prova fisica

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<p>Questão 1</p><p>Respondida</p><p>O princípio de Pascal é a variação de pressão em um local de um fluido, em repouso, que se</p><p>transmite integralmente a todo o fluido.</p><p>A figura a seguir mostra, de forma simplificada, o sistema de freio a disco de um automóvel.</p><p>Fonte: elaborada pelo autor.</p><p>Ao pressionar o pedal do freio, esta empurra o êmbolo do primeiro pistão que, por sua vez,</p><p>empurra um segundo pistão. O segundo pistão pressiona uma pastilha de freio contra um disco</p><p>metálico preso à roda, fazendo com que ela diminua sua velocidade angular.</p><p>Considerando que d2 seja 3 vezes maior que o diâmetro d1, qual a razão entre a força aplicada</p><p>ao pedal de freio pelo pé do motorista e a força aplicada à pastilha de freio?</p><p>Assinale a alternativa correta:</p><p>• 2.</p><p>• 4.</p><p>• 7.</p><p>• 9.</p><p>• 11.</p><p>Sua resposta</p><p>9.</p><p>O Princípio de Pascal afirma que a pressão aplicada a um fluido confinado é transmitida de</p><p>forma igual para todas as direções. Portanto, a pressão que o motorista exerce no pedal é</p><p>transmitida igualmente para o pistão que pressiona a pastilha contra o disco de freio. A</p><p>relação entre as forças aplicadas é inversamente proporcional aos quadrados dos diâmetros</p><p>dos pistões, devido à equação da pressão (P = F/A, onde P é a pressão, F é a força e A é a</p><p>área).Como a área é proporcional ao quadrado do diâmetro [A = π(d/2)²], e considerando que</p><p>d2 = 3d1, a área do segundo pistão (A2) é 9 vezes maior do que a área do primeiro pistão (A1),</p><p>pois 3d122=9d122Se a mesma pressão é aplicada em ambos os pistões, a força que o</p><p>motorista precisa aplicar no pedal de freio (F1) e a força aplicada à pastilha de freio (F2)</p><p>podem ser relacionadas pela razão das áreas:F1A1=F2A2F1F2=A1A2=9(d12)2(d12)2=9Isso</p><p>significa que a força aplicada à pastilha de freio é 9 vezes maior que a força aplicada ao pedal</p><p>pelo motorista.</p><p>Questão 2</p><p>Respondida</p><p>A Cinemática é uma das áreas da Física que tem como objetivo principal descrever os</p><p>movimentos de forma algébrica utilizando grandezas como a posição, o tempo, a velocidade e</p><p>a aceleração. Dentre os diversos tipos de movimentos descritos por funções matemáticas temos</p><p>o Movimento Retilíneo Uniformemente Variado. Nesse tipo de movimento o corpo sofre uma</p><p>alteração em sua velocidade, porém com aceleração constante. É possível representar esse tipo</p><p>de movimento através de um gráfico da velocidade em função do tempo. No caso em que um</p><p>corpo parte do repouso e executa um MRUV com uma aceleração igual a 3,0 m/s2. O gráfico</p><p>da velocidade em função do tempo é uma reta crescente.</p><p>De acordo com a informações apresentadas, determine o deslocamento escalar, em metros,</p><p>realizado pelo corpo apresentado no enunciado entre os instantes de tempo t1 = 0 s e t2 = 6,0 s.</p><p>Assinale a alternativa correta:</p><p>• 18 m.</p><p>• 27 m.</p><p>• 36 m.</p><p>• 54 m.</p><p>• 108 m.</p><p>Sua resposta</p><p>54 m.</p><p>Alternativa CORRETA: 54 m.Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) é</p><p>descrito pela equação:s=s0+v0t+a2t2Dado que o corpo parte do repouso, temos v0 =0 m/s. A</p><p>aceleração a é dada como 3,0 m/s2 Para determinar o deslocamento entre t1 = 0 s e t2 = 6,0 s,</p><p>usamos a equação acima considerando S0= =0 (posição inicial) e t = 6</p><p>s.s=0+06+12(3)(6)2=54 metros</p><p>Questão 3</p><p>Respondida</p><p>O fenômeno “El Niño” é uma alteração significativa e de curta duração na distribuição de</p><p>temperatura de superfície da água do Oceano Pacífico com sérias consequências para o clima</p><p>global. Parte do efeito se dá pelo consequente aquecimento da atmosfera e do regime de chuvas</p><p>em diferentes continentes. Para considerar a ocorrência do El Niño, a alteração da temperatura</p><p>(com relação à média) basta ser de pouco mais de 0,5 oC. Isso parece pouco, mas para aquecer</p><p>um volume significativo de água dos oceanos, é necessária uma grande quantidade de energia.</p><p>Determine a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura da massa de água</p><p>em 0,5 oC.</p><p>DADOS: Calor específico da água = 1 cal/g oC. Sabendo que a massa de água líquida dos</p><p>oceanos terrestres é de cerca de 1,4 x 1021 kg.</p><p>Assinale a alternativa correta:</p><p>• 7 x 1023 cal.</p><p>• 7 x 1024 cal.</p><p>• 7 x 1020 cal.</p><p>• 1,4 x 1021 cal.</p><p>• 1,4 x 1024 cal.</p><p>Sua resposta</p><p>7 x 1023 cal.</p><p>Precisamos converter a massa de kg para g, para isso basta multiplicarmos por 103. A fórmula</p><p>para calcular a quantidade de calor (Q) necessária para mudar a temperatura</p><p>é:Q=m.c.ΔT=1400x1021.(1).(0,5)Q=7x1023cal</p><p>Questão 4</p><p>Respondida</p><p>A bateria do seu celular contém uma carga de 2600 mAh a uma tensão de 4.35 V. Em sua</p><p>residência, você dispõe de dois carregadores, denominados C1 e C2, com correntes de saída</p><p>de i1 = 0,5 A e i2 = 1,2 A, respectivamente, e tensões próximas a 4,5 V. Gostaríamos de</p><p>determinar o tempo aproximado necessário para carregar completamente a bateria do seu</p><p>celular utilizando cada um desses carregadores.</p><p>Qual seria o tempo estimado para o carregamento da bateria do seu celular usando os</p><p>carregadores C1 e C2?</p><p>Assinale a alternativa correta:</p><p>• 6,5 horas e 3,5 horas.</p><p>• 6,5 horas e 2,2 horas.</p><p>• 5,2 horas e 3,5 horas.</p><p>• 5,2 horas e 2,2 horas.</p><p>• 4 horas e 3 horas.</p><p>Sua resposta</p><p>5,2 horas e 2,2 horas.</p><p>A capacidade da bateria (QQ) foi fornecida como 2600 mAh2600mAh, e precisamos</p><p>converter isso para ampères (AhAh) antes de calcular o tempo de</p><p>carregamento. Q= 2600mAh.1A1000 mAh=2,6 AhAgora, podemos usar a fórmula</p><p>t=Q/t onde Q é a capacidade da bateria e I é a corrente de carga.t1=2,6/0,5 = 5,2 ht2 =</p><p>2,6/1,2h = 2,2 hO tempo estimado para carregar a bateria usando o carregador C1 é de5,2</p><p>horas. Isso ocorre porque o carregador C1C1 fornece uma corrente de carga menor.O tempo</p><p>estimado para carregar a bateria usando o carregador C2 é de aproximadamente 2,2 horas.</p><p>Isso ocorre porque o carregador C2 fornece uma corrente de carga maior.</p><p>Questão 5</p><p>Respondida</p><p>Um trem formado por três vagões iguais se move para leste com uma velocidade de 2,0 m/s.