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Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 1 1. (Mackenzie 2017) Um míssil AX100 é lançado obliquamente, com velocidade de 800 m s, formando um ângulo de 30,0 com a direção horizontal. No mesmo instante, de um ponto situado a 12,0 km do ponto de lançamento do míssil, no mesmo plano horizontal, é lançado um projétil caça míssil, verticalmente para cima, com o objetivo de interceptar o míssil AX100. A velocidade inicial de lançamento do projétil caça míssil, para ocorrer a interceptação desejada, é de a) 960 m s b) 480 m s c) 400 m s d) 500 m s e) 900 m s 2. (Puccamp 2018) Para que um satélite seja utilizado para transmissões de televisão, quando em órbita, deve ter a mesma velocidade angular de rotação da Terra, de modo que se mantenha sempre sobre um mesmo ponto da superfície terrestre. Considerando R o raio da órbita do satélite, dado em km, o módulo da velocidade escalar do satélite, em km h, em torno do centro de sua órbita, considerada circular, é a) R. 24 π b) R. 12 π c) R.π d) 2 R.π e) 12 R.π Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 2 3. (Ita 2019) Considere um corpo celeste esférico e homogêneo de massa M e raio R atravessado de polo a polo por um túnel cilíndrico retilíneo de diâmetro desprezível. Em um desses polos um objeto pontual é solto a partir do repouso no instante t 0.= Sendo G a constante universal de gravitação, esse objeto vai alcançar o outro polo após o intervalo de tempo dado por a) 1 2 3R . GM b) 1 2 3R . GM π c) 1 2 34R . 3GM d) 1 2 34R 2 . GM π e) 1 2 34R 2 . 3GM π 4. (Ufrgs 2018) A figura I representa um corpo metálico maciço, suspenso no ar por um dinamômetro, que registra o valor 16 N. A figura II representa o mesmo corpo totalmente submerso na água, e o dinamômetro registra 14 N. Desprezando o empuxo do ar e considerando a densidade da água 3 3a 1,0 10 kg mρ = e a aceleração da gravidade 2g 10 m s ,= o volume e a densidade do corpo são, respectivamente, a) 4 32,0 10 m− e 3 310,0 10 kg m . b) 4 32,0 10 m− e 3 38,0 10 kg m . c) 4 32,0 10 m− e 3 37,0 10 kg m . d) 3 31,5 10 m− e 3 38,0 10 kg m . e) 3 31,5 10 m− e 3 37,0 10 kg m . Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 3 5. (Ifsul 2016) A receita de óculos para um míope indica que ele deve usar lentes de 2,0 graus, isto é, o valor da vergência das lentes deve ser 2,0 dioptrias. Com base nos dados fornecidos na receita, conclui-se que as lentes desses óculos devem ser a) convergentes, com 2,0 m de distância focal. b) convergentes, com 50 cm de distância focal. c) divergentes , com 2,0 m de distância focal. d) divergentes, com 50 cm de distância focal. 6. (Fac. Albert Einstein - Medicina 2018) Um objeto real de 10 cm de altura é posicionado a 30 cm do centro óptico de uma lente biconvexa, perpendicularmente ao seu eixo principal. A imagem conjugada tem 2,5 cm de altura. Para produzirmos uma imagem desse mesmo objeto e com as mesmas características, utilizando, porém, um espelho esférico, cujo raio de curvatura é igual a 20 cm, a que distância do vértice, em cm, da superfície refletora do espelho ele deverá ser posicionado, perpendicularmente ao seu eixo principal? a) 20 b) 25 c) 50 d) 75 7. (Ufjf-pism 3 2018) Para uma feira de ciências, os alunos pretendem fazer uma câmara “antigravidade”. Para isso, os estudantes colocaram duas placas metálicas paralelas entre si, paralelas à superfície da Terra, com uma distância de 10,0 cm entre elas. Ligando essas placas a uma bateria, eles conseguiram criar um campo elétrico uniforme de 2,0 N C. Para demonstrar o efeito “antigravidade”, eles devem carregar eletricamente uma bolinha de isopor e inseri-la entre as placas. Sabendo que a massa da bolinha é igual a 0,50 g e que a placa carregada negativamente está localizada no fundo da caixa, escolha a opção que apresenta a carga com que se deve carregar a bolinha para que ela