Questões de Física

Dois pendulos constituídos por fios de massas desprezíveis e de comprimento L = 2,0 m estão pendurados em um teto em dois pontos próximos de tal modo que as esferas A e B, de raios desprezíveis, estejam muito próximas, sem se tocarem. As massas das esferas valem mA = 0,10 kg e mB = 0,15 kg. Abandona–se a esfera A quando o fio forma um ângulo de 60° com a vertical, estando a esfera B do outro pêndulo na posição de equilíbrio. Sabendo que, após a colisão frontal, a altura máxima alcançada pelo centro de massa do sistema, em relação à posição de equilíbrio, é de 0,40 m, o coeficiente de restituição da colisão é

Um bloco é solto de certa altura sobre uma mola ideal vertical que possui constante elástica K, como mostra a figura 1. O bloco passa a ficar preso à mola (despreze as perdas nesta colisão) comprimindo–a até parar momentaneamente. A figura 2 mostra o gráfico da Energia Cinética (E c)do sistema mola – bloco em função da deformação da mola (Y) . Sabe–se que E c é medida em joules e Y em metros. Analisando o gráfico, conclui–se que o valor da constante elástica K, em N/m, é

Duas pequenas esferas, de raios desprezíveis, estão carregadas com cargas elétricas de mesmo valor absoluto e sinais contrários, sendo mantidas afastadas, uma da outra, por meio de uma mola ideal não condutora de constante elástica igual a 25,0 N/m. Sabe–se que a distância L = 36,0 cm. As duas cargas elétricas formam um sistema, no vácuo, que possui energia potencial eletrostática de valor absoluto igual a 0,90 J. O comprimento Lo, em centímetros, da mola não deformada é Dado: Kvácuo = 9,0.10 9 N.m 2 / C 2

Uma espira retangular (com uma volta de fio) de lados a = 0,50 m e b = 2,0 m está, no instante inicial t = 0, disposta no plano da folha e imersa numa região na qual existe um campo magnético uniforme para direita de módulo igual a 1,0 tesla. A corrente i = 0,20 A circula na espira no sentido horário. Em virtude do torque magnético, a espira gira de 30° no intervalo de tempo de 2,0 s. O módulo do torque magnético inicial, emN.m, atuando sobre a mesma, e o valor absoluto da força eletromotriz média induzida pelo giro, emvolt, respectivamente, são:

Um detector de ondas sonoras D passa pelo ponto A, localizado no eixo x, em direção ao ponto B, localizado no eixo y, com velocidade constante, como indicado na figura abaixo. O vetor velocidade faz um ângulo a acima da horizontal. Uma fonte sonora F, em repouso, localizada na origem do sistema de eixos, emite ondas sonoras que se propagam no ar parado com velocidade constante Sabendo que as frequências captadas pelo detector ao passar por A e B são, respectivamente, fa e f b , a razão entre a diferença de frequências, fa – fb, e a frequência da onda emitida pela fonte é

Um satélite artificial percorre uma órbita circular ao redor da Terra na altitude de 9, 63.10 3 km. Para atingir a velocidade de escape, nesta altitude, o satélite deve ter, através de um sistema de propulsão, o módulo da sua velocidade linear multiplicado por Dados: G.M= 4,00.10 14 N.m 2 / kg e RT = 6,37.10 3 km (G é a constante de gravitação universal; M é a massa da Terra; RT é o raio da Terra) .

Um corpo de massa m passa pela origem do sistema coordenado XOY, no instante t= 0, com velocidade

Três forças constantes atuam sobre o corpo: o peso, a força vertical para cima Verifica–se que entre t = 0 e t = 4,0 s houve variação da energia mecânica de 9,6.10 3 J. O valor da massa m, em kg, é

Um bloco (comportamento de partícula) de massa igual a 240kg é solto do repouso da altura de 6,00m em relação a uma plataforma amortecedora, de massa e espessura desprezíveis. As duas paredes laterais fixas exercem, cada uma, força de atrito cinético constante de módulo igual a 400N. O bloco atinge a plataforma que possui quatromolasideaisiguais, de constante elástica 1,20.10 3 N/m, localizadas nos seus vértices (conforme a figura abaixo) . A energia cinética máxima (em kJ) adquirida pelo bloco, na 1ª queda, é

