Processing math: 100%

Primeira Fase (Nível Jr)

Escrito por Lucas Tavares, Alex Carneiro, João Pepato, Pedro Tsuchie, Lucas Praça, João Victor Evers, Vitor Takashi, Arthur Gurjão e Felipe Brandão

Você pode acessar a prova clicando aqui e o seu gabarito oficial clicando aqui

Problema 1

Um estudante de física observa que sua mãe dirige com velocidade aproximadamente constante de 80km/h. Quando o carro passa por uma placa que indica que o destino está a 20km/h de distância, ele estima o intervalo de tempo restante da viagem. Sabendo que o trajeto está livre até o final da viagem, quanto tempo aproximadamente, em minutos, falta para chegar?

(a) 10

(b) 15

(c) 25

(d) 30

(e) 40

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 2

Uma pessoa em viagem aos EUA suspeitava que estava com febre e precisou medir sua temperatura corporal. Ele só encontrou termômetros na escala Fahrenheit, onde as temperaturas de fusão e ebulição da água são, respectivamente, 32F e 212F. Ao medir sua temperatura obteve 100,5F. Qual o valor dessa temperatura, aproximadamente, em graus Celsius?

(a) 37

(b) 38

(c) 39

(d) 40

(e) 41

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 3

Um lancha parte de um atracadouro e navega 2km para leste, depois 4km para o norte, depois 5km para o oeste. A que distância, em km4, aproximadamente, ela está do atracadouro?

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 4

Uma pessoa lança uma pedra em uma piscina quadrada de lado L=6,00m com água inicialmente tranquila. A pedra cai verticalmente no centro da piscina e provoca uma onda circular que se propaga na superfície da água. A onda atinge os vértices da piscina 0,5s depois de ter atingido os lados. A velocidade da onda, em m/s, é aproximadamente:

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 5

Uma escavadeira de brinquedo motorizada está se deslocando sobre um piso liso em direção oblíqua a uma região de piso acarpetado. Ao invés de rodas, o brinquedo possui esteiras rolantes (como um tanque de guerra) e para fazer uma curva é preciso mudar a velocidade de rolamento relativa entre as esteiras. A figura representa o instante em que o brinquedo (T), tendo percorrido a trajetória S, está na iminência de se mover sobre o carpete (representado em verde). Considerando que o contato do carpete com a esteira rolante faz com que esta se mova mais lentamente, qual o número da curva pontilhada que melhor representa a trajetória do brinquedo sobre o carpete?
(a) 1

(b) 2

(c) 3

(d) 4

(e) 5

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 6

O asfalto é um sólido ou fluido de alta viscosidade? Para resolver essa questão, em 1927, Thomas Parnell despejou uma amostra de asfalto aquecido em um funil lacrado (fechado na parte de baixo) e o deixou em repouso por 3 anos. Depois, removeu o lacre para que pudesse fluir. O experimento continua em andamento. A figura ao lado, de 1990, foi tirada dois anos após a sétima gota cair. Considere as seguintes afirmações a respeito do experimento:

  1.  O aquecimento inicial do asfalto é necessário para que haja gotejamento em algum momento após a abertura do lacre.
  2. O asfalto aquecido é líquido e seu escoamento pelo funil é impedido pelo lacre.
  3. Caso a viscosidade do asfalto à temperatura ambiente fosse bem menor, o tempo para a acomodação no fundo do recipiente e início efetivo do experimento poderia ser bem menor que 3 anos.

 

As afirmações verdadeiras são:

(a) todas

(b) apenas 1 e 2

(c) apenas 1 e 3

(d) apenas 2 e 3

(e) nenhuma

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 7

A viscosidade de um fluido (líquido ou gás) é uma propriedade que caracteriza a sua resistência ao escoamento. Quanto mais viscoso, menos um fluido escoa. No problema anterior, vimos que o asfalto é um líquido de altíssima viscosidade, pois ele demora muito para escoar por um funil. Popularmente, essa propriedade é associada à grossura do fluido. Considere sua experiência quotidiana com a água, mel de abelha (ou melaço de cana) e óleo comestível. Sejam μA, μM e μO suas respectivas viscosidades, podemos dizer que:

(a) $μA<μM<μO

(b) μA<μO<μM

(c) μO<μM<μA

(d) μM<μA<μO

(e) μM<μO<μA

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 8

Os automóveis híbridos vêm equipados com sistemas de recuperação de energia
no qual o sistema de freios normal, baseado na ação de algum tipo de atrito, é substituído
por um freio regenerativo, que ao ser acionado faz com que o motor elétrico funcione como
um dínamo. Considere as transformações de energia envolvidas na ação de um freio normal
e de um regenerativo. Escolha a alternativa que possui as palavras que melhor preenchem os
espaços do parágrafo seguinte.