flutue. Considere que apenas a força elétrica e a força peso atuam sobre a bolinha. a) 23,5 10 C− b) 23,5 10 C−− c) 32,5 10 C−− d) 32,5 10 C− e) 33,5 10 C−− Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 4 8. (Ufpa 2016) Uma partícula de massa m e carga q (negativa) penetra num capacitor plano com velocidade V paralela, no ponto médio entre as placas que são quadradas de área A e separadas de uma distância d, conforme mostra a figura a seguir. O capacitor está carregado com uma tensão U, com cargas positivas na placa de cima e negativas na de baixo. Considere o efeito da força gravitacional da Terra sobre a massa m, como sendo desprezível diante do efeito da força elétrica. Com base nos dados, a alternativa que contém a relação correta para velocidade de maneira que a carga q atravesse o capacitor sem tocar nas placas é: a) 1 UqA V d m b) 2 1 UqA V md c) U qA V d m d) A Uq V d m e) 1 V UqA dm 9. (Fgv 2018) A figura representa um circuito em que consta um gerador de corrente contínua de força eletromotriz 24 V e resistência interna de 2,0 .Ω O gerador alimenta uma associação em paralelo de um resistor ôhmico de 10 Ω e um solenoide com certos comprimento e número de espiras, com resistência ôhmica de 15 .Ω A potência útil fornecida pelo gerador é, em watts, de a) 54,0. b) 48,6. c) 42,0. d) 36,0. e) 32,4. Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 5 10. (Uerj 2018) A corrente elétrica no enrolamento primário de um transformador corresponde a 10 A, enquanto no enrolamento secundário corresponde a 20 A. Sabendo que o enrolamento primário possui 1.200 espiras, o número de espiras do enrolamento secundário é: a) 600 b) 1.200 c) 2.400 d) 3.600 11. (Ita 2017) Elétrons com energia cinética inicial de 2 MeV são injetados em um dispositivo (bétatron) que os acelera em uma trajetória circular perpendicular a um campo magnético cujo fluxo varia a uma taxa de 1.000 Wb s. Assinale a energia cinética final alcançada pelos elétrons após 500.000 revoluções. a) 498 MeV b) 500 MeV c) 502 MeV d) 504 MeV e) 506 MeV 12. (Eear 2019) Considere as seguintes afirmações sobre uma máquina térmica operando segundo o ciclo de Carnot, entre duas fontes de calor, uma a 27 C e a outra a 57 C. ( ) O rendimento dessa máquina é de aproximadamente 52% e esse rendimento é máximo, ao menos que a temperatura da fonte fria seja zero. ( ) O rendimento dessa máquina é de aproximadamente 10% e, caso essa máquina receba 5.000 J de calor da fonte quente, rejeitará 1.000 J para a fonte fria. ( ) O rendimento dessa máquina é de aproximadamente 10% e, caso essa máquina receba 5.000 J da fonte quente, rejeitará 4.500 J para a fonte fria. ( ) O rendimento dessa máquina irá aumentar se houver aumento da diferença de temperatura entre as fontes de calor. Atribuindo-se verdadeiro (V) ou falso (F) para cada uma das afirmações, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. a) V – F – V – F b) V – V – V – F c) F – F – V – F d) F – F – V – V Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 6 13. (Uemg 2017) Uma máquina térmica que opera, segundo o ciclo de Carnot, executa 10 ciclos por segundo. Sabe-se que, em cada ciclo, ela retira 800 J da fonte quente e cede 400 J para a fonte fria. Se atemperatura da fonte fria é igual a 27 C, o rendimento dessa máquina e a temperatura da fonte quente valem, respectivamente, a) 20%; 327 K. b) 30%; 327 K. c) 40%; 700 K. d) 50%; 600 K. 14. (Fuvest 2019) Em uma garrafa térmica, são colocados 200 g de água à temperatura de 30 C e uma pedra de gelo de 50 g, à temperatura de 10 C.− Após o equilíbrio térmico, Note e adote: - calor latente de fusão do gelo 80 cal g;= - calor específico do gelo 0,5 cal g C;= - calor específico da água 1,0 cal g C.= a) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 7 C. b) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0,4 C. c) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 20 C. d) nem todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0 C. e) o gelo năo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 2 C.