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UFJF
Vestibular para Engenharia da Produ??o - 2? faseRoteiro de Corre??o
Roteiro de Corre??o
Prova de F?sica - 18/07/2000
(Cada questão desta prova vale até três pontos)
Justifique suas respostas e, se necessário, utilize os seguintes dados:
| densidade absoluta da água = 1 g/cm3=103kg/m3 |
| aceleração da gravidade = 10m/s2 |
| velocidade da luz no vácuo = 3 x 108 m/s |
| constante universal dos gases perfeitos = 8,31 J/mol K |
| 1 atm = 105 N/m2=76 cm Hg |
| 1 cal = 4,2 J |
| 1 litro = 10-3 m3 |
Questão 01
Uma partícula de massa m = 20 g desce por uma rampa inclinada sem atrito, partindo do repouso de uma altura h = 5 cm em relação à base da rampa. Ao chegar ao final da rampa, a partícula é lançada no ar com uma velocidade de módulo v paralela ao solo. No momento em que a partícula deixa a rampa, um dispositivo a carrega com carga q = 2 C e ela entra numa região de campo magnético uniforme, de módulo B, paralelo ao solo e com direção e sentido tais que a força magnética que atua sobre a partícula tem a mesma direção, mas o sentido oposto à da força peso, que sobre ela atua (veja a figura).
Determine B para que a partícula continue a se deslocar no ar com velocidade constante paralela ao solo. Despreze a resistência do ar.
Questão 02
A explosão de 21,5 kg de tri-nitro tolueno (TNT) libera aproximadamente 9,0 x 107 J de energia. A explosão de uma bomba atômica de 21,5 Megatons, que contém material que pode sofrer fissão, equivale à explosão de uma carga de 2,15 x 1010 kg de TNT. Calcule a perda de massa do material físsil na explosão deste artefato nuclear.
Questão 03
Um praticante de saltos ornamentais, de massa 60 kg, cai a partir do repouso de uma plataforma que está 7,2 m acima do nível da água de uma piscina e mergulha verticalmente na piscina.
a) Calcule a velocidade com que ele atinge a superfície da água, desprezando as forças exercidas pelo ar sobre o corpo do saltador durante a queda.
b) Sabendo que o saltador
atinge o repouso após mergulhar verticalmente até a profundidade de
4 m, calcule a força média exercida pela água sobre
ele. c) Se a profundidade da piscina
fosse de apenas 3 m, com que velocidade o saltador atingiria o
fundo? Questão 04 A resistência de um
chuveiro elétrico é um fio de tungstênio de 1 m de
comprimento. O chuveiro funciona em condições normais sob a tensão
de 220 V, dissipando uma potência de 4840 W. Suponha que
a resistência esteja queimada porque o fio de tungstênio
arrebentou. Para "consertar" o chuveiro, uma pessoa despreparada faz uma
"emenda", eliminando um pedaço de 10 cm do fio, fazendo o chuveiro
funcionar novamente. a) Calcule a resistência
do chuveiro após o "conserto". b) Calcule a potência
dissipada pelo chuveiro após o "conserto". Questão 05 Um mol de um gás ideal
inicialmente à pressão P1 = 8,31 x 105
N/m2 e ocupando o volume de V1 = 5 litros,
sofre uma expansão isobárica até o volume de
V2 = 7 litros. Em seguida sofre uma diminuição de
pressão, mantendo seu volume constante, até a pressão P2
= 2 x 105 N/m2. Daí sofre uma
contração isobárica retornando a ocupar o volume de 5 litros, para em
seguida sofrer um aumento de pressão, mantendo seu volume constante,
até a pressão inicial P1. a) Represente num diagrama
PV (pressão x volume) a transformação
total sofrida pelo gás do estado inicial até o estado
final. b) Qual a temperatura atingida
pelo gás, em Kelvin, após a primeira
transformação? c) Qual o trabalho realizado
pelo gás na primeira transformação? Questão 06 Quando uma pessoa está
submersa, a pressão da água se opõe à expansão do
tórax e dos pulmões. Suponha que o limite para que uma pessoa consiga
respirar sem dificuldades corresponda a uma força resultante máxima
de 400 N, aplicada perpendicularmente sobre a superfície do seu
tórax. Se a pessoa mergulhar e nadar horizontalmente, usando apenas um tubo
vertical para respirar, até que profundidade ela conseguirá respirar
sem dificuldades? Considere que a área do tórax da pessoa seja
de 0,08 m2. Questão 07 Num canteiro de obras de uma
construção, um guindaste eleva um corpo metálico de massa 400 Kg, na
vertical e com velocidade constante, até uma altura de 10m.
a) Faça o diagrama de
forças atuantes no corpo, identificando cada uma das forças. b) Calcule o trabalho realizado
pela força aplicada pelo guindaste sobre o corpo para
elevá-lo. c) Após elevar o corpo,
o guindaste se desloca na horizontal, com velocidade constante, por uma
distância de 20 m. Qual o trabalho da
força peso sobre o corpo neste deslocamento? Justifique sua resposta.
Questão 08 Um raio luminoso, de
intensidade I0, incide perpendicularmente a um meio, cujo
índice de refração relativo é n. As intensidades
refletidas e transmitidas são: Encontre o valor de
IR + IT e dê o significado físico desse
resultado. Questão 09 Num acelerador de
partículas, um elétron percorre uma trajetória circular de raio de 10
km e com velocidade escalar de 100.000 km/s. Encontre o número
de rotações por segundo que este elétron
realiza. Questão 10 Numa ponte de Wheatstone,
substituímos um dos resistores por um fio homogêneo, de seção
transversal constante e comprimento LA à temperatura
TA = 25 oC (veja a figura, onde G é um
galvanômetro). As resistências dos resistores são R1 = 2 W , R2 = 4,2 W e
R3 = 2,1 W . Se o fio for aquecido
até a temperatura TP = 225 oC, seu comprimento
aumentará para LP, e será necessário alterar o valor
da resistência R3 para 2,12 W , para equilibrar a ponte novamente (R1 e R2
são mantidas as mesmas). a) Encontre a razão
entre LP e LA, admitindo que a área
transversal do fio e a resistividade do material não foram
alteradas. b) Com base nesse resultado,
encontre o coeficiente de dilatação linear do fio. Fonte: http://www.ufjf.br