1º Simulado FUVEST (1ª FASE) - FísicaTODAS AS FRENTES

DATA: 09/04/2016

1ª FASE

QUESTÃO 1Prof. Norberto Alves

TEMA: Equação de Torricelli

Um carro está a 20 m de um semáforo quando este passa de verde para amarelo. Supondo que o motorista acione o freio imediatamente, aplicando ao carro uma desaceleração de 10 m/s2, assinale a alternativa que contém, em km/h, a velocidade máxima que o carro pode ter, imediatamente antes de começar a frear, para que consiga parar antes de cruzar o semáforo.

a) 20b) 36c) 72 d) 5,55e) 12

QUESTÃO 2Prof. Norberto Alves

TEMA: Movimento vertical no vácuo

Um homem solta uma pedra de cima de um poço de profundidade H, e escuta o som da colisão da pedra com o fundo do poço 9 s após soltá-la. Admitindo que a velocidade do som no ar é de 320 m/s, e que a aceleração da gravidade no local vale g = 10 m/s2, podemos afirmar que a profundidade H do poço é de:

a) 5 mb) 20 mc) 45 md) 180 m e) 320 m

QUESTÃO 3Prof. Mateus Morais

TEMA: 2a Lei de Newton

Um sistema mecânico é formado por duas polias ideais que suportam três corpos A, B e C de mesma massa m, suspensos por fios ideais como representados na figura.

O corpo B está suspenso simultaneamente por dois fios, um ligado a A e outro a C. Podemos afirmar que a aceleração do corpo B será:

a) zero

b) g3

para baixo

c) g3 para cima

d) 2g3

para baixo

e) 2g3

para cima

QUESTÃO 4Prof. Mateus Morais

TEMA: Força de Atrito

Um homem exerce uma força horizontal sobre um bloco, que se desloca com velocidade constante na direção e sentido da seta.

A resultante das forças que a superfície exerce sobre o bloco está melhor representada em:

QUESTÃO 5Prof. Mateus Morais

TEMA: Força Elástica

Um corpo C de massa igual a 3kg está em equilíbrio estático sobre um plano inclinado, suspenso por um fio de massa desprezível preso a uma mola fixa ao solo, como mostra a figura a seguir.

CASD Vestibulares FRENTE N 1

O comprimento natural da mola (sem carga é Lo=1,35m) e, ao sustentar estaticamente o corpo, ela se distende, atingindo o comprimento L=1,50m. Os possíveis atritos podem ser desprezados.

A constante elástica da mola, em Nm , vale então:

a) 10b) 30c) 50d) 90 e) 100

NOTE E ADOTE:

g=10ms2

QUESTÃO 6Prof. Marco Aurélio

TEMA: Espelhos Esféricos

Um holofote é constituído por dois espelhos esféricos côncavos E1 e E2, de modo que a quase totalidade da luz proveniente da lâmpada L seja projetada pelo espelho maior E1, formando um feixe de raios quase paralelos. Neste arranjo, os espelhos devem ser posicionados de forma que a lâmpada esteja aproximadamente:

a) nos centros de curvatura de E1 e E2.b) no centro de curvatura de E2 e no vértice de E1.c) nos centros de curvatura de E1 e E2.d) no foco de E1 e no centro de curvatura de E2.e) nos focos dos espelhos E1 e E2.

QUESTÃO 7Prof. Marco Aurélio

TEMA: Espelhos Esféricos

Luz solar incide verticalmente sobre o espelho esférico convexo visto na figura abaixo.

Os raios refletidos nos pontos A,B e C do espelho têm, respectivamente, ângulos de reflexão θA, θB e θC tais que:

a) θA > θB > θCb) θA > θc > θBc) θA < θc > θBd) θA < θB < θCe) θA =θB = θC

QUESTÃO 8Prof. Gustavo Mendonça

TEMA: Superfícies Equipotenciais e Linhas de Força

Considere as superfícies equipotenciais e as linhas da força de um campo elétrico gerado por uma carga puntiforme negativa, como mostra a figura a seguir.