Uma haste de comprimento inicial Lo = 59,0 cm tem uma extremidade fixa na parede e a outra extremidade presa a uma placa retangular (1) isolante de área da face A, que pode deslizar com atrito desprezível na superfície horizontal. Outra placa retangular (2) isolante, de mesma área da face, está fixa na superfície horizontal as uma distância d = 17,7 cm da placa (1) . As placas possuem revestimento metálico nas faces (área A) que se defrontam, formando assim um capacitor plano de placas paralelas a vácuo. A haste, que possui massa m = 30,0 gramas, calor específico médio c = 0,40 cal/g.°C e coeficiente de dilatação linear ? = 5,0.10 –4 /° C, é uniformemente aquecida até atingir uma temperatura tal que a nova capacitância do capacitor torna–se 20% maior. O calor fornecido, em kcal, por um aquecedor (não indicado na figura) à haste é

A esfera de massa m e carga positiva + q sobe o plano inclinado, que forma um ângulo e com a horizontal, sob a ação das forças exercidas pela gravidade e pela partícula de carga negativa – q, fixada na altura H (conforme a figura abaixo). Despreze os atritos. A velocidade inicial da esfera e o ângulo ? do plano inclinado são tais que, ao chegar à alturah (h< H), a esfera atinge a condição de equilíbrio instável. Analise as seguintes afirmativas: I– No deslocamento da esfera até a altura h, a energia potencial gravitacional do sistema esfera – Terra aumenta, enquanto a energia potencial eletrostática do sistema esfera–partícula diminui. II– A energia cinética inicial da esfera é maior ou igual ao produto do seu peso pela altura h. III– A diferença entre as alturas H e h é igual a onde g é m.g o módulo da aceleração da gravidade e K a constante eletrostática do meio. IV– Como a carga elétrica total do sistema esfera –partícula é nula, o trabalho da força eletrostática que atua na esfera também é nulo.

Assinale a opção que contém apenas as afirmativas corretas:

Um pequeno bloco de massa m = 2,0 kg é lançado da posição A com velocidade de módulo igual a 4,0m/ s. O trecho ABC do percurso, no plano vertical, possui atrito desprezível e o trecho CD, de comprimento igual a 1,0 m, possui atrito cujo coeficiente cinético é 0,20?3. Despreze a resistência do ar e considere a energia potencial gravitacional zero no nível BC. Após passar pela posição D, a máxima energia potencial gravitacional(em joules) atingida pelo bloco é

As turbinas de certo reator nuclear possuem um rendimento de 12% e são capazes de gerar uma potência elétrica de 1,20.10 3 MW (1M = 10 6 ) . A temperatura do vapor superaquecido que alimenta as turbinas é de 327ºC. Considerando a potência elétrica constante durante 1,00min., a variação de entropia (em 10 3 MJ/K) do sistema vapor – turbinas neste intervalo de tempo é Dado: 0 ºC – 273 K

Um forno elétrico, que opera na voltagem de 120 V e corrente elétrica de 15A, possui rendimento de 80% . No seu interior foram colocados 2,5 litros de água na temperatura inicial de 39,1°C. Após 20 minutos, verifica–se que certa quantidade de água se vaporizou. Sabendo que a temperatura de vaporização é de 100° C, a variação de entropia, em kJ/K, da água durante a vaporização é

O bloco uniforme de massa m = 0,20 kg e altura H = 20 cm oscila comprimindo, alternadamente, duas molas dispostas verticalmente (ver a figura abaixo). Despreze os atritos. As molas, de constantes elásticas ki = 1,0.10 3 N/m e k2 = 2,0.10 3 N/m, possuem massas desprezíveis e, quando não deformadas, têm suas extremidades separadas pela distância d. Sabese que as molas sofrem a mesma compressão máxima h= 10cm. No instante em que o centro de massa C do bloco estiver equidistante das molas, a sua energia cinética, em joules, é

Analise as afirmativas abaixo no que se refere às ondas sonoras. I – A intensidade do som está relacionada à frequência das vibrações das moléculas do meio e é a qualidade pela qual um som forte se distingue de um som fraco. II – A potência de uma fonte, que emite ondas sonoras isotropicamente, não depende do meio que o som se propaga e nem da distância do observador à fonte.

