Questões de Vestibular Sobre física

(URCA/2022.2) Marque a opção que está em desacordo com conceitos da gravitação universal (não relativística) e seus aspectos históricos:

(URCA/2022.2) Uma mola de constante elástica k, presa a uma parede numa das extremidades, está comprimida de x na outra extremidade por um bloco de massa m com a ajuda de uma trava. Destravando-se a mola, o bloco é impulsionado para subir sobre uma superfície de inclinação variável. Supondo atrito desprezivel, marque a opção que melhor representa o valor da velocidade do bloco ao passar por um ponto, sobre a ladeira, a uma altura h em relação ao solo. 

(URCA/2022.2) Um circuito em série de corrente contínua é constituído de uma bateria com eletromotância ε e resistência interna r, de um motor com contraeletromotância  e resistência interna  e de uma lâmpada de resistência R. Então a intensidade i da corrente elétrica neste circuito é dada por

(URCA/2022.2) A energia E de um fóton (ou um quantum de radiação eletromagnética) se relaciona com sua quantidade de movimento p por E = c · p, onde c ≈ 3, 00 × 10⁸m/s² é a velocidade da luz no vácuo. Por outro lado essa energia se relaciona com a frequência f da radiação eletromagnética associada por E = h · f, onde h ≈ 6, 63 × 10⁻³⁴J·s é a constante de Planck. Tendo em vista estas considerações, podemos dizer que o comprimento de onda λ da radiação associada ao fóton é dado por

(URCA/2022.2) Considere uma partícula “A” se movendo num eixo X com velocidade dada por v_x > 0 até colidir frontalmente com outra partícula “B” idêntica a “A”. A velocidade de “B” antes da colisão é dada por 0, 5 · v_x. O referencial em consideração é inercial. Suponha que, após a colisão, a partícula “B” tem sua velocidade aumentada para v_x. Podemos afirmar que: 

(URCA/2022.2) Se a quantidade de movimento de uma partícula livre não relativística de massa m e velocidade v_x é p_x então, no referencial inercial em consideração, sua energia cinética E está relacionada com sua quantidade de movimento por:

(URCA/2022.2) Um bloco desliza, com velocidade de 1m/s, num trecho X sobre uma mesa horizontal fixa no solo. A velocidade do bloco é reduzida uniformemente até atingir o valor zero. Podemos afirmar que o produto a_x · ∆x de sua aceleração pelo deslocamento é dado por

As escadas do tipo Multifuncional cuja estrutura é de alumínio, compacta, de fácil manuseio, com capacidade de até 120Kg, podem ser utilizadas para tarefas domésticas. Atendendo às normas técnicas da ABNT, possuem características com especificações. Observe uma escada, conforme figura abaixo.

http://portal.iphan.gov.br/pagina/detalhes/80 (adaptado)

Onde: • C = Comprimento da escada de acordo com o número de degraus; • H = altura de alcance da escada (Considerando uma pessoa de estatura 1,70m), e; • P = peso unitário da escada.  
Analise o quadro a seguir, considerando C, H e P. 


Considere que o comprimento (C) da escada atingirá a altura de alcance (H), tendo o peso (P). Essas grandezas estão relacionadas. O peso (P), em quilogramas, é igual a

Os circuitos elétricos são usados para conectar dispositivos elétricos e eletrônicos, conforme especificações padronizadas. Essas podem garantir o funcionamento dos mesmos referentes às tensões e às correntes elétricas, que possam ser suportadas pelos dispositivos envolvidos. As funcionalidades perpassam, para além de circuitos elétricos simples, pois servem, também, para a distribuição de energia elétrica em residências, bem como na indústria em geral. Dentre as várias funções dos circuitos elétricos, pode-se destacar o controle contra picos de corrente e de tensão elétrica, entre outras.
A seguir, representa-se um circuito elétrico simples de corrente contínua, formado por gerador e por receptor, e suas respectivas forças eletromotrizes, resistores e fios condutores, tendo cada componente sua função e sua especificidade para o bom funcionamento do circuito. Analise-o.


Determine a corrente elétrica que percorre esse circuito.

A Anomalia Magnética no Sul e no Sudeste do Brasil é uma espécie de defasagem na proteção magnética da Terra, localizada sobre o Atlântico Sul, na faixa que se estende até o Continente Africano. Para tentar entender o fenômeno, especialistas estudam o campo magnético do planeta, gerado no núcleo de ferro líquido, superaquecido a pelo menos três mil quilômetros de profundidade. Essa região tem um campo mais enfraquecido. Isso faz com que os satélites, quando passam por essa região, tenham de desligar momentaneamente alguns componentes para evitar a perda do satélite ou que algum equipamento seja danificado. Por isso, é de interesse das agências espaciais monitorar constantemente a evolução dessa anomalia, principalmente, nessa faixa central.


 https://www.cnnbrasil.com.br/tecnologia/saiba-o-que-e-a-amas-anomalia-magnetica-do-atlantico-sul/ (adaptada)

Com base no texto, qual o papel do campo magnético da Terra?

A refração diz respeito ao modo como os raios luminosos mudam de direção ao passar de um material transparente para outro. Primeiramente, Ibn Sahl, matemático persa do século X, imaginou uma lei que ligava o ângulo de incidência de um raio luminoso ao ângulo de refração no segundo material. No entanto, essa ideia (que configura uma lei) foi redescoberta no século XVII pelo astrônomo holandês Willebrord Snellius, conhecida como lei de Snell.
A figura ao lado mostra a refração de um raio luminoso que passa do meio A para o meio B.
Tomando como base a figura e, admitindo que os meios sejam homogêneos e transparentes, é correto afirmar sobre o índice de refração n_B o seguinte:

São Luís, a capital do Estado do Maranhão, é conhecida nacional e até internacionalmente como “a ilha do reggae”, a “Jamaica brasileira”. Quando se trata de radiolas de reggae é muito comum a presença de paredões de som, que medem, aproximadamente, 3 m de altura por 7 m de comprimento, tendo cada caixa em média 1,0 m2 de área. As radiolas em questão são aparelhagens com amplificadores de potência, caixas de som grave e alto-falantes. Cada alto-falante é uma fonte sonora que emite ondas tridimensionais esféricas.
Suponha que, a uma distância d de um dos alto-falantes, uma pessoa ouve um som com intensidade I e o nível sonoro N = 90 dB. Caso uma pessoa fique a uma distância d/3, ou seja, a um terço da distância de um alto-falante, a nova intensidade sonora I´ é igual a

Um dos objetivos da Agenda para o Desenvolvimento Sustentável 2030 é sobre segurança no trânsito, que prevê reduzir pela metade o número global de mortes e de lesões causadas por acidentes de trânsito, considerando o número de vítimas até 2020. Esses acidentes são causados pelo uso do celular, pelo excesso de velocidade, pela ingestão de álcool e por outras imprudências, caracterizadas como principais causas de acidentes de trânsito. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), cerca de 1,25 milhões de pessoas morrem no mundo por ano em acidentes de trânsito, e desse total, metade das vítimas são pedestres, ciclistas e motociclistas.
Analise a seguinte situação problema:
Suponha que um motorista, dirigindo um carro, com massa de 800 kg e com uma velocidade de 108 km/h, resolve atender ao celular. Distraindo-se, colide com outro carro, com massa de 1 tonelada, que estava parado. A colisão entre os carros foi perfeitamente inelástica e a força que deforma os carros atuou durante o intervalo de tempo de 0,1s. Determine a velocidade dos carros, em km/h, imediatamente após a colisão

A Teoria da Relatividade e seu criador Albert Einstein são protagonistas de diversas produções de Ficção Científica, junto com buracos negros, viagens no tempo, entre outras ideias, que fascinam as produções científicas em filmes e em seriados. No filme O Planeta dos Macacos, astronautas, após entrarem em modo de hibernação, viajam para o futuro. Em dado momento, dois relógios são mostrados: um marcando o tempo, na Terra; outro, marcando o tempo na nave. Na narrativa, a missão falha, levando os astronautas para um planeta habitado por uma sociedade de macacos. Ao saírem da nave, os relógios são novamente mostrados, quantificando os efeitos da Teoria da Relatividade Restrita, permitindo o cálculo da velocidade da nave e a duração total da viagem.

https://publicacoes.ifc.edu.br/a teoria da relatividade presente na ficção científica (adaptada)

Ao considerar que os astronautas viajaram em velocidade constante de 80% da velocidade da luz, em relação à Terra, determine quantos anos os astronautas viajariam, no referencial da Terra, se dormissem durante 120 anos, de acordo com o referencial da espaçonave. 

A ficção inspira uma questão de Física. Leia a situação que o protagonista vivencia em Canaã.

"[...] Milkau, alemão, recém-chegado, a uma colônia de imigrantes europeus, no Espírito Santo, aluga um cavalo para ir do Queimado à cidade de Porto do Cachoeiro.

Milkau deseja arrematar um lote de terra. Schultz apresenta-lhe o agrimensor, Sr. Felicíssimo, que está para ir ao Rio Doce fazer medições de terra. Milkau, desejando aí se estabelecer, decide se juntar ao agrimensor e convida Lentz para acompanhá-lo[...]"

ARANHA, Graça (1868-1931). Canaã. 3 ed. São Paulo: Martins Claret, 2013.

