Vestibular de Física II - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais - 2010 - PUC MINAS, Notas de estudo de Física. Universidade Potiguar (UnP)
Gisele
Gisele12 de Março de 2013

Vestibular de Física II - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais - 2010 - PUC MINAS, Notas de estudo de Física. Universidade Potiguar (UnP)

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Vestibular de Física da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais do ano 2010.
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FÍSICA II ÁREA 3

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AS QUESTÕES 38 E 39 REFEREM-SE AO TEXTO A SEGUIR.

SUPERCONDUTIVIDADE O termo supercondutividade se refere à capacidade que alguns materiais têm de conduzir a corrente elétrica sem que ocorram perdas de energia na forma de calor. O QUE FAZ UM CONDUTOR SER SUPER? A história dos semicondutores já é quase centenária e começa em 1911 com o físico Heike Kamerling Onnes, que observou o fenômeno no mercúrio resfriado a 4,2 K. Em 1995, compostos de cobre dopa- dos com tálio exibiram o fenômeno da supercondutividade a temperaturas de 138 K a pressões ambi- entes e até a temperaturas de 164 K em altas pressões. Em um condutor comum, os elétrons da corrente elétrica são continuamente espalhados pelos íons metálicos do fio, perdendo energia, que aquece o fio, fenômeno conhecido como efeito joule. Em um supercondutor, esses elétrons combinam-se e formam os chamados pares de Cooper, unidos por uma interação atrativa, e movem-se sem haver espalhamento.

(Texto adaptado de Scientific American Brasil, ano 8 numero 88, págs. 48-55.)

QUESTÃO 38 Considere uma linha de transmissão de energia elétrica em um fio condutor com diâmetro de 2 cm e comprimento de 2000 m percorrido por uma corrente de 1000 A. Se essa transmissão fosse feita atra- vés de um supercondutor, a cada hora, seria evitada a perda de uma energia de, aproximadamente, igual a: a) 3,6 x 108J b) 1,4 x 109J c) 7,2 x 108J d) 8,5 x 1010J

QUESTÃO 39 Essa energia perdida seria capaz de aquecer até 100ºC, aproximadamente quantos quilogramas de água inicialmente a 28 ºC? a) 3,5 x 103kg b) 1,2 x 103 kg c) 4,5 x 105 Kg d) 1,0 x 106kg

Dado: ρ =1,57 x 10−8 Ωm

Dado: c = 4200 J/kgoC

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AS QUESTÕES 36 E 37 REFEREM-SE AO TEXTO A SEGUIR.

Praticamente todos os veículos que trafegam são movidos por alguma versão do motor de com-

bustão interna patenteado por Nikolaus Otto em1876. Otto explorou a descoberta do físico francês Sadi Carnot, que em 1834 mostrou que a eficiência de um motor dependia criticamente da diferença de tem- peratura entre a fonte quente, que cede energia, e a fonte fria, que a absorve.

Muitas pessoas consideram esse tipo de motor um anacronismo,vestígio perigosamente ultrapas- sado das crenças de que o petróleo era inesgotável e o clima estável. A melhor opção seria o motor elétrico alimentado por baterias. O que muitos se esquecem é que os veículos elétricos eram muito mais populares que os carros movidos a gasolina no fim do séc. XIX e início do séc. XX. Podiam fun- cionar o dia todo com uma única carga, atingindo velocidades que variavam entre 10km/h e 20km/h, compatível com o movimento das carruagens conduzidas por cavalos.

Uma das questões que leva ao questionamento do uso dos motores de combustão é sua baixa eficiência, menor que 30%, enquanto que nos motores elétricos ela passa dos 90%.

(Adaptado de Scientific American Brasil, ano 8, número 89.)

QUESTÃO 36 Considere, pois, dois veículos de mesma massa, com motores de mesma potência: um equipado com motor elétrico com uma eficiência de 90% e o outro equipado com motor a combustão, com uma efici- ência de 25%. Admitindo-se ambos os veículos com uma massa de 500kg, partindo do repouso, em uma estrada plana e retilínea, a energia gerada nos motores para fazer com que ambos os veículos atinjam a velocidade de 36km/h vale respectivamente: a) 1,0 x 104J e 2,0 x 104J b) 1,1 x 105J e 4,0 x 105J c) 2,7 x 104J e 1,0 x 105J d) 2,5 x 105J e 2,5 x 105J

QUESTÃO 37 Em relação aos motores da questão de número 36, a quantidade de calor rejeitada pelos motores foi respectivamente de: a) 4,0 x 103J e 3,5 x 103J b) 1,5 x 103J e 2,5 x 103J c) 2,8 x 104J e 4,5 x 105J d) 2,0 x 103J e 7,5 x 104J

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b) a)

c) d)

V

t

V

t

V

t t

V

QUESTÃO 33 Como informado no texto e considerando as aproximações feitas, marque a opção cujo gráfico melhor representa a velocidade do veículo de Felipe Massa em função do tempo.

QUESTÃO 34 Considerando os dados do texto, marque a opção que indica a força exercida pela mola contra o capa- cete de Felipe Massa. a) F = 2,0 x 102 N b) F = 4,7 x 103 N c) F = 7,2 x 102 N d) F = 1,3 x 103 N

QUESTÃO 35 De que altura a mola deveria cair, em movimento de queda livre, para atingir a mesma velocidade com que se deu o impacto? a) 15 m b) 152 m c) 456 m d) 845 m

g = 10 m/s2

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PROVA DE FÍSICA II

AS QUESTÕES 33 A 35 REFEREM-SE AO TEXTO A SEGUIR, ADAPTADO DE FOLHA DE S.PAULO, 26/07/2009.

NA HORA DO ACIDENTE, BRASILEIRO REDUZIA Eram os instantes finais do segundo bloco do treino classificatório para o GP da Hungria. Felipe Massa tinha o terceiro melhor tempo, mas decidiu abrir uma volta rápida, tentando melhorar, buscando o acer- to ideal para o Q3, a parte decisiva da sessão, a luta pela pole position. Percorria a pequena reta entre as curvas 3 e 4 da pista de Hungaroring e começava a reduzir de quase 360 km/h para 270 km/h quando apagou. Com os pés cravados tanto no freio como no acelerador, não virou o volante para a esquerda, passou por uma faixa de grama, retornou para a pista e percorreu a área de escape até ba- ter de frente na barreira de pneus. Atônito, o autódromo assistiu às cenas sem entender a falta de rea- ção do piloto. O mistério só foi desfeito pelas imagens da câmera on board: uma peça atingiu o flanco esquerdo do capacete, fazendo com que o ferrarista perdesse os reflexos.

A mola mede cerca de 10 cm x 5 cm e pesa aproximadamente 1 kg, segundo o piloto da Brawn, que, antes de saber que ela havia causado o acidente, disse que seu carro ficou "inguiável" quando a sus- pensão quebrou.

Quando a mola atingiu o capacete, considerando a velocidade do carro e da própria mola, Felipe Mas- sa sentiu como se tivesse caído em sua cabeça um objeto de aproximadamente 150 Kg.

Para as questões que se seguem, considere as aproximações.

A variação da velocidade no carro de Felipe Massa e da mola sempre se deu em um movimento retilí- neo uniformemente variado. Considere a mola com uma massa de 1 kg e que, no momento da colisão, o carro de Felipe Massa tinha uma velocidade de 270 km/h e a mola com 198 km/h, em sentido contrá- rio. Considere ainda que a colisão teve uma duração de 1 x 10−1s e que levou a mola ao repouso, em relação ao carro de Felipe Massa.

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