Ufrn 2011 Material

March 16, 2018 | Author: Pedro Bandeira Bandeira | Category: Lens (Optics), Mirror, Electromagnetic Radiation, Reflection (Physics), Electricity


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1 - Durante a preparação para uma competição de patinação no gelo, um casal de patinadores pretendia realizar uma acrobacia que exigiauma colisão entre eles. Para tanto, eles resolveram executar a seguinte sequência de movimentos: Inicialmente, o patinador ficaria em repouso, enquanto sua companheira se deslocaria em linha reta, em sua direção, com velocidade constante igual 10m/s e, em um dado instante, ela colidiria com ele, que a tomaria nos braços e os dois passariam a se deslocar juntos com determinada velocidade, como previsto pala Lei de Conservação da Quantidade de Movimento. A Figura acima ilustra as situações descritas no texto. Considere que a massa do patinador é igual a 60 kg e a da patinadora é igual a 40 kg e que, para executar a acrobacia planejada, após a colisão eles deveriam atingir uma velocidade de 5,0m/s. Considere ainda que o atrito entre os patins e a pista de patinação é desprezível. Para as condições de funcionamento descritas na conversa entre o vendedor e o cliente, determine A) o trabalho realizado pelo motor em funcionamento durante um ciclo. B) o intervalo de tempo, em segundos, necessário para o motor realizar um ciclo. C) se o carro de 2.300 centímetros cúbicos que o cliente se interessou por adquirir desenvolve maior, menor ou a mesma potência que o seu carro de 80 cv. 3 - A conversão da energia potencial gravitacional da água armazenada em uma represa em energia elétrica é denominada de “hidroeletricidade” e os sistemas que fazem essas conversões em larga escala são as hidrelétricas, conforme ilustrado a seguir : Diante do exposto: A) Identifique qual o tipo de colisão que ocorre entre o casal de patinadores e justifique sua resposta. B) A partir do cálculo da velocidade do casal após a colisão, explique se é ou não possível a realização da acrobacia planejada por eles. 2 - Durante a visita a uma concessionária de veículos, um cliente que possui um carro de 80 cv (cavalo vapor) se interessou por adquirir um carro de maior potência. A partir dos folhetos de propaganda disponíveis na concessionária, ele ficou interessado em um modelo equipado com um motor 2.3 (ou seja, 2.300 centímetros cúbicos). Em conversa com o vendedor, o cliente ficou sabendo que tal motor, funcionando a 3000 rpm (rotações por minuto), apresentava, em cada ciclo, uma variação do volume do cilindro de combustão de 2,3 x10-3 m3 , devido ao movimento do pistão, com uma pressão média no interior do cilindro igual a 6,4x105 N/m2. Conversaram ainda que, para determinar a potência de um motor, é necessário conhecer o trabalho realizado por ele durante um ciclo e que tal trabalho pode ser determinado através do cálculo do produto da variação do volume pela pressão média no interior do cilindro. Numa hidrelétrica, a água da represa escoa continuamente por meio de dutos até a turbina, quando sua energia cinética de translação é transformada em energia cinética de rotação, que, por sua vez, é transformada, por um gerador, em energia elétrica. Uma vez que tal processo ocorre continuamente, é conveniente calcular a energia disponível por unidade de tempo, isto é, a potência elétrica que pode ser gerada, ou seja, PE. Tal potência pode ser determinada pela expressão: Onde, ηG é a eficiência global do sistema de produção, h, a altura da água da barragem em relação à turbina e QD , a vazão disponível (volume de água que pode ser utilizado por unidade de tempo), dada em metros cúbicos por segundo (m3/s). Considere que poderia ter sido construída uma hidrelétrica na Barragem do Açu (RN) utilizando - se uma vazão de 15 m3/s com um desnível de 20 metros entre o nível da água e o local onde seria instalada a turbina, e devido à alta intensidade da radiação solar. que uma residência típica da região onde a hidrelétrica seria construída tem o perfil diário de consumo de energia elétrica descrito pela Tabela abaixo. Considerando que a área iluminada pelo feixe do laser é de aproximadamente 10-4 m2. Com base nessas informações. a outra irmã está na meia altura. mais perigosa para os nossos olhos que a radiação solar. B) a intensidade da radiação emitida pelo laser e verifique se esta é. Justifique sua resposta. que pode ser produzida. onde m é a massa do corpo. decidem. Tal tipo de canetas. 