Quando precisar use os seguintes valores para as constantes: 1 ton de TNT = 4,0 × 109 J.
Acelera¸˜o da gravidade g = 10 m/s2 . 1 atm = 105 Pa. Massa espec´
       ca                                                        ıfica do ferro ρ = 8000 kg/m3 .
Raio da Terra R = 6400 km. Permeabilidade magn´tica do v´cuo µ0 = 4π × 10−7 N/A2 .
                                                 e        a

1. Ondas ac´ sticas s˜o ondas de compress˜o, ou seja, propagam-se em meios compress´
            u        a                   a                                         ıveis. Quando uma
barra met´lica ´ golpeada em sua extremidade, uma onda longitudinal propaga-se por ela com velocidade
          a    e
v = Ea/ρ. A grandeza E ´ conhecida como m´dulo de Young, enquanto ρ ´ a massa espec´
                            e                   o                         e               ıfica e a uma
constante adimensional. Qual das alternativas ´ condizente ` dimens˜o de E?
                                              e            a       a

A ( ) J/m2             B ( ) N/m2              C ( ) J/s·m         D ( ) kg·m/s2          E ( ) dyn/cm3

Quest˜o 2. Considere uma rampa plana, inclinada de um ˆngulo θ em rela¸˜o a horizontal, no in´
        a                                                      a                ca `                    ıcio
da qual encontra-se um carrinho. Ele ent˜o recebe uma pancada que o faz subir at´ uma certa distˆncia,
                                          a                                          e                a
durante o tempo ts , descendo em seguida at´ sua posi¸˜o inicial. A “viagem” completa dura um tempo
                                              e         ca
total t. Sendo µ o coeficiente de atrito cin´tico entre o carrinho e a rampa, a rela¸˜o t/ts ´ igual a
                                           e                                       ca       e

A() 2                                                   D ( ) 1+     ( sen θ + µ)/| cos θ − µ|
B ( ) 1+      (tan θ + µ)/| tan θ − µ|                  E ( ) 1−     (tan θ + µ)/| tan θ − µ|
C ( ) 1+      (cos θ + µ)/| cos θ − µ|

Quest˜o 3. Um elevador sobe verticalmente com acelera¸˜o constante e igual a a. No seu teto est´
       a                                                   ca                                           a
preso um conjunto de dois sistemas massa-mola acoplados em s´rie, conforme a figura. O primeiro tem
                                                               e
massa m1 e constante de mola k1 , e o segundo, massa m2 e constante de mola k2 . Ambas as molas tˆm oe
mesmo comprimento natural (sem deforma¸˜o) . Na condi¸˜o de equil´
                                          ca               ca         ıbrio est´tico relativo ao elevador,
                                                                               a
a deforma¸˜o da mola de constante k1 ´ y, e a da outra, x. Pode-se ent˜o afirmar que (y − x) ´
         ca                            e                              a                        e

A ( ) [(k2 − k1 )m2 + k2 m1 ](g − a)/k1 k2 .
                                                                                                    k1
B ( ) [(k2 + k1 )m2 + k2 m1 ](g − a)/k1 k2 .
                                                                                                     m1
C ( ) [(k2 − k1 )m2 + k2 m1 ](g + a)/k1 k2 .
                                                                                                    k2
D ( ) [(k2 + k1 )m2 + k2 m1 ](g + a)/k1 k2 − 2 .
                                                                                                     m2
E ( ) [(k2 − k1 )m2 + k2 m1 ](g + a)/k1 k2 + 2 .

Quest˜o 4. Apoiado sobre patins numa superf´ horizontal sem atrito, um atirador dispara um proj´til
       a                                     ıcie                                                 e
de massa m com velocidade v contra um alvo a uma distˆncia d. Antes do disparo, a massa total do
                                                         a
atirador e seus equipamentos ´ M. Sendo vs a velocidade do som no ar e desprezando a perda de energia
                             e
em todo o processo, quanto tempo ap´s o disparo o atirador ouviria o ru´ do impacto do proj´til no
                                     o                                  ıdo                    e
alvo?
        d(vs +v)(M −m)                          d(vs −v)(M +m)                     d(vs −v)(M −m)
A ( ) v(M v −m(v +v))                    C ( ) v(M v +m(v +v))            E ( ) v(M v +m(v +v))
           s    s                                   s    s                           s    s
        d(vs +v)(M +m)                          d(vs +v)(M −m)
B ( ) v(M v +m(v +v))                    D ( ) v(M v −m(v −v))
           s    s                                   s    s


Quest˜o 5. Um gerador el´trico alimenta um circuito cuja resistˆncia equivalente varia de 50 a 150 Ω,
      a                   e                                     e
dependendo das condi¸˜es de uso desse circuito. Lembrando que, com resistˆncia m´
                    co                                                    e      ınima, a potˆncia util
                                                                                             e     ´
do gerador ´ m´xima, ent˜o, o rendimento do gerador na situa¸˜o de resistˆncia m´xima, ´ igual a
           e a          a                                   ca           e      a      e

A ( ) 0,25.                              C ( ) 0,67.                      E ( ) 0,90.
B ( ) 0,50.                              D ( ) 0,75.
Quest˜o 6. Um funil que gira com velocidade angular uniforme em torno do seu eixo vertical de simetria
       a
apresenta uma superf´ cˆnica que forma um ˆngulo θ com a horizontal, conforme a figura. Sobre esta
                     ıcie o                    a
supef´
     ıcie, uma pequena esfera gira com a mesma velocidade angular mantendo-se a uma distˆncia d do
                                                                                           a
eixo de rota¸˜o. Nestas condi¸˜es, o per´
            ca               co         ıodo de rota¸˜o do funil ´ dado por
                                                    ca           e

A ( ) 2π    d/g sen θ.
B ( ) 2π    d/g cos θ.                                                                                  d
C ( ) 2π    d/g tan θ.                                                                                               θ
                                                                                                        //////////

D ( ) 2π    2d/g sen 2θ.
E ( ) 2π    d cos θ/g tan θ.

Quest˜o 7. No interior de um carrinho de massa M mantido em repouso, uma mola de constante el´stica
       a                                                                                       a
k encontra-se comprimida de uma distˆncia x, tendo uma extremidade presa e a outra conectada a um
                                       a
bloco de massa m, conforme a figura. Sendo o sistema ent˜o abandonado e considerando que n˜o h´ atrito,
                                                         a                               a a
pode-se afirmar que o valor inicial da acelera¸˜o do bloco relativa ao carrinho ´
                                             ca                                e

A ( ) kx/m.                                                                                              x
B ( ) kx/M.                                                                                             m            M
C ( ) kx/(m + M).
D ( ) kx(M − m)/mM.
                                                                                ////////////////////////////////////////
E ( ) kx(M + m)/mM.

