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Olimpíada Brasileira de Física 2006 1a fase 3a série 01 1a fase prova para alunos da 3a série LEIA ATENTAMENTE AS INSTRUÇÕES ABAIXO: 01) Esta prova destina-se exclusivamente a alunos da 3ª série. 02) Ela contém vinte questões. 03) Cada questão contém cinco alternativas, das quais apenas uma é correta. Assinale na Folha de Respostas a alternativa que julgar correta. 04) A Folha de Respostas com a identificação do aluno encontra-se na última página deste caderno e deverá ser entregue no final da prova. 05) A duração desta prova é de quatro horas, devendo o aluno permanecer na sala por no mínimo noventa minutos. 06) É vedado o uso de quaisquer tipos de calculadoras. 07) Para a resolução da prova use, quando for o caso: g=10,0m/s2 para o valor da aceleração da gravidade. k=9,00.109 N.m2.C–2 para a constante eletrostática do ar. e=1,60.10 –19 C para a carga elementar. Olimpíada Brasileira de Física 2006 1a fase 3a série 02 01) O diagrama representa dois espelhos planos E1 e E2 perpendiculares entre si, uma fonte puntual de luz posicionada no ponto A e o traçado do percurso de dois raios luminosos 1 e 2 contidos num plano perpendicular aos espelhos. Assinale com V as proposições verdadeiras ou com F as proposições falsas. ( ) A intersecção entre os raios 2 e 4 em nada impede o livre trajeto deles. ( ) O ponto B marca a posição da imagem virtual do objeto em A. ( ) O raios 5 e 6 têm como intersecção o ponto C, imagem, para E2, do objeto em B. ( ) Os raios 5 e 6 são coplanares entre si A seqüência correta é dada por: a) F F F F c) F F V F e) V V V V b) V F V F d) F V F V 02) Alimentos colocados juntamente com água no interior de uma panela de pressão são cozidos mais rapidamente que numa panela destampada. Tal fato ocorre porque: a) na panela de pressão a água continua no estado líquido mesmo numa temperatura acima de 100ºC. b) devido ao aumento da pressão, a água aquecida penetra melhor nos alimentos. c) devido ao aumento da pressão, o volume dos alimentos diminui ficando com menor área externa para ser aquecida. d) com o aumento da pressão, a temperatura de ebulição da água diminui, assim precisando de menos calor para cozinhar os alimentos. e) como a panela é bem vedada, pouca água usada para o cozimento evapora e o alimento fica sempre imerso em água quente. 03) Dois blocos A e B com a forma de paralelepípedo são feitos de mesma madeira, têm suas faces bem lisas e as seguintes dimensões: bloco A: 5 cm de largura, 10 cm de comprimento e 5 cm de altura bloco B: 5 cm de largura, 10 cm de comprimento e 2,5 cm de altura. Numa experiência em sala de aula, os blocos são colocados ao mesmo tempo sobre uma mesinha cujo tampo está bem regular e liso, apoiados por sua face maior e é solicitado a um aluno que vá inclinando a mesinha lentamente, até que os blocos comecem a deslizar. A respeito dessa situação pode-se afirmar que: a) o bloco A começará a deslizar antes do B, pois o coeficiente de atrito entre as superfícies é inversamente proporcional às massas dos blocos. b) o bloco A começará a deslizar depois do B, pois o coeficiente de atrito entre as superfícies é diretamente proporcional às massas dos blocos. c) os blocos começarão a deslizar praticamente ao mesmo tempo, pois o coeficiente de atrito entre eles e a superfície da mesinha independe das massas dos blocos. d) os blocos começarão a deslizar praticamente ao mesmo tempo, pois o coeficiente de atrito entre eles e a superfície da mesinha é diretamente proporcional à reação de apoio que atua sobre eles. e) o bloco B começará a deslizar antes do A, pois a inclinação que permite o deslizamento é diretamente proporcional às massas dos blocos. 