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UERJ Vestibular de 2008 - Exame Discursivo - Física

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02/12/2007 2 Fase Exame Discursivo F SICA CADERNO DE PROVA Este caderno, com doze p ginas numeradas seq encialmente, 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 2008 o candidato que, durante as provas, utilizar m quinas ou rel gios de calcular, 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! PARA SEUS C LCULOS, SEMPRE QUE NECESS RIO, UTILIZE AS SEGUINTES CONSTANTES F SICAS: Acelera o da gravidade 10 m/s2 Calor espec fico da gua 1 cal/g C Calor latente de fus o do gelo 80 cal/g Constante universal dos gases 0,082 atm.L/mol.K ndice de refra o absoluto da gua 1,345 ndice de refra o absoluto do ar 1,0 1 cal 4,2 J quest o 01 Um bloco de massa igual a 1,0 kg repousa em equil brio sobre um plano inclinado. Esse plano tem comprimento igual a 50 cm e alcan a uma altura m xima em rela o ao solo igual a 30 cm. Calcule o coeficiente de atrito entre o bloco e o plano inclinado. desenvolvimento e resposta: rascunho: 2 f sica quest o 02 A figura abaixo representa o instante no qual a resultante das for as de intera o gravitacional entre um aster ide X e os planetas A, B e C nula. Admita que: dA , dB e dC representam as dist ncias entre cada planeta e o aster ide; dC = 2dA = 3dB ; mA , mB , mC e mX representam, respectivamente, as massas de A, B, C e X e mA = 3mB . Determine a raz o mC nas condi es indicadas. mB desenvolvimento e resposta: rascunho: Vestibular Estadual 2008 [Exame Discursivo] 3 quest o 03 O circuito abaixo utilizado para derreter 200 g de gelo contido em um recipiente e obter gua aquecida. E: for a eletromotriz do gerador r: resist ncia interna do gerador R1, R2 e R3: resist ncias C: chave de acionamento A: recipiente adiab tico No momento em que a chave C ligada, a temperatura do gelo igual a 0 C. Estime o tempo m nimo necess rio para que a gua no recipiente A atinja a temperatura de 20 0C. desenvolvimento e resposta: rascunho: 4 f sica quest o 04 Uma caixa d gua cil ndrica, com altura h = 36 cm e di metro D = 86 cm, est completamente cheia de gua. Uma tampa circular, opaca e plana, com abertura central de di metro d, colocada sobre a caixa. No esquema a seguir, R representa o raio da tampa e r o raio de sua abertura. Determine o menor valor assumido por d para que qualquer raio de luz incidente na abertura ilumine diretamente o fundo da caixa, sem refletir nas paredes verticais internas. desenvolvimento e resposta: rascunho: Vestibular Estadual 2008 [Exame Discursivo] 5 quest o 05 Considere um recipiente R cujo volume interno encontra-se totalmente preenchido por um corpo maci o C e um determinado l quido L, conforme o esquema abaixo. A tabela a seguir indica os valores relevantes de duas das propriedades f sicas dos elementos desse sistema. Admita que o sistema seja submetido a varia es de temperatura tais que os valores das propriedades f sicas indicadas permane am constantes e que o l quido e o corpo continuem a preencher completamente o volume interno do recipiente. Calcule a raz o que deve existir entre a massa MC do corpo e a massa ML do l quido para que isso ocorra. desenvolvimento e resposta: rascunho: 6 f sica quest o 06 Os corpos A e B, ligados ao dinam metro D por fios inextens veis, deslocam-se em movimento uniformemente acelerado. Observe a representa o desse sistema, posicionado