Física - Grupo 3
Prova objetiva realizada no dia 08/12/2001
Questões

11
Uma câmara fechada, de paredes rígidas, contém ar e está sob pressão atmosférica e à temperatura de 20°C. Para dobrar a pressão na câmara, o ar deve ser esquentado para:

(A) 546°C
(B) 586°C
(C) 40°C
(D) 293°C
(E) 313°C

Resposta
E) 313° C
Aplicando-se a equação de estado dos gases ideais,
PV= n R T,
a este processo, no qual o volume se mantém constante, verifica-se que, para dobrar a pressão, é necessário dobrar a temperatura.
Na escala Kelvin, a temperatura inicial é Ti = 273 + 20 = 293 K. Portanto, a temperatura final deve ser
Tf = 2Ti = 586 K.
Logo, Tf = 586 - 273 = 313° C.

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12
Um protótipo de barco de competição para testes de motor econômico registrou a seguinte marca: com um galão (4,54 litros) de combustível o barco percorreu cerca de 108 km em 50 minutos. Qual a velocidade média deste barco aproximadamente?

(A) 24 km/h
B) 36 km/h
(C) 130 km/h
(D) 100 km/h
(E) 2 km/h

Resposta
c) 130 km/h
A velocidade média do barco é:

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13
O trem rápido francês, conhecido como TGV (Train à Grande Vitesse), viaja de Paris para o Sul com uma velocidade média de cruzeiro v = 216 km/h. A aceleração experimentada pelos passageiros, por razões de conforto e segurança, está limitada a 0,05g. Qual é, então, o menor raio que uma curva pode ter nesta
ferrovia? (g = 10 m/s2)

(A) 7,2 km
(B) 93 km
(C) 72 km
(D) 9,3 km
(E) não existe raio mínimo

Resposta
A) 7,2 km
Para o trem fazer uma curva de raio R com uma dada velocidade v, é necessário a aceleração centrípeta seja
.
Se a aceleração máxima permitida é amáx, então o raio mínimo Rmin desta curva será:

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14
Durante a Olimpíada 2000, em Sidney, um atleta de salto em altura, de 60 kg, atingiu a altura máxima de 2,10 m, aterrizando a 3m do seu ponto inicial. Qual o trabalho realizado pelo peso durante a sua descida? (g = 10 m/s2)

(A) 1800 J
(B) 1260 J
(C) 300 J
(D) 180 J
(E) 21 J

Resposta
B) 1260 J
O peso é uma força vertical, dirigida para baixo. Portanto, o trabalho do peso na descida do atleta é proporcional ao deslocamento total na direção vertical, que é dado pela altura h do salto.
Logo,
Tpeso = m.g.h = 60 x 10 x 2,10 = 1260 J.

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15
O princípio da lâmpada incandescente é o mesmo desde sua invenção em 1879 por Thomas Edson: ao se ligar a lâmpada, uma corrente elétrica percorre o fio de metal condutor que se aquece e emite energia luminosa.
No Brasil, as lâmpadas estavam durando pouco, porque eram projetadas para funcionar com 120 V, enquanto a rede elétrica na maioria das cidades brasileiras é de 127V.
Este ano, o governo federal determinou que lâmpadas incandescentes de 120V não poderão mais ser comercializadas, devendo ser substituídas por lâmpadas projetadas para funcionamento com 127 V.
Lâmpadas projetadas para 120 V, ligadas numa tensão de 127V:

(A) brilham 12% a mais.
(B) esquentam 12% a menos.
(C) brilham 6% a mais.
(D) têm o mesmo brilho.
(E) aquecem igualmente.

Resposta
A) brilham 12% a mais.
Usando a relação
verifica-se que quando a lâmpada é ligada à tensão de 120 V ela terá a potência P₀ dada por:

Se a ligarmos a uma tensão de 127V, a nova potência P' será:
    
Portanto, a nova potência fornecida pela lâmpada será 12% maior, causando 12% a mais de luminosidade (brilho) assim como 12% a mais de calor.

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16
Há algum tempo, discute-se a possibilidade de obtenção de energia a partir da Lua, através do seguinte processo (ver figura):
1 - painéis solares transformam a luz solar em eletricidade;
2 - um transmissor é, então, acionado, produzindo microondas que são enviadas a um refletor;
3 - o refletor direciona o feixe de ondas para a Terra;
4 - na Terra, uma antena recebe o feixe de ondas e distribui a energia.



Considere as afirmações:

I - A Lua é o ambiente ideal para a instalação de receptores ou refletores de radiação, pois não tem atmosfera
     para absorver radiação.
II - O refletor deve funcionar como um espelho côncavo para a radiação de microondas, a fim de concentrar o
     feixe na direção da Terra.
III - O painel solar e o transmissor fazem conversão de energia sob as formas de radiação e elétrica, porém em
     sentidos opostos.

Dentre as afirmações acima, apenas está(ão) correta(s):

(A) II e III.
(B) I e II.
(C) I e III.
(D) I, II e III.
(E) II.

Resposta
D) I, II e III.
Todas as afirmações estão corretas.

