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UERJ Vestibular de 2010 - Exame Discursivo - Física

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2 fase exame discursivo 13/12/2009 f sica caderno de prova Este caderno, com dezesseis p ginas numeradas sequencialmente, cont m dez quest es de F sica. N o abra o caderno antes de receber autoriza o. instru es 1. Verifique se voc recebeu mais dois cadernos de prova. 2. Verifique se seu nome, seu n mero de inscri o e seu n mero do documento de identidade est o corretos nas sobrecapas dos tr s cadernos. Se houver algum erro, notifique o fiscal. 3. Destaque, das sobrecapas, os comprovantes que t m seu nome e leve-os com voc . 4. Ao receber autoriza o para abrir os cadernos, verifique se a impress o, a pagina o e a numera o das quest es est o corretas. Se houver algum erro, notifique o fiscal. 5. Todas as respostas e o desenvolvimento das solu es, quando necess rio, dever o ser apresentados nos espa os apropriados, com caneta azul ou preta. N o ser o consideradas as quest es respondidas fora desses locais. informa es gerais O tempo dispon vel para fazer as provas de cinco horas. Nada mais poder ser registrado ap s o t rmino desse prazo. Ao terminar, entregue os tr s cadernos ao fiscal. Ser eliminado do Vestibular Estadual 2010 o candidato que, durante as provas, utilizar m quinas de calcular, rel gios digitais, aparelhos de reprodu o de som ou imagem com ou sem fones de ouvido, telefones celulares ou fontes de consulta de qualquer esp cie. Ser tamb m eliminado o candidato que se ausentar da sala levando consigo qualquer material de prova. boa prova! f sica PARA SEUS C LCULOS, SEMPRE QUE NECESS RIO, UTILIZE OS SEGUINTES VALORES PARA AS CONSTANTES F SICAS E MATEM TICAS: acelera o da gravidade 10 m/s2 calor espec fico da gua 1,0 cal/(goC) calor espec fico do hidrog nio 2,42 cal/(g oC) carga do el tron 1,6 10 19 C constante universal dos gases 0,082 atm L /(mol K ) massa espec fica do merc rio 13,6 g/cm 3 massa molar do hidrog nio 2 g/mol sen 30 o 0,5 3 2 VESTIBULAR ESTADUAL 2010 2 fase EXAME DISCURSIVO f sica 01 A figura abaixo representa um ret ngulo formado por quatro hastes fixas. 0A 0B Considere as seguintes informa es sobre esse ret ngulo: 2 temperatura de 20 oC; 0A 0B de outro; 0A e 0B igual a 3; s o constitu das de um mesmo material, e as hastes de comprimento 1 A dmitindo que o ret ngulo se transforma em um quadrado temperatura de 320 oC, calcule, em oC , o valor do coeficiente de dilata o linear do material que constitui as hastes menores. desenvolvimento e resposta: 3 f sica 02 Um recipiente indeform vel, de volume V igual a 15 L, cont m 3 g de hidrog nio submetidos a uma press o inicial de 2,46 atm. Considerando que o hidrog nio possa ser tratado como um g s ideal, determine, em calorias, a quantidade de calor necess ria para que sua press o triplique. desenvolvimento e resposta: 4 VESTIBULAR ESTADUAL 2010 2 fase EXAME DISCURSIVO f sica 03 O gr fico a seguir assinala a m dia das temperaturas m nimas e m ximas nas capitais de alguns pa ses europeus, medidas em graus Celsius. Adaptado de Factos e n meros essenciais sobre a Europa e os europeus. Luxemburgo: Servi o das Publica es Oficiais das Comunidades Europeias, 2006. Considere a necessidade de aquecer 500 g de gua de 0 oC at a temperatura m dia m xima de cada uma das capitais. Determine em quantas dessas capitais s o necess rias mais de 12 kcal para esse aquecimento. desenvolvimento e resposta: 5 f sica 04 i gual a 12 volts. Admita que, pela se o reta de um condutor diretamente conectado a essa bateria, passam no mesmo sentido, durante 2 segundos, 1,0 1019 el trons. Determine, em