FÍSICA – TODAS AS FRENTES2º Simulado Periódico 2016

DATA: 26/03/2016

QUESTÃO 1TEMA: Equações Horárias do MUV (Prof.

Norberto Alves)

Tonhão, estudando o movimento retilíneo uniformemente variado, deseja determinar a posição de um móvel no instante em que ele muda o sentido de seu movimento. Sendo a função horária da posição do móvel dada por x (t )=2 t 2−12 t+30, onde x é sua posição em metros e t o tempo de movimento em segundos, a posição desejada é:

a) 0 mb) 30 mc) 12 md) 6 me) 15 m

QUESTÃO 2TEMA: Equações Horárias do MUV (Prof.

Norberto Alves)

Uma partícula, partindo do repouso, descreve um movimento retilíneo uniformemente variado e, nos primeiros 10 s de seu movimento, percorre metade da distância total prevista para sua viagem. A metade restante será percorrida em, aproximadamente:

a) 24,1 sb) 4,1 sc) 10 sd) 5 se) 5,8 s

QUESTÃO 3TEMA: Plano Inclinado (Prof. Mateus

Morais)

Na montagem abaixo um bloco de massa m=5kg encontra-se apoiado em uma mola de constante

elástica k=250 Nm

, sobre um plano inclinado de

θ=30°, perfeitamente liso. Nessas condições, sobre a deformação (∆ x) sofrida pela mola pode-se afirmar que:

a) ∆ x=5 cm;b) ∆ x=10cm;c) ∆ x=15cm;d) ∆ x=20cm;e) ∆ x=25cm;

QUESTÃO 4TEMA: Plano Inclinado (Prof. Mateus

Morais)

No arranjo experimental da figura os corpos A e B tem massas, respectivamente, 10 kg e 5 kg. O plano inclinado está fixo e é perfeitamente liso, o fio inextensível passa sem atrito pela polia de massa desprezível. Nessas condições e correto se afirmar que:

Considere g=10ms2

a) O sistema não se move e a tração no fio é maior que 40N;b) O sistema não se move e a tração no fio é menor que 50N;c) O bloco A desce o plano e a tração no fio vale 40N;d) O bloco B cai e a tração no fio vale 50N;e) O bloco A sobe o plano e a tração no fio é maior que 50N;

QUESTÃO 5TEMA: Espelhos Esféricos (Raios notáveis)

(Prof. Marco Aurélio)

Isaac Newton foi o criador do telescópio refletor. O mais caro desses instrumentos até hoje fabricado pelo homem, o telescópio espacial Hubble (1,6 bilhão de dólares), colocado em órbita em 1990, apresentou em seu espelho côncavo, dentre outros, um defeito de fabricação que impede a obtenção de imagens bem definidas das estrelas distantes. Qual das figuras a seguir representaria o funcionamento perfeito do espelho do telescópio?

CASD Vestibulares FRENTE N 1

QUESTÃO 6TEMA: Espelhos Esféricos

(Estudo analítico da imagem) (Prof. Marco Aurélio)

Observe o adesivo plástico apresentado no espelho côncavo de raio de curvatura igual a 1,0 m na figura. Essa informação indica que o espelho produz imagens nítidas com dimensões até cinco vezes maiores que as de um objeto colocado diante dele. Considerando válidas as condições de nitidez de Gauss para esse espelho, calcule o aumento linear conseguido quando o lápis estiver a 10 cm do vértice do espelho, perpendicularmente ao seu eixo principal, e a distância em que o lápis deveria estar do vértice do espelho, para que sua imagem fosse direita e ampliada cinco vezes.

a) A=1,25 e p=40 cmb) A=1,75 e p=40 cmc) A=1,55 e p=20 cmd) A=1,25 e p=20 cme) A=2,50 e p=20 cm

QUESTÃO 7TEMA: Linhas de Força (Prof. Gustavo

Mendonça)

Considere o seguinte esquema de linhas de força geradas por uma carga positiva e uma negativa:

(Retirado de: http://3.bp.blogspot.com/-paPQ4u6uVe8/TZM_iNYVGCI/AAAAAAAAZb0/enxBo3iAmX0/s1600/linhas+4.png, em

26/03/2016)

Assinale a alternativa correta sobre o que ocorre ao soltarmos uma carga de prova pontual positiva na região das linhas de força mostradas acima:

a) A carga de prova irá, espontaneamente, no sentido da carga positiva para a negativa com aceleração constante.b) A carga de prova irá, espontaneamente, no sentido da carga negativa para a positiva com aceleração constante.c) A carga de prova permanecerá em repouso se o ponto de soltura for o ponto médio do segmento que liga as cargas positiva e negativa.d) A carga de prova irá, espontaneamente, no sentido da carga positiva para a negativa com aceleração não-constante.e) A carga de prova irá, espontaneamente, no sentido da carga negativa para a positiva com aceleração não-constante.

QUESTÃO 8TEMA: Campo Elétrico (Prof. Gustavo

Mendonça)

A figura esquematiza o experimento de Robert Millikan para a obtenção do valor da carga do elétron. O vaporizador borrifa gotas de óleo extremamente pequenas que, no seu processo de formação, são eletrizadas e, ao passar por um pequeno orifício, ficam sujeitas a um campo elétrico uniforme, estabelecido entre as duas placas A (com carga positiva) e B (com carga negativa), mostradas na figura.

2 FRENTE N CASD Vestibulares

Na gota, além do peso e da força elétrica, age uma força de resistência do ar, contrária ao movimento daquela, cujo módulo é calculado pela seguinte expressão:

F resistênciado ar=1,669. 10−7 . v

onde v é o módulo da a velocidade da gota em m/s.Sabendo que o vaporizador gera gotas de massa 4,71.10-7 kg e com excesso de 1010 elétrons, que o campo elétrico no aparato foi ajustado para 1912 N/C, que a gravidade local é vertical, para baixo e vale 10 m/s² e que as gotas caem com velocidade constante de 10 m/s, determine o módulo da carga elétrica do elétron medida nas condições experimentais descritas.

a) 1,58.10-19 Cb) 1,59.10-19 Cc) 1,60.10-19 Cd) 1,61.10-19 Ce) 1,62.10-19 C

RESOLUÇÃO 1

ALTERNATIVA C O instante em que o móvel altera o sentido de seu movimento é aquele em que sua velocidade é nula!Portanto, devemos determinar a função horária da velocidade do móvel e calcular para qual valor do tempo a velocidade será igual a 0.

Comparando a função dada com a função horária da posição do MUV, obtemos:

x (t )=x0+v0t+a2t 2

x (t )=t 2−12 t+30

x0=30mv0=−12m /sa=4m /s2

Logo a função horária da velocidade será:

v ( t )=v0+at⇒ v ( t )=−12+4 t

Devemos calcular para qual valor do tempo a velocidade será nula, logo:

0=−12+4 t⇒ t=3 s

Substituindo t=3na função horária da posição do móvel, obteremos sua posição:

x=(3)2−12 (3 )+30⇒ x=12m

RESOLUÇÃO 2

ALTERNATIVA B

A estrada é composta por duas metades de tamanho d cada uma, sendo que a primeira metade é percorrida num tempo t 1=10 s e a segunda metade percorrida num tempo t 2 que queremos calcular.

Vamos aplicar a função horária do MUV para a primeira metade do percurso:

△ s=v0 t 1+a2t12⇒d=a

2102⇒ d=50a

v ( t )=v0+at⇒ v f=10a

Assim, o móvel terá que percorrer a mesma distância d, começando agora com uma velocidade inicial dada por v f=10 a, acima calculada.

△ s=v0 t+a2t 2⇒ d=v0 t 2+

a2t22

50a=(10a ) t2+a2t 22⇒ 50=10 t 2+

12t 22

50=10t 2+12t22⇒ t 2

2+20 t 2−100=0

Resolvendo essa equação do segundo grau obtemos:

t 2=−b±√b2−4 ac

2a=

−20±√400−4 (1)(−400)2(1)

t 2=−20±√800

2=−20±20√2

2

Ou seja, as duas raízes são:

t 2=−10+10√2≈−10+10 (1,41 )=4,1 st 2=−10−10√2≈−10−10 (1,41 )=−24,1 s

Somente a raiz positiva tem sentido físico, logo será gasto um tempo de 4,1 s para percorrer a metade restante.