Quest˜o 8. Um corpo movimenta-se numa superf´ horizontal sem atrito, a partir do repouso, devido a
       a                                          ıcie                                                `
a¸˜o cont´
 ca      ınua de um dispositivo que lhe fornece uma potˆncia mecˆnica constante. Sendo v sua velocidade
                                                       e        a
ap´s certo tempo t, pode-se afirmar que
  o
A ( ) a acelera¸˜o do corpo ´ constante.
               ca           e
B ( ) a distˆncia percorrida ´ proporcional a v 2 .
            a                e
C ( ) o quadrado da velocidade ´ proporcional a t.
                               e
                                                        √
D ( ) a for¸a que atua sobre o corpo ´ proporcional a
           c                         e                      t.
E ( ) a taxa de varia¸˜o temporal da energia cin´tica n˜o ´ constante.
                     ca                         e      a e
Quest˜o 9. Acredita-se que a colis˜o de um grande asteroide com a Terra tenha causado a extin¸˜o dos
       a                            a                                                             ca
dinossauros. Para se ter uma id´ia de um impacto dessa ordem, considere um aster´ide esf´rico de ferro,
                               e                                                    o      e
com 2 km de diˆmetro, que se encontra em repouso quase no infinito, estando sujeito somente a a¸˜o da
                a                                                                              ` ca
gravidade terrestre. Desprezando as for¸as de atrito atmosf´rico, assinale a op¸˜o que expressa a energia
                                       c                   e                   ca
liberada no impacto, medida em n´ mero aproximado de bombas de hidrogˆnio de 10 megatons de TNT.
                                  u                                        e

A() 1                    B ( ) 10           C ( ) 500            D ( ) 50.000                E ( ) 1.000.000

Quest˜o 10. Boa parte das estrelas do Universo formam sistemas bin´rios nos quais duas estrelas giram
      a                                                                a
em torno do centro de massa comum, CM. Considere duas estrelas esf´ricas de um sistema bin´rio em que
                                                                     e                         a
cada qual descreve uma ´rbita circular em torno desse centro. Sobre tal sistema s˜o feitas duas afirma¸˜es:
                       o                                                         a                   co
 I.   O per´
           ıodo de revolu¸˜o ´ o mesmo para as duas estrelas e depende apenas da distˆncia entre elas,
                          ca e                                                       a
      da massa total deste bin´rio e da constante gravitacional.
                              a
II.   Considere que R1 e R2 s˜o os vetores que ligam o CM ao respectivo centro de cada estrela. Num
                               a
      certo intervalo de tempo ∆t, o raio vetor R1 varre uma certa ´rea A. Durante este mesmo intervalo
                                                                   a
      de tempo, o raio vetor R2 tamb´m varre uma ´rea igual a A.
                                      e             a
Diante destas duas proposi¸˜es, assinale a alternativa correta.
                          co
A ( ) As afirma¸˜es I e II s˜o falsas.
              co           a
B ( ) Apenas a afirma¸˜o I ´ verdadeira.
                    ca e
C ( ) Apenas a afirma¸˜o II ´ verdadeira.
                    ca     e
D ( ) As afirma¸˜es I e II s˜o verdadeiras, mas a II n˜o justifica a I.
              co           a                         a
E ( ) As afirma¸˜es I e II s˜o verdadeiras e, al´m disso, a II justifica a I.
              co           a                   e
Quest˜o 11. Um cilindro vazado pode deslizar sem atrito num eixo horizontal no qual se apoia. Preso ao
       a
cilindro, h´ um cabo de 40 cm de comprimento tendo uma esfera na ponta, conforme figura. Uma for¸a
           a                                                                                         c
externa faz com que o cilindro adquira um movimento na horizontal do tipo y = y0 sen (2πf t). Qual deve
ser o valor de f em hertz para que seja m´xima a amplitude das oscila¸˜es da esfera?
                                         a                           co
                                                                                            y
A ( ) 0,40
B ( ) 0,80
C ( ) 1,3
D ( ) 2,5
E ( ) 5,0

Quest˜o 12. No interior de um elevador encontra-se um tubo de vidro fino, em forma de U, contendo um
        a
l´
 ıquido sob v´cuo na extremidade vedada, sendo a outra conectada a um recipiente de volume V com ar
               a
mantido ` temperatura constante. Com o elevador em repouso, verifica-se uma altura h de 10 cm entre os
          a
n´ıveis do l´
            ıquido em ambos os bra¸os do tubo. Com o elevador subindo com acelera¸˜o constante a (ver
                                     c                                           ca
figura), os n´ ıveis do l´
                        ıquido sofrem um deslocamento de altura de 1,0 cm.
Pode-se dizer ent˜o que a acelera¸˜o do elevador ´ igual a
                    a               ca            e                                             V

A ( ) -1,1 m/s2 .                                                                                       h
B ( ) -0,91 m/s2 .
C ( ) 0,91 m/s2 .
D ( ) 1,1 m/s2 .                                                                               a
                                                                              elevador →//////////////////////////////
E ( ) 2,5 m/s2 .

Quest˜o 13. Conforme a figura, um circuito el´trico disp˜e de uma fonte de tens˜o de 100 V e de dois
        a                                       e          o                        a
resistores, cada qual de 0,50 Ω. Um resistor encontra-se imerso no recipiente contendo 2,0 kg de agua´
                              o                              o
com temperatura inicial de 20 C, calor espec´
                                            ıfico 4,18 kJ/kg· C e calor latente de vaporiza¸˜o 2230 kJ/kg.
                                                                                          ca
Com a chave S fechada, a corrente el´trica do circuito faz com que o resistor imerso dissipe calor, que ´
                                      e                                                                 e
integralmente absorvido pela ´gua. Durante o processo, o sistema ´ isolado termicamente e a temperatura
                              a                                   e
da ´gua permanece sempre homogˆnea. Mantido o resistor imerso durante todo o processo, o tempo
    a                               e
necess´rio para vaporizar 1,0 kg de ´gua ´
       a                            a    e
                                                                                            S
                                                                                     100 V       0,50 Ω
A ( ) 67,0 s.
B ( ) 223 s.
C ( ) 256 s.
D ( ) 446 s.                                                                            0,50 Ω
E ( ) 580 s.
Quest˜o 14. Em uma superf´ l´
        a                       ıcie ıquida, na origem de um sistema de coordenadas encontra-se um emissor
de ondas circulares transversais. Bem distante dessa origem, elas tˆm a forma aproximada dada por
                                                                         e
h1 (x, y, t) = h0 sen (2π(r/λ − f t)), em que λ ´ o comprimento de onda, f ´ a frequˆncia e r, a distˆncia de
                                                e                          e        e                a
um ponto da onda at´ a origem. Uma onda plana transversal com a forma h2 (x, y, t) = h0 sen (2π(x/λ−f t))
                        e
superp˜e-se ` primeira, conforme a figura. Na situa¸˜o descrita, podemos afirmar, sendo Z o conjunto dos
        o      a                                       ca
n´ meros inteiros, que
 u
                     2
A ( ) nas posi¸˜es (yP /(2nλ)−nλ/8, yP ) as duas on-
               co                                                           y
      das est˜o em fase se n ∈ Z.
             a
                     2
B ( ) nas posi¸˜es (yP /(2nλ)−nλ/2, yP ) as duas on-
               co                                                               (xP , yP )
      das est˜o em oposi¸˜o de fase se n ∈ Z e n = 0.
             a           ca
                     2
C ( ) nas posi¸˜es (yP /(2nλ) − (n + 1/2)λ/2, yP ) as
               co
                                                                                             x
      duas ondas est˜o em oposi¸˜o de fase se n ∈ Z
                    a           ca
      e n = 0.
                     2
D ( ) nas posi¸˜es (yP /((2n+1)λ)−(n+1/2)λ/2, yP )
              co
      as duas ondas est˜o em oposi¸˜o de fase se
                         a          ca
      n ∈ Z.
                      2
E ( ) na posi¸˜o (2yP /λ − λ/8, yP ) a diferen¸a de
              ca                              c
      fase entre as ondas ´ de 45o .
                          e