watts, a pot ncia el trica consumida pelo circuito durante esse tempo. desenvolvimento e resposta: 6 VESTIBULAR ESTADUAL 2010 2 fase EXAME DISCURSIVO f sica 05 Durante a Segunda Guerra Mundial, era comum o ataque com bombardeiros a alvos inimigos por meio de uma t cnica denominada mergulho, cujo esquema pode ser observado abaixo. Adaptado de Cole o 70 anivers rio da 2 Guerra Mundial. S o Paulo: Abril, 2009. O mergulho do avi o iniciava-se a 5 000 m de altura, e a bomba era lan ada sobre o alvo de uma altura de 500 m. Considere a energia gravitacional do avi o em rela o ao solo, no ponto inicial do ataque, igual a E 1 e , no ponto de onde a bomba lan ada, igual a E2. E Calcule 1 . E2 desenvolvimento e resposta: 7 f sica 06 As superf cies refletoras de dois espelhos planos, E1 e E2 , formam um ngulo Determine . desenvolvimento e resposta: 8 VESTIBULAR ESTADUAL 2010 2 fase EXAME DISCURSIVO . O valor num rico deste f sica 07 dois corpos, ligados por um fio ideal que passa por uma roldana. Observe o esquema. Admita as seguintes informa es: Nessa situa o, determine o valor do ngulo . desenvolvimento e resposta: 9 f sica 08 um recipiente contendo merc rio; um l quido de massa espec fica igual a 4 g/cm3; uma esfera maci a, homog nea e imperme vel, com 4 cm de raio e massa espec fica igual a 9 g/cm3. Inicialmente, coloca-se a esfera no recipiente; em seguida, despeja-se o l quido dispon vel at que a esfera fique completamente coberta. Considerando que o l quido e o merc rio s o imisc veis, estime o volume da esfera, em cm3, imerso apenas no merc rio. desenvolvimento e resposta: 10 VESTIBULAR ESTADUAL 2010 2 fase EXAME DISCURSIVO f sica 09 Um trem de brinquedo, com velocidade inicial de 2 cm/s, acelerado durante 16 s. O comportamento da acelera o nesse intervalo de tempo mostrado no gr fico a seguir. desenvolvimento e resposta: 11 f sica 10 Em uma aula de f sica, os alunos relacionam os valores da energia cin tica de um corpo aos de sua velocidade. O gr fico abaixo indica os resultados encontrados. Determine, em kg.m/s, a quantidade de movimento desse corpo quando atinge a velocidade de 5 m/s. desenvolvimento e resposta: 12 VESTIBULAR ESTADUAL 2010 2 fase EXAME DISCURSIVO rascunho 13 rascunho 14 rascunho 15 13/ 12/ 2009 F sica PADR O DE RESPOSTAS (VALOR DE CADA QUEST O = 2 PONTOS) Quest o Resposta ` o A ` o B = 75 3` oB ` oB = 75 ` oB = 5 cm e ` oA = 15 cm ` A = ` B 15 (1 + A ) = 5 (1 + B ) 15 (1 + 300 A ) = 5 (1 + 300 B ) 1 15 + 4500 A = 5 + 1500 B 15 + 4500 10 = 1000 B B = 1 10 2 o C B 9 = 5 + 1500 B 1 PV = nRT 2 2,46 15 = 1,5 0,082 T T = 300 K = 900 300 = 600 Q = mc Q = 3 2,42 600 = 4356 cal Q = mc t 12 kcal = 500 g 1 3 cal o gC (Tmax 0) Neste caso, Tmax 0 = 24 o C. Para a quantidade de calor ser maior que 12 kcal, Tmax > 24 oC. Portanto, s o 5 as capitais nas quais necess rio fornecer mais de 12 kcal para aquecer 500 g de gua. i= 4 q t q = 1 1019 1, 6 10 19 = 1, 6 C q = Ne i= 1, 6 2 = 0,8 A P = U i P = 12 0,8 = 9, 6 W E p = mgh 5 h1 = 5 000 m e h2 = 500 m E1 E2 n= 6 n= = h1 h2 360 360 4n = 5 000 500 = 10 1 1 n 2 + n 90 = 0 n1 = 10 e n2 = 9 = 9 4 = 36o 13/ 12/ 2009 F sica Px1 = m1 g sen30 Px1 = 0, 4 10 0,5 = 2,0 N Px 2 = m2 g sen Px 2 = 0, 6 10 sen = 6,0 sen N Px1 = Px2 7 2,0 = 6,0 sen = arc sen sen = 2,0 6,0 = 1 3 1 3 VHg + VLiq = VE 8 EE = EHg + ELiq EVE g = HgVHg g + LiqVLiq g 9 256 = 13,6 VHg + 4 (256 VHg ) VHg = 133,3 cm 3 N A= v v1 + v2 + v3 v= 9 v1 = 6 4 = 24 cm/s v2 = 4 ( 3) = 12 cm/s v = 24 + ( 12) + 24 = 36 cm/s v = v v0 36 = v 2 v = 38 cm/s EC = 9= 10 1 2 1 2 mv 2 m 32 m = Q = mv Q = 2 5 = 10 kg.m/s 18 9 = 2 kg v3 = 6 4 = 24 cm/s

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