6 . g a aceleração da gravidade. e v o módulo da velocidade desse corpo.0 x 10-7m. cada uma com massa igual a 50 kg. e V o volume da câmara. em geral. utilizado em motores de combustão interna de automóveis a gasolina. gerador) igual a 0. . em kW. emite cerca de 6. 200 J de calor sejam fornecidos a partir da queima da mistura argasolina contida na câmara de combustão e que 80 J de calor tenham sido liberados. no qual uma das irmãs já atingiu o final do toboágua. é possível ocorrerem os seguintes tipos de transformações: transformações isovolumétricas. ou não. Suponha que. com velocidade. quando submetida a tensão de uma pequena bateria. durante a exaustão. em um dia. ainda. B) Calcule a energia elétrica. respectivamente. energia potencial gravitacional de um corpo: Ep = mgh.0 kW/m2. No diagrama. para cada um dos instantes indicados. A) determine a energia mecânica total das duas irmãs.com uma eficiência global do sistema de produção instalado (turbina. apontando inclusive para os olhos dos colegas. e h a altura do corpo em relação ao nível de referência.As transformações termodinâmicas ilustradas no diagrama PV da figura ao lado constituem o modelo idealizado do ciclo Otto.Duas irmãs. onde m é a massa do corpo. nas Figuras I e II. expansão adiabática e compressão adiabática. em relação ao nível de referência. NR. é comum observarem-se crianças e adolescentes brincando com canetas laser. B) responda se ocorre ou não a conservação da energia mecânica total entre os instantes indicados. P representa a pressão na câmara de combustão. a partir do repouso. muito acertadamente.Os médicos oftalmologistas costumam. nas Figuras I e II. v2 = 12 m/s. Considere. em kWh. NR. considere a aceleração da gravidade g = 10 m/s2. No entanto. na transformação d  a . em razão dos possíveis danos causados aos olhos . utilizadas como apontador. aconselhar que não se deve olhar diretamente para o Sol. h =20 m. descer no toboágua de um parque aquático de altura. na transformação b  c . Com base nestas informações: A) Calcule a potência. conforme é mostrado na Figura I. que pode ser gerada por essa hidrelétrica. com velocidade v1 = 16 m/s. que é da ordem de 1. Justifique sua resposta. enquanto Dados: No ciclo Oto. correspondente a um comprimento de onda de 6. C) Quantas residências típicas da região poderiam ser supridas de energia elétrica por tal hidrelétrica? 4 . respectivamente. na faixa do vermelho. por essa hidrelétrica.80. 5 . A Figura II mostra um segundo instante.0 x 1018 fótons por segundo. Dados: energia cinética de um corpo: Ecin = mv2 /2. num dado instante. calcule A) a energia de um fóton emitido por esse laser. A aceleração do atleta é negativa no trecho entre 60 m e 100 m. em iguais intervalos de tempo. onde U é a variação da energia interna do sistema. O gráfico que melhor representa a velocidade de subida do nível da água dentro do recipiente. com o americano Justin Gatlin. atingindo a velocidade média de 37 km/h. indique a alternativa que possa representar a trajetória de uma gota de á . bater o novo recorde mundial na corrida de 100 m rasos e se confirmar no posto de corredor mais veloz do planeta. B) determine o trabalho realizado no ciclo Otto completo. II. II e IV. No trecho entre 50 m e 60 m. O movimento do atleta é acelerado durante toda a corrida.9 m/s. Q é o calor total trocado pelo sistema. ( b  c ).Injeta-se água em um recipiente.Considere o texto a seguir