Quest˜o 15. Um capacitor de placas paralelas de ´rea A e distˆncia 3h possui duas placas met´licas
       a                                            a            a                                 a
idˆnticas, de espessura h e ´rea A cada uma. Compare a capacitˆncia C deste capacitor com a capacitˆncia
  e                         a                                 a                                    a
C0 que ele teria sem as duas placas met´licas.
                                         a

A ( ) C = C0
B ( ) C > 4C0
                                                                                                           h
C ( ) 0 < C < C0                                                                       3h
                                                                                                           h
D ( ) C0 < C < 2C0
E ( ) 2C0 < C < 4C0

Quest˜o 16. A figura mostra uma regi˜o espacial de campo el´trico uniforme de m´dulo E = 20 N/C.
       a                               a                        e                  o
Uma carga Q = 4 C ´ deslocada com velocidade constante ao longo do per´
                      e                                                    ımetro do quadrado de lado
L = 1 m, sob a¸˜o de uma for¸a F igual e contr´ria ` for¸a coulombiana que atua na carga Q. Considere,
               ca            c                a a c
ent˜o, as seguintes afirma¸˜es:
   a                     co
  I. O trabalho da for¸a F para deslocar a carga Q do ponto 1 para 2 ´ o mesmo do dispendido no seu
                      c                                              e
     deslocamento ao longo do caminho fechado 1-2-3-4-1.
 II. O trabalho de F para deslocar a carga Q de 2 para 3 ´ maior que o para desloc´-la de 1 para 2.
                                                         e                        a
     ´
III. E nula a soma do trabalho da for¸a F para deslocar a carga Q de 2 para 3 com seu trabalho para
                                      c
     desloc´-la de 4 para 1.
           a                                                                             L
Ent˜o, pode-se afirmar que
   a
                                                                                         4           3
A ( ) todas s˜o corretas.
             a                                                                    E                       E

B ( ) todas s˜o incorretas.
             a
C ( ) apenas a II ´ correta.
                  e
D ( ) apenas a I ´ incorreta.
                 e                                                                    Q F
E ( ) apenas a II e III s˜o corretas.
                         a                                                             1             2
Quest˜o 17. Uma fonte luminosa uniforme no v´rtice de um cone reto tem iluminamento energ´tico
       a                                         e                                                  e
(fluxo energ´tico por unidade de ´rea) HA na ´rea A da base desse cone. O iluminamento incidente numa
            e                   a           a
se¸˜o desse cone que forma ˆngulo de 30o com a sua base, e de proje¸˜o vertical S sobre esta, ´ igual a
  ca                       a                                       ca                         e
                                                                                    √
A ( ) AHA /S.                      C ( ) AHA /2S.                     E ( ) 2AHA / 3S.
                                         √
B ( ) SHA /A.                      D ( ) 3AHA /2S.

Quest˜o 18. Alguns tipos de sensores piezorresistivos podem ser usados na confec¸˜o de sensores de
       a                                                                               ca
press˜o baseados em pontes de Wheatstone. Suponha que o resistor Rx do circuito da figura seja um
     a
piezorresistor com varia¸˜o de resistˆncia dada por Rx = kp + 10 Ω, em que k = 2,0 × 10−4 Ω/Pa e p, a
                         ca           e
press˜o. Usando este piezorresistor na constru¸˜o de um sensor para medir press˜es na faixa de 0,10 atm
     a                                           ca                              o
a 1,0 atm, assinale a faixa de valores do resistor R1 para que a ponte de Wheatstone seja balanceada. S˜o
                                                                                                       a
dados: R2 = 20 Ω e R3 = 15 Ω.                                                        R3         Rx
A ( ) De R1min = 25 Ω     a R1max = 30 Ω
                                                                                           G
B ( ) De R1min = 20 Ω     a R1max = 30 Ω
C ( ) De R1min = 10 Ω     a R1max = 25 Ω                                              R1       R2
D ( ) De R1min = 9, 0 Ω a R1max = 23 Ω
E ( ) De R1min = 7, 7 Ω a R1max = 9, 0 Ω
Quest˜o 19. Assinale em qual das situa¸˜es descritas nas op¸˜es abaixo as linhas de campo magn´tico
     a                                co                   co                                 e
formam circunferˆncias no espa¸o.
                e             c
A ( ) Na regi˜o externa de um toroide.
             a
B ( ) Na regi˜o interna de um solenoide.
             a
C ( ) Pr´ximo a um ´
        o          ıma com formato esf´rico.
                                      e
D ( ) Ao redor de um fio retil´
                             ıneo percorrido por corrente el´trica.
                                                            e
E ( ) Na regi˜o interna de uma espira circular percorrida por corrente el´trica.
             a                                                           e
Quest˜o 20. Considere as seguintes afirma¸˜es:
     a                                  co
  I. As energias do ´tomo de Hidrogˆnio do modelo de Bohr satisfazem ` rela¸˜o, En = −13,6/n2 eV, com
                       a                 e                               a   ca
     n = 1, 2, 3, · · · ; portanto, o el´tron no estado fundamental do ´tomo de Hidrogˆnio pode absorver
                                        e                              a              e
     energia menor que 13,6 eV.
 II. N˜o existe um limiar de frequˆncia de radia¸˜o no efeito fotoel´trico.
      a                           e             ca                  e
III. O modelo de Bohr, que resulta em energias quantizadas, viola o princ´ da incerteza de Heisenberg.
                                                                         ıpio
Ent˜o, pode-se afirmar que
   a