04) Uma fonte laser se caracteriza por emitir radiação monocromática. Um tipo bem conhecido dessa fonte é a chamada “canetinha laser”, que emite luz vermelha. Diferentemente da “luz branca” de uma fonte comum, pode-se verificar que com a luz deste laser não é possível obter a: a) reflexão num espelho plano. d) difração num objeto de pequenas dimensões. b) refração num vidro transparente. e) decomposição num prisma óptico. c) interferência com uma rede de difração. A E1 1 2 3 4 6 5 2E B C Olimpíada Brasileira de Física 2006 1a fase 3a série 03 05) Balões preenchidos com gás hidrogênio são usados para suspender equipamentos meteorológicos. Um aluno, acompanhando o lançamento, percebeu que o balão, partindo do repouso, em poucos instantes, aumentava visivelmente sua velocidade. Tomando como base o princípio da conservação da energia, perguntou-se: como é possível a energia potencial gravitacional do balão estar aumentando e a sua energia cinética também? Assinale a alternativa que esclarece a situação: a) A conservação da energia mecânica não pode ser usada no caso dos corpos que se movem pelo princípio de Arquimedes. b) As energias cinética e potencial gravitacional do balão só podem aumentar, pois a força peso tem sentido contrário ao do movimento e realiza um trabalho nulo. c) Todo corpo em ascensão aumenta a sua energia cinética até que a fricção com o ar estabeleça um movimento de velocidade escalar constante. Deste ponto em diante a força peso realiza um trabalho nulo, a energia cinética não aumenta mais, mas a energia potencial gravitacional do balão continua aumentando. d) No período de aceleração, o aumento da energia cinética e potencial gravitacional do balão se dá pela redução da energia potencial gravitacional do ar por ele deslocado. e) Na realidade, ao subir, o balão tem a sua energia potencial gravitacional diminuída por ter uma densidade média inferior à do ar, e sua energia cinética aumentada. 06) Um pêndulo eletrostático de pequenas dimensões é eletrizado recebendo 1010 elétrons. Outro pêndulo, idêntico ao primeiro, é eletrizado cedendo 1010 elétrons. Se esses dois pêndulos forem aproximados no ar, até uma distância igual a 3,00 cm exercerão, um sobre o outro, um força de intensidade, em N, igual a: a) 0,125.10–6. b) 0,256.10–6. c) 0,432.10–6. d) 0,653.10–6. e) 0,747.10–6. 07) Admita a existência de uma sala completamente fechada e que não permita que o calor seja trocado com o exterior. Como o seu interior está a 25oC, um aluno sugeriu, para “refrescar o ambiente”, que um refrigerador fosse colocado dentro deste recinto e permanecesse ligado com a sua porta totalmente aberta. A capacidade térmica total desta sala com tudo que está dentro dela pode ser considerada como sendo igual a 60 kJ/ oC e o refrigerador tem uma potência elétrica de consumo igual a 400W. Para que ocorra um resfriamento, o refrigerador retira 200J de energia térmica por segundo. Depois de 5min a temperatura desta sala estará com um valor teórico igual a: a) 27 oC. b) 26 oC. c) 25 oC. d) 24 oC. e) 23 oC. 08) O fornecedor de energia elétrica de uma determinada residência garante uma tensão média de 120 V. Nessa residência permanecem ligados simultaneamente, durante 20 min, 2 lâmpadas de 100 W, 1 lâmpada de 40 W, um liquidificador de 360 W e um aquecedor elétrico de 600 W. . Nessa situação, o consumo de energia do circuito será aproximadamente: a) 2,4.104 J b) 1,4.106 J c) 1,2.103 J d) 7,2.104 J e) 3,0.102 J 09) A figura representa um vagão A que contém em seu interior um carro B. As massas de ambos são iguais e não há atritos entre eles. Num instante qualquer o vagão A é posto em movimento retilíneo com velocidade igual a 1,0m/s e, em seguida, ocorre uma colisão entre a parede deA contra o carro B. Como as propriedades entre as paredes de A e as de B proporcionam uma colisão perfeitamente elástica, é possível afirmar que, imediatamente após esta colisão, o módulo da velocidade de B fica igual a : a) 2,0 m/s. b) 1,0 m/s. c) 0,75 m/s. d) 0,50 m/s. e) 0,25 m/s. A A B B Olimpíada Brasileira de Física 2006 1a fase 3a série 04 10) A principal fonte de ruído que se ouve quando uma serra circular está cortando um pedaço de madeira é devida ao sucessivo impacto dos “dentes” do disco da serra com a madeira. Se um disco de serra tem 50 dentes, diâmetro de 25 cm e está acoplado a um motor que gira na razão de 2400 rpm (rotações por minuto), a freqüência do som emitido pelo disco desta serra é de a) 1,0 kHz b) 40 kHz c) 2,0 kHz d) 2,4 kHz e) 1,2 kHz 11) Complete as lacunas de modo que a frase a seguir fique conceitualmente correta. A velocidade com que o som se propaga em um gás ___________ se a temperatura aumentar, __________se a pressão do gás for aumentada e ________________se trocar o gás em questão por um outro de menor massa molecular. Os termos usados são respectivamente: a) aumenta; não muda; aumenta b) aumenta; aumenta; aumenta c) diminui; não muda; diminui d) aumenta; diminui; diminui