Prova de Física da Fuvest 2020 Resolvida
1) (FUVEST 2020) Um pêndulo simples é composto por uma haste metálica leve, presa a um eixo bem lubrificado, e por uma esfera pequena de massa muito maior que a da haste, presa à sua extremidade oposta. O período P, para pequenas oscilações de um pêndulo é proporcional à raiz quadrada da razão entre o comprimento da haste metálica e a aceleração da gravidade local. Considere este pêndulo nas três situações:
- A) P1 < P2 < P3
- B) P1 = P3 < P2
- C) P2 < P1 < P3
- D) P3 < P2 < P1
- E) P1 < P2 = P3
A alternativa correta é letra C)
O período é dado por
Tomando a situação 1 como base vamos fazer as comparações.
Na situação 2 a temperatura diminui, então o comprimento da haste diminui, logo o período diminui,
P2 < P1.
Na situação 3 a temperatura é a mesma da situação 1, pois 32 ºF = 0 º C. Mas como a gravidade diminui, então P3 > P1
Logo temos P2 < P1 < P3.
Alternativa C
2) (FUVEST – 2020) Um drone voando na horizontal, em relação ao solo (como indicado pelo sentido da seta na figura), deixa cair um pacote de livros. A melhor descrição da trajetória realizada pelo pacote de livros, segundo um observador em repouso no solo, é dada pelo percurso descrito na
- A) trajetória 1.
- B) trajetória 2.
- C) trajetória 3.
- D) trajetória 4.
- E) trajetória 5.
A alternativa correta é letra D)
A trajetória para um observador em repouso no solo será a trajetória 4. O pacote acompanha o movimento horizontal do drone, e cai acelerado na vertical pela aceleração da gravidade g. A composição desses movimentos é a trajetória parabólica indicada em 4.
3) (FUVEST 2020) Um solenoide muito longo é percorrido por uma corrente elétrica I ,conforme mostra a figura 1.1122
- A)
- B)
- C)
- D)
- E)
A alternativa correta é letra A)
A força elétrica numa carga positiva é no mesmo sentido do campo elétrico, logo a força elétrica estará apontando para a direita.
O campo magnético no interior da bobina também está apontando para a direita. Pela regra do tapa é fácil notar que a força magnética é vertical para baixo pois a velocidade da carga é tal como indicado na figura 2.
Alternativa A.
4) (FUVEST – 2020) No dia 10 de abril de 2019, a equipe do Event Horizon Telescope (EHT, “Telescópio Horizonte de Eventos”) divulgou a primeira imagem de um buraco negro, localizado no centro da galáxia M87, obtida por um conjunto de telescópios com diâmetro efetivo equivalente ao da Terra, de 12.700 km. Devido ao fenômeno físico da difração, instrumentos óticos possuem um limite de resolução angular, que corresponde à mínima separação angular entre dois objetos que podem ser identificados separadamente quando observados à distância. O gráfico mostra o limite de resolução de um telescópio, medido em radianos, como função do seu diâmetro, para ondas luminosas de comprimento de onda de 1,3 mm, igual ao daquelas captadas pelo EHT. Note a escala logarítmica dos eixos do gráfico.1
- A)
- B)
- C)
- D)
- E)
A alternativa correta é letra D)
Pelo gráfico que o enunciado nos forneceu temos a seguinte relação Resolução angular X Diâmetro do telescópio . No texto foi falado que o diâmetro era de 12.700Km com isso podemos fazer uma aproximação para 10.000 =
Logo analisando o gráfico vê que a resolução angular é aproximadamente rad
O texto fala também que o tamanho de um pixel equivale à distância entre dois pontos então podemos usar essa seguinte aproximação:
Sendo que esse d é a distância que separa esses dois pontos o θ é o ângulo que achamos pelo gráfico e R é a distância da origem até aqueles pontos:
Perceba que o ds, com certa aproximação pode ser considerado como r.dθ
Logo como a distância até a galáxia é de
5) (FUVEST 2020) Um fabricante projetou resistores para utilizar em uma lâmpada de resistência L. Cada um deles deveria ter resistência ܴR. Após a fabricação, ele notou que alguns deles foram projetados erroneamente, de forma que cada um deles possui uma resistência RD = R/2. Tendo em vista que a lâmpada queimará se for percorrida por uma corrente elétrica superior a ܸV/(R+L) em qual(is) dos circuitos a lâmpada queimará?
- A) 1, apenas.
- B) 2, apenas.
- C) 1 e 3, apenas.
- D) 2 e 3, apenas.
- E) 1, 2 e 3.
A alternativa correta é letra D)
No primeiro circuito a corrente que passa pela Lâmpada é igual à corrente total que é dada por i = V/(R+L), logo nesse circuito a Lâmpada não queima.
No segundo circuito a corrente que passa pela Lâmpada é igual à corrente total que passa pelo circuito que é dada por i = V/(R/4 + L). Essa corrente é maior que a corrente máxima V/(R+L), logo a Lâmpada queima. Lembre-se que uma fração será maior quando seu denominador diminui.
No terceiro circuito a corrente que passa pela Lâmpada é igual à corrente que passa pelo ramo superior da associação em paralelo. Essa corrente será i = V/(R/2 + L), que também é maior que a corrente máxima V/(R+L).
Assim a Lâmpada queima nas situações 2 e 3.
