Vamos treinar para a OBF 2012 !!

OBF 2012 - Resolução parcial comentada Nível 3

01. Nos jogos olímpicos de Londres foi projetado um centro energético que vai produzir energia aquecimento aos atletas durante a competição. Supondo que a estação energética funciona como uma máquina termodinâmica ideal, qual o rendimento máximo que a máquina termodinâmica pode ter se a mesma opera entre as temperaturas – 33⁰C e 27⁰C:

(a) 100%    (b) 80%    (c) 60%    (d) 40%     (e) 20%

η = 1 – T₂/T₁ = 1 – 240/300 = 60/300 = 0,20 = 20%.

02. A The London Eye é uma roda gigante de 135 m de altura, que foi inaugurada em Londres no ano 2000. Em dias claros, a distância máxima que se pode observar no horizonte do alto da roda gigante é cerca de:

(a) 25 km    (b) 29 km    (c) 43 km    (d) 37 km    (e) 41 km

03. Um saltador ornamental está a 10 m de altura de uma piscina, que tem 8 m de profundidade. Qual é a profundidade aparente da piscina observada pelo atleta?

(a) 14 m    (b) 11,2 m    (c) 8 m    (d) 7,14 m    (e) 5,7 m

p/p’ = n_OBJ/n_OBS => 8/p’ = 1,4/1 => p’ = 8/1,4 = 5,7 m.

04. Sabendo que uma máquina de atirar bolas de tênis consegue atirar a bolinha a 72 km/h. Qual a energia da bolinha sabendo que a bola pesa 60 g e que a máquina atira as bolas verticalmente em direção a um alvo que está a 1,80 m de altura. (1kJ = 10³ J) 

(a) 1,6 kJ    (b) 1,2 kJ   (c) 24 J    (d) 12 J    (e) 1 J

E_C = m.V²/2 = 0,06.20²/2 = 0,06.400/2 = 0,06.200 = 12 J.

05. Se um tenista rebate uma bola fazendo-a voltar numa trajetória perpendicular à anterior, qual a força aplicada pelo tenista, considerando que a colisão durou 0,1 s? Considere que antes e depois da colisão a bola tenha a mesma velocidade de 72 km/h, e que sua massa seja 60 g.

(a) 12 N    (b) 17 N    (c) 34 N    (d) 10,8 N    (e) 24 N

06. Uma das faces de uma janela de vidro plano da vila olímpica, tem coeficiente de condutibilidade térmica 0,84 J/s.cm.°C, 
uma área de 1000 cm² e espessura de 4 mm. Sendo o fluxo de calor por condução através do vidro de 250 calorias por segundo, 
calcule a diferença de temperatura entre suas faces.

(a) 45°C    (b) 50°C    (c) 55°C    (d) 60°C    (e) 65°C

I. Fazer as transformações necessárias:

A = 1000 cm².

K = 0,84 J/s.cm.°C = 0,84/4,2 = 0,2 cal/s.cm.°C. (1 cal = 4,2 J)

e = 4 mm = 0,4 cm.

II. Φ = K.A.Δθ/e => 250 = 0,2.1000.Δθ/0,4 => Δθ = 100/200 = 0,5⁰C.

A questão deve ser anulada, observe que a constante k tem em negrito em cm, se fosse em m, a resposta seria o item b.

07. Ciclismo é um esporte de corrida de bicicleta cujo objetivo dos participantes é chegar primeiro a determinada meta ou cumprir determinado percurso no menor tempo possível. Faz parte do programa olímpico desde a primeira edição moderna dos jogos de Atenas, em 1896, quando os eventos realizados eram apenas de Pista. Até os Jogos de 1984 em Los Angeles teve apenas a participação masculina. As mulheres começaram a participar dos eventos de estrada nas Olimpíadas de Seul, em 1988. Um ciclista que se move a 36 km/h começa a frear quando avista um obstáculo a 10 m, qual é a aceleração mínima que garante que ele não bata no obstáculo?

(a) 10 m/s²    (b) 5 m/s²    (c) 3 m/s²    (d) 6,5 m/s²    (e) 0,5 m/s²

V² = V₀² – 2.a.ΔS => 0² = 10² – 2.a.10 => a = 100/20 = 5 m/s².

08.  O recorde de arremesso de bola de tênis mais rápido é de 70 m/s. Supondo que tal bola tivesse massa de 60 g, calcule a ordem de grandeza do comprimento de onda associado à bolinha neste arremesso.

