Questões de Concurso Para física

Um oscilador simples de massa m é amortecido pela ação de uma força amortecedora F_a que é função linear da velocidade v do oscilador, tal que F_a = -bv, sendo b uma constante positiva. Sendo o parâmetro de amortecimento β = b/2m, qual deve ser a relação entre esse parâmetro de amortecimento β com a frequência natural de oscilação do sistema na ausência do amortecimento ω0​, para que o movimento do oscilador seja do tipo subamortecido?

Um pequeno bloco é colocado apoiado sobre um pistão que se move somente na vertical executando um movimento harmônico simples com uma amplitude igual a 5,00 cm. Qual é a maior frequência angular que o pistão pode ter para que o bloco não perca contato com o pistão? Considere a aceleração da gravidade iguala 9,81 m/s².

Um modelo simplificado de gerador de energia elétrica pode ser representado por uma espira retangular de área A, que gira com velocidade angular w em torno de um eixo perpendicular a um de seus lados. A espira se encontra imersa em uma região de campo magnético B, uniforme e constante, perpendicular ao eixo de giro. Considerando que não há nenhum outro tipo de perda ou dissipação de energia, a f.e.m. induzida no circuito ligado à espira pode ser descrita por:

Uma placa de aço e uma placa de alumínio são unidas de modo a formar uma placa bimetálica de comprimento L e lado a (L>>a). Em geral, placas bimetálicas podem ser utilizadas como termostatos (sensores em dispositivos para controlar a temperatura), fazendo ou desfazendo algum contato elétrico a uma temperatura definida devido à curvatura formada no material com a mudança de temperatura. A curvatura neste tipo de material pode ser atribuída ao fato de que:

Instrumentos de sopro e com tubos de ar produzem tons musicais gerando ondas longitudinais estacionárias. Considere um tubo de órgão fechado cuja frequência fundamental é igual a 155 Hz. Considerando a velocidade do som igual a 344 m/s, qual é o comprimento desse tubo fechado?

Um pêndulo é constituído por uma esfera de massa M e fio desprezível de comprimento L. O pêndulo é posto a oscilar, de modo que seu movimento vai cessando lentamente com o tempo. Nesta situação, o movimento da “sombra” do pêndulo projetada ao longo do eixo x pode genericamente ser descrito pela equação x(t). Sendo correto afirmar que:

Dois automóveis se envolvem em uma colisão e os motoristas alegam estarem respeitando o limite de velocidade da via de 50km/h. As vias por onde se deslocavam estes automóveis confluem para um ponto de convergência, em um ângulo O em relação à horizontal. Após uma colisão perfeitamente inelástica, os automóveis se deslocam na horizontal, em uma superfície com coeficiente de atrito u até parar a uma distância d. Um dos automóveis possui o dobro da massa do outro. Supondo que os dois motoristas respeitaram o limite da via, a distância máxima percorrida pelos automóveis após a colisão pode ser expressa por:

Uma esfera sólida de raio R e peso P rola sem deslizar. Durante o movimento, o centro de massa da esfera tem uma velocidade linear de v₀. A energia cinética da esfera pode ser descrita por: (considere L_esfera=2MR²/5)

Um pêndulo balístico está preso por uma haste desprezível e pode movimentar-se livremente sem perdas de energia devido ao atrito. Um projétil de arma de fogo é disparado contra o pêndulo, permanecendo ali alojado após o impacto. Considerando a massa do pêndulo M e do projétil m, e o impacto, capaz de elevar o centro de massa do pêndulo à uma altura h, podemos descrever a velocidade inicial do projétil (v_p) por:

Considere um plano inclinado de ângulo θ, livre de atrito. Uma força de módulo F é capaz de manter no equilíbrio um corpo de peso P₁, apoiado sobre o plano, quando a mesma atua paralelamente à superfície do plano inclinado. Esta mesma força, se aplicada horizontalmente, é capaz de equilibrar outro corpo de peso P₂ colocado sobre o mesmo plano inclinado. Em relação ao módulo desta força, é correto afirmar que:

Em 2002, um mecânico da cidade mineira de Uberaba (MG) teve uma ideia para economizar o consumo de energia elétrica e iluminar a própria casa num dia de sol. Para isso, ele utilizou garrafas plásticas PET com água e cloro, conforme ilustram as figuras. Cada garrafa foi fixada ao telhado de sua casa em um buraco com diâmetro igual ao da garrafa, muito maior que o comprimento de onda da luz. Nos últimos dois anos, sua ideia já alcançou diversas partes do mundo e deve atingir a marca de 1 milhão de casas utilizando a “luz engarrafada”.

ZOBEL, G. Brasileiro inventor de “luz engarrafada” tem ideia espalhada pelo mundo. Disponível em: www.bbc.com. Acesso em: 23 jun. 2022 (adaptado).

Que fenômeno óptico explica o funcionamento da “luz engarrafada”?

O sinal sonoro oriundo da queda de um grande bloco de gelo de uma geleira é detectado por dois dispositivos situados em um barco, sendo que o detector A está imerso em água e o B, na proa da embarcação. Sabe-se que a velocidade do som na água é de 1 540 sm​ e no ar é de 340 sm​.

Os gráficos indicam, em tempo real, o sinal sonoro detectado pelos dois dispositivos, os quais foram ligados simultaneamente em um instante anterior à queda do bloco de gelo. Ao comparar pontos correspondentes desse sinal em cada dispositivo, é possível obter informações sobre a onda sonora.

A distância L, em metro, entre o barco e a geleira é mais próxima de

Afim de classificar as melhores rotas em um aplicativo de trânsito, um pesquisador propõe um modelo com base em circuitos elétricos. Nesse modelo, a corrente representa o número de carros que passam por um ponto da pista no intervalo de 1 s. A diferença de potencial (d.d.p.) corresponde à quantidade de energia por carro necessária para o deslocamento de 1 m. De forma análoga à lei de Ohm, cada via é classificada pela sua resistência, sendo a de maior resistência a mais congestionada. O aplicativo mostra as rotas em ordem crescente, ou seja, da rota de menor para a de maior resistência.

Como teste para o sistema, são utilizadas três possíveis vias para uma viagem de A até B, com os valores de d.d.p. e corrente conforme a tabela.

Nesse teste, a ordenação das rotas indicadas pelo aplicativo será:

Uma lanterna funciona com três pilhas de resistência interna igual a 0,5 Ω cada, ligadas em série. Quando posicionadas corretamente, devem acender a lâmpada incandescente de especificações 4,5 W e 4,5 V. Cada pilha na posição correta gera uma f.e.m. (força eletromotriz) de 1,5 V. Uma pessoa, ao trocar as pilhas da lanterna, comete o equívoco de inverter a posição de uma das pilhas. Considere que as pilhas mantêm contato independentemente da posição.

Com esse equívoco, qual é a intensidade de corrente que passa pela lâmpada ao se ligar a lanterna?

O manual de uma ducha elétrica informa que seus três níveis de aquecimento (morno, quente e superquente) apresentam as seguintes variações de temperatura da água em função de sua vazão:

Utiliza-se um disjuntor para proteger o circuito dessa ducha contra sobrecargas elétricas em qualquer nível de aquecimento. Por padrão, o disjuntor é especificado pela corrente nominal igual ao múltiplo de 5 A imediatamente superior à corrente máxima do circuito. Considere que a ducha deve ser ligada em 220 V e que toda a energia é dissipada através da resistência do chuveiro e convertida em energia térmica transferida para a água, que apresenta calor específico de 4,2 (g ºCJ​) e densidade de 1 000 Lg​ .