RESOLUÇÃO 3

ALTERNATIVA B

Decompondo as forças nas direções normal e paralela ao plano:

F el=Psen (θ )⟹k ∆ x=mgsen(30 °)

Logo: ∆ x=0,1m=10 cm.

RESOLUÇÃO 4

CASD Vestibulares FRENTE N 3

ALTERNATIVA A

Decompondo a força peso nas direções do movimento (x) e Normal (y):

P x=PA sen (30 °)P y=PA cos(30 ° )

Assim, aplicando a Segunda Lei de Newton à direção de movimento do bloco:

FRx=P x−T=mAaA (1) – Bloco A descendo;

Aplicando também o Princípio Fundamental da Dinâmica ao bloco B:

FR=T−mBg=mB aB (2) – Bloco B subindo;

Sendo o fio inextensível, temos que os blocos apresentam mesmas acelerações escalares, ou seja,

a A=aB=a.

Somando as eqs. (1) e (2):

P x−T+T−mBg=(m¿¿ A+mB)a ¿ mA sen (30° ) g−mBg=(m¿¿ A+mB)a ¿

a=0.

Logo o sistema não se move e, pela equação (2):

T=mB g T=50N .

RESOLUÇÃO 5

ALTERNATIVA D

Todo raio paralelo ao eixo principal que incide na superfície refletora, tem o raio refletido no foco.

RESOLUÇÃO 6

ALTERNATIVA A

Dados: R=1m; p1=10cm e A2=5A distância focal desse espelho é:

Para o objeto situado a 10cm do espelho, o aumento (A1) pode ser calculado pela equação do aumento linear transversal:

Para que a imagem fosse direita e ampliada cinco vezes o aumento seria A2=+5. Para tal, a distância do objeto ao espelho seria p2.

Aplicando novamente a expressão do aumento:

RESOLUÇÃO 7

ALTERNATIVA D

A linha de força representa o campo elétrico no sentido de que em cada ponto dela, ao traçarmos uma tangente, obtém-se a direção e o sentido do campo elétrico. Dessa forma, ao soltarmos uma carga de prova positiva ao longo de uma linha de força, ela sofrerá uma aceleração no mesmo sentido da linha, já que agirá na carga uma força elétrica com mesmo sentido do campo. Dessa forma, como as linhas apontam da carga postiva para a negativa, a carga de prova se moverá espontaneamente nesse sentido. Como o campo mostrado na figura da questão não é uniforme, a força também não será constante, portanto, a aceleração não será constante.

RESOLUÇÃO 8

ALTERNATIVA B

A gota cai com velocidade constante. Dessa forma, a força resultante sobre ela é nula e a força de resistência do ar, por ser contrária ao movimento, apontará para cima. O campo elétrico entre as placas carregadas aponta para baixo, mas como há um excesso de elétrons na gota, temos uma carga negativa e a força elétrica apontará, portanto, para cima. Desenhando as forças que atuam na gota, temos:

Dessa forma, podemos escrever:

F ele+F resistênciadoar=P

Substituindo as fórmulas da força elétrica, do peso e da resistência do ar (que foi dada no enunciado):

qE+1,669.10−7 . v=m. g

Do enunciado, temos os dados: m = 4,71.10-7 kg, g = 10 m/s², v = 10 m/s, E = 1912 N/C e q = n.e = 1010.e (carga

4 FRENTE N CASD Vestibulares

do elétron = carga elétrica elementar). Substituindo esses dados na expressão acima:

1010 . e .1912+1,669.10−7 .10=4,71. 10−7 .101,912.1013 . e=(4,71−1,669 ) .10−6

1,912. e=3,041.10−19

e=3,0411,912

.10−19

e=1,59. 10−19C

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