(a) 10^-33 m    (b) 10^-34 m    (c) 10^-35 m    (d) 10^-36 m    (e) 10^-37 m

I. E = m.v²/2 e E = h.f = h.c/λ = h.v/λ, então:

m.v²/2 = h.v/λ  => λ = 2.h/m.v = 2.6,6.10^-34 /6.10^-2.70 = 13,2.10^-34/4,2 = 3,14.10^-34 m.

II. O.G. = 10^-34 m, pois 3,14 < 3,16.

09. Suponha que, na realização das olimpíadas, seja necessária uma potência média de 1400 kW de energia. Se conseguíssemos desintegrar matéria e transformá-la em energia, qual a massa de matéria seria necessária para suprir a demanda diária de energia? (1mg = 10^-3 g)

(a) 1,3 mg    (b) 1,7 mg    (c) 1,3 g    (d) 1,7 g    (e) Nenhuma das alternativas.

P = 1400 kW = 14.10⁵ W e Δt = 1 dia = 24 h = 24.3600 = 86400 s.

E = P.Δt e E = m.c², então:

P.Δt = m.c² => m = P.Δt/c² = 14.10⁵.864.10²/(3.10⁸)² = 14.864.10⁷/9.10¹⁶ = 1344.10^-9 kg = 1,3.10³.10^-9 = 1,3.10^-6 kg = 1,3 mg.

10.  Ao se dirigir para a piscina, um nadador desastrado derruba 100 ml da água que ele tomava na piscina. Sabendo que uma piscina olímpica tem 2.500.000 de litros de água. Se depois ele retirar 100 ml da piscina com o mesmo copo, quantas moléculas de água retiradas da piscina eram originalmente do seu copo? (1ml = 10^-3 l)

(a) 6,02.10²³ moléculas.

(b) 6,02.10¹⁷ moléculas.

(c) 1,33.10¹⁷ moléculas.

(d) 1,67.10¹⁷ moléculas.

(e) 2,67.10¹⁷ moléculas. 

11. Daqui a muitos anos pode ser que disponibilizemos de melhores fontes de energia e tecnologia para jogarmos tiro-ao-alvo relativístico. Sabendo que a massa do projétil desse esporte hipotético é de 1g, qual será sua nova massa quando ele for disparado a uma velocidade v = 0,8c?

(a) 0,80 g    (b) 1,25 g    (c) 1,33 g    (d) 1,50 g    (e) 1,67 g

I. Resolvendo a expressão:

1 – (v/c)² = 1 – (0,8.c/c)² = 1 – 0,64 = 0,36.

II. Calculando sua raiz temos 0,6.

III. Assim, m = m₀/0,6 = 1/0,6 = 1,67 g. (A massa se dilata)

12. Uma bola, de 60 g, colide perpendicularmente com a raquete de tênis a 10 m/s e sem velocidade angular. Considere que o coeficiente de atrito entre a bola e a raquete é de 0,5, que o raio da bola é de 5 cm e que o impulso angular da raquete sobre a bola é
 0,01 N.m.s. Qual a velocidade angular final da bola? Dica: O momento de inércia da bola pode ser escrito como I = 2mr²/3, onde r é 
seu raio e m sua massa.

(a) 100 rad/s    (b) 112 rad/s    (c) 124 rad/s    (d) 148 rad/s    (e) 150 rad/s

I. I = 2mr²/3 = 2.0,06.0,05²/3 =  0,0001 kg.m².

II. L = I.ω => ω = 0,01/0,0001 = 100 rad/s.

O texto a seguir se refere aos problemas 13 a 16:

No esgrima, são utilizados floretes (espadas) de material metálico. Como as lutas podem ser muito rápidas, utiliza-se um equipamento elétrico para indicar que um atleta conseguiu atingir o outro com um toque.

13. Suponha que a lâmina do florete tenha cerca de 90 cm e que o material tenha condutividade elétrica igual a σ =1,0.10⁷ S/m e 
área de seção transversal 4 mm². Sabendo que durante um toque de 10 ms, haja uma descarga de 15 mC, qual a d.d.p. entre as extremidades da lâmina do florete?

(a) 12 mV     (b) 13,5 mV     (c) 15 mV     (d) 16,5 mV     (e) 17 mV

I. σ = 1/ρ => ρ = 1/σ.

II. R = ρ.L/A = L/A.σ e i = ΔQ/Δt.

III. U = R.i = L.ΔQ/A.σ.Δt = 0,9.15.10^-3/4.10^-6.1.10⁷.10.10^-3 = 9.10^-1.15/4.10² = 135.10^-3/4 =  33,75 mV.

A questão deve ser anulada.

14. (eletricidade) Utilizando os mesmos dados do problema anterior, determine o campo magnético gerado a 5 mm do centro da lâmina
 do florete durante a descarga elétrica.