e) não muda; aumenta; diminui 12) Para chegar em primeiro lugar, um piloto de “Rali” deve guiar o seu automóvel de modo a percorrer os últimos 300 km da prova em 5 h. No entanto, após percorrer os primeiros 100 km dessa etapa em 2 h, um defeito mecânico o obriga a parar durante uma hora para o conserto. A velocidade média a ser desenvolvida no percurso que falta, para ele ser proclamado campeão, deverá ser, em km/h, igual a: a) 120 b) 80 c) 150 d) 75 e) 100 13) Uma das aplicações mais comuns de alavancas são os alicates. O alicate de corte (figura) permite ampliar a força aplicada (Fa) para cortar por esmagamento (Fc). A pressão mínima que corta um determinado arame por esmagamento é igual a 1,3x10 9 N/m2. Se a área de contato entre o arame e a lâmina de corte do alicate for de 0,10 mm 2, se esse arame estiver na região de corte do alicate a uma distância dc = 2,0 cm do eixo de rotação do alicate e se da = 10 cm, a força Fa a ser aplicada para que o arame seja cortado vale, em N : a) 26.101 b) 52.101 c) 13.101 d) 2,6.101 e) 1,3.102 14) Analise as afirmações feitas a respeito das fases do dióxido de carbono (gás carbônico) a partir do diagrama de fases desta substância que está representado. I - Colocando CO2 a –90 oC em um recipiente aberto ao nível do mar e a 20oC, ele derreterá, passando para a fase líquida quando atingir a temperatura de –78oC. II - Em um ambiente em que a pressão seja igual a 5 atm e a temperatura for igual a 0oC, o CO2 estará na fase gasosa. III - Comprimindo CO2 a 40oC desde a pressão de 1atm até 80atm ele manterá sempre a sua fase gasosa. Somente está(ão) correta(s) a(s) afirmação(ões): a) I. b) II e III. c) III. d) I e II. e) II. F F a a c c d d O Olimpíada Brasileira de Física 2006 1a fase 3a série 05 15) Dois espelhos metálicos parabólicos e côncavos são dispostos frente a frente de modo que seus eixos principais coincidam. Um aluno coloca o dedo no foco de um dos espelhos enquanto a chama de uma vela está posicionada no foco do outro. Analise as proposições: I - O aluno sente o aquecimento pois seu dedo recebe mais energia radiante do que é capaz de emitir. II - O aluno não percebe nenhuma elevação da temperatura e o único evento percebido consiste na iluminação do dedo. III - O aluno sentirá seu dedo resfriar se a vela for substituída por um pedaço de gelo, pois seu dedo estará emitindo mais energia radiante do que o gelo. IV - O aluno não sentirá frio se o gelo estiver no lugar da chama pois o gelo não emite radiacão. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): a) I apenas. b) III apenas. c) II e IV apenas. d) I e III apenas. e) II apenas. 16) Analise as seguintes afirmações a respeito de fenômenos da termologia. I - Um corpo incandescente inicia a emissão de luz própria quando sua temperatura ultrapassar os 100ºC. II - As paredes das garrafas térmicas, por serem espelhadas, dificultam a transmissão de calor por condução. III - Quando sopra o vento da base de uma montanha para as regiões mais altas, o ar esfria, pois ele praticamente sofre uma expansão adiabática. Esta(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): a) somente I. b) somente II. c) somente Ill. d) somente l e ll. e) I, II e III. 17) Ao entrar num longo corredor onde existe um motor elétrico funcionando, um aluno percebeu que este emitia um ronco constante e desagradável. Percebeu também, curiosamente, que conforme caminhava ao longo do corredor, ele ouvia o ronco ora muito intenso, ora pouco intenso e assim sucessivamente, e que a distância entre dois pontos de pouca intensidade sucessivos era aproximadamente 2,5 m. A partir dessa observação e tomando a velocidade de propagação do som como 340m/s, a freqüência do ronco do motor deve estar por volta de: a) 68Hz b) 34 Hz c) 17Hz d) 102Hz e) 136Hz 18) Para manter a segurança na estrada, recomenda-se que as velocidades dos veículos sejam tais que a distância entre um e outro seja vencida em no mínimo dois segundos. Considere uma situação ideal em que todos os motoristas respeitam esta recomendação, que os carros seguem em uma única fila a uma distância segura, que o tamanho dos automóveis sejam desconsiderados e que a velocidade dos veículos, 72km/h (20m/s), seja a máxima permitida para esta rodovia. Mantendo-se a recomendação de segurança, se a velocidade máxima permitida for alterada para 144 