – Verdadeira 3 – Falsa Questão 42 A descoberta de planetas extra-solares tem sido anunciada, com certa freqüência, pelos meios de comunicação. Numa dessas descobertas, o planeta em questão foi estimado como tendo o triplo da massa e o dobro do diâmetro da Terra. Considerando a aceleração da gravidade na superfície da Terra como g, assinale a alternativa correta para a aceleração na superfície do planeta em termos da g da Terra. -) 3/4 g. -) 2 g. -) 3 g. -) 4/3 g. -) 1/2 g.
  • 6. 6 Resolução Questão 43 Atualmente, podem-se encontrar no mercado filtros de ar baseados nas interações eletrostáticas entre cargas. Um possível esquema para um desses filtros é apresentado na figura abaixo (à esquerda), na qual a placa circular 1 mantém-se carregada negativamente e a placa 2 positivamente. O ar contendo os poluentes é forçado a passar através dos furos nos centros das placas, no sentido indicado na figura. No funcionamento desses filtros, as partículas de poeira ou gordura contidas no ar são eletrizadas ao passar pela placa 1. Na região entre as duas placas existe um campo elétrico E, paralelo ao eixo x, de modo que, quando as partículas carregadas passam por essa região, ficam sujeitas a uma força elétrica, que desvia seu movimento e faz com se depositem na superfície da placa 2. Investigando o campo elétrico produzido no interior de um desses filtros, obteve-se o gráfico mostrado abaixo (à direita), no qual está representado o módulo do campo E em função da distância x entre um ponto P e a placa 1. Com base no gráfico, a força elétrica que age sobre uma partícula de carga q = 3,2 × 10-6 C situada dentro do filtro e a 3,0 mm da placa 1 é: -) 0,64 N -) 1,82 N -) 0,24 N -) 6,00 N -) 0,48 N Resolução x (mm) E (V/m) 4 ———— 2 . 105 3 ———— E 4 . E = 6 . 105 → E = 1,5 . 105 V/m e F = E . q = 1,5 . 105 . 3,2 . 10–6 = 0,48 N
  • 7. 7 Questão 44 Mãe e filha visitam a “Casa dos Espelhos” de um parque de diversões. Ambas se aproximam de um grande espelho esférico côncavo. O espelho está fixo no piso de tal forma que o ponto focal F e o centro de curvatura C do espelho ficam rigorosamente no nível do chão. A criança pára em pé entre o ponto focal do espelho e o vértice do mesmo. A mãe pergunta à filha como ela está se vendo e ela responde: -) Estou me vendo maior e em pé. -) Não estou vendo imagem alguma. -) Estou me vendo menor e de cabeça para baixo. -) Estou me vendo do mesmo tamanho. -) Estou me vendo em pé e menor. Resolução Imagem: virtual, direita e maior. “Estou me vendo maior e em pé.” Questão 45 O efeito fotoelétrico foi descoberto experimentalmente por Heinrich Hertz em 1887. Em 1905, Albert Einstein propôs uma explicação teórica para esse efeito, a qual foi comprovada experimentalmente por Millikan, em 1914. Essa comprovação experimental deu a Einstein o prêmio Nobel de Física de 1921. Em relação a esse efeito, assinale a alternativa correta. -) O efeito fotoelétrico ocorre quando um elétron colide com um próton. -) A teoria de Einstein considerou que a luz nesse caso se comporta como uma onda. -) Esse efeito é observado quando fótons atingem uma superfície metálica. -) Esse efeito é utilizado para explicar o funcionamento de fontes de laser. -) Inexistem aplicações tecnológicas desse efeito em nosso cotidiano, pois ele ocorre somente no nível atômico. Resolução O efeito fotoelétrico é uma evidência do comportamento corpuscular da luz, em que as partículas de luz são chamadas de fótons. Estes fótons possuem energia proporcional à freqüência da luz emitida. Assim, quando uma superfície metálica é iluminada, os fótons incidentes colidem com os elétrons do metal. Estas colisões transferem energia aos elétrons podendo fornecer-lhes energia suficiente para abandonarem a superfície. Este fenômeno é regido pela equação: h . f = W + Ecin Sendo h . f → energia do fóton incidente (h é a constante de Planck e f a freqüência de luz emitida) W → energia necessária para arrancar um elétron Ecin → energia cinética máxima do elétron retirado
  • 8. 8 Comentário geral A prova da UFPR-2008 premiou o aluno bem preparado, embora, sendo de conhecimentos gerais, esperássemos uma maior abrangência dos conteúdos. Notamos por exemplo a ausência de Acústica e também uma questão trabalho- sa a respeito de unidades. No global, foi uma boa prova, como esperamos que seja a da segunda fase. Parabenizamos a comissão pela elaboração. Prof. João Francisco