− 15. (Efomm 2018) Em um calorímetro de capacidade térmica desprezível, foi misturado 1kg de água a 40 C e 500 g de gelo a 10 C.− Após o equilíbrio térmico, a massa de água, em gramas, encontrada no calorímetro foi de: (Dados: calor específico da água 1,0 cal g C;= calor específico do gelo 0,55 cal g C;= calor latente de fusão do gelo 80,0 cal g.)= a) Zero b) 645 c) 1.000 d) 1.221 e) 1.466 Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 7 16. (Uern 2015) O barulho emitido pelo motor de um carro de corrida que se desloca a 244,8km / h é percebido por um torcedor na arquibancada com frequência de 1.200Hz. A frequência real emitida pela fonte sonora considerando que a mesma se aproxima do torcedor é de (Considere a velocidade do som 340m / s.= ) a) 960Hz. b) 1.040Hz. c) 1.280Hz. d) 1.320Hz. 17. (Mackenzie 2018) Uma estação de rádio tem uma frequência de sintonização de 1.000 kHz. Sabendo que a velocidade da luz no meio de propagação é 53,00 10 km s, o comprimento de onda desta estação de rádio neste meio é a) 0,30 cm. b) 0,30 m. c) 3,00 m. d) 300 m. e) 300 km. 18. (Fgv 2017) As figuras a seguir representam uma foto e um esquema em que 1F e 2F são fontes de frentes de ondas mecânicas planas, coerentes e em fase, oscilando com a frequência de 4,0 Hz. As ondas produzidas propagam-se a uma velocidade de 2,0 m s. Sabe-se que D 2,8 m e que P é um ponto vibrante de máxima amplitude. Nessas condições, o menor valor de D deve ser a) 2,9 m. b) 3,0 m. c) 3,1m. d) 3,2 m. e) 3,3 m. Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 8 19. (Fcmmg 2018) A figura mostra uma haste vertical ligada a um alto falante que oscila a 400 Hz, ligado a uma corda que passa por uma roldana e é esticada por um peso, formando uma onda estacionária. Alterando-se gradativamente o número de vibrações da haste, a onda se desfaz e, em seguida, observa-se outra configuração de uma nova onda estacionária, com menor comprimento de onda. Para que tal fato aconteça, a nova frequência do alto falante será de: a) 200 Hz b) 300 Hz c) 500 Hz d) 600 Hz 20. (Uern 2015) Uma pessoa, ao soprar na extremidade aberta de um tubo fechado, obteve o som do primeiro harmônico cuja frequência é 375Hz. Se o som no local se propaga com velocidade de 330m / s, então o comprimento desse tubo é de a) 20cm. b) 22cm. c) 24cm. d) 26cm. Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 9 Gabarito: Resposta da questão 1: [C] O míssil AX100 é lançado simultaneamente com o projétil. Logo: y(AX100) (AX100) p y(AX100) 0 0 0 0 V V sen30 (1) V V (2) = = Substituindo (1) em (2), temos: p (AX100) p p 0 0 0 0 V V sen30 1 V 800 V 400 m s 2 = = = Resposta da questão 2: [B] terra 2 24 2 v R R v R 24 12 π ω π π ω = = = = Resposta da questão 3: [B] Após ser abandonado em um dos polos, o corpo descreverá um MHS cujo período será análogo ao de um corpo em órbita circular rasante ao redor do corpo celeste. Nesse caso, a força de atração gravitacional atuará como resultante centrípeta. Portanto: 2 3 2 mv GMm GM 2 R GM R v T 2 R R T R GMR π π= = = = Sendo assim, o tempo procurado será de: 1/2 3T R t t 2 GM π = = Resposta da questão 4: [B] A diferença entre os valores registrados no dinamômetro representa o Empuxo. Pelo Princípio de Arquimedes podemos determinar o volume do corpo, que neste caso também representa o volume de líquido deslocado, pois o corpo está totalmente imerso no líquido. 