A ( ) apenas a II ´ incorreta.
                  e                                   D ( ) apenas a I ´ incorreta.
                                                                       e
B ( ) apenas a I e II s˜o corretas.
                       a                              E ( ) todas s˜o incorretas.
                                                                   a
C ( ) apenas a I e III s˜o incorretas.
                        a


                     As quest˜es dissertativas, numeradas de 21 a 30,
                              o
         devem ser desenvolvidas, justificadas e respondidas no caderno de solu¸˜es
                                                                              co

Quest˜o 21. 100 c´psulas com ´gua, cada uma de massa m = 1,0 g, s˜o disparadas a velocidade de
       a            a           a                                        a             `
10,0 m/s perpendicularmente a uma placa vertical com a qual colidem inelasticamente. Sendo as c´psulas
                                                                                               a
enfileiradas com espa¸amento de 1,0 cm, determine a for¸a m´dia exercida pelas mesmas sobre a placa.
                    c                                 c    e
Quest˜o 22. O arranjo de polias da figura ´ preso ao teto para erguer uma massa de 24 kg, sendo os fios
       a                                      e
inextens´ıveis, e desprez´
                         ıveis as massas das polias e dos fios. Desprezando os atritos, determine:

   1. O valor do m´dulo da for¸a F necess´rio para
                    o         c          a
      equilibrar o sistema.
   2. O valor do m´dulo da for¸a F necess´rio para
                  o           c          a
      erquer a massa com velocidade constante.                                                  F
   3. A for¸a (F ou peso?) que realiza maior traba-
            c
      lho, em m´dulo, durante o tempo T em que a
                o
      massa est´ sendo erguida com velocidade cons-
               a
      tante.                                                                                         24 kg

Quest˜o 23. A figura mostra uma chapa fina de massa M com o formato de um triˆngulo equil´tero,
        a                                                                            a           a
tendo um lado na posi¸˜o vertical, de comprimento a, e um v´rtice articulado numa barra horizontal
                         ca                                     e
contida no plano da figura. Em cada um dos outros v´rtices encontra-se fixada uma carga el´trica q e, na
                                   √                 e                                   e
barra horizontal, a uma distˆncia a 3/2 do ponto de articula¸˜o, encontra-se fixada uma carga Q. Sendo
                            a                                ca
as trˆs cargas de mesmo sinal e massa desprez´
     e                                       ıvel, determine a magnitude da carga Q para que o sistema
permane¸a em equil´
          c          ıbrio.
       q

                          q
                         Q
    //////////////////////////////


Quest˜o 24. A figura mostra um sistema formado e θ = 30o mantido constante, determine a tra¸˜o no
       a                                                                                                           ca
por dois blocos, A e B, cada um com massa m. O fio ap´s o sistema ser abandonado do repouso.
                                                       o
bloco A pode deslocar-se sobre a superf´ plana e
                                           ıcie
horizontal onde se encontra. O bloco B est´ conec-
                                               a
tado a um fio inextens´    ıvel fixado ` parede, e que
                                      a                                                                      A
                                                                                          θ
passa por uma polia ideal com eixo preso ao bloco
A. Um suporte vertical sem atrito mant´m o bloco B
                                         e
                                                                                   a             B
descendo sempre paralelo a ele, conforme mostra a
figura. Sendo µ o coeficiente de atrito cin´tico entre
                                            e
                                                               ////////////////////////////////////////////////////////////////
o bloco A e a superf´
                    ıcie, g a acelera¸˜o da gravidade,
                                     ca

        a         ´
Quest˜o 25. Atomos neutros ultrafrios restritos rizontal e pB = 0. Sabendo que houve trasnferˆncia
                                                                                              e
a um plano s˜o uma realidade experimental atual de momento entre A e B, qual ´ a raz˜o das energias
                a                                                               e    a
em armadilhas magneto-´pticas. Imagine que possa cin´ticas de B e A ap´s a colis˜o? z
                          o                          e                o         a
existir uma situa¸˜o na qual ´tomos do tipo A e
                    ca         a
B est˜o restritos respectivamente aos planos α e β,
      a
perpendiculares entre si, sendo suas massas tais que
mA = 2mB . Os ´tomos A e B colidem elasticamente
                  a                                                       pA      A                 y
entre si n˜o saindo dos respectivos planos, sendo as
          a                                                     α
                                                                                         β
quantidades de movimento iniciais pA e pB , e as fi-                          B
nais, qA e qB . pA forma um ˆngulo θ com o plano ho-
                            a
                                                           x
Quest˜o 26. Dois capacitores em s´rie, de capacitˆncia C1 e C2 , respectivamente, est˜o sujeitos a uma
        a                            e               a                                 a
diferen¸a de potencial V . O Capacitor de capacitˆncia C1 tem carga Q1 e est´ relacionado com C2
        c                                             a                            a
atrav´s de C2 = xC1 , sendo x um coeficiente de proporcionalidade. Os capacitores carregados s˜o ent˜o
      e                                                                                         a    a
desligados da fonte e entre si, sendo a seguir religados com os respectivos terminais de carga de mesmo
sinal. Determine o valor de x para que a carga Q2 final do capacitor de capacitˆncia C2 seja Q1 /4.
                                                                                a
Quest˜o 27. O momento angular ´ uma grandeza
       a                                e                   III, como mostra a figura. Sendo LI , LII e LIII os res-
importante na F´  ısica. O seu m´dulo ´ definido como
                                   o     e                  pectivos m´dulos do momento angular dos sat´lites
                                                                         o                                   e
L = rp sen θ, em que r ´ o m´dulo do vetor posi¸˜o
                           e     o                   ca     em suas ´rbitas, ordene, de forma crescente, LI , LII
                                                                       o
com rela¸˜o a origem de um dado sistema de re-
          ca `                                              e LIII . Justifique com equa¸˜es a sua resposta.
                                                                                       co
ferˆncia, p o m´dulo do vetor quantidade de movi-
   e             o
mento e θ o ˆngulo por eles formado. Em particular,
             a
no caso de um sat´lite girando ao redor da Terra,
                      e
                                                                                      III                     I
em ´rbita el´
     o        ıptica ou circular, seu momento angu-                                                  Terra

lar (medido em rela¸˜o ao centro da Terra) ´ con-
                        ca                        e
servado. Considere, ent˜o, trˆs sat´lites de mesma
                            a     e     e
massa com orbitas diferentes entre si, I, II e III,
             ´
sendo I e III circulares e II el´
                                ıptica e tangencial a I e                                           II


