Escrito por Akira Ito, Matheus Felipe R. Borges, Lucas Tavares, Alex Carneiro, Pedro Tsuchie, João Gabriel Pepato
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Questão 1.
Uma criança veste uma blusa que, quando iluminada por luz branca, apresenta um padrão de listas nas cores amarela, branca, preta e azul, conforme figura ao lado .Se esta criança entrar em uma sala iluminada por uma luz monocromática azul, o padrão de cores das listas irá apresentar quantas cores diferentes?

Solução
Para este problema precisamos relembrar algumas coisas sobre as cores:
- A luz branca carrega consigo todas as cores
- Quando um objeto é exposta à luz branca e aparente ter uma cor x, é porque ele refletiu x e absorveu todas as outras cores.
- O preto absorve todas as cores
Quando colocarmos a luz azul, o amarelo a absorverá e não irá refletir nada, logo se transformará em preto, a parte branca refletirá o azul, se tornando azul. A parte preta absorverá a luz azul e continuará preta e o azul refletirá o azul.
Logo teremos 2 cores, Azul e Preto.
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Gabarito
2 cores distintas
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Questão 2.
Imagine uma fábula na qual um coelho e uma tartaruga disputam uma corrida. A tartaruga é persistente e percorre toda a trajetória de 600m com uma velocidade escalar (rapidez) média VT=1,20m/s. Suponha que o coelho, para tripudiar da tartaruga, corre com rapidez média de VC,1=0,60m/s do início da corrida até o instante em que a tartaruga atinge a metade do percurso. Com que rapidez média VC,2, em m/s, o coelho deve correr a etapa final da corrida para chegar na linha final junto com a tartaruga?
Assunto abordado
Cinemática (MRU)
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Solução
Para calcular esta velocidade, devemos pensar antes nas seguintes informações: sabemos que o intervalo de tempo até os 2 chegarem à linha final é igual, assim como a distância percorrida. Além disso, como o coelho muda a velocidade na metade do percurso da tartaruga, mas ela mantém uma velocidade constante durante o percurso inteiro, então também podemos dizer que o coelho muda a velocidade na metade do tempo.
Portanto, escrevendo as equações de ambos para chegar na distância percorrida, temos:
VT⋅Δt=ΔS
VC,1⋅Δt2+VC,1⋅Δt2=ΔS
Dividindo uma equação pela outra:
VTVC,12+VC,22=1
2VT=VC,1+VC,2
VC,2=2VT−VC,1
VC,2=2⋅1,2−0,6
VC,2=1,80m/s
Portanto o coelho deve apressar o passo e passar a correr a 1,80m/s.
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Questão 3.
André é um atleta que vai disputar uma meia-maratona. Em um de seus treinos ele percorreu uma distância de 4,8km com uma velocidade constante de 18,0km/h, com passadas de 1,20m. Um dos parâmetros importantes do treinamento é a cadência das passadas, que no seu relógio de treinamento é dado pelo número de passos por minuto. Qual a cadência do treinamento de André conforme medida em seu relógio?
Solução
Usando as grandezas que foram dadas no enunciado, precisamos encontrar um jeito de calcular o número de passos que André faz em um minuto. Sabemos que sua velocidade vale:
v=18kmh
Sabemos que uma hora possui 60 minutos, isto é 1h=60min, então podemos substituir isso para chegar mais perto da resposta final que procuramos:
v=18km60min
Além disso, em um quilômetro existem 1000 metros, ou seja 1km=1000m, então:
v=18×1000m60min
Por fim, sabemos que um passo de André equivale a 1,2 metros, ou seja:
1passo=1,2m
1m=11,2passos
Portanto:
v=18×1000passos1,2×60min
Numericamente encontramos:
v=250passosmin
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Gabarito
v=250passosmin
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Questão 4.
Três cubos sólidos, de materiais homogêneos, diferentes, impermeáveis, de arestas iguais a 2cm, 3cm e 4cm, com massas, respectivamente, de 10g, 30g e 40g são inseridos em um recipiente contendo água pura. Quantos cubos irão afundar?
Assunto abordado
Noções de Hidrostática
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Solução
Para sabermos quantos irão afundar, devemos calcular a densidade de todos e ver quais têm uma densidade maior que a da água (1g/cm3). Nos já temos a massa dos cubos, e para obter o volume sabemos que o volume de um cubo de aresta L vale L3, e também que a densidade de um corpo é igual a massa sobre volume.
Portanto, realizando os cálculos das densidades de cada cubo, temos:
ρ1=1023=108=1,25g/cm3
ρ2=3033=3027=109≈1,1g/cm3
ρ3=4043=4064=0,625g/cm3
Como as densidades ρ1 e ρ2 são maiores que a da água, esses 2 cubos irão afundar em água pura.
N=2
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Questão 5.
A distância entre a cidade de Belo Horizonte, capital de Minas Gerais, e São Paulo, capital de São Paulo é 594km . Um ônibus faz este trajeto em 7 horas e 25 minutos além de duas paradas de 25 minutos. Qual a velocidade média do ônibus, em km/h, considerando a duração total da viagem?
Solução
A velocidade média é dada por:
vm=ΔS/Δt
Onde ΔS corresponde à distância total percorrida, que é 594 km e Δt corresponde ao tempo total gasto: tempo na estrada + tempo total das paradas. Dessa forma, o tempo total gasto é 8,25 horas (8 horas e 15 minutos)
Assim, temos que a velocidade média é 594/8,25, que é igual a 72km/h.
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Questão 6.
Imagine que você está em frente a um espelho plano. Um espelho plano se parece com uma janela que separa o mundo real do mundo das imagens. Quando você aproxima sua mão do espelho a imagem de sua mão também se aproxima dele. Note que distância de sua mão até o espelho é sempre igual à distância da imagem de sua mão até o espelho. Considere que sua mão se aproxima do espelho com uma velocidade de 10,0 cm/s.
(a) Com que velocidade, em cm/s, a imagem de sua mão se aproxima do espelho?
(b) Com que velocidade, em cm/s, a imagem de sua mão se aproxima de sua mão?
Assunto abordado
Óptica, Cinemática
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Solução
(a) Quando você aproxima sua mão de um espelho plano, a imagem da sua mão também faz o mesmo, de forma que a distância mão-espelho é sempre igual à distância imagem-espelho. Podemos dizer então que a expressão abaixo é sempre verdade (tanto no referencial do espelho quanto do objeto):
Dobj=Dim
Em que Dobj é a distância de um objeto (sua mão nesse caso) até o espelho e Dim é a distância da imagem desse objeto até o espelho plano. Se você decidir mover a sua mão, a imagem vai reproduzir o mesmo movimento, de forma que as velocidades também são iguais:

Vobj=Vim
Então:
Vim=10cm/s
Tome muito cuidado pois essa expressão é válida apenas no referencial do espelho. Vamos ver no próximo item o que acontece no referencial do objeto.
(b)
Para calcular a velocidade em relação à mão (objeto), precisamos fazer uma mudança de referencial. Já que o objeto se move com uma velocidade v para a direita, basta "subtrair um vetor v" de todos os corpos no diagrama, de forma que a imagem se move com uma velocidade de 2v em relação ao objeto.

Se o leitor não entendeu ou não gostou desse raciocínio, podemos usar o que descobrimos no item anterior como base. Imagine que passa 1 segundo. Nesse período de tempo, no referencial do objeto, o espelho se move para a esquerda 10 cm, de forma que a distância objeto-espelho diminui em 10 cm e a distância imagem-espelho aumenta em 10 cm. Porém, a expressão Dobj=Dim é sempre verdade, então a imagem precisa se mover 20 cm para a esqueda para garantir que isso seja válido. Assim, podemos afirmar que:
Vim=20cm/s
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Gabarito
(a) Vim=10cm/s
(b) Vim=20cm/s
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Questão 7.
A figura ao lado mostra um amassador de latas de refrigerante. O dispositivo pode ser fixado ,por exemplo, na parede. Desta forma é possível amassar a lata sem muito esforço simplesmente puxando a alavanca para baixo. Dependo da posição relativa do ponto de apoio, do ponto de resistência e do ponto de aplicação da força as alavancas podem ser classificadas em três tipos:
1. interfixa (ponto de apoio no meio da alavanca).
2. interpotente (ponto de aplicação da força no meio da alavanca).
3. inter-resistente (ponto de resistência no meio da alavanca).
Qual número do tipo correspondente à alavanca usada no amassador de latas? (Preencha a caixa de resposta com 1 se for interfixa, 2 se for interpotente ou 3 se for inter-resistente.)Na figura a ser anexada, justifique sua resposta através de uma figura esquemática mostrando o funcionamento do dispositivo. Por exemplo, faça o diagrama de forças aplicadas na alavanca, destacando o ponto de apoio e as forças aplicada e resistente.
Assunto abordado
Dinâmica/Estática
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Solução
A alavanca é inter-resistente conforme o diagrama a seguir feito à partir de uma visão lateral da alavanca

Em que a força é aplicada em A, a força resistente em C e o ponto de apoio em B. Logo a alavanca é inter-resistente e devemos colocar o número 3.
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Gabarito
A alavanca é inter-resistente, número 3
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Questão 8.
Em uma oficina utiliza-se um dispositivo hidráulico para elevar algumas peças. O dispositivo é formado por dois pistões que estão acoplados a cilindros que se comunicam e estão preenchidos com óleo, conforme ilustrado na figura, fora de escala, ao lado. O óleo pode ser visto como o agente que transmite e multiplica a força de intensidade FA aplicada no pistão A que é usada para elevar uma carga muito mais pesada (com peso maior que FA) que é colocada na plataforma B. Sabendo que os cilindros acoplados aos pistões A e B têm, respectivamente, raios rA=10,0 cm e rB=60,0cm, determine a variação de altura ?h da plataforma B, em cm, quando o cilindro A baixa de 45,0cm.(O óleo pode ser considerado uma substância incompressível, isto é, tem densidade constante.)

Solução
A priori, consideraremos que o líquido é incompressível, ou seja, o volume de líquido é mantido constante. Portanto, o volume deslocado pelo pistão A deverá ser o mesmo volume deslocado pelo pistão B. Veja a figura abaixo:

Os volumes em laranja devem ser iguais:
Vol=AA⋅ΔH=AB⋅Δh
πr2AΔH=πr2BΔh
Δh=r2AΔHr2B
Δh=102⋅45602cm
Δh=1,25cm
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