4 3 l l l c c c3 l E 2 E V g V V V V 2 10 m g 1 10 10 μ μ −= = = = = A densidade do corpo é dada pela razão entre sua massa e seu volume: c c c m d V = E sua massa é determinada pelo seu peso mostrado na figura I. c c c c P 16 P m g m m m 1,6 kg g 10 = = = = Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 10 Assim, sua densidade será: 3 3c c c4 3 c m 1,6 kg d d 8 10 kg m V 2 10 m− = = = Resposta da questão 5: [D] O míope não enxerga bem objetos distantes. Logo, ele deve usar lentes que forneçam imagens virtuais, direitas e mais próximas, em relação ao objeto. Isso se consegue com lentes divergentes. O módulo da distância focal em metro, é igual ao inverso da vergência, em dioptrias. Então: = = = 1 1 | f | f m f 50cm. | V | 2 Resposta da questão 6: [C] O objeto tem 10 cm de altura, então: h 10 cm.= Se a lente está sendo usada no ar, como ela é biconvexa, ela comporta-se como lente convergente. Então, se o tamanho da imagem é menor que o do objeto, essa imagem é real e invertida. Portanto: h' 2,5 cm.= − Usando a 1ª equação do aumento linear transversal: h' 2,5 1 A A . h 10 4 − = = = − O espelho tem raio de curvatura R 20 cm.= Como ele é côncavo, a distância focal é: R 20 f f 10 cm. 2 2 + = = = Usando a 2ª equação do aumento linear transversal: f 1 10 A 10 p 40 p 50 cm. f p 4 10 p = − = − + = = − − Resposta da questão 7: [C] Sinal da carga da bolinha de isopor: Como é especificado que a placa inferior da câmara possui a carga negativa, para haver equilíbrio das forças elétricas e o peso, a bolinha de isopor deve ser carregada negativamente. Cálculo do módulo da carga elétrica que a bolinha de isopor deve ser eletrizada. Equilíbrio entre força elétrica e peso e 3 2 3 F P E q m g m g 0,5 10 kg 10 m s q q 2,5 10 C E 2 N C − − = = = = = Logo, a carga da bolinha será de 3q 2,5 10 C.−= − Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 11 Resposta da questão 8: [A] Observação: Se a carga é negativa, deveria aparecer | q | nas alternativas. Seja L o lado da placa de área A, considerada num plano horizontal, como sugere o enunciado. Então: 2L A L A.= = A figura mostra o caso em que a partícula sai no limite de tocar a placa. Para esse caso tem-se: - Na horizontal, o movimento é uniforme: A L V t A V t t . V = = = - Na vertical, o movimento é uniformemente variado, sendo a resultante das forças a força elétrica mostrada. Calculando a aceleração nessa direção: res | q | F F m a | q | E a E. m = = = Combinando as equações da cinemática com as da eletrostática e os resultados já obtidos, vem: 2 2 2 2 2 U E d U E d | q | U A | q | U A 1 | q | U A d V V . m d V d md a t m d d a t 2 2 = = = = = = = Generalizando: 1 | q | U A V . d m Resposta da questão 9: [A] Resistência equivalente do circuito: eq eq 15 10 R 2 R 8 15 10 Ω = + = + Corrente elétrica fornecida pelo gerador ao circuito: eq E 24 i i 3 A R 8 = = = Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 12 Tensão no gerador: U E ri 24 2 3 U 18 V= − = − = Portanto, a potência útil fornecida pelo gerador é de: P iU 3 18 P 54 W = = =Q Resposta da questão 10: [A] Desprezando perdas de energia na transformação, a potência no primário é igual à potência no secundário. p s p p s s p s p sP P U i U i U 10 U 20 U 2U .= = = = Da relação entre tensão e número de espiras no primário e secundário de um transformador, tem-se: p s s s s p s s s U U 2U U 1 1 N 600. N N 1.200 N 600 N = = = = Resposta da questão 11: [C] Pela Lei Faraday, sabe-se que: "A força eletromotriz induzida em qualquer circuito fechado é igual ao negativo da variação do fluxo magnético com o tempo, na área delimitada pelo circuito." Ou seja, B t = − sendo ε a força eletromotriz induzida, e B o fluxo magnético. Do enunciado, pode-se concluir então que: 3 3B Wb| | 10 10 V t s = = = Nesse caso, corresponde à diferença de potencial à qual os elétrons estão submetidos no acelerador de partículas a cada volta. Pode-se concluir, assim, que a cada volta, cada elétron aumenta sua energia em 310 eV. Em 500.000 revoluções obterá, então, 3500.000 10 eV 500 MeV. = Conclui-se, por fim, que a energia final alcançada pelos elétrons será: finalE 2 MeV 500 MeV 502 MeV= + = Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 13 Resposta da questão 12: [D] Cálculo do rendimento da máquina térmica: fria quente T 27 273 