Considere as afirmativas abaixo:

I. As linhas de força são perpendiculares às superfícies equipotenciais em cada ponto.II. No sentido de uma linha de força, os potenciais elétricos sempre decrescem.III. Carga elétrica positiva abandonada no campo elétrico move-se para regiões de menor potencial elétrico.IV. Carga elétrica negativa abandonada no campo elétrico move-se ao longo das linhas equipotenciais.V. Qualquer carga elétrica abandonada no campo elétrico move-se no sentido das linhas de força.

2 FRENTE N CASD Vestibulares

Estão corretas:

a) I, II, IIIb) I, III, Vc) I, IV, Vd) II, IIIe) II, V

QUESTÃO 9Prof. Gustavo Mendonça

TEMA: Dinâmica e Força Elétrica

O pêndulo da figura está em equilíbrio sob ação do campo gravitacional vertical e de um campo elétrico horizontal de amplitude E = 2,0 kV/m. A esfera do pêndulo tem massa m=3,0kg e carga elétrica q = 2,0×10-2 C. O fio tem massa desprezível. Qual o valor da tensão no fio, em newtons, e a tangente do ângulo formado entre o fio e a vertical?

a) 5,48; 0,75b) 5,48; 1c) 30; 0,6d) 50; 0,8e) 50; 1,33

NOTE E ADOTE:g = 10 m/s²

QUESTÃO 10Prof. Gustavo Mendonça

TEMA: INTERDISCIPLINAR - Física + Filosofia (Eletrostática + Mito vs.

Pensamento Racional)

Na antiguidade, o homem arcaico observava regularidades na natureza e tentava justificá-las através de entidades sobrenaturais. Com o passar do tempo, a razão passou a interpretar os fenômenos físicos regulares. O pré-socrático Tales de Mileto (640-548 a.C.) afirmava que a arché era a água, isto é, para ele, tudo era composto por esse elemento líquido. A ele também é atribuído o primeiro registro sobre eletricidade. Ao esfregar âmbar com lã, ele verificou que os corpos passavam a se atrair. Hoje em dia, esse fenômeno é explicado, dentre outras formas, pela série triboelétrica, exposta abaixo:

Assinale a alternativa correta:

a) Tales de Mileto baseava suas teorias em mitos. O mito não pode ser encarado como ciência, dessa forma, o primeiro registro da eletricidade não tem nenhuma fundamentação no método científico.b) Para Tales de Mileto, parte dos elétrons da lã iriam para o âmbar após o atrito, deixando a primeira com carga positiva e o segundo com carga negativa.c) Para Tales de Mileto, a matéria era contínua e formada por água. Dessa forma, parte da água de cada um dos corpos (lã e âmbar) se “moveria” para causar o fenômeno de atração entre eles.d) Tales de Mileto baseava suas teorias no pensamento racional. O pensamento racional pode ser encarado como ciência, dessa forma, o primeiro registro da eletricidade tem fundamentação no método científico.e) Para Tales de Mileto, parte dos elétrons do âmbar iriam para a lã após o atrito, deixando o primeiro com carga positiva e o segundo com carga negativa.

RESOLUÇÃO 1

ALTERNATIVA C

Como não é dado o tempo que o carro gasta para percorrer a distância de 20 metros até parar, vamos aplicar a equação de Torricelli.

Conforme visto em sala de aula: v2=v02+2a∆ s

Note que a velocidade final do carro é nula, e sua aceleração é de -10 m/s2.

Substituindo esses valores na equação obtemos:

0=v02+2 (−10 ) (20 )⇒v02=400⇒ v0=20m /s

Para converter essa velocidade para km/h basta multiplica-la por 3,6.

CASD Vestibulares FRENTE N 3

v0=20. (3,6 )=72km /h

RESOLUÇÃO 2

ALTERNATIVA E

Note que 9 s é o tempo necessário para que a pedra chegue até o fundo do poço (tempo de queda), mais o tempo necessário para que o som (gerado em sua colisão) percorra a profundidade do poço e chegue até o homem.

Vamos calcular o tempo de queda escrevendo a função horária da posição para a pedra.

