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Fase 1 - Nível 2

Solução por Felipe Martins

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Questão 1

Usando o que nos é dito pelo enunciado:

30psi=305(2.5102)2Nm2

301040.8Nm2=2.4105Nm2

Item B.

Questão 2

Para calcular a velocidade média, deve-se apenas dividir o espaço precorrido pelo tempo:

vm1202=60Kmh1

Item A.

Questão 3

Temos as seguintes equações horárias:

Sa=2t22=t2

Sb=3004t22=2t2

Temos que Sa=Sb implica:

t2=300

Assim, como raiz quadrada de 3 é 1.7 o tempo mais próximo é 20.

Item C.

Questão 4

Como no topo a bola estará parada, a velocidade é nula. Como a gravidade é a única força atuante, a aceleração é para baixo.

Item D.

Questão 5

O item C pode ser descartado, pois a gravidade independe da presença ou não de ar. O item A e o item B podem ser descartados pois o tempo de queda independe das massas(lembre das equações horárias!). O item D é falso, pois com a presença de ar é provável que haja um diferença nos tempos devido a resistência provocada pelo ar. Logo, o item E é verdadeiro.

Questão 6

Temos as seguintes equações:

30=1083.6t

h=g2t2

Onde dividímos 108 po 3.6 para obter a velocidade da bola em metros por segundo. Logo,

t=1s

Assim,

h=5m

Item A.

Questão 7

Devemos calcular a parábola da bola. Temos:

y=vosinθt12gt2

x=v0cosθt

Assim:

y=xtanθgx22v20cos2θ

Substituindo os valores:

y(18)=180.75108121520.64=2.25m

Item B.

Questão 8

Temos que:

ϕ=12αt2

v=v0+αRt

Da primeira equação:

2π=12α64

α=π16

Assim,

1=π16R2

R=8π

Assim, a aceleração total é:

a=(Rα)2+(v2R)22.5

Item A.

Questão 9

Dada as Leis de Newton, temos que as forças na colisão serão de igual módulo com sentido diferentes. Temos também que F=ma, logo:

Item C.

Questão 10

O perigo de uma colisão se encontra na alta desaceleração sofrida pelo condutor do veículo. Logo, o propósito do airbag é aumentar o tempo de contato para que esta desaceleração seja menor.

Item A.

Questão 11

Nesta questão usamos apenas as leis de newton e a conservação do momento. Assim, teremos:

mava=mbvb

vb=2va

Logo,

Item A.

Questão 12

Temos:

F+μPcos(30)=Psin(30)

F=P(sin(30)cos(30)μ)=10(0.50.16)=3.4N

Item D.

Questão 13

Temos que a força na prancha:

μmg=mpap

Como o coeficiente de atrito é maior quando estático, a aceleração máxima é:

ap=0.8100.25=2ms2

Item E.

Questão 14

A diferença da energia inicial e final deve ser igual ao trabalho realizado pela força de atrito:

12mv212kx2=μmgx

Logo,

v2=20.22+0.1100.22=0.08+0.4=0.48

v0.7

Item A.

Questão 15

Temos por Torricelli:

V2=V20+2ad

V20=2g(sin(30)+μcos(30))=20(0.5+0.16)=13.2

Como o valor está entre 9 e 16, claramente a resposta está entre 3 e 4. Logo,

Item B.

Questão 16

Como a força será dada pela variação do momento da maçã, este depende da massa e da velocidade da maçã.

Assim,

Item B.

Questão 17

Faremos a equação para torque nulo:

m2gl=(m1ρV)gl

m2=m1ρV=10.6=0.4g

Item C.

Questão 18

 A onda sonora é uma onda mecânica, ou seja necessita de um meio para se propagar. Logo, esta não se propagaria no vácuo. Assim,

Item A.

Questão 19

O fenômeno do arco-íris ocorre, de fato, devido a dispersão da luz solar, pois a luz solar é uma luz composta de ondas com diversos comprimentos de onda e cada um refrata de maneira diferente. Logo,

Item  B.

Questão 20

As ondas eletromagnéticas que compoem a luz branca(a luz vermelha, verde, etc) tem a mesma velocidade de propagação, a velocidade da luz.

Item E.

Questão 21

I. Sim, o cristalino é uma lente convergente.

II. Sim, a imagem formada no olho é menor, pense que a imagem de um objeto deve caber dentro do olho! A imagem é real já que há o cruzamento dos raios luminosos. Como o cristalino é uma lente convergente, a imagem é invertida.

III. Sim.

IV. Sim. A miopia ocorre por um precoce cruzamento dos raios, logo devemos afastar os raios um pouco para cruzarem na hora certa. O astigmatismo ocorre devido à um problema no formato do olho.

Item A.

Questão 22

Uma dioptria é o inverso do metro. Se for negativa ela corrige a miopia, ou seja é divergente e vice-versa.

Assim,

Item A.

Questão 23

A velocidade da luz é 3108ms1. Assim, como v=λf

O maior comprimento:

3108=λM600103

λM=5102m

O menor:

3108=λm100106

λm=3m

Item D.

Questão 24

A panela deve ser feita de um material que esquente rapidamente. Considerando uma mesma potência:

P=Qt=mcΔTt

ΔTt=Pmc

Logo, para esquentar rapidamente, que é equivalente a termos uma variação temporal da temperatura alta, devemos ter um c, calor específico, pequeno. Agora, sabemos que o fluxo de calor é dado por:

ϕ=Qt=KA(T2T1)l

Onde T2 e T1 são as temperaturas em diferentes superfícies da panela. É fácil de ver que para o ϕ ser alto, que equivale a termos uma rapida transferência de calor, devemos ter um K, condutividade térmica, alto.

Item C.

Questão 25

Obtemos que o rendimento do ciclo é:

η=1300400=0.25

Porém,

η=QqQfQq=1200Qf1200=0.25

$Q_f=900$$

Item E.