300 1 1 1 0,09 T 57 273 330 10% η η + = − = − = − = + Calor rejeitado para a fonte fria caso receba 5000 J da fonte quente: fria fria fria quente quente fria Q T Q 300 Q T 5000 330 Q 4500 J = = Caso haja um aumento na diferença entre as temperaturas, a fração fria quenteT T iria diminuir, o que causaria um aumento no rendimento da máquina. Portanto, a sequência correta é F – F – V – V. Resposta da questão 13: [D] O rendimento dessa máquina é dado por: 1 2 Q 400 J 1 1 0,5 ou 50% Q 800 J η η η= − = − = A temperatura da fonte quente pode ser obtida com equação semelhante, utilizando na escala Kelvin: 1 2 2 2 T 300 K 1 0,5 1 T 600 K T T η = − = − = Resposta da questão 14: [A] Calor necessário para que todo o gelo atinja 0 C e derreta: ( )( ) 1 g g g g 1 1 Q m c m L Q 50 0,5 0 10 50 80 Q 4250 cal Δθ= + = − − + = Calor necessário para que a água atinja 0 C : ( ) 2 a a a 2 2 Q m c Q 200 1 0 30 Q 6000 cal Δθ= = − = − Portanto, não é possível que a água esfrie até 0 C. Sendo eθ a temperatura de equilíbrio, temos que: Calor necessário para que o gelo derretido (agora água) atinja o equilíbrio: ( )3 e 3 e Q 50 1 0 Q 50 θ θ = − = Calor necessário para que a água a 30 C atinja o equilíbrio: Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 14 ( )4 e 4 e Q 200 1 30 Q 200 6000 θ θ = − = − Portanto, é necessário que: 1 3 4 e e e e Q Q Q 0 4250 50 200 6000 0 250 1750 7 C θ θ θ θ + + = + + − = = = Resposta da questão 15: [E] Supondo a temperatura de equilíbrio igual a 0 C, e sendo m a massa de gelo derretido, temos: ( ) ( ) água água água gelo gelo gelo gelo Q 0 m c Q m c Q m L 0 1000 1 0 40 500 0,55 0 10 m 80 0 40000 2750 80m 0 m 465,625 g Σ Δ Δ = + + = − + + + = − + + = = Portanto, a massa de água restante é de: restante restante m 1000 465,625 1465,625 m 1466 g = + = Resposta da questão 16: [A] Sabendo que o a fonte está aproximando-se do observador, temos que a relação entre frequência observada o(f ) e frequência emitida pela fonte f(f ) é dada por: o f f v f f v v = − Então: f f 340 1200 f 340 68 f 960 Hz = − = Notar que a velocidade do carro f(v ) em m/s é igual a 68. Resposta da questão 17: [D] Usando a equação que relaciona a velocidade da onda com a sua frequência e seu comprimento de onda, temos: 5 3 v 3 10 km s v f 300 m f 10 kHz λ λ λ λ = = = = Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 15 Resposta da questão 18: [E] O problema trata de Fenômenos Ondulatórios, mais especificamente de Interferência Construtiva. A interferência construtiva acontece quando há a superposição de duas cristas ou dois vales de uma onda. Para encontros de vales e cristas temos a interferência destrutiva. Para o caso da Interferência Construtiva, o valor absoluto da diferença das distâncias entre o ponto considerado e as fontes emissoras 1F e 2F é nulo ou múltiplo inteiro par de meio comprimento de onda. ( )D d n , n 0,2,4,6,... 2 λ − = = Para obtermos o menor valor de D, devemos utilizar o menor valor de n diferente de zero, portanto, fazer n 2.= O comprimento de onda λ é calculado pela equação: v fλ= v 2 m s 0,5 m f 4 Hz λ λ= = = Substituindo na primeira equação, temos: 0,5 m D d n D 2,8 m 2 D 3,3 m 2 2 λ − = − = = Resposta da questão 19: [C] Tomando o comprimento da corda como L, o comprimento da primeira onda estacionária é: 1 L 2 λ = A próxima onda estacionária com menor comprimento de onda será: 2 2L 5 λ = Como as velocidades de propagação são iguais para as duas ondas, temos que: 1 1 1 2 1 1 2 2 2 2 f v v f f f λ λ λ λ = = = 2 2 L 400 Hz 2f f 500 Hz 2L 5 = = Lista Bahiana 2019.2 - Física Prof. Caio Matos Página 16 Resposta da questão 20: [B] Utilizando os conceitos acerca de tubos fechados e sabendo que a frequência no tubo fechado é dada por: i v f i 4 L = Onde, i é número do harmônico. Assim, tratando-se do primeiro harmônico, temos que: 1 330 f 1 375 4 L 330 L 4 375 L 0,22 m = = = =
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