</p><p>Outro vagão, que também vai para leste, alcança e se junta aos três vagões. Esse vagão tem</p><p>uma velocidade de 4,0 m/s. O trem de quatro vagões segue se movendo para leste. Logo</p><p>depois, o trem de quatro vagões encontra um quinto vagão, que está parado nos trilhos. O</p><p>quinto vagão se junta ao trem, formando um trem de cinco vagões. Qual é a velocidade do</p><p>trem de cinco vagões?</p><p>Assinale a alternativa correta.</p><p>• A velocidade final, com cinco vagões, é de 2,0 m/s.</p><p>• A velocidade final, com cinco vagões, é de 2,5 m/s.</p><p>• A velocidade final, com cinco vagões, é de 3,0 m/s.</p><p>• A velocidade final, com cinco vagões, é de 1,5 m/s.</p><p>• A velocidade final, com cinco vagões, é de 1,0 m/s.</p><p>Sua resposta</p><p>A velocidade final, com cinco vagões, é de 2,0 m/s.</p><p>Alternativa CORRETA: A velocidade final, com cinco vagões, é de 2,0 m/s.Primeiramente</p><p>vamos analisar o trem de três vagões e o acoplamento do quarto vagão. Aplicando a</p><p>conservação da quantidade de movimento linear, e sabendo que os três vagões são idênticos,</p><p>tem-se: m1V1 +3m(V2) = 4m.V3Como as massas dos vagões são iguais, é possível fazer a</p><p>simplificação:V1 +3(V2) = 4.V34,0+3. (2,0)=4.V3V3 = 2,5 m/sAgora, analisando a colisão com</p><p>o quinto vagão que está em repouso (V4 = 0), e considerando a massa total dos 4 vagões (4m),</p><p>podemos determinar a velocidade final (V5). (4m). V3 +m.(V4) = 5m.V5 (4m). V3 +m.(0) =</p><p>5m.V5Novamente, simplificando as massas:(4)V3 = 5.V5V5 = (4/5). V3= 2,0 m/s</p><p>Questão 6</p><p>Sem resposta</p><p>As cargas elétricas são componentes fundamentais da estrutura da matéria. Para se obter a</p><p>intensidade das forças elétricas utilizamos a lei de Coulomb que é a relação da intensidade da</p><p>força elétrica sendo diretamente proporcional às intensidades das cargas elétricas envolvidas,</p><p>e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. Supondo uma partícula com</p><p>uma carga q1 =+3,5x10-5C está a 9,0 cm de distância de uma segunda partícula q2 =-1,5x10-5C.</p><p>O módulo da força eletrostática entre as partículas é dado por: (Considere k=9.109N.m2C2).</p><p>Assinale a alternativa correta:</p><p>• 58,3 N.</p><p>• 563,3 N.</p><p>• 523,3 N.</p><p>• 553,3 N.</p><p>• 583,3 N.</p><p>Sua resposta</p><p>583,3 N.</p><p>Pela Lei de Coulomb:Fe=k.|Q|.|q|d2Fe=9.109.|3,5.10-5|.|-1,5.10-</p><p>5|(0,09)2Fe=4,7250,0081=583,3 N.</p><p>Questão 7</p><p>Sem resposta</p><p>Uma barra de coeficiente de dilatação α = 6π.10-4 oC-1 com comprimento inicial de 3 m e</p><p>temperatura inicial de 30 oC está presa a uma parede por meio de um suporte de fixação S. A</p><p>outra extremidade da barra B está posicionada no topo de um disco de raio R = 36 cm. Quando</p><p>aumentamos lentamente a temperatura da barra até um valor final T, verificamos que o disco</p><p>sofre um deslocamento angular Δθ = 30o no processo.</p><p>Supondo que o disco rola sem deslizar e desprezando os efeitos da temperatura sobre o suporte</p><p>S e também sobre o disco, calcule o valor de T em graus celsius.</p><p>Fonte: elaborada pelo</p><p>autor.</p><p>Assinale a alternativa correta:</p><p>• T = 45,8 oC.</p><p>• T = 15,1 oC.</p><p>• T = 84,7 oC.</p><p>• T = 36,6 oC.</p><p>• T = 63,33 oC.</p><p>Sua resposta</p><p>T = 63,33 oC.