Quest˜o 28. Uma part´
       a                 ıcula de massa m est´ sujeita exclusivamente ` a¸˜o da for¸a F = F (x)ex , que
                                              a                         a ca          c
varia de acordo com o gr´fico da figura, sendo ex o versor no sentido positivo de x. Se em t = 0, a part´
                        a                                                                             ıcula
se encontra em x = 0 com velocidade v no sentido positivo de x, pedem-se:
                                                                                                 F (x)
   1. O per´ıodo do movimento da part´
                                     ıcula em                                                            F2
      fun¸˜o de F1 , F2 , L e m.
         ca
   2. A m´xima distˆncia da part´
          a          a              ıcula ` origem em
                                          a
      fun¸˜o de F1 , F2 , L, m e v.
         ca
                                                                                                              L   x
   3. Explicar se o movimento descrito              pela                                        L    0
      part´
          ıcula ´ do tipo harmˆnico simples.
                e             o
                                                                                                    F1
Quest˜o 29. Considere dois fios paralelos, muito I2 = 40 A, em sentido oposto. Para qual distˆncia r
      a                                                                                      a
longos e finos, dispostos horizontalmente conforme indicada na figura, a tens˜o T nos cabos ser´ nula?
                                                                           a                 a
mostra a figura. O fio de cima pesa 0,080 N/m,
´ percorrido por uma corrente I1 = 20 A e se en-
e                                                                         T               T     I1
contra dependurado por dois cabos. O fio de baixo                  r
encontra-se preso e ´ percorrido por uma corrente
                    e                                                                           I2


Quest˜o 30. Considere uma espira com N voltas de ´rea A, imersa num campo magn´tico B uniforme
      a                                             a                                e
e constante, cujo sentido aponta para dentro da p´gina. A espira est´ situada inicialmente no plano
                                                  a                    a
perpendicular ao campo e possui uma resistˆncia R. Se a espira gira 180o em torno do eixo mostrado na
                                            e
figura, calcule a carga que passa pelo ponto P.