km/h (40m/s), é correto afirmar que o fluxo de veículos (número de veículos que chegam ao destino por hora) _______, que a distância entre eles na rodovia ________e que o tempo de percurso fique ___________. As expressões que completam corretamente as lacunas são respectivamente: a) não mude; não mude; reduzido à metade d) dobre; não mude; reduzido à metade b) dobre; dobre; reduzido à metade e) não mude; dobre; reduzido à metade c) dobre; não mude; o mesmo Olimpíada Brasileira de Física 2006 1a fase 3a série 06 19) Num certo local, um pêndulo simples de comprimento “L” oscila com um período “T”. Aumentando quatro vezes o comprimento do pêndulo, seu período de oscilação ficará igual a: a) T b) 1/2 T c) 4 T d) 1/4 T e) 2 T 20) No tubo de raios catódicos representado o cátodo libera elétrons que são acelerados por um campo elétrico uniforme e movem-se em direção ao ânodo, que tem um furo central para permitir a passagem de elétrons cuja trajetória é finalizada com um impacto em uma tela fluorescente. Todo o conjunto é mantido em alto vácuo em uma ampola de vidro. O diagrama que melhor representa a dependência entre a aceleração “a” em função da posição “x” de um elétron emitido é o correspondente à alternativa: a) b) c) d) e) Fonte de elétrons (Cátodo) Ânodo Fonte de alta tensão Elétron Tela fluorescente x0 A Olimpíada Brasileira de Física 2006 1a fase 3a série 07 1aFASE FOLHA DE RESPOSTAS DA 3a SÉRIE PREENCHER USANDO LETRA DE FORMA NOME: ____________________________________________________________________________ FONE P/ CONTATO: (___)_____________E-MAIL: ________________________________________ ESCOLA:___________________________________________________________________________ MUNICÍPIO: __________________________________________________ESTADO: ______________ ASSINATURA: ______________________________________ alternativa questão a b c d e 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 << /ASCII85EncodePages false /AllowTransparency false /AutoPositionEPSFiles true /AutoRotatePages /All /Binding /Left /CalGrayProfile (Dot Gain 20%) /CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2) /sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CannotEmbedFontPolicy /Warning /CompatibilityLevel 1.4 /CompressObjects /Tags /CompressPages true /ConvertImagesToIndexed true /PassThroughJPEGImages true /CreateJDFFile false /CreateJobTicket false /DefaultRenderingIntent /Default /DetectBlends true /ColorConversionStrategy /LeaveColorUnchanged /DoThumbnails false /EmbedAllFonts true /EmbedJobOptions true /DSCReportingLevel 0 /EmitDSCWarnings false /EndPage -1 /ImageMemory 1048576 /LockDistillerParams false /MaxSubsetPct 100 /Optimize true /OPM 1 /ParseDSCComments true /ParseDSCCommentsForDocInfo true /PreserveCopyPage true /PreserveEPSInfo true /PreserveHalftoneInfo false /PreserveOPIComments false /PreserveOverprintSettings true /StartPage 1 /SubsetFonts true /TransferFunctionInfo /Apply /UCRandBGInfo /Preserve /UsePrologue false /ColorSettingsFile () /AlwaysEmbed [ true ] /NeverEmbed [ true ] /AntiAliasColorImages false /DownsampleColorImages true /ColorImageDownsampleType /Bicubic /ColorImageResolution 300 /ColorImageDepth -1 /ColorImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeColorImages true /ColorImageFilter /DCTEncode /AutoFilterColorImages true /ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG /ColorACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /ColorImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000ColorACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000ColorImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasGrayImages false /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /GrayImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000GrayACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000GrayImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasMonoImages false /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict << /K -1 >> /AllowPSXObjects false /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName (http://www.color.org) /PDFXTrapped /Unknown /Description << /FRA <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> /ENU (Use these settings to create PDF documents with higher image resolution for improved printing quality. 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