Em aula de atividade física em uma escola, um grupo de estudantes se diverte com uma bola de basquete e disputa quem lança a bola o mais alto possível. Um dos alunos lança a bola para o alto, associa o movimento da bola com os seus conhecimentos adquiridos nas aulas de física e faz a seguinte afirmação:

I – Ao chutar a bola, dei uma velocidade a ela e, portanto, uma energia cinética, a qual foi diminuindo até que se tornou zero na altura máxima

PORQUE,

II – durante a subida, a força de arrasto reduziu a velocidade da bola e retirou energia cinética dela; portanto a energia inicial foi convertida em potencial gravitacional.

A respeito dessas asserções é correto afirmar que 

Em uma aula de cinemática o professor realizou um experimento no qual usou um plano inclinado, uma esfera sólida, uma esfera oca e um cilindro sólido, todos com distribuições uniformes de massa. O plano tinha uma altura “h” e um ângulo θ com a horizontal. Primeiro o professor abandonou a esfera oca da altura “h” do plano, em seguida a esfera sólida e, por fim, o cilindro, observando o movimento de rolamento nos três casos.

Ao final do experimento os alunos fizeram as afirmações a seguir.

I - A velocidade dos objetos na base do plano foi a mesma.

II - Tem maior velocidade o objeto com menor momento de inércia.

III - O objeto com maior massa tem maior velocidade na base do plano. 

IV - O objeto com maior diâmetro tem maior velocidade na base no plano.

V - A velocidade da esfera sólida será maior que a da oca, e esta, menor que a do cilindro.

Está correto apenas o que se afirma em 

Em uma feira de ciências um estudante montou um projeto no qual um conjunto de polias puxa uma determinada carga suspensa por uma corda. 

O projeto consta de quatro polias A, B, C, D e um cilindro E no qual a corda inelástica suporta a carga vertical. O projeto também considera as polias, a corda, a correia e os acoplamentos como ideais. A polia A executa 2,00 rps e os raios são RA = 30,0 cm, RB = 10,0 cm, RC = 20,0 cm, RD = 12,0 cm e RE = 5,00 cm.

Adotando-se π = 3 e com os dados propostos pelo projeto, qual é, em m/s, a velocidade da carga vertical?

O piloto de F1, Guanyu Zhou, sofreu um grave acidente no dia 3 de julho de 2022, que fez com que seu carro capotasse, deslizasse até próximo à barreira de pneus e fosse catapultado, passando por cima da proteção, atingindo o alambrado. Apesar de felizmente ninguém ter se machucado, inclusive o piloto, mais revisões de segurança devem acontecer para evitar a deformação excessiva de partes críticas à absorção de impacto, aumentando a segurança de todos no esporte.

Considerando-se que o carro capotado não é capaz de reduzir ativamente sua velocidade, Zhou teve que contar com as forças de atrito para diminuir sua velocidade até o ressalto, que o fez projetar sobre as barreiras de pneu.

Considerando-se, ainda, que Zhou e seu carro possuem uma massa de 800 kg, saíram da pista a 216 km/h e percorreram uma distância de 25,0 m numa área de escape de brita, com coeficiente de atrito cinético igual a 1,15, para então serem lançados por uma curta rampa, sobrevoando os pneus e, enfim, colidirem com o alambrado no nível do solo, levando ali cerca de 200 ms para entrarem em repouso.

Qual a desaceleração média sofrida por Zhou e seu carro, em unidades de g?

(Considere g = 10,0 m/s²).

Analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.

I - As leis de conservação estão ligadas a propriedades de simetria de sistemas físicos. Se um sistema é invariante por rotações espaciais, o momento linear total do sistema se conserva

PORQUE,

II - de acordo com o Teorema de Noether, as simetrias contínuas de um sistema físico geram as leis de conservação dos mesmos.

Sobre as asserções, é correto afirmar que

Considere que uma corda de densidade μ presa nas extremidades (de 0 a l) é posta para vibrar, conforme a figura a seguir.

A partir dessa condição, avalie as seguintes afirmações.

I - O movimento geral de uma corda vibrante presa nas extremidades é descrito por uma série infinita.

II - O modo de ordem “n” contém precisamente “n” comprimentos de onda e tem (n-1) nodos, além dos extremos fixos.