sobre a bancada de um laborat rio. A massa de A igual a 10 kg e a indica o no dinam metro igual a 40 N. Desprezando qualquer atrito e as massas das roldanas e dos fios, estime a massa de B. desenvolvimento e resposta: rascunho: Vestibular Estadual 2008 [Exame Discursivo] 7 quest o 07 Um transformador ideal, que possui 300 espiras no enrolamento prim rio e 750 no secund rio, utilizado para carregar quatro capacitores iguais, cada um com capacit ncia C igual a 8,0 10-6 F. Observe a ilustra o. Quando a tens o no enrolamento prim rio alcan a o valor de 100 V, a chave K, inicialmente na posi o A, deslocada para a posi o B, interrompendo a conex o dos capacitores com o transformador. Determine a energia el trica armazenada em cada capacitor. desenvolvimento e resposta: rascunho: 8 f sica quest o 08 Uma onda harm nica propaga-se em uma corda longa de densidade constante com velocidade igual a 400 m/s. A figura abaixo mostra, em um dado instante, o perfil da corda ao longo da dire o x. Calcule a freq ncia dessa onda. desenvolvimento e resposta: rascunho: Vestibular Estadual 2008 [Exame Discursivo] 9 quest o 09 Um recipiente com capacidade constante de 30 L cont m 1 mol de um g s considerado ideal, sob press o P0 igual a 1,23 atm. -1 -1 Considere que a massa desse g s corresponde a 4,0 g e seu calor espec fico, a volume constante, a 2,42 cal. g . C . Calcule a quantidade de calor que deve ser fornecida ao g s contido no recipiente para sua press o alcan ar um valor tr s vezes maior do que P0. desenvolvimento e resposta: rascunho: 10 f sica quest o 10 Um elevador que se encontra em repouso no andar t rreo acionado e come a a subir em movimento uniformemente acelerado durante 8 segundos, enquanto a tra o no cabo que o suspende igual a 16.250 N. Imediatamente ap s esse intervalo de tempo, ele freado com acelera o constante de m dulo igual a 5 m/s2, at parar. Determine a altura m xima alcan ada pelo elevador, sabendo que sua massa igual a 1.300 kg. desenvolvimento e resposta: rascunho: Vestibular Estadual 2008 [Exame Discursivo] 11 2/12/2007 F sica PADR O DE RESPOSTAS (VALOR DE CADA QUEST O = 2 PONTOS) 30 0,6 50 Psen Fat Fat sen N m 0c =5 Pcos Fat 1 N Fat 40 0,8 50 10 0,6 6N cos N 10 0,8 8N Fat N N 6 8 0,75 P = mg = 10 N FC FA 2 FC 2 FA 2 FB FB 2 Gm C m X 2 dC 2 mC mB mC mB i Q2 E mc Q Q1 Q 2 pt 2 Gm A m X 2 dA mA mB 2 dC dA 4 2 Gm B m X 2 dB dC dB 4 (9 16) 81 225 15 Rr Q1 L m 3 2 Q i 100 5A 18 2 Q1 80 200 16000 cal Q2 200 1 20 4000 cal Q 16000 4000 20000 cal = 84000 J R 3 i2 t Q t Q R3 i 84000 200 2 420 s Rr h 1 senL na 7 minutos tgL r 1 1 na 1 R n d 2r d 2 a senL 1 sen 2 L 1 2 na 1 r senL cosL tgL tgL 4 R tgL 43 1 6 cm 2 na 1 36 (1,345) 2 1 3 2/12/2007 F sica VR VR VC VL VC R VL C (VC L VL ) VC R C VL MC 5 VC VL L R C R C L R ML MC ML R C L R C R C L L (20 8) 10 5 (8 4) 10 5 MC ML 6 103 2 103 9 T = 40 N A 60 10 6m/s 2 PA T mA a a T PB m Ba m B (a g) T PA = 100 N 6 T B PB mB Up Np 7 Ceq 40 16 2,5 kg Us Ns 100 300 C 2 C 2 Ceq Us 750 Us 250 V C 8F CU 2 8 10 6 (2,5) 2 104 ET 2 2 ET EC 6, 25 10 2 J 4 0,5m 8 v f PV 9 T Q f v 400 0,5 nRT PV T nR 25 10 2 J 800 Hz 1,23 30 1 0,082 T mc T Q = 4 2, 42 900 8,7 103cal 4,5 102 K L 2/12/2007 F sica t 8s a1 v1 a 1 t1 S1 12 a 1 t1 2 a2 5m / s 2 10 TP m 16250 13000 1300 3250 1300 2,5 m/s 2 2,5 8 20m / s 1 2,5 82 2 v1 a2 S2 S S1 S2 t2 v1t 2 80 m 20 5 4s 12 a2t2 2 80 40 120 m 20 4 1 5 16 40 m 2

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