Questões de vestibulares (Unicamp, Fuvest, ITA..)

Questões de vestibulares (Unicamp, Fuvest, ITA..)

(Parte 1 de 9)

Título: Professor: Turma:

Cláudia, ginasta e estudante de Física, está encantada com certos apelos estéticos presentes na Física Teórica. Ela ficou fascinada ao tomar conhecimento da possibilidade de uma explicação unificadora para todos os tipos de forças existentes no universo, isto é, que todas as interações fundamentais conhecidas na natureza (gravitacional, eletromagnética, nuclear fraca e nuclear forte) poderiam ser derivadas de uma espécie de superforça. Em suas leituras, ela pôde verificar que, apesar dos avanços obtidos pelos físicos, o desafio da grande unificação continua até os dias de hoje. Cláudia viu, em um de seus livros, um diagrama ilustrando a evolução das principais idéias de unificação ocorrida na Física.

(UFRN 2002)

Questão 1

Na execução da coreografia anterior, podemos reconhecer a existência de várias forças atuando sobre a ginasta Cláudia e/ou a corda. Forças de atrito, peso, tração e reação do solo (normal) podem ser facilmente identificadas. Esse conjunto de forças, aparentemente, não está contemplado no diagrama que mostra as interações fundamentais do universo. Isso pode ser compreendido, pois, em sua essência, as forças a) de atrito e peso são de origem eletromagnética. b) normal e peso são de origem gravitacional. c) normal e de tração são de origem eletromagnética. d) de atrito e de tração são de origem gravitacional.

aO texto abaixo refere-se às questões: 2 4 Questão 2

1 As primeiras utilizações do carvão mineral verificaram-se esporadicamente até o século Xl; ainda que não fosse sistemática, sua exploração ao longo dos séculos levou ao esgotamento das jazidas superficiais (e também a fenômenos de poluição atmosférica, lamentados já no século XIII). A necessidade de se explorarem jazidas mais ¢profundas levou logo, já no século XVII, a uma dificuldade: £a de ter que se esgotar a água das galerias profundas. O esgotamento era feito ou à força do braço humano ou mediante uma roda, movida ou por animais ou por queda d'água. Nem sempre se dispunha de uma queda d'água próxima ao poço da mina, e o uso de cavalos para este trabalho era muito dispendioso, ou melhor, ia contra um princípio que não estava ainda formulado de modo explícito, mas que era coerentemente adotado na maior parte da decisões produtivas: o princípio de se empregar energia não-alimentar para obter energia alimentar, evitando fazer o contrário. O cavalo é uma fonte de energia melhor do que o boi, dado que sua força é muito maior, mas são maiores também suas exigências alimentares: não se contenta com a celulose - resíduo da alimentação humana-, mas necessita de aveia e trevos, ou seja, cereais e leguminosas; compete, pois, com o homem, se se considera que a área cultivada para alimentar o cavalo é subtraída da cultivada para a alimentação humana; pode-se dizer, portanto, que utilizar o cavalo para extrair carvão é um modo de utilizar energia alimentar para obter energia não-alimentar. Daí a não-economicidade de sua utilização, de modo que muitas jazidas de carvão que não dispunham de uma queda d'água nas proximidades só puderam ser exploradas na superfície. Ainda hoje existe um certo perigo de se utilizar energia alimentar para se obter energia não-alimentar: num mundo que conta com um bilhão de desnutridos, há quem pense em colocar álcool em motores de automóveis. Esta será uma solução "econômica" somente se os miseráveis continuarem miseráveis. 2Até a invenção da máquina a vapor, no fim do século XVII, o carvão vinha sendo utilizado para fornecer o calor necessário ao aquecimento de habitações e a determinados processos, como o trato do malte para preparação da cerveja, a forja e a fundição de metais. Já o trabalho mecânico, isto é, o deslocamento de massas, era obtido diretamente de um outro trabalho mecânico: do movimento de uma roda d'água ou das pás de um moinho a vento. 3 A altura a que se pode elevar uma massa depende, num moinho a água, de duas grandezas: o volume d'água e a altura de queda. Uma queda d'água de cinco metros de altura produz o mesmo efeito quer se verifique entre 100 e 95 metros de altitude, quer se verifique entre 20 e 15 metros. As primeiras considerações sobre máquinas térmicas partiram da hipótese de que ocorresse com elas um fenômeno análogo, ou seja, que o trabalho mecânico obtido de uma máquina a vapor dependesse exclusivamente da diferença de temperatura entre o "corpo quente" (a caldeira) e o "corpo frio" (o condensador). Somente mais tarde o estudo da termodinâmica demonstrou que tal analogia com a mecânica não se verifica: nas máquinas térmicas, importa não só a diferença temperatura, mas também o seu nível; um salto térmico entre 50°C e 0°C possibilita obter um trabalho maior do que o que se pode obter com um salto térmico entre 100°C e 50°C. Esta observação foi talvez o primeiro indício de que aqui se achava um mundo novo, que não se podia explorar com os instrumentos conceituais tradicionais. 4 O mundo que então se abria à ciência era marcado pela novidade prenhe de conseqüências teóricas: as máquinas térmicas, dado que obtinham movimento a partir do calor, exigiam que se considerasse um fator de conversão entre energia térmica e trabalho mecânico. Aí, ao estudar a relação entre essas duas grandezas, a ciência defrontou-se não só com um princípio de conservação, que se esperava determinar, mas também com um princípio oposto. De fato, a energia, a "qualquer coisa" que torna possível produzir trabalho - e que pode ser fornecida pelo calor, numa máquina térmica, ou pela queda d'água, numa roda/turbina hidráulica, ou pelo trigo ou pela forragem, se são o homem e o cavalo a trabalhar - a energia se conserva, tanto quanto se conserva a matéria. Mas, a cada vez que a energia se transforma, embora não se altere sua quantidade, reduz-se sua capacidade de produzir trabalho útil. A descoberta foi traumática: descortinava um universo privado de circularidade e de simetria, destinado à degradação e à morte. 5Aplicada à tecnologia da mineração, a máquina térmica provocou um efeito de feed-back positivo: o consumo de carvão aumentava a disponibilidade de carvão. Que estranho contraste! Enquanto o segundo princípio da termodinâmica colocava os cientistas frente à irreversibilidade, à morte, à degradação, ao limite intransponível, no mesmo período histórico e graças à mesma máquina, a humanidade se achava em presença de um "milagre". Vejamos como se opera este "milagre": pode-se dizer que a invenção da máquina a vapor nasceu da necessidade de exploração das jazidas profundas de carvão mineral; o acesso às grandes quantidades de carvão mineral permitiu, juntamente com um paralelo avanço tecnológico da siderurgia - este baseado na utilização do coque (de carvão mineral) - que se construíssem máquinas cada vez mais adaptáveis a altas pressões de vapor. Era mais carvão para produzir metais, eram mais metais para explorar carvão. Este imponente processo de desenvolvimento parecia trazer em si uma fatalidade definitiva, como se, uma vez posta a caminho, a tecnologia gerasse por si mesma tecnologias mais sofisticadas e as máquinas gerassem por si mesmas máquinas mais potentes. Uma embriaguez, um sonho louco, do qual só há dez anos começamos a despertar. 6"Mais carvão se consome, mais há à disposição". Sob esta aparência inebriante ocultava-se o processo de decréscimo da produtividade energética do carvão: a extração de uma tonelada de carvão no século XIX requeria, em média, mais energia do que havia requerido uma tonelada de carvão extraída no século XVIII, e esta requerera mais energia do que uma tonelada de carvão extraída no século XVII. Era como se a energia que se podia obter da queima de uma tonelada de carvão fosse continuamente diminuindo. 7 Começava a revelar-se uma nova lei histórica, a lei da produtividade decrescente dos recursos não-renováveis; mas os homens ainda não estavam aptos a reconhecê-la.

(Laura Conti. "Questo pianeta", Cap.10. Roma: Editori

Riuniti, 1983. Traduzido e adaptado por Ayde e Veiga Lopes)

(PUCCAMP 2000) A necessidade de se explorarem jazidas mais profundas levou logo, já no século XVII, a uma dificuldade: a de ter que se esgotar a água das galerias profundas. O esgotamento era feito ou à força do braço humano ou mediante uma roda, movida ou por animais ou por queda-d'água. ------ split ---> Sabendo-se que uma roda, de raio 5,0m, movida por um cavalo, efetua, em média, 2 voltas por minuto, a velocidade angular dessa roda, em radianos por segundo, vale a) ™/10 b) ™/15 c) ™/30 d) ™/45 e) ™/60

(PUCCAMP 2000) Deseja-se projetar uma pequena usina hidrelétrica utilizando a água de um córrego cuja vazão é de 1,0m¤/s, em queda vertical de 8,0m. Adotando g=10m/s£ e dágua=1,0.10¤kg/m¤, a máxima potência estimada seria, em watts, de

Questão 3 a) 8,0 . 10¥ b) 1,6 . 10¥ c) 8,0 . 10¤ d) 1,6 . 10¤ e) 8,0 . 10£

(PUCCAMP 2000)A necessidade de se explorarem jazidas mais profundas levou logo, já no século XVII, a uma dificuldade: a de ter que se esgotar a água das galerias profundas. O esgotamento era feito ou à força do braço humano ou mediante uma roda, movida ou por animais ou por queda d'água.

Os homens para retirar água de poços utilizavam um sarilho, representado na figura a seguir.

Questão 4

Sabendo-se que o raio do cilindro vale 20cm e o braço da alavanca de acionamento vale 40cm, a força mínima, em newtons, que um homem deve fazer na alavanca para erguer um balde com água de massa 30kg, vale Dado: g = 10m/s£ a) 300 b) 250 c) 200 d) 150 e) 100

A casa de Dona Maria fica no alto de uma ladeira. O desnível entre sua casa e a rua que passa no pé da ladeira é de 20 metros. Dona Maria tem 60kg e sobe a rua com velocidade constante. Quando ela sobe a ladeira trazendo sacolas de compras, sua velocidade é menor. E seu coração, quando ela chega à casa, está batendo mais rápido. Por esse motivo, quando as sacolas de compras estão pesadas, Dona Maria sobe a ladeira em ziguezague.

(CESGRANRIO 95) A ordem de grandeza do gasto de aO texto abaixo refere-se às questões: 5 6 Questão 5 energia, em joules, de Dona Maria, ao subir a ladeira é: a) 10¤ b) 10¥ c) 10¦ d) 10§ e) 10¨

(CESGRANRIO 95) O fato de Dona Maria subir a ladeira em ziguezague e com velocidade menor está diretamente associado à redução de: a) potência. b) aceleração. c) deslocamento. d) energia. e) trabalho.

Questão 6

Um móvel obedece a equação horária S = -20 +4.t -3.t£, em unidades do sistema internacional.

(G1 V4.4) Qual a posição inicial da partícula? aO texto abaixo refere-se às questões: 713 Questão 7

(G1 V4.4) Qual a velocidade inicial da partícula? Questão 8

(G1 V4.4) Qual a aceleração da partícula? Questão 9

(G1 V4.4) Qual a forma do gráfico S × t deste movimento? Questão 10

(G1 V4.4) Qual é a equação da velocidade instantânea? Questão 1

(G1 V4.4) Em que instante a partícula entra em repouso? Questão 12

(G1 V4.4) No gráfico S × t desta equação, o que representa o vértice?

Questão 13

Um condutor retilíneo de 10cm de comprimento está preso a duas molas verticais idênticas, cujas extremidades estão ligadas aos pólos de uma bateria, conforme indicado na figura. Na situação I, cada mola apresenta uma deformação de 2,0cm em relação ao seu comprimento quando não havia condutor dependurado. Na situação I, o condutor foi colocado dentro de uma região na qual existe um campo magnético, horizontal, constante e uniforme BÛ e nessa situação a deformação de cada mola passou a ser de 4,0cm. Na situação lII, o campo magnético horizontal, uniforme e constante atuante no condutor é B½ e a deformação foi medida em 6,0cm. A fonte é a mesma nas três situações.

(PUCMG 2001) aO texto abaixo refere-se às questões:1415 Questão 14

Em relação à situação I, a energia potencial de cada mola na situação I ficou multiplicada por: a) 9 b) 6 c) 4 d) 3

(PUCMG 2001) Questão 15

A força que cada mola exerce sobre o condutor na situação I é: a) igual ao peso do condutor. b) o dobro do peso do condutor. c) três vezes o peso do condutor. d) 1,5 vezes o peso do condutor.

Maremotos, também conhecidos como "Tsunamis", são uma série de ondas gigantescas produzidas geralmente por um deslocamento vertical da coluna d'água devido a deslizamentos na superfície da Terra provocados por terremotos. Nesses casos, o fundo do mar pode mover-se verticalmente por vários metros, colocando em movimento oscilatório uma enorme quantidade de água, como ilustra a figura a seguir. Nas águas oceânicas, essas ondas propagam-se a uma velocidade de mais de 800km/h, e a enorme quantidade de energia e de momento que carregam pode levá-las a milhares de quilômetros de distância. Curiosamente, um barco no meio do oceano dificilmente notará a passagem de um Tsunami, pois ele eleva muito pouco o nível do mar. Entretanto, diferentemente das ondas comuns produzidas pela ação dos ventos, em que praticamente só a superfície da água é colocada em movimento, no Tsunami, toda a coluna de água se move. Ao chegar à praia, a velocidade das ondas decresce para poucos quilômetros por hora e, assim, essa grande freada acaba por empilhar uma enorme quantidade de água, resultando em ondas que podem chegar a 30m de altura.

(UNB 2000) Para estimar a quantidade de energia liberada em um "Tsunami", considere que tenham ocorrido duas falhas geológicas em uma região abissal, onde a coluna de água é de 5.000m. Por simplicidade, admita que as falhas geológicas sejam responsáveis pelo afundamento abrupto de parte do assoalho oceânico, no formato de um paralelepípedo com 10km de extensão, 1km de largura e 20m de profundidade, como ilustrado na figura a seguir. Considerando que a capacidade de geração de energia elétrica na usina de Itaipu seja de 12GW, que a densidade da água seja igual a 1.0 kg/m¤ e que a aceleração da gravidade seja igual a 9,8m/s£, calcule, em dias, o tempo mínimo de funcionamento ininterrupto da usina necessário para produzir uma quantidade de energia elétrica igual à quantidade de energia liberada no fenômeno geológico descrito. Despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista.

Questão 16

Na(s) questão(ões) a seguir escreva nos parênteses a soma dos itens corretos.

(UFSC 96) Um projétil é lançado do chão com velocidade escalar inicial V³ e ângulo š³ em relação ao plano horizontal. Despreze qualquer forma de atrito. Determine quais das proposições a seguir são CORRETAS. 01. O movimento do projétil se dá em um plano. 02. Quanto maior o ângulo š³, entre 0° e 90°, maior o alcance do projétil. 04. Quanto maior a velocidade escalar inicial V³, maior o alcance do projétil. 08. O tempo de subida do projétil, até o ponto de altura máxima, é igual ao tempo de descida até o chão. 16. Não há conservação de energia mecânica do projétil, pois há uma força externa atuando nele. 32. Caso houvesse resistência do ar, essa faria com que o alcance do projétil fosse maior do que o da situação sem resistência. 64. Caso houvesse resistência do ar, essa faria com que a altura máxima do projétil fosse a mesma da situação sem resistência.

Soma ()

aO texto abaixo refere-se às questões:1718 Questão 17

(UFSC 96) Um móvel desloca-se ao longo de uma linha reta, sendo sua posição em função do tempo dada pelo gráfico a seguir. Marque as proposições CORRETAS.

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