A energia ______ do movimento do carro é transformada em energia ______ por
um freio normal e em ______ em um freio regenerativo. Essa energia é posteriormente
armazenada nas baterias na forma de energia ______ química

(a) cinética, potencial, elétrica, térmica.

(b) cinética, potencial, térmica, elétrica.

(c) cinética, térmica, potencial, cinética.

(d) cinética, térmica, elétrica, potencial.

(e) potencial, cinética, elétrica, térmica.

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 9

Em um laboratório com temperatura ambiente controlada há duas placas quadradas que estão há bastante tempo apoiadas em uma bancada de madeira. Uma das placas é de metal e outra é de plástico. Um estudante de física encosta rapidamente os dedos na placa de metal e depois na de plástico e tem a sensação que a de metal é mais fria. Depois, sobre cada placa coloca um cubo de gelo de mesma massa e observa que o gelo derrete mais rapidamente na placa de metal. Sejam Tm e Tp, respectivamente, as temperaturas iniciais das placas de metal e plástico, podemos afirmar que:

(a) Tm=Tp e o metal é melhor condutor de calor que o plástico.

(b) Tm=Tp e o plástico é melhor condutor de calor que o metal.

(c) Tm<Tp e o metal é melhor condutor de calor que o plástico.

(d) Tm<Tp e o plástico é melhor condutor de calor que o metal.

(e) Tm>Tp e o metal é melhor condutor de calor que o plástico.

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 10

Em um dia de verão uma estudante de física encheu um copo com água e com alguns cubos de gelo. O copo estava inicialmente seco e à temperatura ambiente e foi enchido cuidadosamente, sem derramar, até a borda. Além disso, ela se certificou que nenhum cubo de gelo estaria tocando o fundo do copo. Após alguns instantes, ela observou que o copo acumulava gotas de água na parte externa e que parte do gelo havia fundido. Considere as seguintes assertivas sobre a situação descrita.

  1. Houve condensação da umidade do ar na parte exterior do copo.
  2. O gelo fundido elevou o nível da água e provocou seu escoamento pela borda do copo.
  3. A água cedeu calor para a fusão do gelo.

As assertivas verdadeiras são:

(a) apenas 1;

(b) apenas 2;

(c) apenas 1 e 3;

(d) apenas 2 e 3;

(e) todas.

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 11

Os eixos de rotação das engrenagens ilustradas na figura estão fixos. Identifique as engrenagens que giram no mesmo sentido (horário ou anti-horário) que a engrenagem C.

(a) apenas B e D.

(b) apenas A e E.

(c) apenas A, E e G.

(d) apenas B, D e F.

(e) apenas A, E, F e G.

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 12

Um arco-íris é um fenômeno ótico causado pela incidência da luz solar em gotículas de água suspensas no ar. O fenômeno ocorre sempre que o Sol está atrás e acima do observador, com o Sol em baixa altitude angular (final ou início do dia) e com as gotículas de água à frente do observador.

Considerando os fenômenos óticos no interior das gotículas, a melhor explicação para a formação do arco-íris descrito no texto é:

(a) a refração causa a dispersão e o desvio da luz em direção ao observador.

(b) a reflexão causa a dispersão e o desvio da luz em direção ao observador.

(c) a refração causa a dispersão da luz e a transmissão desvia a luz em direção ao
observador.

(d) a refração causa a dispersão da luz e a reflexão total desvia a luz em direção ao
observador.

(e) a transmissão causa a dispersão da luz e a reflexão total desvia a luz em direção
ao observador.

Assunto Abordado
Solução
Gabarito

Problema 13

O gelo seco é o dióxido de carbono (CO2) sólido. Quando pedras de gelo seco são colocadas em um balde com água à temperatura ambiente, elas afundam e o gelo seco se transforma diretamente em gás, produzindo bolhas de CO2 em abundância, que emergem rapidamente, dando a falsa impressão que a água está fervendo. Considere o gelo seco na situação descrita e as seguintes afirmativas:

  1. CO2 sólido é mais denso que a água.
  2. O gelo seco em contato com a água está sublimando.
  3. A sublimação do gelo seco é um processo exotérmico que faz a água ferver.

As afirmativas verdadeiras são

(a) apenas 1;

(b) apenas 2;

(c) apenas 3;

(d) 1 e 2;

(e) 2 e 3

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 14

A figura mostra o quadro de informação nutricional presente em uma embalagem de bifes de peito de frango. As unidades de medida utilizadas na tabela são gramas (g) para massa e quilocaloria (kcal) para energia. As unidades de massa e energia no Sistema Internacional (SI) são, respectivamente:

(a) grama (g) e caloria (cal)

(b) grama (g) e joule (J)

(c) quilograma (kg) e caloria (cal)

(d) quilograma (kg) e joule (J)

(e) quilograma (kg) e quilojoule (kJ)

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Questão 15.