e a figura mostrada abaixo. Estão corretas somente: a) I e II. QUESTÕES OBJETIVAS 1 . de 9. no qual o líquido flui com vazão constante. afastado das pistas por suspeita de doping. e) II. A) identifique as transformações que ocorrem entre os estados ( a  b ). “Na semana passada.” Depois que as roupas são lavadas. por meio de um tubo existente em sua base. as roupas ficam dentro de um cilindro oco que possui vários furos em sua parede lateral (veja a figura). esse cilindro gira com alta velocidade no sentido indicado. b) II e III. III.Em uma certa marca de máquina de lavar. Olhando o cilindro de cima. de 24 anos. o movimento do atleta é uniforme. Powell percorreu a pista do estádio de Rieti. como função do tempo é: 2 .Primeira lei da Termodinâmica: U = Q . c) I e IV d) I. A máxima velocidade atingida pelo atleta é da ordem de 11. Anteriormente. III e IV. na Itália. A partir dessas informações. em 9. ou seja.74 s.W . volumes iguais de água são injetados no recipiente.77 s. ( c  d ) e( d  a ). foram exatos 3 centésimos de segundo que permitiram ao jamaicano Asafa Powell. a fim de que a água seja retirada das roupas. Baseado no texto e na figura. julgue as afirmações a seguir: I. com o formato representado abaixo. e W é o trabalho total realizado. Powell dividia o recorde mundial. IV. 3 . Se mA = 4 kg. é pesado em uma balança (situação 1). c) igual à intensidade da força que o automóvel exerce sobre a carreta e no mesmo sentido. d) B para A. e) depende da quantidade de água no recipiente. com velocidade constante. respectivamente. nessas três pesagens. pode-se afirmar que a situação III ocorre somente se: a) P2 = 36 N c) P2 = 18 N b) P2 = 27 N d) P2 = 45 N 5 . com velocidade constante. onde um líquido está confinado na região delimitada pelos êmbolos A e B. c) é maior na esfera de menor massa. são sucessivamente colocadas no líquido da situação 1.Um automóvel colide frontalmente com uma carreta. b) é maior na esfera de maior massa. com sua velocidade aumentando. a) A para B. 7 . d) igual à intensidade da força que o automóvel exerce sobre a carreta e em sentido contrário. Despreze o peso dos êmbolos e os atritos. sustentadas por fios. No momento da colisão. Para testes de qualidade. De acordo com as situações I e II. porque essa está mais próxima à superfície. com sua velocidade diminuindo.Duas esferas metálicas A e B. é correto afirmar que a intensidade da força que a carreta exerce sobre o automóvel é: a) maior que a intensidade da força que o automóvel exerce sobre a carreta e em sentido contrário. e) B para A. O sistema está em equilíbrio. 8 . de mesmo volume e massas diferentes. com sua velocidade diminuindo. b) B para A. Uma delas é mais densa que o líquido (situação 2) e a outra menos densa que o líquido (situação 3). b) maior que a intensidade da força que o automóvel exerce sobre a carreta e no mesmo sentido. Sabendo que o vagão se desloca em trajetória retilínea.Um recipiente.Um observador vê um pêndulo preso ao teto de um vagão e deslocado da vertical como mostra a figura abaixo. Os valores indicados pela balança. duas esferas de mesmo diâmetro e densidade diferentes.Considere o arranjo da figura. é possível afirmar que a intensidade do empuxo que a água exerce nas esferas: a) é a mesma nas duas esferas. de áreas a = 80 cm2 e b = 20 cm2. qual o valor de mB? a) 4 kg . e) menor que a intensidade da força que o automóvel exerce sobre a carreta e no mesmo sentido 6 . c) A para B. ele pode estar se movendo de: Analisando essa situação. são tais que: a) P1 = P2 = P3 b) P2 > P3 > P1 c) P2 = P3 > P1 d) P3 > P2 > P1 e) P3 > P2 = P1 9 .A figura abaixo mostra uma mola de massa desprezível e de constante elástica k em três situações distintas de equilíbrio estático. d) é maior na esfera A.4 . contendo determinado volume de um líquido. estão totalmente imersas na água. o GPS e o Molniya. amarela. c) a frequência da radiação azul é igual à frequência da radiação violeta. também. e) refletida e polarizada. numa representação espacial. c) refratada e refletida. c) GPS e Molniya. alaranjada. apenas. e) Molniya. X e Y.A faixa de radiação eletromagnética sensível ao olho humano.A figura representa uma onda periódica I que atinge a superfície de separação S. c) refratarem de um meio para outro. de Kepler. 