(a) 0,02 mT     (b) 0,03 mT     (c) 0,04 mT     (d) 0,05 mT     (e) 0,06 mT

I. i = ΔQ/Δt = 15.10^-3/10.10^-3 = 1,5 A. sendo R = 5 mm = 5.10^-3 m.

II. B = µ₀.i/2πR = 4π.10^-7.1,5/2π. 5.10^-3 = 3.10^-7/5.10^-3 = 0,6.10^-4 = 0,06.10^-3 = 0,06 mT.

15. Qual a potência média dissipada no florete durante a descarga elétrica?

(a) 20,2 mW    (b) 40,5 mW    (c) 124,0 mW    (d) 202,5 mW    (e) 405,0 mW

I. R = ρ.L/A = L/A.σ = 0,9/4.10^-6.1.10⁷ = 0,9/40 Ω.

II. P = R.i² = 0,9.(1,5)²/40 = 2,025/40 = 0,050625  W = 50,6 mW.

A questão deve ser anulada.

16. Um esgrimista, sem muito o que fazer, olha através da sua máscara para uma lâmpada de sódio (comprimento de onda = 589 nm)
 que está a 10 m de distância, e vê uma rede aproximadamente quadrada de pontos brilhantes, com espaçamentos de 5 cm em ambas as direções. Quantos fios por cm tem na máscara do esgrimista? (1nm = 10^-9 m)

(a) 85    (b) 90    (c) 95    (d) 100    (e) 105

17. Tomar chá preto com uma pequena quantidade de leite é um hábito bastante comum entre os londrinos. Sabendo que o calor específico do leite é cerca de 3,93 kJ/kg.K e que o calor específico do chá é aproximadamente igual ao da água (1 cal/g.K), 
a temperatura de equilíbrio de uma mistura contendo 20% de leite, inicialmente a 15°C, e chá, inicialmente a 95°C, é 
aproximadamente: (Suponha que as densidades do leite e do chá são iguais à da água).

(a) 74°C    (b) 76°C    (c) 78°C     (d) 80°C    (e) 82°C

18. Suponha agora que 100 g de chá recebe a mesma quantidade de calor fornecida por 25 g leite no problema 17, mas mantenha
 sua temperatura constante, a 100°C. A variação da entropia do chá é dada aproximadamente por:

(a) 64 J/K    (b) 72 J/K    (c) 15 J/K     (d) 0,55 J/K    (e) 17 J/K

19. Considere que a flecha é impulsionada com a ajuda de um fio, que tem densidade linear de massa igual a 5 g/m e um comprimento de cerca de 80 cm. O arqueiro produz uma tensão no fio, que é cerca de 200 N após o lançamento da flecha. Sabendo que o fio oscila
 no seu primeiro harmônico, a frequência de vibração do mesmo, em Hz, é dada por:

(a) 125    (b) 250    (c) 400    (d) 500    (e) 625

 I. V² = T/µ = 200/0,005 = 40000 => V = 200 m/s.

II. f = n.V/2.L = 1.200/2.0,8 = 100/0,8 = 125 Hz.

20. Após ser atirada a flecha, de densidade linear de massa igual a 50 g/m e 100 cm de comprimento, também executa um movimento oscilatório. A tensão à qual a mesma está submetida é de 500 N. Supondo que ela oscila no segundo modo fundamental, a freqüência
 de vibração da flecha é:

(a) 100 Hz    (b) 200 Hz    (c) 300 Hz    (d) 400 Hz    (e) 500 Hz 

I. V² = T/µ = 500/0,05 = 10000 => V = 100 m/s.

II. f = n.V/2.L = 2.100/2.1 = 200/2 = 100 Hz.

Fonte : www.fisicanarede.blogspot.com.br

Questões de Física do Enem comentadas.

http://www.slideshare.net/capitao_rodrigo/enem-2010-fsica-corrigido-e-comentado

Exercícios sobre Campo Elétrico e Potencial Elétrico.

1.(MACK) Sobre uma carga elétrica de 2,0x 10^-6 C, colocada em certo ponto do espaço, age uma força de intensidade 0,80 N. Despreze as ações gravitacionais. A intensidade do campo elétrico nesse ponto é:

a) 1,6x 10^-6 V/m

b) 1,3x 10^-5 V/m

c) 2,0x 10⁴ V/m

d) 1,6x 10⁵ V/m

e) 4,0x 10⁵ V/m

2) Uma partícula de massa 1,0×105 kg e carga elétrica 2,0 μC fica em equilíbrio quando colocada em certa região de um campo elétrico. Adotando-se g=10m/s², o campo elétrico naquela região tem intensidade, em N/C, de:

a) 500 b) 0,050 c) 20 d) 50 e) 200

3) Um elétron é acelerado, a partir do repouso, ao longo de 8,8mm, por um campo elétrico constante e uniforme de módulo E = 1,0 × 10⁵ N/C . Sabendo-se que a razão carga/massa do elétron vale e/m=1,76×10¹¹ C/kg, calcule:

a) a aceleração do elétron.

b) a velocidade final do elétron.