  B
                  P

Ita 2012 - prova

  • 1.
    Quando precisar useos seguintes valores para as constantes: 1 ton de TNT = 4,0 × 109 J. Acelera¸˜o da gravidade g = 10 m/s2 . 1 atm = 105 Pa. Massa espec´ ca ıfica do ferro ρ = 8000 kg/m3 . Raio da Terra R = 6400 km. Permeabilidade magn´tica do v´cuo µ0 = 4π × 10−7 N/A2 . e a 1. Ondas ac´ sticas s˜o ondas de compress˜o, ou seja, propagam-se em meios compress´ u a a ıveis. Quando uma barra met´lica ´ golpeada em sua extremidade, uma onda longitudinal propaga-se por ela com velocidade a e v = Ea/ρ. A grandeza E ´ conhecida como m´dulo de Young, enquanto ρ ´ a massa espec´ e o e ıfica e a uma constante adimensional. Qual das alternativas ´ condizente ` dimens˜o de E? e a a A ( ) J/m2 B ( ) N/m2 C ( ) J/s·m D ( ) kg·m/s2 E ( ) dyn/cm3 Quest˜o 2. Considere uma rampa plana, inclinada de um ˆngulo θ em rela¸˜o a horizontal, no in´ a a ca ` ıcio da qual encontra-se um carrinho. Ele ent˜o recebe uma pancada que o faz subir at´ uma certa distˆncia, a e a durante o tempo ts , descendo em seguida at´ sua posi¸˜o inicial. A “viagem” completa dura um tempo e ca total t. Sendo µ o coeficiente de atrito cin´tico entre o carrinho e a rampa, a rela¸˜o t/ts ´ igual a e ca e A() 2 D ( ) 1+ ( sen θ + µ)/| cos θ − µ| B ( ) 1+ (tan θ + µ)/| tan θ − µ| E ( ) 1− (tan θ + µ)/| tan θ − µ| C ( ) 1+ (cos θ + µ)/| cos θ − µ| Quest˜o 3. Um elevador sobe verticalmente com acelera¸˜o constante e igual a a. No seu teto est´ a ca a preso um conjunto de dois sistemas massa-mola acoplados em s´rie, conforme a figura. O primeiro tem e massa m1 e constante de mola k1 , e o segundo, massa m2 e constante de mola k2 . Ambas as molas tˆm oe mesmo comprimento natural (sem deforma¸˜o) . Na condi¸˜o de equil´ ca ca ıbrio est´tico relativo ao elevador, a a deforma¸˜o da mola de constante k1 ´ y, e a da outra, x. Pode-se ent˜o afirmar que (y − x) ´ ca e a e A ( ) [(k2 − k1 )m2 + k2 m1 ](g − a)/k1 k2 . k1 B ( ) [(k2 + k1 )m2 + k2 m1 ](g − a)/k1 k2 . m1 C ( ) [(k2 − k1 )m2 + k2 m1 ](g + a)/k1 k2 . k2 D ( ) [(k2 + k1 )m2 + k2 m1 ](g + a)/k1 k2 − 2 . m2 E ( ) [(k2 − k1 )m2 + k2 m1 ](g + a)/k1 k2 + 2 . Quest˜o 4. Apoiado sobre patins numa superf´ horizontal sem atrito, um atirador dispara um proj´til a ıcie e de massa m com velocidade v contra um alvo a uma distˆncia d. Antes do disparo, a massa total do a atirador e seus equipamentos ´ M. Sendo vs a velocidade do som no ar e desprezando a perda de energia e em todo o processo, quanto tempo ap´s o disparo o atirador ouviria o ru´ do impacto do proj´til no o ıdo e alvo? d(vs +v)(M −m) d(vs −v)(M +m) d(vs −v)(M −m) A ( ) v(M v −m(v +v)) C ( ) v(M v +m(v +v)) E ( ) v(M v +m(v +v)) s s s s s s d(vs +v)(M +m) d(vs +v)(M −m) B ( ) v(M v +m(v +v)) D ( ) v(M v −m(v −v)) s s s s Quest˜o 5. Um gerador el´trico alimenta um circuito cuja resistˆncia equivalente varia de 50 a 150 Ω, a e e dependendo das condi¸˜es de uso desse circuito. Lembrando que, com resistˆncia m´ co e ınima, a potˆncia util e ´ do gerador ´ m´xima, ent˜o, o rendimento do gerador na situa¸˜o de resistˆncia m´xima, ´ igual a e a a ca e a e A ( ) 0,25. C ( ) 0,67. E ( ) 0,90. B ( ) 0,50. D ( ) 0,75.
  • 2.
    Quest˜o 6. Umfunil que gira com velocidade angular uniforme em torno do seu eixo vertical de simetria a apresenta uma superf´ cˆnica que forma um ˆngulo θ com a horizontal, conforme a figura. Sobre esta ıcie o a supef´ ıcie, uma pequena esfera gira com a mesma velocidade angular mantendo-se a uma distˆncia d do a eixo de rota¸˜o. Nestas condi¸˜es, o per´ ca co ıodo de rota¸˜o do funil ´ dado por ca e A ( ) 2π d/g sen θ. B ( ) 2π d/g cos θ. d C ( ) 2π d/g tan θ. θ ////////// D ( ) 2π 2d/g sen 2θ. E ( ) 2π d cos θ/g tan θ. Quest˜o 7. No interior de um carrinho de massa M mantido em repouso, uma mola de constante el´stica a a k encontra-se comprimida de uma distˆncia x, tendo uma extremidade presa e a outra conectada a um a bloco de massa m, conforme a figura. Sendo o sistema ent˜o abandonado e considerando que n˜o h´ atrito, a a a pode-se afirmar que o valor inicial da acelera¸˜o do bloco relativa ao carrinho ´ ca e A ( ) kx/m. x B ( ) kx/M. m M C ( ) kx/(m + M). D ( ) kx(M − m)/mM. //////////////////////////////////////// E ( ) kx(M + m)/mM. Quest˜o 8. Um corpo movimenta-se numa superf´ horizontal sem atrito, a partir do repouso, devido a a ıcie ` a¸˜o cont´ ca ınua de um dispositivo que lhe fornece uma potˆncia mecˆnica constante. Sendo v sua velocidade e a ap´s certo tempo t, pode-se afirmar que o A ( ) a acelera¸˜o do corpo ´ constante. ca e B ( ) a distˆncia percorrida ´ proporcional a v 2 . a e C ( ) o quadrado da velocidade ´ proporcional a t. e √ D ( ) a for¸a que atua sobre o corpo ´ proporcional a c e t. E ( ) a taxa de varia¸˜o temporal da energia cin´tica n˜o ´ constante. ca e a e Quest˜o 9. Acredita-se que a colis˜o de um grande asteroide com a Terra tenha causado a extin¸˜o dos a a ca dinossauros. Para se ter uma id´ia de um impacto dessa ordem, considere um aster´ide esf´rico de ferro, e o e com 2 km de diˆmetro, que se encontra em repouso quase no infinito, estando sujeito somente a a¸˜o da a ` ca gravidade terrestre. Desprezando as for¸as de atrito atmosf´rico, assinale a op¸˜o que expressa a energia c e ca liberada no impacto, medida em n´ mero aproximado de bombas de hidrogˆnio de 10 megatons de TNT. u e A() 1 B ( ) 10 C ( ) 500 D ( ) 50.000 E ( ) 1.000.000 Quest˜o 10. Boa parte das estrelas do Universo formam sistemas bin´rios nos quais duas estrelas giram a a em torno do centro de massa comum, CM. Considere duas estrelas esf´ricas de um sistema bin´rio em que e a cada qual descreve uma ´rbita circular em torno desse centro. Sobre tal sistema s˜o feitas duas afirma¸˜es: o a co I. O per´ ıodo de revolu¸˜o ´ o mesmo para as duas estrelas e depende apenas da distˆncia entre elas, ca e a da massa total deste bin´rio e da constante gravitacional. a II. Considere que R1 e R2 s˜o os vetores que ligam o CM ao respectivo centro de cada estrela. Num a certo intervalo de tempo ∆t, o raio vetor R1 varre uma certa ´rea A. Durante este mesmo intervalo a de tempo, o raio vetor R2 tamb´m varre uma ´rea igual a A. e a
  • 3.
