Vestibular de Física - Universidade Federal de Juiz de Fora - 2011 - UFJF, Notas de estudo de Física. Universidade Potiguar (UnP)
Gisele
Gisele12 de Março de 2013

Vestibular de Física - Universidade Federal de Juiz de Fora - 2011 - UFJF, Notas de estudo de Física. Universidade Potiguar (UnP)

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Vestibular de Física da Universidade Federal de Juiz de Fora do ano 2011.
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VESTIBULAR - FÍSICA

COMISSÃO PERMANENTE DE SELEÇÃO – COPESE

PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO – PROGRAD VESTIBULAR 2011 PROVA DE FÍSICA

VESTIBULAR - FÍSICA - Página 1 de 5

Na solução da prova, use quando necessário: Aceleração da gravidade g m s210 /= ; Densidade da água 3a g cm kg/m

31,0 / 1000ρ = = Velocidade da luz no vácuo c m/s83,0 10= × ; Pressão atmosférica atmP N m

5 21,0 10 /= ×

Calor específico da água ac cal g C

01 /= ; Calor latente de vaporização da água VL cal g540 /=

litro = cm dm = m3 3 3 3 31 10 1 10−= ; eV = J191 1,6 10−× ; cal J1 4,2= Questão 1: A figura ao lado mostra um sistema composto por dois blocos de massas idênticas A Bm m kg3,0= = e uma mola de constante elástica k N m4,0 /= . O bloco A está preso a um fio de massa desprezível e suspenso de uma altura h m0,8= em relação à superfície S , onde está posicionado o bloco B . Sabendo que a distância entre o bloco B e a mola é d m3,0= e que a colisão entre os blocos A e B é elástica, faça o que se pede nos itens seguintes. a) Usando a lei de conservação da quantidade de movimento (momento linear), calcule a velocidade do bloco B imediatamente após a colisão do bloco A .

A A A Am gh m v v gh m s 21 2 2 10 0,8 16 4,0 /

2 = ⇒ = = × × = =

AA B A A B B B A B

m Q Q m v m v v v m s

m

3,0 4,0 4,0 /

3,0 = ⇒ = ⇒ = = =

b) Calcule o deslocamento máximo sofrido pela mola se o atrito entre o bloco B e o solo for desprezível.

BB B B m

m v kx x v m k

2 21 1 3,04,0 2,0 3 3,5 2 2 4,0

= ⇒ = = = × ≈

c) Calcule a distância deslocada pelo bloco B em direção à mola, se o atrito cinético entre o bloco B e o solo for igual a c 0,4µ = . Nesse caso, a mola será comprimida pelo bloco B ? Justifique.

c Ba c B c B

m g f N m a a g m s

m

20,4 10,0 4,0 / µµ µ− = − = ⇒ = − = − = − × = −

v v a x x x m2 2 20 16

2 0 4,0 2 4,0 2,0 2 4,0

= + ∆ ⇒ = − × × ∆ ⇒ ∆ = = ×

Se a distância inicial é de m3,0 então o bloco B não comprime a mola.

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COMISSÃO PERMANENTE DE SELEÇÃO – COPESE

PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO – PROGRAD VESTIBULAR 2011 PROVA DE FÍSICA

VESTIBULAR - FÍSICA - Página 2 de 5

Questão 2: Um funcionário de uma lanchonete precisa aquecer 1,0 litro de água que, inicialmente, está à temperatura ambiente T C00 25= . Para isso, ele utiliza o ebulidor de água, mostrado na figura ao lado, que possui uma resistência R 12,1= Ω e é feito para funcionar com a diferença de potencial V Volts110= . Ele mergulha o ebulidor dentro da água, liga-o e sai para atender um cliente. a) Calcule o tempo para a água atingir a temperatura T C00 100= . m V g cm cm g3 3 3 31,0 / 10 10ρ= = × =

V

P W R

2 2110 1000

12,1 = = =

a Q mc T g Cal/g C C Cal

J J

3 0 0 1 10 1,0 75 75000

75000 4,2 315000

∆ = ∆ = × × = = × =

Q J

P t s t W

1 1

1

315000 315

1000 ∆= ⇒ ∆ = = ∆

b) Calcule o tempo para a água evaporar completamente. VQ mL g cal g cal J

3 2 10 540 / 540000 2268000∆ = = × = =

Q J

t s P W

2 2

2268000 2268

1000 ∆∆ = = =

t t t s s s= 1 2 315 2268 2583 43,05 min∆ = ∆ + ∆ = + = c) Esboce o gráfico da temperatura em função do tempo para o processo de aquecimento e vaporização da água.