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17
Considere duas cargas puntiformes, uma com carga Q e massa m e outra com carga 3Q e massa m/2. Considerando-se a força elétrica entre elas, qual das afirmações abaixo é correta?

(A) O módulo da aceleração da carga 3Q é a metade do módulo da aceleração da carga Q.
(B) O módulo da aceleração da carga 3Q é seis vezes maior do que o módulo da aceleração da carga Q.
(C) O módulo da aceleração da carga 3Q é três vezes maior do que o módulo da aceleração da carga Q.
(D) O módulo da aceleração da carga 3Q é duas vezes maior do que o módulo da aceleração da carga Q.
(E) As acelerações das duas cargas são iguais.

Resposta
D) O módulo da aceleração da carga 3Q é duas vezes maior do que o módulo da aceleração da carga Q;
De acordo com a 3a lei de Newton, a força elétrica Fe que uma carga faz na outra tem mesmo módulo. De acordo com a 2a lei de Newton, Fe = m a. Como a carga 3Q tem massa duas vezes menor do que a carga Q, a carga 3Q terá aceleração duas vezes maior em módulo, do que a carga Q.

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18
Num jogo de futebol americano, o jogador A, de massa m=72kg, avança com a bola (de massa desprezível), com velocidade VA=5 m/s. Um defensor B do time adversário, de massa mB=75kg, avança com VB=4 m/s, na mesma direção de VA, mas em sentido oposto. O defensor se agarra com VA, e os dois permanecem juntos por algum tempo. Qual a velocidade (em m/s) e o sentido com que os dois se movem depois do choque, supondo que ele seja totalmente inelástico?

(A) 0,4 no sentido de VB
(B) 0,4 no sentido de VA
(C) 4,5 no sentido de VB
(D) 4,5 no sentido de VA
(E) zero

Resposta
B) 0,4 no sentido de VA
Na colisão entre dois jogadores tem-se
Orientando-se o eixo positivo no sentido de VA, a conservação do momento linear total se escreve:
mAVA - mBVB = (mA + mB) vf
72 ´ 5 - 75 ´ 4 = (72 + 75) vf
360 - 300 =147 Vf

vf =
Como o sinal de vf é positivo, a velocidade final vf tem o mesmo sentido de VA .

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19
Os celulares, assim como o forno de microondas e emissoras de rádio, emitem radiação eletromagnética. As freqüências em que operam, no entanto, são diferentes, sendo a faixa de frequências do celular de 800MHz a 1800MHz. De acordo com a freqüência da radiação, as reações do meio ambiente são diferentes, assim como os efeitos biológicos, havendo, por exemplo, a possibilidade de ionização de átomos. Comparando-se com o espectro eletromagnético mostrado abaixo, podemos afirmar que os sinais emitidos pelos celulares ((c = 3 x 10⁸ m/s):

I - estão na faixa do espectro eletromagnético das radiações não-ionizantes, ao contrário do raio X e dos raios gama que estão na faixa das radiações ionizantes.
II - têm comprimento de onda contido na faixa de 15 cm a 40 cm.
III - estão em faixa de freqüência acima da faixa da luz visível.

Dentre as afirmações acima, apenas está(ão) correta(s):



(A) I e III.
(B) I, II e III.
(C) I e II.
(D) II e III.
(E) I.

Resposta
C) I e II.
A faixa de freqüência na qual os celulares operam vai de 8 x 10⁸ Hz a 1,8 x 10⁹ Hz.
Portanto, a radiação emitida por eles é não-ionizante e está abaixo da faixa de freqüência da luz visível.
A faixa de comprimento de onda correspondente é obtida usando-se a relação:

onde c = 3 x 10¹⁰ cm/s é a velocidade da luz.
Logo:

Portanto, o comprimento de onda da radiação emitida pelos celulares está contido na faixa de 15cm a 40cm.

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20
No esporte de mergulho submarino, há risco de doenças graves pelo chamado mal descompressivo, que ocorre quando o mergulhador sobe muito rápido à superfície, formando-se bolhas de nitrogênio nos tecidos e no sangue. Isto ocorre porque:

(A) sendo constante a pressão interna dos pulmões enquanto o mergulhador sobe, os gases ficam presos nos tecidos e no sangue, não sendo possível eliminá-los.
(B) a alta pressão externa da água a grandes profundidades impede a expiração do ar pelos pulmões.
(C) o volume dos pulmões se contrai rapidamente na subida, impedindo a eliminação do ar.
(D) a densidade do nitrogênio dissolvido nos tecidos e no sangue é cada vez maior à medida que o mergulhador sobe.
(E) os gases diluídos no sangue expandem-se rapidamente ,não sendo possível eliminá-los a tempo através da respiração.

Resposta
E) os gases diluïdos no sangue expandem-se rapidamente ,não sendo possïvel eliminá-los a tempo através da respiração.
Quando o mergulhador sobe à superfície, o ar dos pulmões assim como os gases diluídos nos tecidos e no sangue se expandem, devido à diminuição de pressão. Na subida, devido à esta diminuição de pressão, o volume do pulmão aumenta e a densidade dos gases no corpo humano diminui.

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