Uma garrafa parcialmente cheia com água e corante pode ser usada como um prumo rudimentar. Observando o nível d’água, com a garrafa em repouso, pode-se determinar a direção vertical. As figuras ao lado apresentam fotos que foram tiradas da garrafa em repouso em diferentes posições. Sobre as fotos foram sobrepostas setas. Quais das setas indicam, aproximadamente, a direção vertical e para cima do ambiente no qual as fotos foram tiradas?

a) apenas 2 e 4.

b) apenas 2 e 5.

c) apenas 3 e 4.

d) apenas 1, 2 e 3.

e) apenas 1, 3 e 4.

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Questão 16.

A figura mostra um sarilho manual. Este dispositivo era bastante utilizado para obter água de poços antes da invenção de bombas hidráulicas. O sarilho é composto de duas máquinas simples: uma alavanca e uma roda e eixo. Observe que o giro do cilindro horizontal faz com que a corda se enrole e eleve o balde que está preso na outra extremidade. Considere um poço com uma profundidade de h=6m e um sarilho com cilindro de raio r=10cm. Quanto tempo, em s, uma pessoa demora para elevar um balde de água caso dê uma volta completa na manivela a cada 4s.

http://www.water-right.com/homeowner-resources/how-does-a-well-work

a) 12

b) 20

c) 40

d) 60

e) 80

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Questão 17.

Considere novamente o sarilho da questão anterior com cilindro de raio r=10cm e uma manivela com uma haste de comprimento L=30cm. A haste da manivela é a peça que liga o eixo de rotação do sarilho ao tubo onde a pessoa aplica a força necessária para acioná-lo. Suponha que uma pessoa interrompa a subida de um balde de água com massa total de 12kg. Qual a menor força, em N, que a pessoa deve aplicar na manivela para sustentar o balde em equilíbrio estático?

a) 20

b) 40

c) 60

d) 80

e) 120

Assunto abordado
Solução
Gabarito

 Questão 18.

Em caso de emergência uma lupa (lente de aumento) pode ser usada para acender uma fogueira em um dia ensolarado. Considere uma situação na qual os raios solares incidem perpendicularmente ao plano da lupa. Caso o papel seja posicionado a uma certa distância da lupa, ocorre a formação de um círculo brilhante de luz no centro da sombra da lupa (veja figura). Depois de algum tempo, o papel entra em combustão. Considerando essa situação, é correto afirmar que:

 

a) A lupa multiplica a energia solar incidente e a ignição do papel ocorre quando a energia luminosa absorvida atingir um limiar.

b) A lupa multiplica a energia solar incidente e a ignição do papel ocorre quando a temperatura do papel atingir um limiar.

c) A lupa concentra (focaliza) a energia solar incidente e a ignição do papel ocorre quando a energia luminosa absorvida atingir um limiar.

d) A lupa concentra (focaliza) a energia solar incidente e a ignição do papel ocorre quando a temperatura do papel atingir um limiar.

e) A lupa concentra (focaliza) a energia solar incidente e a ignição do papel ocorre quando a energia luminosa absorvida e a temperatura do papel atingirem seus respectivos limiares.

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Questão 19.

A borracha é um material que armazena energia potencial elástica quando deformada de forma análoga a uma mola. Considere uma pequena bola de borracha que é abandonada do repouso sobre um piso rígido. A figura representa a bola durante a colisão com o piso. A colisão (quique da bola), apesar de rápida, não é instantânea, dura um intervalo de tempo τ da ordem de milissegundos. Na figura, ti é o instante no qual a bola toca o piso com velocidade Vi para baixo. De titti+τ/2 a bola se comprime contra o solo. Em aproximadamente ti+τ/2 a deformação da bola é máxima e a velocidade de seu centro de massa é nula. No intervalo ti+τ/2<t<tf , a bola se estende. Em tf ela volta à sua forma original e a velocidade de seu centro de massa passa a ser Vf para cima.

Considerando que a rapidez depois da colisão é ligeiramente menor que antes, ou seja, |Vf|=0,95|Vi|, analise as seguintes afirmativas:

  1. No intervalo ti<t<ti+τ/2 há predominantemente conversão de energia cinética em energia potencial elástica.
  2. O piso rígido acumula a energia necessária para lançar a bola novamente para cima.
  3. O sistema não é conservativo. A cada colisão da bola com piso parte da energia mecânica é transformada em energia térmica.

a) apenas 1;

b) apenas 2;

c) apenas 3;

d) apenas 1 e 2;

e) apenas 1 e 3;

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Problema 20

Em um laboratório de física um estudante monta uma peça feita de material mais denso que a água e que possui uma câmara hermeticamente fechada contendo ar. Depois ele coloca a peça em uma cuba cheia de água. Nas figuras, a peça é representada em cinza escuro, a câmara de ar em branco e a água em azul. Qual a figura que representa uma situação impossível de estar em equilíbrio hidrostático?

Assunto abordado
Solução
Gabarito