Alternativa D.
6) (FUVEST – 2020) Um equipamento de bungee jumping está sendo projetado para ser utilizado em um viaduto de 30 m de altura. O elástico utilizado tem comprimento relaxado de 10 m. Qual deve ser o mínimo valor da constante elástica desse elástico para que ele possa ser utilizado com segurança no salto por uma pessoa cuja massa, somada à do equipamento de proteção a ela conectado, seja de 120 kg?
- A) 30 N/m
- B) 80 N/m
- C) 90 N/m
- D) 160 N/m
- E) 180 N/m
A alternativa correta é letra E)
Pensando no caso extremo temos que a pessoa deve parar quando atingir os 30m de altura, ou seja nesse ponto a energia cinética deve ser zero, então como a energia se conserva, podemos falar que:
No começo a pessoa só tinha energia potencial gravitacional, e se colocarmos nosso referencial no chão, no final a energia da pessoa será apenas a energia elástica (como dito queremos que a velocidade da pessoa seja zero) com isso:
Porém perceba que a corda só vai esticar 20m, isso porque ela tem 10m de tamanho então o tanto que ela vai esticar até o chão será 30-10 =20m
7) (FUVEST 2020) A velocidade de escape de um corpo celeste é a mínima velocidade que um objeto deve ter nas proximidades da superfície desse corpo para escapar de sua atração gravitacional. Com base nessa informação e em seus conhecimentos sobre a interpretação cinética da temperatura, considere as seguintes afirmações a respeito da relação entre a velocidade de escape e a atmosfera de um corpo celeste.
- A) I
- B) II
- C) III
- D) I e II
- E) I e III
A alternativa correta é letra C)
A primeira afirmação está incorreta porque, tomando dois gases iguais, no corpo mais quente as moléculas desse gás terão uma maior velocidade, assim elas estarão mais propensas a escapar. Logo as atmosferas não seriam igualmente densas.
A segunda afirmativa também está incorreta e o motivo é que o gás H2 é menos denso que o gás N2 assim para uma mesma temperatura o gás Hidrogênio tem as moléculas com uma velocidade maior, logo ele escaparia mais facilmente que o Nitrogênio.
A terceira alternativa está correta: Se a velocidade para escapar do corpo é maior então mais gases podem ser retidos por esse corpo, logo esse corpo terá uma atmosfera mais densa.
Alternativa C.
8) (FUVEST 2020) Um estímulo nervoso em um dos dedos do pé de um indivíduo demora cerca de 30 ms para chegar ao cérebro. Nos membros inferiores, o pulso elétrico, que conduz a informação do estímulo, é transmitido pelo nervo ciático, chegando à base do tronco em 20 ms. Da base do tronco ao cérebro, o pulso é conduzido na medula espinhal. Considerando que a altura média do brasileiro é de 1,70 m e supondo uma razão média de 0,6 entre o comprimento dos membros inferiores e a altura de uma pessoa, pode‐se concluir que as velocidades médias de propagação do pulso nervoso desde os dedos do pé até o cérebro e da base do tronco até o cérebro são, respectivamente:
- A) 51 m/s e 51 m/s
- B) 51 m/s e 57 m/s
- C) 57 m/s e 57 m/s
- D) 57 m/s e 68 m/s
- E) 68 m/s e 68 m/s
A alternativa correta é letra D)
A velocidade média é dada por
A velocidade média do impulso desde o pé até o cérebro será:
A velocidade do impulso desde a base do tronco até o cérebro será:
Alternativa D.
9) (FUVEST – 2020) A transmissão de dados de telefonia celular por meio de ondas eletromagnéticas está sujeita a perdas que aumentam com a distância d entre a antena transmissora e a antena receptora. Uma aproximação frequentemente usada para expressar a perda L,em decibéis (dB), do sinal em função de d, no espaço livre de obstáculos, é dada pela expressão111
- A) 2,5 GHz
- B) 5 GHz
- C) 12 GHz
- D) 40 GHz
- E) 100 GHz.
A alternativa correta é letra A)
Primeiro vamos encontrar o comprimento de onda que o gráfico está tratando, então basta escolher um ponto no gráfico e jogar na fórmula, vamos pegar por exemplo o ponto L = 40 db e d=1m , jogando na formula temos:
Lembrando da relação com o comprimento de onda e a frequência temos:
10) (FUVEST -2020) Em 20 de maio de 2019, as unidades de base do Sistema Internacional de Unidades(SI) passaram a ser definidas a partir de valores exatos de algumas constantes físicas. Entre elas, está a constante de Planck h, que relaciona a energia E de um fóton (quantum de radiação eletromagnética) coma sua frequência݂ na forma E = hf.
- A) kg m2 /s
- B) kg s/m2
- C) m2 s/kg
- D) kg s/m
- E) kg m2 /s3
A alternativa correta é letra A)
Para fazer essa questão basta lembrar das unidades de energia e frequência pois:
Agora devemos achar um jeito de associar Energia com quilograma metro e segundo, podemos lembrar da energia cinética:
Em termos das unidades temos:
Agora lembrar de como pensar na frequência nesses termos, lembrando que a unidade de frequência é Hertz, que significa o quanto de voltas que uma partícula realiza a cada segundo:
Como voltas não tem dimensão então a unidade de frequência é 1/s. ENtão substituindo tudo na fórmula temos: