Questões de Concurso Sobre física
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Considerando a equação dos espelhos esféricos e a definição de ampliação linear transversal, determine, aproximadamente, como varia a ampliação linear A ao passar da primeira para a segunda posição.
Admitindo óptica geométrica (orifício puntiforme), qual é a maior distância di entre o orifício e o anteparo para que a imagem projetada caiba inteiramente no anteparo e quais serão, nessa condição, as dimensões (largura × altura) da imagem?
Admita que:
• o coeficiente de dilatação volumétrica γ da gasolina seja γ = 1,0 x 10-3 C-1 • o tanque esteja completamente cheio na temperatura inicial; • o volume comercializado seja medido na temperatura final; • desconsidere custos operacionais (frete, manutenção, impostos etc.).
O caminhoneiro planeja vender todo o volume por R$ 7,00 por litro, supondo que ainda terá os mesmos 40.000 L. Ao chegar ao destino, qual será, aproximadamente, a diferença entre o valor que ele esperava receber e o valor que ele efetivamente receberá, devido exclusivamente à contração térmica do combustível?
Considere:
Admita que uma máquina térmica genérica M opere entre essas mesmas fontes com rendimento η e suponha, por hipótese, que
η > ηC
Para demonstrar que essa hipótese conduz a uma contradição com a Segunda Lei da Termodinâmica, pode-se acoplar a máquina M a um ciclo reversível de Carnot operando como refrigerador entre os mesmos reservatórios.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente a estrutura lógica da demonstração de que o ciclo de Carnot possui rendimento máximo.
Observa-se que:
• o volume do gás permanece constante; • não há troca de calor com o meio externo (paredes adiabáticas); • a temperatura e a pressão do gás aumentam.
Alguns estudantes afirmam que o aumento da energia interna viola a forma usual da Primeira Lei da Termodinâmica, pois, segundo eles, como o volume não varia e o sistema é adiabático, teríamos simultaneamente W = 0 e Q = 0, implicando ∆U = 0.
Diante dessa argumentação, qual alternativa apresenta a explicação fisicamente correta que o professor deve fornecer?
O momento de inércia do conjunto “atleta + plataforma”, excluindo os halteres, em relação ao eixo vertical, é I0. O sistema é posto a girar com velocidade angular inicial ω0. Posteriormente, a atleta recolhe simetricamente os braços, trazendo cada halter para uma distância R/2 do eixo, conforme ilustrado na figura a seguir.
Figura – Representação esquemática do sistema rotacional: (a) configuração inicial: atleta girando com velocidade angular ω0, mantendo dois halteres de massa m a uma distância R do eixo vertical; (b) configuração final: atleta recolhe simetricamente os braços, posicionando os halteres a uma distância R/2 do eixo, sem atuação de torque externo em torno do eixo de rotação.
Considere que: • os halteres podem ser tratados como massas puntiformes; • o eixo permanece fixo; • não há torque externo resultante em torno do eixo vertical durante o movimento.
Com base nessas informações, assinale a alternativa que apresenta corretamente a nova velocidade angular ωf do sistema após o recolhimento dos braços.
Considere que:
• o eixo do disco não exerce torque externo em relação ao próprio eixo; • o tempo de colisão é muito curto; • forças dissipativas são desprezadas; • o momento de inércia do disco em relação ao eixo central é
Nesse contexto, determine a velocidade angular ω do conjunto imediatamente após o impacto e assinale a alternativa correta.
Durante o curto intervalo de colisão:
• despreza-se o peso; • a reação nas dobradiças pode exercer impulso linear; • não há torque impulsivo externo em relação ao eixo das dobradiças; • o projétil não permanece na porta.
Considere que a porta pode girar livremente em torno do eixo das dobradiças e que seu momento de inércia em relação a esse eixo é I.
Após o impacto, a porta adquire velocidade angular ω.
Com base nas leis de conservação apropriadas, determine a expressão correta para ω imediatamente após o impacto e assinale a alternativa correta.