Agora, analise a situação sob a ótica da Física. Imagine que, após algumas horas de viagem, o agrimensor percebe estar perdido e tenta usar uma bússola magnética a 6 m abaixo de uma linha de transmissão, que conduz uma corrente constante de 180 A. Os imigrantes, entretanto, chamam a atenção para a influência que a linha de transmissão terá sobre a leitura da bússola.

Considere a permeabilidade magnética do meio 4π.10^-7 T.m/A e as informações do texto para responder à questão.

O campo magnético produzido pela linha de transmissão na posição da bússola é de

A quantização da carga elétrica foi descoberta por Robert Millikan, ao medir a carga contida em gotas de óleo. Em suas experiências, gotas de óleo caiam entre duas placas paralelas eletrizadas, como mostra a figura. 


Quando uma diferença de potencial era aplicada às placas, as gotas eram afetadas pelo campo elétrico criado entre elas. Regulando a diferença de potencial delas, Millikan conseguiu manter, em equilíbrio, algumas gotas, devido ao fato de a força do campo elétrico, criado pelas duas placas, ser igual ao peso da gota.
No experimento de Millikan, as duas placas metálicas horizontais estão fixadas a 4 mm de distância uma da outra. Nessa prática, a gota de óleo possui 24.10^-15 kg e carga elétrica positiva, de 4,8.10^-19 C.
Qual é a diferença de potencial necessária para manter essa gota em equilíbrio vertical entre as placas? Desconsidere os efeitos do ar entre as placas e adote g = 10 m/s² .

Nas olimpíadas de inverno, dentre várias modalidades esportivas, há o salto com esqui, que consiste em esquiar por uma rampa íngreme e saltar o mais longe possível. A eslovena Ursa Bogataj foi a medalhista de ouro nas Olimpíadas de Pequim 2022, saltando 108 m. A distância alcançada pela desportista, nesse salto, é equivalente ao gramado do famoso estádio do Maracanã, no Rio de Janeiro, de uma ponta a outra.

Imagine que a eslovena recebe um novo desafio: saltar numa pista de esqui que liga dois picos, com as seguintes medidas da pista: comprimento de 800 m; inclinação θ = 30°; H = 100 m; h = 82 m. A desportista eslovena parte do repouso do pico mais alto, sem usar os bastões, em direção ao pico mais baixo, conforme mostra a imagem. 

Qual o valor do coeficiente de atrito dinâmico entre a neve e os esquis, para que a esquiadora pare, exatamente, no pico mais baixo? Considere cos 30° = 0,9

Como habitante do planeta Terra, sabemos que o Sol é de suma importância para a manutenção da vida em nosso planeta. Esse axioma é cantado também pelos cancioneiros populares. A letra da canção do Bumba meu Boi, da Maioba, Se não existisse o Sol, tem o seguinte trecho:

Se não existisse o Sol

Como seria pra Terra se aquecer

E se não existisse o mar

Como seria pra natureza sobreviver [...]

Na realidade, na perspectiva da Física, se não existisse o Sol, a Terra seria totalmente congelada e, sem a massa do Sol, não haveria a força gravitacional para manter todos os planetas “presos” em órbitas. Tanto a Terra quanto a lua e os demais planetas sairiam “voando” espaço afora.

 Sabe-se que a força de atração entre a Terra e o Sol é vinte vezes maior que a força de atração entre Marte e o Sol. Por sua vez, a massa da Terra é nove vezes maior que a massa de Marte. Utilizando o Sol como referencial, a razão entre os quadrados dos raios das órbitas de Marte e da Terra é

Espelhos esféricos são amplamente utilizados em nosso cotidiano. Como exemplo, é possível citar o espelho retrovisor de um carro ou, mesmo, o espelho utilizado pelo dentista ao examinar os dentes de um paciente. Um estudante deseja montar um sistema óptico para uma feira de ciências. Tal sistema consiste em dois cilindros metálicos idênticos (objetos), porém de cores diferentes sendo um deles preto, e o outro branco, que serão colocados um sobre o outro perpendicularmente ao eixo principal de um espelho esférico côncavo, em uma sala iluminada apenas com luz monocromática verde. Sobre a imagem dos cilindros formada pelo espelho côncavo, podemos afirmar que

De modo a estudar os efeitos da presença dos dielétricos em capacitores e sua influência sobre a diferença de potencial entre os terminais deles, um estudante resolve montar um circuito simples com capacitores de valores C e 2C, ambos de placas paralelas. O circuito consiste em conectar os capacitores C e 2C em paralelo e, em seguida, o conjunto assim formado é conectado aos terminais de uma bateria capaz de estabelecer uma diferença de potencial V entre os terminais da associação. A seguir, a bateria é desconectada do conjunto, e um material de constante dielétrica K é introduzido entre as placas do capacitor C, resultando em um novo valor da diferença de potencial entre os terminais da associação. A combinação que expressa o novo valor do potencial em termos de K e V é dada por