III – Para sons de mesma frequencia, a percepção auditiva humana cresce linearmente com o aumento da intensidade do som. IV – Se em certa distância de uma fonte sonora o nível sonoro aumenta de 15 dB, então a intensidade sonora aumentou de um fator igual a 10N . V – Uma onda sonora consiste numa compressão seguida de uma rarefação do meio em que se propaga. A distância entre uma compressão e uma rarefação sucessivas é o comprimento de onda da onda sonora. Assinale a opção que contém apenas as afirmativas corretas:

Dois veículos A e B percorrem a mesma trajetória retilínea e horizontal (eixo dos X) . O veículo A (da frente) , de massa m a = 20 kg, está sob a ação da força resultante e o veículo B (detrás), de massa m b= 30kg, está sob a ação da força resultante No instante t= 0, temos: o módulo da velocidade do veículo A é duas vezes maior do que o módulo da velocidade do veículo B e a velocidade de A em relação a B é .No instante t= 5,0s, o módulo da velocidade (em m/ s) do centro de massa do sistema (A + B) é

Uma partícula, de massa m = 40,0 gramas e carga elétrica q = 8,0 mC, encontra–se inicialmente fixa na origem do sistema coordenado XOY (veja figura abaixo) . Na região, existe um campo elétrico uniforme A partícula é solta e passa a se mover na presença dos campos elétrico e gravitacional No instante em que a coordenada x = 40,0 cm, a energia cinética da partícula, em joule, é

Uma onda estacionária é formada em um segmento horizontal, de comprimento igual a 30 cm, de uma corda tracionada por um contrapeso de massa igual a 5,0.10 2 gramas. A equação da onda estacionária é dada pela expressão: y(x,t)= 5,0.sen[(80?/ 3).x].cos[ (200?/ 3).t] [ onde x está medido em metros, y em centímetros e t em segundos] . O número de nós (ou nodos) na corda e a sua densidade linear (em g/ cm) , respectivamente, são

A densidade absoluta (ou massa específica) ?o do cilindro sólido de altura H e área das bases A é tal que, quando em equilíbrio no fluido de densidade absoluta ?, flutua mantendo a base superior a uma altura h acima da superfície livre do líquido, como mostra a figura abaixo. Sabendo que, para ficar submerso, a densidade absoluta do cilindro deve ser 25% maior que ?o, podemos afirmar que a razão h/H é igual a

Uma fonte sonora F emite ondas na frequência de 600 HZ. A fonte e dois detectores A e B, em seus veículos, movem–se no plano XY. Num certo instante, temos: a fonte F na posição (0; 60m) e com velocidade o detector A na posição (70m; 60m) e com velocidade e o detector B na posição (0; 90 m) e com velocidade Considere o módulo da velocidade do som igual a 340m/s, em relação ao ar parado. A razão entre as frequências recebidas pelos detectores A e B (fA/ fB), no instante considerado, é

A figura abaixo mostra uma superfície horizontal lisa (plano XY) onde existe um campo elétrico uniforme seguido de outro campo magnético uniforme ma partícula(1), de massa m 1= m e carga elétrica q 1 = + 4,0 ?C, é lançada com velocidade da posição X = 0 e Y = 1,5 m, na direção de outra partícula (2), de massa m 2 = m e eletricamente neutra, inicialmente em repouso na posição indicada, num choque frontal. Sabe–se que: o coeficiente de restituição do choque é 0, 80 e a massa m = 3,0 mg (miligramas) . Despreze a indução eletrostática e qualquer perda de carga da partícula (1) . O módulo da aceleração, em m/ s 2, da partícula (1) no interior do campo magnético uniforme é

O sistema hidráulico da figura abaixo consiste em dois embolos, de massas desprezíveis, de áreas A 1 e A2, fechando completamente as aberturas de um tubo em U cilíndrico. O óleo no interior do tubo está contaminado com certa quantidade de álcool etílico, formando assim uma pequena coluna de altura h logo abaixo do embolo de área A 2 – 5.A1 Dados: ? álcool = 0, 80 g/ cm 3 ; μóleo = 0, 90 g/ cm 3