4. Duas partículas carregadas penetram com velocidades horizontais numa região em que existe um campo elétrico vertical e uniforme de intensidade E. A figura mostra as trajetórias das particulas no campo: elas são simétricas em relação à direção de incidência (em tracejado na figura) .

Considere as seguintes afirmações:

I. As partículas tem massas iguais

II. As cargas das Duas partículas tem sinais contrários

III. Os valores das cargas são iguais em módulo

São necessariamente corretas as afirmações:

a) I b) II c) III

d) I e II e) II e III

5. Considere a figura, na qual as linhas tracejadas representam superfícies equipotenciais devidas a duas placas eletrizadas com cargas de mesmo módulo e sinais contrários. Um elétron colocado no ponto P:

a) permanece em repouso

b) desloca-se ao longo da linha, para cima

c) desloca-se ao longo da linha, para baixo

d) desloca-se perpendicularmente às linhas para direita

e) desloca-se perpendicularmente às linhas para esquerda.

6. Uma esfera condutora isolada, de 5,0 cm de raio cria um campo elétrico de 900 N/C num ponto situado a 10 cm do centro da esfera. Considerando K = 9,0 . 10⁹ N . m²/ C². Determine:

a) a carga elétrica da esfera.

b) o campo elétrico a 4 cm do centro da esfera

c) o potencial elétrico a 4 cm do centro da esfera

7. O potencial elétrico de um ponto:

a) é uma grandeza escalar e pode assumir valores positivos, negativos ou mesmo ser nulo.

b) é uma grandeza escalar e pode assumir apenas valores positivos

c) é uma grandeza vetorial, isto é, tem módulo, direção e sentido

d) é uma grandeza vetorial relativa

e) é uma grandeza escalar que tem direção e sentido.

8. Uma carga eletrica puntiforme q foi deslocada, de A para B, no interior do campo eletrico uniforme da figura. No primeiro deslocamento, ela seguiu a trajetória 1, sobre a linha de força. No segundo deslocamento, ela seguiu a trajetória 2 e, no terceiro, a trajetória 3.

Com relação ao trabalho da força elétrica sobre essa partícula, podemos afirmar que:

a) foi menor no primeiro deslocamento.

b) foi maior no segundo deslocamento.

c) os valores da trajetória 1, da trajetória 2 e da trajetória 3 estão em ordem crescente.

d) os valores da trajetória 3, da trajetória 2 e da trajetória 1 estão em ordem crescente

e) em qualquer uma das trajetórias, o trabalho foi sempre o mesmo, pois o campo elétrico é conservativo.

9. Uma partícula de carga elétrica puntiforme q = 1,0 ηC é abandonada num ponto de um capo elétrico uniforme de intensidade E = 2,0 N/ C. Após se movimentar espontaneamente sobre uma linha de força, sofrendo um deslocamento d = 4,0 cm, essa partícula adquiriu uma energia cinética de:

a) 80 J

b) 8,0 J

c) 8,0 . 10^-9 J

d) 8,0 . 10^-10 J

e)8,0 . 10^-11 J

10. Quando são aproximadas duas partículas que se repelem, a energia potencial das duas partículas:

a) aumenta

b) diminui

c) fica constante

d) diminui e, em seguida aumenta

e) aumenta e, em seguida diminui

11. Seja um condutor esférico carregado positivamente, e sejam V_A, V_B e V_C os potenciais nos pontos A, B e C. Podemos afirmar que:

a) V_A > V_B > V_C

b) V_A < V_B < V_C

c) V_A > V_B = V_C

d) V_A = V_B > V_C

e) V_A < V_B = V_C

12. No campo eletrostático de uma carga puntiforme Q = 4 μC, são dados dois pontos, A e B, cujas distâncias à carga são, respectivamente, 20 cm e 60 cm. Determine a diferença de potencial entre os pontos A e B e a energia potencial adquirida por uma carga de 1,2 ηC quando colocada no ponto A e quando colocada no ponto B.

Exercícios sobre Dilatação de sólidos e líquidos.