Figura – Bloco sendo impulsionado para a direta por uma mola presa à parede, induzido a percorrer uma trajetória circular de raio R
O cilindro é impulsionado por uma mola ideal de constante elástica k, inicialmente comprimida de uma distância x. Após ser liberado, o cilindro percorre a pista e entra no loop circular, rolando sem deslizamento ao longo de todo o percurso. Considere que:
• a pista é rígida e não há deslizamento entre o cilindro e a pista; • não há forças dissipativas (o atrito é apenas estático e não realiza trabalho); • o eixo do cilindro é perpendicular ao plano da figura; • a aceleração da gravidade é g; • o momento de inércia do cilindro em relação ao seu eixo central é I = (1/2) m r²; • a altura h indicada na figura corresponde à altura inicial do centro de massa do cilindro em relação à base do loop; • o raio R refere-se ao raio geométrico da trajetória circular do centro do cilindro dentro do loop.
Com base nessas informações, determine a compressão mínima xmin da mola para que o cilindro complete o loop sem perder contato no ponto mais alto e assinale a alternativa correta.
• massa do foguete: m; • empuxo médio ao longo do trilho: F; • coeficiente de atrito cinético entre foguete e trilho: μ; • aceleração da gravidade: g; • o foguete parte do repouso na base do trilho; • cabos/atuadores não existem, apenas empuxo, peso, normal e atrito; • despreze resistência do ar e variações de massa.
Com base nessas informações, determine, em termos das variáveis dadas, a velocidade v do foguete ao sair do trilho e assinale a alternativa correta.
O módulo da força depende da posição x (em metros), de acordo com a seguinte equação:
F(x) = 4 − x
O carrinho se desloca de x = 0 até x = 6 m.
Tendo isso em vista, determine o trabalho realizado pela força do atuador nesse deslocamento e assinale a alternativa correta.
Definições:
• v (t): velocidade do bloco ao longo do plano, no instante t, tomada positiva no sentido de subida do plano; • v0: velocidade inicial ao longo do plano no instante t = 0; • t: intervalo de tempo contado a partir do instante em que o bloco cruza a base do plano; • θ: ângulo do plano com a horizontal; • μ: coeficiente de atrito cinético; • g: aceleração da gravidade.
No instante t = 0, ao cruzar a base do plano, o bloco tem velocidade inicial v0 = 12 m/s, dirigida no sentido de subida do plano. Despreze resistência do ar e considere o plano rígido. Admitindo que sen (30°) = 0,5 e cos (30°) ≈ 0,9, assinale a alternativa que apresenta a velocidade aproximada do bloco ao longo do plano após t = 1s de movimento.
Figura – Diagrama ilustrativo do movimento automotivo na coordenada investigada
A análise dinâmica deve ser feita para o movimento do centro de massa do veículo. Admita que, para a precisão requerida, as dimensões do veículo e a altura do centro de massa podem ser desprezadas quando comparadas a R. Considere ainda a pista rígida e despreze resistência do ar e oscilações da suspensão.
No ponto mais baixo, há uma plataforma instrumentada que mede a força normal N exercida pelo veículo sobre a pista. O sistema eletrônico da plataforma não exibe N em newtons: ele exibe um valor em quilogramas, chamado aqui de massa indicada mi, definido pela seguinte equação:
mi = N / g
Ou seja, mi é o valor numérico obtido ao dividir o módulo da força normal pelo módulo da aceleração gravitacional g.
Durante a medição foram registrados:
• mi = 1500 kg • R = 10 m • v = 7,0 m/s • g = 9,8 m/s²
Com base nessas informações, determine a massa real do veículo e assinale a alternativa correta.
Considerando que a aceleração é a variação da velocidade pelo tempo e que a velocidade, por sua vez, é a variação do espaço pelo tempo, qual é a aceleração de um móvel cuja função horária do espaço é S(t) = 23 - 24t + 4t2?
(Obs.: utilize unidades de medidas do SI).
Com base nessa situação, assinale a alternativa correta.
Considere μ0 = 4π 10-7
Nessas condições, assinale a alternativa que apresenta a forma de onda de tensão Vbob medida nos terminais da bobina utilizando um osciloscópio.