No circuito elétrico abaixo, temos inicialmente a chave K aberta e os capacitores completamente carregados. Fechando–se a chave, após um longo intervalo de tempo, o capacitor C2 estará sob nova diferença de potencial. O valor absoluto da variação da diferença de potencial, em volts, no capacitor C2 entre a situação inicial e final é

Um aquecedor elétrico de fluxo contínuo utiliza uma resistência elétrica R =21 ohms para aquecer água da temperatura Ti= 12ºC até a temperatura Tf = 52 º C, no estado estacionário (conforme a figura abaixo) . O escoamento da massa de água ocorre à taxa de 12 kg/min. Despreze as perdas. A corrente elétrica I (em ampères) que passa na resistência elétrica R é Dados: cagua= 1,0cal/g.ºC; 1cal= 4,2 joules.

A figura abaixo mostra uma barra uniforme e homogênea de peso P e comprimento L, em repouso sobre uma superfície horizontal. A barra está apoiada, sem atrito, ao topo de uma coluna vertical de altura h, fazendo um ângulo de 30° com a vertical. Um bloco de peso P/ 2 está pendurado a uma distância L/ 3 da extremidade inferior da barra. Se a barra está na iminência de deslizar, a expressão do módulo da força de atrito entre a sua extremidade inferior e a superfície horizontal é

Duas hastes condutoras rígidas, longas e paralelas, apoiadas em um plano liso horizontal, estão separadas, inicialmente, por uma mola de material isolante que está no seu comprimento não deformado do = 5,0 cm. A constante elástica da mola é k= 25.10 –2 N/m. A corrente elétrica I= 10A é, então, estabelecida nas hastes, em sentidos opostos. Em um comprimento L = 50 cm das hastes, também passa a atuar um campo magnético externo uniforme , vertical, para fora da página (conforme a figura abaixo) . No equilíbrio estático, verifica–se que a separação entre as hastes passa a ser d = 2,0 cm. Despreze o campo magnético da Terra e a magnetização da mola. Nestas condições, o módulo do campo magnético externo (em militeslas) é Dado: ?o = 4?.10 –7 T.m / A

Uma pequena esfera rígida de massa m é liberada do repouso da posição 1, localizada a uma distância vertical H acima da borda de uma cavidade hemisférica de raio R (ver figura). A esfera cai e toca, tangenciando, a superfície rugosa desta cavidade (posição2) com o dobro da velocidade com a qual deixa a mesma (posição 3) , parando momentaneamente na altura h acima do planoda borda (posição4). Despreze a resistência do ar. A razão H/h é igual a

A esfera de massa me tem o módulo da sua velocidade reduzida a zero na colisão frontal e inelástica (ou parcialmente elástica) com a esfera de massa m = 2m o. Por sua vez, a esfera de massa m encontra–se inicialmente em repouso na posição A, suspensa por um fio inextensível e de massa desprezível. Após a colisão, percorre a trajetória circular ABCD de raio igual ao comprimento L do fio. Despreze o atrito no pivô O e a resistência do ar. Para que a esfera de massa m percorra a trajetória circular, o valor mínimo do módulo da velocidade , antes da colisão, é Dado: g é a aceleração da gravidade.

A figura 1 mostra o gráfico da velocidade em função do tempo de uma particula de massa m e carga elétrica –q que se move entre as placas de um capacitor plano de placas paralelas (figura 2) . Na região entre as placas, existe um campo elétrico uniforme e o meio é vácuo. Se, no instante t = 0, a partícula possui velocidade no sentido positivo de x, o módulo da sua aceleração, em m/ s 2 aproximadamente igual a Dados: ?39=6,245; ?40=6,324; ?41=6,403; ?42=6,481

Uma corda isolante de massa m e comprimento L está esticada, com as extremidades presas a um diapasão e à placa (2) de um capacitor plano de placas paralelas, a vácuo. A área de cada placa do capacitor é A e, inicialmente, ele está carregado com carga elétrica de valor absoluto igual a 400 ?C. A placa (1) do capacitor está fixa e a placa (2) pode se mover somente na direção horizontal, entre duas guias não representadas na figura. Despreze os atritos. A frequência de vibração do diapasão é igual a 300 Hz e a corda está oscilando no 3º harmônico (conforme a figura abaixo) . Para que a corda oscile no 2º harmônico, o valor absoluto da nova carga elétrica (em ?C) que o capacitor deve possuir é