3º Colegial - 1ª Fase

Adote g = 10 m/s²

1) Um automóvel, deslocando-se em linha reta, tem sua velocidade variando com o tempo de acordo com a tabela abaixo.

1. Construa o gráfico de v x t.
2. Em quais intervalos de tempo o movimento do carro possui aceleração ?
3. Em qual intervalo a aceleração do carro é nula ?
4. Em qual intervalo a aceleração do carro é negativa ?
5. Em que intervalo, o movimento é uniformemente acelerado ?

2) Quando uma pessoa inicia uma caminhada, num certo sentido, podemos afirmar que a Terra se movimenta no sentido oposto ? Explique, baseando-se nas Leis de Newton. Obs: Admitir que o sistema é constituído somente pela Terra e pela pessoa.

3)Uma partícula é abandonada do repouso no ponto A, conforme indica a figura do problema 3. Desprezando o atrito, determine o alcance a, sobre o plano horizontal BC, considerando:

h(1) = 50m; h(2) = 10m; Q = 30º; g = 10 m/s²

4) Um bloco de isopor com massa despresível é preso por um fio no fundo de um recipiente, que está sendo preenchido com água, como mostra a figura do problema 4. O gráfico mostra como varia a tração T do fio em função da altura Y da água no recipiente.

1. Qual a altura h do bloco de isopor ? Justifique.
2. Qual o empuxo da água sobre o bloco, quando este está totalmente coberto por água ? Justifique.

5) Uma pessoa sedentária dissipa uma energia que equivale a uma lâmpada de 100 W. Quantos gramas de carboidratos ela deve ingerir por dia para não engordar, sabendo que os carboidratos fornecem, em média, 4 kcal/g ? Caso esta quantidade de calor dissipada pela pessoa seja utilizada para aquecer de 5 ºC uma certa quantidade de água, qual será o volume de água aquecido ?
Dados:

Densidade da água = 1g/cm³

Calor específico da água = 1 cal/g ºC

1 cal = 4 186 J

6) Duas bolinhas de isopor, de 0,5 g cada uma, estão suspensas por fios de 30 cm, amarrados no mesmo ponto. Comunica-se a uma mesma carga elétrica a cada bolinha; em consequência, os fios se afastam até formar um ângulo de 60 um com o outro. Qual é o valor da carga ? k = 9 x 10 N.m/C.

7) Uma lâmpada de 1.5 V e 6 W acende normalmente quando ligada a uma pilha. Já uma outra lâmpada de 1.5 V e 12 W, ligada à mesma pilha, não tem o brilho esperado. Explique por que isso acontece.

8) O que acontece com os dados armazenados num disquete de computador, quando um imã é colocado muito próximo deste ? Explique.

9) As fibras óticas são longos fios capilares de vidro através dos quais as informações na forma de luz é transmitida. As fibras são formadas por dois tipos diferentes desses dois vidros, para que a luz transmitida perca pouco de sua intensidade ao percorrer o interior da fibra, como mostrado na figura do problema 9.
Explique como deve ser feita a fibra, em termos dos índices de refração desses dois vidros, para que a luz transmitida perca pouco de sua intensidade ao precorrer o interior da fibra.

10) Uma célula solar capta os raios solares e os transforma através do efeito fotovoltáico em energia elétrica, como mostra a figura do problema 10. Dois tipos de células solares de mesmo material, porém apresentando diferentes superfícies, foram testadas. Qual será a de maior eficiência ? Explique.

3º Colegial - 1ª Fase

Adote g = 10 m/s²

1) Uma caixa de papelão vazia, transportada na carroceria de um caminhão que trafega a 90 km/h, num trecho reto de uma estrada, é atravessada por uma bala perdida, como mostra a figura do problema 1. A largura da caixa é de 2 m, a distância entre as retas perpendiculares às duas laterais perfuradas da caixa e que passam, respectivamente, pelos orifícios de entrada e de saída da bala (ambos na mesma altura) é de 20 cm.