13 . b) o comprimento de onda da radiação infravermelha é menor do que o comprimento de onda da radiação ultravioleta.A figura abaixo (sem proporção) representa as órbitas de três satélites em torno da Terra:o HST (telescópio espacial. a serem identificados e a linha pontilhada representa a normal à superfície de separação S. d) nunca sofrerem difração. que se move a altitude quase constante. e localiza-se entre a radiação infravermelha e a radiação ultravioleta. 11 .É bem conhecida a lei das áreas.b) 16 kg c) 1 kg d) 8 kg e) 2 kg 10 . d) GPS. respectivamente. azul. segundo a qual “o segmento que liga um planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais”. outros dois trens de ondas. Na figura. b) refletida e difratada. Representa. . como é o caso do cometa Hale-Bopp. X e Y. apenas. estão esquematizados o Sol e a órbita do cometa. é correto afirmar que: a) o comprimento de onda da radiação visível cresce à medida que se passa da radiação vermelha para a radiação violeta. a ondas: a) refletida e refratada. e) a frequência da radiação amarela é maior do que a frequência da radiação verde. entre dois meios. que passou recentemente nas proximidades da Terra. d) difratada e refratada. Essa lei é obedecida pelos outros corpos que orbitam o Sol. 14 . O ponto em que o cometa desenvolve a maior velocidade é: a) A b) B c) C d) D e) E 12 . anil e violeta. chamada luz visível. relativamente pequena). Uma observação atenta da figura mostra que são elipses de grande excentricidade a(s) órbita(s) do(s) satélite(s): a) HST e GPS. correspondem. verde. b) sofrerem interferência. d) a frequência da radiação ultravioleta é maior do que a frequência da radiação infravermelha. b) HST e Molniya. é composta pelas Os dois trens de ondas. Com base nessas informações. radiações vermelha.O que nos permite modelar as ondas eletromagnéticas como ondas transversais é o fato de: a) poderem ser polarizadas. e) não apresentarem alteração na frequência. I. c) Se apenas as afirmativas I e III forem falsas. d) Se todas forem verdadeiras. e ainda imagens maiores. e) Se todas forem falsas. a) Se apenas as afirmativas I e II forem falsas. a opção correta. e as ondas eletromagnéticas são exemplos de ondas transversais. d) a lente L1 é divergente e a imagem é real. Se quisermos que o espelho esférico conjugue a esse objeto uma imagem direita e menor. por efeito Doppler. a frequência percebida por este é menor do que a que seria percebida por ele se a fonte estivesse em repouso em relação a esse mesmo observador. o texto corretamente grafado e o anteparo onde será projetada a imagem devem estar localizados sobre o eixo principal. L2 e L3 fornecem as imagens mostradas nas figuras abaixo. 16 – imagens direitas ou imagens invertidas. identifique. abaixo. b) a lente L2 é convergente e a imagem é virtual. b) Se apenas as afirmativas II e III forem falsas. A interferência é um fenômeno que só pode ocorrer com ondas transversais. .As lentes L1.Um objeto luminoso real é colocado diante de um espelho esférico. 17 . respectivamente: 18 . em relação ao espelho. Para obter o mesmo efeito de inversão das letras. Tal tipo de espelho pode fornecer Pode-se afirmar que: a) a lente L1 é convergente e a imagem é virtual. III. c) a lente L3 é divergente e a imagem é virtual. e) a lente L2 é divergente e a imagem está situada entre o foco imagem e a lente. nessa ordem: a) no mesmo lugar e sobre o foco. e) no mesmo lugar e sobre o centro de curvatura. b) no mesmo lugar e sobre o vértice. 