    Diante destas duasproposi¸˜es, assinale a alternativa correta. co A ( ) As afirma¸˜es I e II s˜o falsas. co a B ( ) Apenas a afirma¸˜o I ´ verdadeira. ca e C ( ) Apenas a afirma¸˜o II ´ verdadeira. ca e D ( ) As afirma¸˜es I e II s˜o verdadeiras, mas a II n˜o justifica a I. co a a E ( ) As afirma¸˜es I e II s˜o verdadeiras e, al´m disso, a II justifica a I. co a e Quest˜o 11. Um cilindro vazado pode deslizar sem atrito num eixo horizontal no qual se apoia. Preso ao a cilindro, h´ um cabo de 40 cm de comprimento tendo uma esfera na ponta, conforme figura. Uma for¸a a c externa faz com que o cilindro adquira um movimento na horizontal do tipo y = y0 sen (2πf t). Qual deve ser o valor de f em hertz para que seja m´xima a amplitude das oscila¸˜es da esfera? a co y A ( ) 0,40 B ( ) 0,80 C ( ) 1,3 D ( ) 2,5 E ( ) 5,0 Quest˜o 12. No interior de um elevador encontra-se um tubo de vidro fino, em forma de U, contendo um a l´ ıquido sob v´cuo na extremidade vedada, sendo a outra conectada a um recipiente de volume V com ar a mantido ` temperatura constante. Com o elevador em repouso, verifica-se uma altura h de 10 cm entre os a n´ıveis do l´ ıquido em ambos os bra¸os do tubo. Com o elevador subindo com acelera¸˜o constante a (ver c ca figura), os n´ ıveis do l´ ıquido sofrem um deslocamento de altura de 1,0 cm. Pode-se dizer ent˜o que a acelera¸˜o do elevador ´ igual a a ca e V A ( ) -1,1 m/s2 . h B ( ) -0,91 m/s2 . C ( ) 0,91 m/s2 . D ( ) 1,1 m/s2 . a elevador →////////////////////////////// E ( ) 2,5 m/s2 . Quest˜o 13. Conforme a figura, um circuito el´trico disp˜e de uma fonte de tens˜o de 100 V e de dois a e o a resistores, cada qual de 0,50 Ω. Um resistor encontra-se imerso no recipiente contendo 2,0 kg de agua´ o o com temperatura inicial de 20 C, calor espec´ ıfico 4,18 kJ/kg· C e calor latente de vaporiza¸˜o 2230 kJ/kg. ca Com a chave S fechada, a corrente el´trica do circuito faz com que o resistor imerso dissipe calor, que ´ e e integralmente absorvido pela ´gua. Durante o processo, o sistema ´ isolado termicamente e a temperatura a e da ´gua permanece sempre homogˆnea. Mantido o resistor imerso durante todo o processo, o tempo a e necess´rio para vaporizar 1,0 kg de ´gua ´ a a e S 100 V 0,50 Ω A ( ) 67,0 s. B ( ) 223 s. C ( ) 256 s. D ( ) 446 s. 0,50 Ω E ( ) 580 s.
  • 4.
    Quest˜o 14. Emuma superf´ l´ a ıcie ıquida, na origem de um sistema de coordenadas encontra-se um emissor de ondas circulares transversais. Bem distante dessa origem, elas tˆm a forma aproximada dada por e h1 (x, y, t) = h0 sen (2π(r/λ − f t)), em que λ ´ o comprimento de onda, f ´ a frequˆncia e r, a distˆncia de e e e a um ponto da onda at´ a origem. Uma onda plana transversal com a forma h2 (x, y, t) = h0 sen (2π(x/λ−f t)) e superp˜e-se ` primeira, conforme a figura. Na situa¸˜o descrita, podemos afirmar, sendo Z o conjunto dos o a ca n´ meros inteiros, que u 2 A ( ) nas posi¸˜es (yP /(2nλ)−nλ/8, yP ) as duas on- co y das est˜o em fase se n ∈ Z. a 2 B ( ) nas posi¸˜es (yP /(2nλ)−nλ/2, yP ) as duas on- co (xP , yP ) das est˜o em oposi¸˜o de fase se n ∈ Z e n = 0. a ca 2 C ( ) nas posi¸˜es (yP /(2nλ) − (n + 1/2)λ/2, yP ) as co x duas ondas est˜o em oposi¸˜o de fase se n ∈ Z a ca e n = 0. 2 D ( ) nas posi¸˜es (yP /((2n+1)λ)−(n+1/2)λ/2, yP ) co as duas ondas est˜o em oposi¸˜o de fase se a ca n ∈ Z. 2 E ( ) na posi¸˜o (2yP /λ − λ/8, yP ) a diferen¸a de ca c fase entre as ondas ´ de 45o . e Quest˜o 15. Um capacitor de placas paralelas de ´rea A e distˆncia 3h possui duas placas met´licas a a a a idˆnticas, de espessura h e ´rea A cada uma. Compare a capacitˆncia C deste capacitor com a capacitˆncia e a a a C0 que ele teria sem as duas placas met´licas. a A ( ) C = C0 B ( ) C > 4C0 h C ( ) 0 < C < C0 3h h D ( ) C0 < C < 2C0 E ( ) 2C0 < C < 4C0 Quest˜o 16. A figura mostra uma regi˜o espacial de campo el´trico uniforme de m´dulo E = 20 N/C. a a e o Uma carga Q = 4 C ´ deslocada com velocidade constante ao longo do per´ e ımetro do quadrado de lado L = 1 m, sob a¸˜o de uma for¸a F igual e contr´ria ` for¸a coulombiana que atua na carga Q. Considere, ca c a a c ent˜o, as seguintes afirma¸˜es: a co I. O trabalho da for¸a F para deslocar a carga Q do ponto 1 para 2 ´ o mesmo do dispendido no seu c e deslocamento ao longo do caminho fechado 1-2-3-4-1. II. O trabalho de F para deslocar a carga Q de 2 para 3 ´ maior que o para desloc´-la de 1 para 2. e a ´ III. E nula a soma do trabalho da for¸a F para deslocar a carga Q de 2 para 3 com seu trabalho para c desloc´-la de 4 para 1. a L Ent˜o, pode-se afirmar que a 4 3 A ( ) todas s˜o corretas. a E E B ( ) todas s˜o incorretas. a C ( ) apenas a II ´ correta. e D ( ) apenas a I ´ incorreta. e Q F E ( ) apenas a II e III s˜o corretas. a 1 2
  • 5.
    Quest˜o 17. Umafonte luminosa uniforme no v´rtice de um cone reto tem iluminamento energ´tico a e e (fluxo energ´tico por unidade de ´rea) HA na ´rea A da base desse cone. O iluminamento incidente numa e a a se¸˜o desse cone que forma ˆngulo de 30o com a sua base, e de proje¸˜o vertical S sobre esta, ´ igual a ca a ca e √ A ( ) AHA /S. C ( ) AHA /2S. E ( ) 2AHA / 3S. √ B ( ) SHA /A. D ( ) 3AHA /2S. Quest˜o 18. Alguns tipos de sensores piezorresistivos podem ser usados na confec¸˜o de sensores de a ca press˜o baseados em pontes de Wheatstone. Suponha que o resistor Rx do circuito da figura seja um a piezorresistor com varia¸˜o de resistˆncia dada por Rx = kp + 10 Ω, em que k = 2,0 × 10−4 Ω/Pa e p, a ca e press˜o. Usando este piezorresistor na constru¸˜o de um sensor para medir press˜es na faixa de 0,10 atm a ca o a 1,0 atm, assinale a faixa de valores do resistor R1 para que a ponte de Wheatstone seja balanceada. S˜o a dados: R2 = 20 Ω e R3 = 15 Ω. R3 Rx A ( ) De R1min = 25 Ω a R1max = 30 Ω G B ( ) De R1min = 20 Ω a R1max = 30 Ω C ( ) De R1min = 10 Ω a R1max = 25 Ω R1 R2 D ( ) De R1min = 9, 0 Ω a R1max = 23 Ω E ( ) De R1min = 7, 7 Ω a R1max = 9, 0 Ω Quest˜o 19. Assinale em qual das situa¸˜es descritas nas op¸˜es abaixo as linhas de campo magn´tico a co co e formam circunferˆncias no espa¸o. e c A ( ) Na regi˜o externa de um toroide. a B ( ) Na regi˜o interna de um solenoide. a C ( ) Pr´ximo a um ´ o ıma com formato esf´rico. e D ( ) Ao redor de um fio retil´ ıneo percorrido por corrente el´trica. e E ( ) Na regi˜o interna de uma espira circular percorrida por corrente el´trica. a e Quest˜o 20. Considere as seguintes afirma¸˜es: a co I. As energias do ´tomo de Hidrogˆnio do modelo de Bohr satisfazem ` rela¸˜o, En = −13,6/n2 eV, com a e a ca n = 1, 2, 3, · · · ; portanto, o el´tron no estado fundamental do ´tomo de Hidrogˆnio pode absorver e a e energia menor que 13,6 eV. II. N˜o existe um limiar de frequˆncia de radia¸˜o no efeito fotoel´trico. a e ca e III. O modelo de Bohr, que resulta em energias quantizadas, viola o princ´ da incerteza de Heisenberg. ıpio Ent˜o, pode-se afirmar que a A ( ) apenas a II ´ incorreta. e D ( ) apenas a I ´ incorreta. e B ( ) apenas a I e II s˜o corretas. a E ( ) todas s˜o incorretas. a C ( ) apenas a I e III s˜o incorretas. a As quest˜es dissertativas, numeradas de 21 a 30, o devem ser desenvolvidas, justificadas e respondidas no caderno de solu¸˜es co Quest˜o 21. 