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VESTIBULAR - FÍSICA - Página 3 de 5

Questão 3: Um estudante de Física observou que o ferro de passar roupa que ele havia comprado num camelô tinha somente a tensão nominal V Volts220= , impressa em seu cabo. Para saber se o ferro de passar roupa atendia suas necessidades, o estudante precisava conhecer o valor da sua potência elétrica nominal. De posse de uma fonte de tensão e um medidor de potência elétrica, disponível no laboratório de Física da sua universidade, o estudante mediu as potências elétricas produzidas quando diferentes tensões são aplicadas no ferro de passar roupa. O resultado da experiência do estudante é mostrado no gráfico ao lado, por meio de uma curva que melhor se ajusta aos dados experimentais. a) A partir do gráfico, determine a potência elétrica nominal do ferro de passar roupa quando ligado à tensão nominal. Do gráfico, os valores nominais do ferro de passar roupas, são: V V220= , P W1100= b) Calcule a corrente elétrica no ferro de passar roupa para os valores nominais de potência elétrica e tensão.

P W

P Vi i A V V

1100 5

220 = ⇒ = = =

c) Calcule a resistência elétrica do ferro de passar roupa quando ligado à tensão nominal.

V V

V Ri R R i A

220 44

5 = ⇒ = = ⇒ = Ω

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VESTIBULAR - FÍSICA - Página 4 de 5

Questão 4: A luz de um feixe paralelo de um objeto distante atinge um grande espelho, de raio de curvatura R m5,0= , de um poderoso telescópio, como mostra a figura ao lado. Após atingir o grande espelho, a luz é refletida por um pequeno espelho, também esférico e não plano como parece, que está a m2 do grande. Sabendo que a luz é focalizada no vértice do grande espelho esférico, faça o que se pede nos itens seguintes. a) O objeto no ponto F , para o pequeno espelho, é real ou virtual? Justifique sua resposta. O objeto em F , para o pequeno espelho, é virtual, pois é formado por prolongamentos de raios. b) Calcule o raio de curvatura r do pequeno espelho. Como o objeto emF é virtual, entãos m0,5= − . Assim, para o pequeno espelho:

f m ; r f m s s f f

1 1 1 1 1 1 0,667 2 1,3

0,5 2 + = ⇒ + = ⇒ = − = −

′ − 

c) O pequeno espelho é côncavo ou convexo? Justifique sua resposta. Comor 0< , então o pequeno espelho é convexo.

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VESTIBULAR - FÍSICA - Página 5 de 5

Questão 5: De acordo com o modelo de Bohr, as energias possíveis dos estados que o elétron pode

ocupar no átomo de hidrogênio são, aproximadamente, dadas por 0 2

= −n E

E n

, em que E eV0 13,6= e

n 1,2,3,4,.......= . O elétron faz uma transição do estado excitado n 2= para o estado fundamental n 1= . Admitindo que a massa do átomo de hidrogênio é igual à massa do próton pm kg

271,6 10−= × , faça o que se pede nos itens seguintes.

a) Calcule a energia E , em elétron – volts, do fóton emitido.

eV eV

E eV ; E eV1 2 2 13,6 13,6

13,6 3,4 1 2

− −= = − = = −

( )E E E eV eV E eV2 1 3,4 13,6 10,2= − = − − − ⇒ =

b) Sabendo que a quantidade de movimento (momento linear) do fóton emitido é dada por EQ c

= e

considerando que a quantidade de movimento do sistema se conserva, qual é a velocidade v de recuo do átomo?

p

E E eV J eV Mv v m s

c m c kg m s

19

27 8

10,2 1,6 10 3,4 /

1,6 10 3,0 10 /

× ×= ⇒ = = × × ×



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