III - Os modos normais de vibração da corda podem ser deduzidos a partir do caso limite de um sistema de N osciladores acoplados de massa μN/l, quando N→∞.

IV - Num modo normal de vibração todos os elementos da corda oscilam com a mesma frequência e mesma constante de fase, de forma que a função em y é o produto de uma função de x por uma função de t.

Está correto apenas o que se afirmar em

Um oscilador unidimensional descrito pela equação de movimento  pode ter seu amortecimento definido como subcrítico, crítico ou supercrítico, dependendo da relação entre os valores de ω₀ e Y. 

A partir dessa informação, avalie as seguintes afirmações.

I - No caso subcrítico, a oscilação é ligeiramente mais lenta do que ω₀.

II - A condição de amortecimento crítico é dada quando ω₀ = Y.

III - O amortecimento crítico interrompe o movimento mais rapidamente do que o caso supercrítico.

IV - No caso supercrítico, o amortecimento prevalece sobre a oscilação e o movimento não é mais periódico.

Está correto apenas o que se afirma em

No início do século XVII, o físico florentino Galileu Galilei propôs o problema do pêndulo fixado em A e que parte do ponto C, mas que é interrompido por um prego fixado no ponto F, quando a massa “m” está passando pelo ponto B, como pode ser verificado na figura a seguir.

Baseado nesse arranjo, calcule a distância “d” máxima entre o prego F e o ponto B para que o pêndulo, após se enroscar em F, consiga dar uma volta completa, descrevendo o semicírculo BPB’ com centro em F, e ultrapasse o ponto diametralmente oposto Bʹ.

Está correto o que se afirma em

Em um dia sem ventos e ensolarado, um experiente jogador de futebol resolve fazer uma demonstração de sua proeza esportiva, alinhando da esquerda para direita 5 latas de 8,00 cm de diâmetro acima do travessão, separadas por uma distância de 1,00 m, com a lata 3 posicionada acima do centro do gol. (A figura a seguir não está em escala).

Uma bola de futebol, de 400 g de massa e 20,0 cm de diâmetro, é posicionada próxima da marca do pênalti (cerca de 12,0 m do travessão). Se o jogador, que é canhoto, mira acima do centro do travessão e acerta um chute excêntrico à direita do centro da bola, de forma que a mesma parta com uma velocidade linear de 24,0 m/s e uma velocidade angular de 10,0 rad/s, por onde passará este chute perfeitamente executado? (Considere: π = 3 e p = 1,20 kg / m³.)

Analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.

I - Nenhuma máquina térmica que opere entre uma dada fonte quente e uma dada fonte fria pode ter rendimento superior ao de uma máquina de Carnot

PORQUE

Sobre as asserções, é correto afirmar que

O livre caminho médio λ das moléculas é a distância média percorrida por uma molécula entre duas colisões, e é dado por

onde N/V é a concentração de moléculas e A é a seção de choque de uma molécula, ou sua área efetiva como alvo, que é função do seu diâmetro molecular d.

Qual o valor, em metros, do livre caminho médio λ de moléculas de oxigênio quando T = 300 K e p = 100 kPa?

(Considere: o O₂ como um gás ideal, k = 1,4 x 10^-23J/K, π = 3 e d = 300 pm).

Uma máquina térmica preenchida com um gás ideal tem seu estado variado de acordo com o ciclo ABCA, como ilustrado na figura a seguir. O processo CA é isotérmico.

Considerando-se ln(3,5)=1,25, qual a potência desta máquina, em kW, quando ela opera a uma frequência de 10,0 Hz?

A figura a) mostra dois fios condutores, paralelos, separados por uma distância 2d no qual passa em cada um, uma corrente elétrica de mesmo valor e identificadas por i_e e i_d, que representa corrente no fio da esquerda e no fio da direita, respectivamente.

Um fio condutor foi colocado acima dos dois fios, a uma distância “d”, e paralelo ao plano formado pelos dois fios. A figura b) exibe uma visão frontal do esquema e mostra a direção e o sentido do vetor campo magnético resultante no ponto P.

Qual a direção e o sentido corretos para vetor campo magnético resultante no ponto P da figura b?  