100 c´psulas com ´gua, cada uma de massa m = 1,0 g, s˜o disparadas a velocidade de a a a a ` 10,0 m/s perpendicularmente a uma placa vertical com a qual colidem inelasticamente. Sendo as c´psulas a enfileiradas com espa¸amento de 1,0 cm, determine a for¸a m´dia exercida pelas mesmas sobre a placa. c c e
  • 6.
    Quest˜o 22. Oarranjo de polias da figura ´ preso ao teto para erguer uma massa de 24 kg, sendo os fios a e inextens´ıveis, e desprez´ ıveis as massas das polias e dos fios. Desprezando os atritos, determine: 1. O valor do m´dulo da for¸a F necess´rio para o c a equilibrar o sistema. 2. O valor do m´dulo da for¸a F necess´rio para o c a erquer a massa com velocidade constante. F 3. A for¸a (F ou peso?) que realiza maior traba- c lho, em m´dulo, durante o tempo T em que a o massa est´ sendo erguida com velocidade cons- a tante. 24 kg Quest˜o 23. A figura mostra uma chapa fina de massa M com o formato de um triˆngulo equil´tero, a a a tendo um lado na posi¸˜o vertical, de comprimento a, e um v´rtice articulado numa barra horizontal ca e contida no plano da figura. Em cada um dos outros v´rtices encontra-se fixada uma carga el´trica q e, na √ e e barra horizontal, a uma distˆncia a 3/2 do ponto de articula¸˜o, encontra-se fixada uma carga Q. Sendo a ca as trˆs cargas de mesmo sinal e massa desprez´ e ıvel, determine a magnitude da carga Q para que o sistema permane¸a em equil´ c ıbrio. q q Q ////////////////////////////// Quest˜o 24. A figura mostra um sistema formado e θ = 30o mantido constante, determine a tra¸˜o no a ca por dois blocos, A e B, cada um com massa m. O fio ap´s o sistema ser abandonado do repouso. o bloco A pode deslocar-se sobre a superf´ plana e ıcie horizontal onde se encontra. O bloco B est´ conec- a tado a um fio inextens´ ıvel fixado ` parede, e que a A θ passa por uma polia ideal com eixo preso ao bloco A. Um suporte vertical sem atrito mant´m o bloco B e a B descendo sempre paralelo a ele, conforme mostra a figura. Sendo µ o coeficiente de atrito cin´tico entre e //////////////////////////////////////////////////////////////// o bloco A e a superf´ ıcie, g a acelera¸˜o da gravidade, ca a ´ Quest˜o 25. Atomos neutros ultrafrios restritos rizontal e pB = 0. Sabendo que houve trasnferˆncia e a um plano s˜o uma realidade experimental atual de momento entre A e B, qual ´ a raz˜o das energias a e a em armadilhas magneto-´pticas. Imagine que possa cin´ticas de B e A ap´s a colis˜o? z o e o a existir uma situa¸˜o na qual ´tomos do tipo A e ca a B est˜o restritos respectivamente aos planos α e β, a perpendiculares entre si, sendo suas massas tais que mA = 2mB . Os ´tomos A e B colidem elasticamente a pA A y entre si n˜o saindo dos respectivos planos, sendo as a α β quantidades de movimento iniciais pA e pB , e as fi- B nais, qA e qB . pA forma um ˆngulo θ com o plano ho- a x Quest˜o 26. Dois capacitores em s´rie, de capacitˆncia C1 e C2 , respectivamente, est˜o sujeitos a uma a e a a diferen¸a de potencial V . O Capacitor de capacitˆncia C1 tem carga Q1 e est´ relacionado com C2 c a a atrav´s de C2 = xC1 , sendo x um coeficiente de proporcionalidade. Os capacitores carregados s˜o ent˜o e a a desligados da fonte e entre si, sendo a seguir religados com os respectivos terminais de carga de mesmo sinal. Determine o valor de x para que a carga Q2 final do capacitor de capacitˆncia C2 seja Q1 /4. a
  • 7.
    Quest˜o 27. Omomento angular ´ uma grandeza a e III, como mostra a figura. Sendo LI , LII e LIII os res- importante na F´ ısica. O seu m´dulo ´ definido como o e pectivos m´dulos do momento angular dos sat´lites o e L = rp sen θ, em que r ´ o m´dulo do vetor posi¸˜o e o ca em suas ´rbitas, ordene, de forma crescente, LI , LII o com rela¸˜o a origem de um dado sistema de re- ca ` e LIII . Justifique com equa¸˜es a sua resposta. co ferˆncia, p o m´dulo do vetor quantidade de movi- e o mento e θ o ˆngulo por eles formado. Em particular, a no caso de um sat´lite girando ao redor da Terra, e III I em ´rbita el´ o ıptica ou circular, seu momento angu- Terra lar (medido em rela¸˜o ao centro da Terra) ´ con- ca e servado. Considere, ent˜o, trˆs sat´lites de mesma a e e massa com orbitas diferentes entre si, I, II e III, ´ sendo I e III circulares e II el´ ıptica e tangencial a I e II Quest˜o 28. Uma part´ a ıcula de massa m est´ sujeita exclusivamente ` a¸˜o da for¸a F = F (x)ex , que a a ca c varia de acordo com o gr´fico da figura, sendo ex o versor no sentido positivo de x. Se em t = 0, a part´ a ıcula se encontra em x = 0 com velocidade v no sentido positivo de x, pedem-se: F (x) 1. O per´ıodo do movimento da part´ ıcula em F2 fun¸˜o de F1 , F2 , L e m. ca 2. A m´xima distˆncia da part´ a a ıcula ` origem em a fun¸˜o de F1 , F2 , L, m e v. ca L x 3. Explicar se o movimento descrito pela L 0 part´ ıcula ´ do tipo harmˆnico simples. e o F1 Quest˜o 29. Considere dois fios paralelos, muito I2 = 40 A, em sentido oposto. Para qual distˆncia r a a longos e finos, dispostos horizontalmente conforme indicada na figura, a tens˜o T nos cabos ser´ nula? a a mostra a figura. O fio de cima pesa 0,080 N/m, ´ percorrido por uma corrente I1 = 20 A e se en- e T T I1 contra dependurado por dois cabos. O fio de baixo r encontra-se preso e ´ percorrido por uma corrente e I2 Quest˜o 30. Considere uma espira com N voltas de ´rea A, imersa num campo magn´tico B uniforme a a e e constante, cujo sentido aponta para dentro da p´gina. A espira est´ situada inicialmente no plano a a perpendicular ao campo e possui uma resistˆncia R. Se a espira gira 180o em torno do eixo mostrado na e figura, calcule a carga que passa pelo ponto P. B P