Conforme visto em sala de aula: y= y0+v0 t+a2t2

Substituindoy=0 , y0=H ,v0=0 , a=−10, teremos:

0=H+0 t+(−10)2

tQ2 ⇒5 tQ2=H⇒ tQ=√ H5

Após a pedra chegar ao fundo do poço, o som percorrerá uma distância igual a profundidade do poço e chegará até o homem, logo:

vsom=∆ssom∆ t som

⇒ t som=H320 , logo:

tQ+t som=9⇒√ H5 +H320

=9

Testando os valores de H dados nas alternativas, concluímos que o único valor que satisfaz a equação acima é H = 320 m.

Observe: √ 3205 +320320

=√64+1=9

RESOLUÇÃO 3

ALTERNATIVA C

Sabemos que as acelerações escaleres dos blocos são iguais, visto que os fios têm comprimento constante. Assim, analisando os corpos separadamente, sendo a a aceleração do corpo B para cima:Bloco A: Fr=Pa−T=ma (Resultante para baixo)Bloco B: Fr=2T−Pb=ma (Resultante para cima )Bloco C: Fr=Pc−T=ma (Resultante para baixo)Somando as equações acima:

Pa−Pb+Pc=3ma⟹mg=3ma⟹a= g3 .

RESOLUÇÃO 4

ALTERNATIVA B

Como o bloco desloca-se com velocidade constante temos que a força resultante deve ser nula, de forma que existe uma força de atrito vertical, de módulo igual e sentido oposto aos da força aplicada pelo operador.

Assim sendo a superfície aplica sobre o bloco uma força normal vertical e uma força de atrito horizontal para a esquerda. Fazendo o somatório vetorial das forças aplicadas pela superfície:

RESOLUÇÃO 5

ALTERNATIVA E

Como o plano inclinado está em repouso temos, decompondo a força peso nas direções normal e paralela ao plano:(Dir .Normal )N=P cos30 ° (1)(Dir .Plano )T=P sin 30 ° (2)

Para a mola, de massa desprezível e aceleração nula (Fr=0):Fr=T−Fel=0⟹T=K (L−Lo )⟹T=0,15K

Substituindo esse valor de tração na eq. (2):

0,15 K=mgsin 30 °⟹ K=100 Nm .

RESOLUÇÃO 6

ALTERNATIVA D

Para que os raios retornem paralelos a lâmpada, L deve estar no foco de E1 (todo raio de luz que incide passando pelo foco retorna paralelamente ao eixo principal) e no centro de curvatura de E2 (todo raio de luz que incide passando pelo centro de curvatura retorna sobre ele mesmo).

4 FRENTE N CASD Vestibulares

Assim, todo raio de luz que emerge à esquerda de L e incide sobre E2 retorna sobre si mesmo, passa pelo foco de E1 e retorna novamente de forma paralela.

RESOLUÇÃO 7

ALTERNATIVA B

RESOLUÇÃO 8

ALTERNATIVA A

Linhas de força são perpendiculares às superfícies equipotenciais e vão do maior para o menor potencial. Ao soltar uma carga puntiforme numa região de campo elétrico, ele se moverá, espontaneamente, ao longo das linhas de força, no mesmo sentido (se positiva) ou no sentido oposto (se negativa). Caso a carga seja positiva, tenderá a ir para potenciais menores, caso negativa, maiores.

RESOLUÇÃO 9

ALTERNATIVA E

O peso apontará para baixo e terá módulo: P = mg = 3.10 = 30 N.

A força elétrica apontará para a direita e terá módulo Fele = qE = 2.10-2.2.103 = 40 N.

Somando os vetores P e Fele (que são perpendiculares), temos:

{Tsenα=40Tcosα=30=¿T=50N etgα= 4

3=1,33

RESOLUÇÃO 10

ALTERNATIVA C

Tales de Mileto utilizava o pensamento racional para tirar suas conclusões sobre a natureza. Entretanto, esse pensamento não pode ser chamado de método científico, visto que este método só foi desenvolvido séculos mais tarde por Descartes. Da mesma forma, não faz sentido pensar em elétrons, pois esses só foram descobertos no século XIX. Resta-nos a noção da carga elétrica como sendo um fluido (isso ainda é presente na Física, ao passo que a grandeza capacitância tem a ver com a ideia de capacidade de armazenar fluido).

CASD Vestibulares FRENTE N 5