</p><p>O ângulo dado é 30º. Precisamos convertê-lo para radianos para usar na fórmula de</p><p>deslocamento angular. A conversão é feita multiplicando o ângulo em graus por π180.Ângulo</p><p>de deslocamento, θ=30O=30.π180=0,5236 radO deslocamento linear do disco (d) é igual ao</p><p>raio do disco (R) multiplicado pelo ângulo em radianos. A fórmula d=R.θ, onde θ é o ângulo</p><p>em radianos.Igualamos o deslocamento linear do disco (d) com a dilatação linear da barra</p><p>(ΔL).ΔL = L0.α.ΔTΔL =d=R.θ=0,36.0,5236=0,1885 mPortanto,ΔL=L0.α.ΔT=0,1885 Reorga</p><p>nizamos a equação para encontrar ΔT, que é a variação de temperatura que estamos</p><p>buscando.ΔT=0,1885L0.α= 0,18853.6π.10-4 =33,33 oCΔT=Tf-</p><p>TiTf= ΔT+Ti=30+33,33=63,33 oC</p><p>Questão 8</p><p>Sem resposta</p><p>Em um contexto industrial, o entendimento das leis da termodinâmica é crucial, principalmente</p><p>em indústrias que envolvem processos de troca de calor e trabalho, como a indústria</p><p>petroquímica ou de geração de energia. Uma aplicação prática desses conceitos pode ser vista</p><p>nas turbinas a gás, que são essenciais para a conversão de energia térmica em energia mecânica,</p><p>e consequentemente em eletricidade.</p><p>O desempenho e a eficiência de uma turbina estão diretamente ligados à capacidade do</p><p>engenheiro de aplicar as leis dos gases ideais e entender o comportamento do gás sob diferentes</p><p>condições de pressão, volume e temperatura. As transformações adiabáticas, por exemplo, são</p><p>processos nos quais não há transferência de calor, aspecto que afeta significativamente a</p><p>eficiência do ciclo termodinâmico de uma turbina.</p><p>Considerando o ciclo de operação de uma turbina a gás, onde o gás sofre uma transformação</p><p>adiabática, qual é a relação correta entre a pressão inicial (Pi) e a pressão final (Pf) do gás,</p><p>sabendo que o volume inicial (Vi) e o volume final (Vf) estão envolvidos e que o processo não</p><p>envolve transferência de calor para o ambiente?</p><p>Assinale a alternativa correta:</p><p>• Pi.Vi</p><p>γ = Pf.Vf</p><p>γ</p><p>• Pi/Vf = (Vi/Vf).γ</p><p>• Pi.Vi = Pf.Vf.γ</p><p>• Pi/Vf = (Vf/Vi)γ</p><p>• Pi</p><p>γVi = Pf</p><p>γ.Vf</p><p>Sua resposta</p><p>Pi.Vi</p><p>γ = Pf.Vf</p><p>γ</p><p>Neste tipo de questão, é fundamental reconhecer o papel das transformações adiabáticas nos</p><p>ciclos de operação das turbinas a gás e como elas afetam a eficiência geral do sistema. Em um</p><p>processo adiabático ideal, a relação entre pressão e volume é mantida constante quando</p><p>multiplicada pelo índice adiabático γ, que é a razão dos calores específicos. Portanto, a</p><p>alternativa correta que descreve a relação entre a pressão e o volume inicial e final em um</p><p>processo adiabático é a Pi.Vi</p><p>γ = Pf.Vf</p><p>γ.</p><p>Questão 9</p><p>Sem resposta</p><p>Existem diversos casos em que os resistores e os capacitores são associados em série ou em</p><p>paralelo para formarem um circuito elétrico. Considere o circuito abaixo em que dois</p><p>resistores, em série, foram associados a um capacitor de capacitância igual a 3μF.</p><p>Em um determinado momento, a corrente elétrica que estava atravessando todos os elementos</p><p>do circuito tinha uma intensidade igual a 0,5A.</p><p>Questão 10</p><p>Sem resposta</p><p>Um trem de levitação magnética japonês, conhecido como Maglev e ainda em fase de testes,</p><p>estabeleceu um novo recorde mundial de velocidade nesta terça-feira (21), atingindo 603 km/h.