Ministério da Educação UniversidadeFederaldeItajubá Vestibular 2006 – Prova 3– Física – 22/01/2006
1) Qual deve ser o tamanho X do braço da alavanca que permite a uma pessoa de massa igual a 80 kg, em pé sobre uma extremidade, suportar, em equilíbrio, um bloco de massa M = 2.000 kg, cujo centro de massa localiza-se na outra extremidade? O comprimento total da barra é L = 5,0 m e sua massa é desprezível.
80 x= 2000 (5,0 – x) Ω x � 4,807 m � 4,81 m
2) Na escala Celsius de temperatura os pontos de ebulição e de solidificação da água, à pressão de 105 Pa, são respectivamente 100°C e 0°C. Suponha que você tenha uma escala arbitrária X que assinale para esses pontos os valores de 150°X e 0°X, respectivamente. Nesta nova escala arbitrária, qual seria a indicação para a temperatura zero absoluto?
y/100 = z/150 Para y = -273,15°C Ω z = -409,72°X
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3) Para uma dada freqüência, a menor intensidade sonora audível pelo homem é Io = W/m2. Suponha que você more numa rua cujo movimento de ambulantes e de carros produza um nível sonoro de 90 dB para essa freqüência estudada. Se a janela de sua casa tem uma área de 1,5 m2, determine a potência que entra pela janela, proveniente das ondas sonoras que têm essa freqüência.
≈ I ’
Dado o nível sonoro: NPS = 10 logΔ÷ (em d)
Δ÷
I
« o ◊ P é a potência, I é a intensidade e A é a área. NPS = 10 log (I/Io) Ω I = 1,0 x 10-3 W/m2 P=IA Ω P= 1,0 x10-3 x 1,5 Ω P= 1,5 x10-3 W
4) A corrente I, que passa pelo resistor X, vale 0,5 A. Determine o potencial VA, o valor da resistência X e a potência dissipada na mesma.
O resistor equivalente aos 2 resistores é Req � 18,2 ≈. A corrente que passa em X é a mesma que passa pelo resistor equivalente, portanto: VA= 120– 18,2 .0,5 � 111 V.
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A resistência X:
111 = X .0,5 Ω X � 222 ≈.
A potência dissipada:
PX= 222. 0,52 Ω PX � 55,5 W.
5) Considere duas placas planas, paralelas, separadas por uma distância d e com cargas +Q e -Q, respectivamente. Suponha que num determinado instante sejam simultaneamente libertados, na região entre as placas, um elétron da placa negativa e um próton da placa positiva. Calcule a razão entre as velocidades das duas partículas no instante em que atingem as placas opostas. Considere a massa do próton igual a 1600 vezes maior que a do elétron e que possam ser desprezadas as forças gravitacionais. Considere ainda que as cargas do elétron ou do próton, em módulo, sejam desprezíveis quando comparadas com Q.
Para o elétron Ω qeE = meae Para o próton Ω qpE = mpap Para o elétron Ω ve2 = 2aed Para o próton Ω vp2= 2apd
Assim: vp/ ve= 
me
= 1/40
mp
6) Um avião a jato, de 20,0 m de envergadura (medida da extremidade de uma asa à extremidade da outra asa), voa a 900 km/h na direção norte-sul, sentido norte, numa latitude onde o componente vertical do campo magnético terrestre é 0,6 gauss, com sentido para baixo. Dado: 1 gauss = 10-4 T. a) Estime a diferença de potencial entre as extremidades das asas.
Eq = q v Bvert
�V= v Bvert d = 250.0,6 10-4 .20 Ω �V = 0,3 V .
b) Que asa está a um maior potencial (esquerda ou direita)? Explique.
A esquerda, que tem a concentração das cargas positivas.
7) Incide-se luz perpendicularmente à face menor do prisma mostrado na figura abaixo. Coloca-se uma gota de um líquido sobre a face correspondente à hipotenusa. Se o índice de refração do prisma for
, calcule o maior índice de refração que o líquido deve ter para a luz ser totalmente refletida.
n2 =
n1. sen Δ1 = n2 .sen Δ2 Ω 1,5 . sen 60
o = n2 . 1 Ω
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8) Um projétil de massa m = 10 g atinge, sem atravessar, um bloco de madeira de massa M = 150 g que se encontra em repouso sobre uma superfície horizontal. Após a colisão, o sistema bloco de madeira + projétil percorre uma distância de 200 cm até parar. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a superfície vale 0,4. Determine a velocidade do projétil ao atingir o bloco de madeira.
F= µ mg=ma Ω a = 4 m/s2 vsist 2 = 2 ad = 2 . 4 .2 = 16 Ω vsist = 4 m/s
10 . vproj = 160 . vsist Ω vproj = 64 m/s .
9) O gráfico da energia potencial de um sistema físico é representado na figura abaixo. Uma partícula em movimento, de massa m e de energia total igual a E, está sob a ação dessa energia potencial. a) Estime a energia cinética da partícula em x = 2,0 m, x = 4,0 m e em x muito grande (tendendo a infinito), para E= 2,0 J;
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Ecin +Epot = E
b) Que tipo de movimento a partícula executará quando sua energia total for maior, porém muito próxima de -2,0 J?
Oscilatório.
NOTA: Quando necessário, considere g = 10 m/s2.
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