A figura a seguir exibe um fio condutor no qual passa uma corrente elétrica variável, cuja taxa diminui com o passar do tempo. O fio foi colocado paralelo a uma espira retangular que está a uma distância “d” do fio condutor. 

Com relação à figura, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.

I – A orientação do vetor campo magnético no plano da espira será para dentro da espira, orientado para dentro do papel e na espira surgirá uma corrente induzida no sentido horário

PORQUE

II – a corrente induzida tem sentido tal que o vetor campo magnético induzido se opõe ao campo magnético gerado pela corrente no fio condutor.

Sobre as asserções, é correto afirmar que  

As duas cargas elétricas separadas por uma distância “d” representam um dipolo elétrico. O dipolo foi colocado na posição mostrada na figura a seguir na presença de um campo elétrico uniforme e que aponta para a direita. 

Avalie as afirmações relacionadas à figura.

I - A força resultante no dipolo fará o centro do dipolo transladar.

II - O momento dipolar dependerá do campo elétrico externo.

III - O vetor torque resultante sobre o dipolo será negativo.

IV - A força resultante no dipolo será nula.

V - A força elétrica atuando na carga positiva será na mesma direção e sentido do campo.

Está correto apenas o que se afirma em

A figura a seguir exibe uma superfície gaussiana a qual está submetida a um campo elétrico dado por

O valor do fluxo do campo elétrico, em unidades de Nm²/c, através dessa superfície fechada é de

O Circuito RC da figura a seguir foi montado com uma fonte de força eletromotriz de 100V, que possui uma resistência interna r = 5,0 Ω e ligado a outras resistências e a capacitores, sendo R₁ = 10 Ω, R₂ = 20 Ω, e C = 4,0 μF. Os capacitores estão todos descarregados. A chave S é fechada bruscamente no instante t = 0. 

Imediatamente após a chave S ser fechada a corrente no circuito foi calculada. Em seguida, calculou-se a tensão na resistência da fonte (Vr em Volts), a potência dissipada (P_d em Watts) na resistência R₁ que está entre os pontos “a” e “b” acima da fonte e a potência útil (P_u em Watts) do circuito.

Os resultados Vr (V), Pd (W) e Pu (W), respectivamente, são

Um novo telescópio chamado James Webb foi lançado pela NASA. Ele é, basicamente, um grande observatório espacial que consegue enxergar objetos – como estrelas, galáxias e exoplanetas – super distantes no espaço. Sua massa é de 6,5 toneladas e seu espelho primário tem 6,5 m de diâmetro, com cerca de 50m de distância focal.  

Disponível em: https://g1.globo.com/ciencia/noticia/2021/10/29/nasa -lanca-telescopio-que-supera-o-hubble-conheca-o-james-webb-criado-para-captar-as-primeiras-galaxias-do-universo.ghtml

Ele ficará a 1,5 milhões de quilômetros da Terra em um ponto chamado Lagrange Terra-Sol L2. Considere agora que seu foguete seja puntiforme e, ao deixá-lo nesse ponto, ele vai se distanciando do telescópio seguindo a função horária x(t)=3t.

Considerando-se que x(t) é dado em metros e “t” em segundos, qual é, em m/s, o valor do módulo da velocidade instantânea da imagem do foguete no centro do intervalo onde ela é real, maior e invertida?

Complete as lacunas do texto a seguir.

Uma pessoa com hipermetropia quando coloca um livro, a uma distância normal para a leitura diante de seus olhos, apresenta em cada olho o mesmo problema visual. Suponha que fosse possível para ela utilizar lentes de contato de correção que são gelatinosas e plano-convexas, cujo índice de refração é igual a 1,5, e a vergência de ambas as lentes é igual a 2,0 dioptrias. Assim, a lente é ______________ com raio de curvatura da face convexa igual a ______________ metros.

Considerando-se que a velocidade da luz no ar é igual à velocidade dela no vácuo, os termos que completam corretamente as lacunas são

Um prisma de vidro tem índice de refração igual a √2 ≅ 1,414. Um raio de luz monocromático, proveniente do ar, incide em uma das faces do prisma sob um ângulo de 45° com a normal. O ângulo de incidência na segunda face é o ângulo limite θ_L de reflexão total. 

Qual é o ângulo β de abertura do prisma?

(Dado: √2/2 ≅ 0,707)