</p><p>Este feito aconteceu menos de uma semana após superar a marca anterior. "A velocidade de</p><p>603 km/h foi mantida por 10,8 segundos", disse o porta-voz da Central Japan Railway, empresa</p><p>responsável pelo trem, ao destacar que o trem estava passando por um túnel quando alcançou</p><p>essa marca e enfatizou ser um recorde mundial. Este teste, que contou com passageiros a bordo,</p><p>ocorreu em uma pista especial de 42,8 km em Yamanashi, região central do Japão, local onde</p><p>o Maglev tem sido aprimorado há anos. A finalidade desse teste era validar a estabilidade desse</p><p>meio de transporte, inclusive quando opera em velocidades bem superiores às previstas para o</p><p>serviço regular.</p><p>Ao analisar o desempenho do trem Maglev, é possível elaborar um gráfico de velocidade versus</p><p>tempo, que ilustra a variação de velocidade do trem durante um período específico.</p><p>Com base nesse gráfico, podemos inferir que o movimento do trem é ______ entre os instantes</p><p>de 0 a 80 s e 90,8 s a 170,8 s, e é ____ entre os instantes de 80 s e 90,8 s. Adicionalmente, a</p><p>aceleração do trem está estimada em ____ entre os momentos 90,8 s e 170,8 s, e nesse intervalo,</p><p>ele percorreu uma distância aproximada de ___.</p><p>Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas.</p><p>• uniforme, uniformemente variado, 2,1 m/s2; 4585 m.</p><p>• uniformemente variado, uniforme, -7,5 m/s2; 3570 m.</p><p>• uniformemente variado, uniforme, -2,1 m/s2; 6692 m.</p><p>• uniforme, uniformemente variado, 7,5 m/s2; 1570 m.</p><p>• uniformemente variado, uniforme, -7,5 m/s2, 3140 m.</p><p>Sua resposta</p><p>uniformemente variado, uniforme, -7,5 m/s2; 3570 m.</p><p>Com base nesse gráfico, podemos inferir que o movimento do trem é uniformemente</p><p>variado entre os instantes de 0 a 80 s e 90,8 s a 170,8 s, e é uniforme entre os instantes de 80</p><p>s e 90,8 s. Adicionalmente, a aceleração do trem está estimada em -2,1 m/s2 entre os</p><p>momentos 90,8 s e 170,8 s, e nesse intervalo, ele percorreu uma distância aproximada de 6692</p><p>m.Para converter a velocidade de km/h para m/s divida o valor por 3,6. Portanto 603/3,6 =</p><p>167,3 m/s.a=ΔvΔt=0-167,3170,8-90,8= -2,1 m/s O deslocamento pode ser encontrado por</p><p>meio da área de baixo da reta neste intervalo.s=12Bh=12 Δt.Δv=1280.167,3=6692 m</p><p>Fonte: elaborada pelo autor.</p><p>Com base nessas afirmações analise as seguintes sentenças:</p><p>I. A ddp no capacitor é igual a 11,5V.</p><p>II. A ddp no capacitor é igual a 1,5V.</p><p>III. A carga acumulada no capacitor é igual a 34,5 μC.</p><p>IV. A carga acumulada no capacitor é igual a 1,5 μC.</p><p>Assinale a alternativa corretas quanto a análise das afirmativas.</p><p>• II e IV, apenas.</p><p>• I e III, apenas.</p><p>• I, III e IV, apenas.</p><p>• I, II e III, apenas.</p><p>• II, III e IV, apenas.</p><p>Sua resposta</p><p>I e III, apenas.</p><p>A DDP total de 12V deve ser conservada em todo o circuito, portanto: VT = VR1+VR2+VCSendo</p><p>V=R.i, então 12 = (6.0,5)+(1.0,5)+ VCVC= 11,5 V A carga no capacitor é Q=C.V,</p><p>portanto:Q=3uF.11,5V = 34,5 uC Assim, as afirmativas I e III estão corretas.</p>