O disjuntor adequado para a proteção dessa ducha é especificado por:

A variação da incidência de radiação solar sobre a superfície da Terra resulta em uma variação de temperatura ao longo de um dia denominada amplitude térmica. Edificações e pavimentações realizadas nas áreas urbanas contribuem para alterar as amplitudes térmicas dessas regiões, em comparação com regiões que mantêm suas características naturais, com presença de vegetação e água, já que o calor específico do concreto é inferior ao da água. Assim, parte da avaliação do impacto ambiental que a presença de concreto proporciona às áreas urbanas consiste em considerar a substituição da área concretada por um mesmo volume de água e comparar as variações de temperatura devido à absorção da radiação solar nas duas situações (concretada e alagada). Desprezando os efeitos da evaporação e considerando que toda a radiação é absorvida, essa avaliação pode ser realizada com os seguintes dados:

ROMERO, M. A. B. et al. Mudanças climáticas e ilhas de calor urbanas. Brasília: UnB; ETB, 2019 (adaptado).

A razão entre as variações de temperatura nas áreas concretada e alagada é mais próxima de

Um pai faz um balanço utilizando dois segmentos paralelos e iguais da mesma corda para fixar uma tábua a uma barra horizontal. Por segurança, opta por um tipo de corda cuja tensão de ruptura seja 25% superior à tensão máxima calculada nas seguintes condições:

• O ângulo máximo atingido pelo balanço em relação à vertical é igual a 90°;

• Os filhos utilizarão o balanço até que tenham uma massa de 24 kg.

Além disso, ele aproxima o movimento do balanço para o movimento circular uniforme, considera que a aceleração da gravidade é igual a 10 s2m​ e despreza forças dissipativas.

Qual é a tensão de ruptura da corda escolhida?

O eixo de rotação da Terra apresenta uma inclinação em relação ao plano de sua órbita em torno do Sol, interferindo na duração do dia e da noite ao longo do ano.

Uma pessoa instala em sua residência uma placa fotovoltaica, que transforma energia solar em elétrica. Ela monitora a energia total produzida por essa placa em 4 dias do ano, ensolarados e sem nuvens, e lança os resultados no gráfico.

Disponível em: www.fisica.ufpr.br. Acesso em: 27 maio 2022 (adaptado).

Próximo a que região se situa a residência onde as placas foram instaladas?

Tribologia é o estudo da interação entre duas superfícies em contato, como desgaste e atrito, sendo de extrema importância na avaliação de diferentes produtos e de bens de consumo em geral. Para testar a conformidade de uma muleta, realiza-se um ensaio tribológico, pressionando-a verticalmente contra o piso com uma força F , conforme ilustra a imagem, em que CM representa o centro de massa da muleta.

Mantendo-se a força F paralela à muleta, varia-se lentamente o ângulo entre a muleta e a vertical, até o máximo ângulo imediatamente anterior ao de escorregamento, denominado ângulo crítico. Esse ângulo também pode ser calculado a partir da identificação dos pontos de aplicação, da direção e do sentido das forças peso (P), normal (N) e de atrito estático (f​_e).

O esquema que representa corretamente todas as forças que atuam sobre a muleta quando ela atinge o ângulo crítico é:

O quadro mostra valores de corrente elétrica e seus efeitos sobre o corpo humano.

A corrente elétrica que percorrerá o corpo de um indivíduo depende da tensão aplicada e da resistência elétrica média do corpo humano. Esse último fator está intimamente relacionado com a umidade da pele, que seca apresenta resistência elétrica da ordem de 500 kΩ, mas, se molhada, pode chegar a apenas 1 kΩ.

Apesar de incomum, é possível sofrer um acidente utilizando baterias de 12 V. Considere que um indivíduo com a pele molhada sofreu uma parada respiratória ao tocar simultaneamente nos pontos A e B de uma associação de duas dessas baterias.

DURAN, J. E. R. Biofísica: fundamentos e aplicações. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2003 (adaptado).

Qual associação de baterias foi responsável pelo acidente?