1. Supondo que a direção do disparo é perpendicular às laterais perfuradas da caixa e ao deslocamento do caminhão e, também, que o atirador estava parado na estrada, determine a velocidade da bala.
2. Supondo, ainda, que o caminhão se desloca para a direita, determine qual dos orifícios, A ou B, é o de entrada.

2) O campo elétrico no interior de um capacitor de placas paralelas é uniforme, dado pela fórmula E = U/D, onde U é a diferença de potencial entre as placas e D é a distância entre elas. Veja o esquema na figura do problema 2. Uma gota de óleo, de massa M e carga positiva Q, é solta entre as placas horizontais do capacitor, no vácuo. A gota está em equilíbrio sob ação das forças gravitacional e elétrica.

1. Encontre a relação entre U, D, M, Q e g, onde g é a aceleração da gravidade.
2. Reduzindo a distância entre as placas para D/3 e aplicando uma diferença de potencial U1, verifica-se que a gota adquire uma aceleração para cima, de módulo igual ao da aceleração da gravidade g. Qual a razão U1/U ?

3) A fixação de um prego na parede requer uma força muito grande, e pode ser aplicada com o uso de um martelo. De que maneiras as Leis de Newton explicam o surgimento de tal força ? O que acontece se colocarmos uma borracha entre o prego e o martelo ?

4) A figura do problema 4 representa uma mesma mola helicoidal nas posições de equilíbrio assumidas, com diferentes massas suspensas. Qual é a constante elástica da mola e qual é seu período das oscilações realizadas se cortarmos o fio AB ? São dados: M = 12 kg; m = 0.25 kg; g = 10 m/s².

5) Numa instalação elétrica residencial, não se deve colocar fusível no fio neutro, pois, se ele se queimar, é possível que haja um aumento de tensão indesejável em certos aparelhos. No esquema da figura do problema 5, as resitências R representam lâmpadas iguais. Os fios apresentam as tensões +110V, 0V (neutro), -110V e P representa um fusível. Considerando o esquema, determine:

1. A tensão aplicada às lâmpadas, quando o fio neutro está ligado.
2. A tensão aplicada ás duas lâmpadas de baixo, se o fusível P se queimar.

6) Uma fonte sonora, em repouso no ponto A dentro de um gás, emite ondas esféricas de frequência 50 Hz e comprimento de onda de 6 m, que se refletem em uma parede rígida. No ponto B, considere as ondas que se propagam entre A e B diretamente e refletindo-se na parede. Observe figura do problema 6 e determine:

1. A velocidade de propagação dessas ondas.
2. A diferença entre os tempos de propagação das ondas entre os pontos A e B.
3. A diferença de fase entre as ondas sonoras no ponto B, em radianos.

7) Duas esferas A e B, de massas iguais M, estão presas nas extremidades de uma barra rígida, de massa desprezível e de comprimento L. Na figura do problema 7, você pode observar que o sistema gira livremente (sem atrito), sobre um plano horizontal, em torno de um pino P fixo no plano. A velocidade da esfera A tem módulo V_a, constante.

1. Qual o módulo V_b da velocidade do corpo B?
2. Qual o valor da razão entre os módulos das forças resultantes que agem nos corpos A e B, respectivamente ?
3. Qual o valor do módulo F_p da força que o pino P exerce sobre a barra ?

 

8) Uma placa metálica apresenta um orifício central de área Ao, na temperatura to. Explique o que acontece com a área do orifício quando a temperatura varia para t > to. 9) Na figura do problema 9, tem-se um frasco com água, hermeticamente fechado por uma membrana em sua parte superior. Dentro da água existe um balão de borracha, cuja massa específica média é igual á da água. Quando se comprime a membrana aplicando uma força F, o que aocntece com o balão? Explique.

10) Em dias quentes, as pessoas têm a impressão de ver poças de água no asfalto de uma estrada. Explique tal fenômeno fisicamente.