1. (UEL-PR) O coeficiente de dilatação linear do aço é 1,1 x 10^-5 ºC^-1. Os trilhos de uma via férrea têm 12m cada um na temperatura de 0ºC. Sabendo-se que a temperatura máxima na região onde se encontra a estrada é 40ºC, o espaçamento mínimo entre dois trilhos consecutivos deve ser, aproximadamente, de:   

a) 0,40 cm

b) 0,44 cm

c) 0,46 cm

d) 0,48 cm

e) 0,53 cm    

2. (MACKENZIE) Ao se aquecer de 1,0ºC uma haste metálica de 1,0m, o seu comprimento aumenta de 2,0. 10^-2mm. O aumento do comprimento de outra haste do mesmo metal, de medida inicial 80cm, quando a aquecemos de 20ºC, é:  

a) 0,23mm

b) 0,32 mm

c) 0,56 mm

d) 0,65 mm

e) 0,76 mm   

3. (UELON-PR) O volume de um bloco metálico sofre um aumento de 0,60% quando sua temperatura varia de 200ºC. O coeficiente de dilatação de dilatação linear médio desse metal, em ºC^-1,vale: 

a) 1,0.10^-5

b) 3,0.10^-5

c) 1,0.10^-4

d) 3,0.10^-4

e) 3,0.10^-3   

4. (UNIRIO) Um bloco de certo metal tem seu volume dilatado de 200cm³ para 206cm³, quanto sua temperatura aumenta de 20ºC para 520ºC. Se um fio deste mesmo metal, tendo 10cm de comprimento a 20ºC, for aquecido até a temperatura de 520ºC, então seu comprimento em centímetro passará a valer:  

a) 10,1

b) 10,2

c) 10,3

d) 10,6

e) 11,2   

5. (UDESC) Um recipiente para líquidos com capacidade para 120 litros, é completamente cheio a uma temperatura de 10°C. Esse recipiente é levado para um local onde a temperatura é de 30°C. Sendo o coeficiente de dilatação volumétrica do líquido igual a 1,2 x 10^-3 (°C)^-1, e considerando desprezível a variação de volume do recipiente, a quantidade de líquido derramado em litros é:  

      a) 0,024

      b) 0,24

      c) 2,88

      d) 4,32

      e) 5,76   

6. (FEI) Um recipiente, cujo volume é de 1 000cm³, a 0°C, contém 980cm³ de um líquido à mesma temperatura. O conjunto é aquecido e, a partir de uma certa temperatura, o líquido começa a transbordar. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação cúbica do recipiente vale 2,0 . 10^-5 °C^-1 e o do líquido vale 1,0 . 10^-3 °C^-1, pode-se afirmar que a temperatura no início do transbordamento do líquido é, aproximadamente:  

      a) 6,0°C

      b) 12°C

      c) 21°C

      d) 78°C

      e) 200°C   

7. (MACKENZIE) A massa específica de um sólido é 10,00g . cm^-3 a 100°C e 10,03g . cm^-3 a 32ºF. O coeficiente de dilatação linear do sólido é igual a:  

      a) 5,0 . 10^-6 °C^-1

      b) 10 . 10^-6 °C^-1

      c) 15 . 10^-6 °C^-1

      d) 20 . 10^-6 °C^-1

      e) 30 . 10^-6 °C^-1   

8. (ITA) Um bulbo de vidro cujo coeficiente de dilatação linear é 3 x 10^-6 °C^-1 está ligado a um capilar do mesmo material. À temperatura de -10,0°C a área da secção do capilar é 3,0 x 10^-4cm² e todo o mercúrio, cujo coeficiente de dilatação volumétrico é 180 x 10^-6 °C^-1, ocupa o volume total do bulbo, que a esta temperatura é 0,500cm³. O comprimento da coluna de mercúrio a 90,0°C será:  

      a) 270mm

      b) 257mm

      c) 285mm

      d) 300mm

      e) 540mm   

9. (UNIRIO) Um industrial propôs construir termômetros comuns de vidro, para medir temperaturas ambientes entre 1°C e 40°C, substituindo o mercúrio por água destilada. Cristóvão, um físico, se opôs, justificando que as leituras no termômetro não seriam confiáveis, porque:  

      a) a perda de calor por radiação é grande;

      b) o coeficiente de dilatação da água é constante no intervalo de 0°C a 100°C;

      c) o coeficiente de dilatação da água entre 0°C e 4°C é negativo;

      d) o calor específico do vidro é maior que o da água;

      e) há necessidade de um tubo capilar de altura aproximadamente 13 vezes maior do que o exigido pelo  mercúrio.  

Resolução:

	01 - E	02 - B	03 - A	04 - A
05 - C	06 - C	07 - B	08 - C	09 - C