15 .Leia as afirmativas com cuidado. d) no foco e sobre o centro de curvatura. Se uma fonte sonora se aproxima de um observador. devem ser. c) no centro de curvatura e sobre o foco. Com relação às afirmativas. se os dizeres da primeira linha estiverem sobre o eixo principal de um espelho esférico côncavo. dando forma e significado a sua poesia ao imaginar a reflexão em um espelho d'água. II. As ondas sonoras são exemplos de ondas longitudinais. com sua escrita voltada diretamente à face refletora do espelho. Nesse poema. Paulo Leminski brinca com a reflexão das palavras. o espelho a ser utilizado e a posição do objeto. menores ou do mesmo tamanho que o objeto. você estava diminuindo a resistência elétrica do chuveiro e. 20 . numa mesma escala.O seu chuveiro elétrico está aquecendo a água em demasia e você muda a posição da chave do chuveiro da indicação “inverno” para a indicação “verão”. utilizando as duas metades. II. indicada por A e T. c) estão do mesmo lado da lente e que f = 37.5 cm. O objeto e a imagem estão em planos perpendiculares ao eixo óptico da lente.Um ímã em forma de barra. Ao deslocar a chave da posição “inverno” para a posição “verão”. o desenho de um objeto retangular e sua imagem. c) direito apresenta apenas astigmatismo e “vista cansada”. diminuindo a intensidade de corrente elétrica através dele.5 cm. d) estão em lados opostos da lente e que f = 37. 22 . b) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. respectivamente: 23 . III e IV. reduzindo a energia dissipada por efeito Joule. conclui-se que o olho: a) direito apresenta miopia. representadas nas figuras I. III. Podemos afirmar que o objeto e a imagem: a) estão do mesmo lado da lente e que f = 150 cm. diminuir a potência dissipada por ele. de polaridade N (norte) e S (sul). astigmatismo e “vista cansada”. formada a 50 cm de uma lente convergente de distância focal f. e) Somente a afirmativa I é verdadeira. assim. Você mudou a posição da chave para diminuir a intensidade de corrente elétrica que passa através do chuveiro e. os resultados das quatro experiências são. em consequência. é fixado numa mesa horizontal. d) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. uma de cada vez.A figura abaixo mostra. II. c) Somente a afirmativa II é verdadeira. Quebra -se esse ímã ao meio e. Um fio elétrico está colocado sobre esse recipiente. são feitas as seguintes afirmações: I. quando colocado na posição mostrada na figura 1. Ao mudar a posição da chave. e) podem estar tanto do mesmo lado como em lados opostos da lente e que f = 37. A respeito desse fato. nas proximidades do ímã fixo. para que aquecesse menos a água. de polaridade desconhecida. b) direito apresenta apenas miopia e astigmatismo. . em que as metades são colocadas. e) esquerdo apresenta apenas “vista cansada”. d) esquerdo apresenta apenas hipermetropia. Pela receita. Indicando por “nada” a ausência de atração ou repulsão da parte testada.José fez exame de vista e o médico oftalmologista preencheu a receita a seguir.5 cm. fazem-se quatro experiências.Esta figura mostra uma pequena chapa metálica imantada que flutua sobre a água de um recipiente. Um outro imã semelhante.19 . Qual é a alternativa correta? a) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. você aumentou a resistência elétrica do chuveiro. b) estão em lados opostos da lente e que f = 150 cm. é repelido para a direita. 21 . O fio passa. é: . após um certo tempo. no sentido da esquerda para a direita. a conduzir uma intensa corrente elétrica contínua. A alternativa que melhor representa a posição da chapa metálica imantada. então. após um certo tempo. A alternativa que melhor representa a posição da chapa metálica imantada.Esta figura mostra uma pequena chapa metálica imantada que flutua sobre a água de um recipiente. Um fio elétrico está colocado sobre esse recipiente. no sentido da esquerda para a direita.das quatro respectivamente: experiências são. então. O fio passa. é: . a conduzir uma intensa corrente elétrica contínua. 23 .
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