Vestibular e Física - Universidade Federal de Juiz de Fora -  2012 - UFJF, Notas de estudo de Física. Universidade Potiguar (UnP)
Gisele
Gisele12 de Março de 2013

Vestibular e Física - Universidade Federal de Juiz de Fora - 2012 - 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 2012.
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FísicaVestibular

UFJF – CONCURSO VESTIBULAR 2012 – PROVA DE FÍSICA PARA O DESENVOLVIMENTO E A RESPOSTA DAS QUESTÕES, SÓ SERÁ ADMITIDO USAR CANETA ESFEROGRÁFICA AZUL OU PRETA

Proibido escrever na prova informações como: apelidos, desenhos, nome, números, símbolos e tudo o que possa identificar o candidato. 2

Na solução da prova, use quando necessário:

• Aceleração da gravidade 2g 10 m / s= ; Densidade da água 3 3aρ 1,0 g / cm 1000 kg/m= = • Velocidade da luz no vácuo 8c 3,0 10 m/s= × • Constante de Planck 34 15h 6,63 10 J s=4,14 10 eV s− −= × × × × ; • Constante π 3,14=

Questão 1 – A Figura ao lado mostra um escorregador na forma de um semicírculo de raio R 5,0 m= . Um garoto escorrega do topo (ponto A) até uma altura h (ponto C) abaixo do topo, onde perde o contato com o escorregador. Nessa posição, a reta que passa pelo ponto C e pelo centro O do círculo faz um ângulo θ com a reta normal à base do semicírculo. A Figura mostra também um ponto B que está entre o ponto A e o ponto C. Desprezando os atritos ou quaisquer perdas de energia:

a) faça o diagrama das forças que atuam sobre o garoto no ponto B e identifique cada uma das forças.

b) calcule a altura h no momento em que o garoto perde o contato com o escorregador.

c) calcule o valor da velocidade tangencial na situação do item (b).

Identificação das Forças Diagrama de Forças

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UFJF – CONCURSO VESTIBULAR 2012 – PROVA DE FÍSICA PARA O DESENVOLVIMENTO E A RESPOSTA DAS QUESTÕES, SÓ SERÁ ADMITIDO USAR CANETA ESFEROGRÁFICA AZUL OU PRETA

Proibido escrever na prova informações como: apelidos, desenhos, nome, números, símbolos e tudo o que possa identificar o candidato. 3

Questão 2 – Um estudante de Física faz um experimento no qual ele prende duas esferas de densidades 1ρ e 2ρ e raios 1r e 2r relacionados por 1 2ρ ρ 2= e 1 2r 2r 10,0 cm= = . O estudante amarra as esferas com um barbante de massa desprezível e coloca o conjunto dentro de um grande tanque contendo água. Como mostra a Figura ao lado, o

conjunto de esferas flutua totalmente submerso na água, mantendo uma tração T 

no barbante.

a) Faça diagramas de forças que atuam nas esferas e identifique cada uma das forças.

b) Calcule os módulos das forças de empuxo que atuam em cada esfera.

c) Calcule as densidades das esferas.

d) Calcule o módulo da tração T 

que atua no barbante.

ESFERA 1 ESFERA 2

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Questão 3 – Uma bateria de automóvel tem uma força eletromotriz ε 12 V= e resistência interna r desconhecida. Essa bateria é necessária para garantir o funcionamento de vários componentes elétricos embarcados no automóvel. Na Figura ao lado, é mostrado o gráfico da potência útil P em função da corrente i para essa bateria, quando ligada a um circuito elétrico externo.

a) Determine a corrente de curto-circuito da bateria e a corrente na condição de potência útil máxima. Justifique sua resposta.

b) Calcule a resistência interna r da bateria.

c) Calcule a resistência R do circuito externo nas condições de potência máxima.

d) Sabendo que a eficiência η de uma bateria é a razão entre a diferença de potencial V fornecida pela bateria ao circuito e a sua força eletromotriz ε , calcule a eficiência da bateria nas condições de potência máxima.

e) Faça um gráfico que representa a curva característica da bateria. Justifique sua resposta.

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Questão 4 – A Figura (a) mostra uma interface de separação entre dois meios ópticos de índices de refração n1 e

n2 . Quando um raio de luz de intensidade 0I incide sobre a interface com um ângulo θ em relação à normal, observa-se a presença de um raio de luz refletido de intensidade 1I e um raio de luz refratado de intensidade 2I .

Um estudante de Física mede a razão 1 0=R I I para diferentes ângulos de incidência θ e obtém o gráfico mostrado na Figura (b).

a) Qual é a razão entre 1n e 2n ?

b) À medida que o ângulo θ é aumentado, o raio refratado deve se afastar ou se aproximar da normal?

Justifique sua resposta.

c) Qual é a razão entre as intensidades da luz refletida 1I e refratada 2I quando

035=θ ?

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Questão 5 – Um feixe de luz laser, de comprimento de onda 9400 400 10−= = × nm mλ , tem intensidade luminosa 2100=I W m/ . De acordo com o modelo corpuscular da radiação, proposto por Einstein, em 1905, para explicar fenômenos da interação da radiação com a matéria, a luz é formada por quanta de energias denominados fótons. Usando como base esse modelo quântico da luz, calcule:

a) a energia de cada fóton do feixe de luz laser.

b) a energia que incide sobre uma área de 21 cm perpendicular ao feixe durante um intervalo de tempo de 1 0 s, .

c) o número n de fótons que atingem essa área durante esse intervalo de tempo.

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