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Prova de física discursiva - UFV 2006

Prova resolvida

01) Uma impressora de computador, do tipo matricial, desloca o formulário contínuo a uma velocidade constante. Concomitantemente ao movimento do formulário, uma caneta oscila, com freqüência constante, perpendicularmente à direção do movimento do papel. A figura 1 ilustra as direções dos movimentos do papel e da caneta, enquanto a figura 2 apresenta o registro feito pela ponta da caneta em uma das folhas do formulário, graduada em centímetros.

Sabendo-se que a folha movimenta-se a uma velocidade de 7,0 cm/s, faça o que se pede:

a) Denomine o movimento descrito pela caneta.

b) Determine a amplitude e o período de oscilação da caneta.

c) Determine as freqüências linear e angular do movimento da caneta.

Resolução:

02) A figura abaixo ilustra uma barra homogênea, de espessura constante, articulada em um eixo perpendicular ao plano do papel e que passa pelo ponto O. Essa barra é subdividida em oito partes iguais, cada uma de comprimento L. Sabendo-se que a localização das massas, m1 = 10 M e m2 = 4 M, como ilustrado, resulta numa situação de repouso rotacional da barra, faça o que se pede:

a) Represente e nomeie, na figura abaixo, as forças que atuam sobre a barra nesta situação de equilíbrio.

b) Tendo como referência o ponto O da figura, determine o módulo do torque exercido sobre a barra, decorrente da suspensão da massa m1. Expresse o resultado em termos de M, L e da aceleração da gravidade g.

c) A partir da condição de equilíbrio de rotação, determine o módulo do peso da barra. Expresse o resultado em termos de M e g.

Resolução:

03) Um calorímetro de capacidade térmica desprezível contém uma massa m1 = 610 g de água à temperatura inicial Ti = 60 ºC. É, então, inserida no interior do calorímetro uma massa m2 = 100 g de gelo a uma temperatura inferior à de fusão. Após algum tempo, durante o qual só ocorreram trocas de calor entre a água e o gelo, foi atingida a temperatura final de equilíbrio térmico Te = 40 ºC. A tabela abaixo apresenta algumas propriedades daágua e do gelo, bem como outros dados importantes.

A partir dessas informações, faça o que se pede:

a) Esboce, no gráfico abaixo, a variação da temperatura da massa m2 (inicialmente 100 g de gelo), até ser atingido o equilíbrio térmico.

b) Determine a quantidade de calor cedida pela massa m1 (610 g de água) durante todo o processo.

c) Determine a temperatura inicial do gelo.

Resolução:

    

04)Uma partícula de massa M e carga elétrica negativa - Q é lançada, no vácuo, com velocidade vr , paralela às placas de um capacitor plano como ilustrado na figura abaixo.

Desprezando-se os efeitos de borda e a ação da força gravitacional, faça o que se pede:

a) Ilustre, na figura acima, a trajetória da partícula, após entrar na região entre as placas.

b) Complete, no espaço abaixo, qual deve ser a direção e o sentido de um campo magnético, aplicado na região entre as placas, para que a partícula siga uma trajetória retilínea. Utilize na sua resposta o sistema de eixos mostrado na figura.

Direção do eixo:______________, Sentido:_______________

c) Sabendo que o módulo do campo elétrico na região entre as duas placas é E, calcule o módulo do campo magnético necessário para que a trajetória seja retilínea.

Resolução:

05) Uma sonda submarina com forma cilíndrica e massa M, presa a um cabo de aço, submerge com velocidade constante. Conforme mostra a figura abaixo, H, A e X são, respectivamente, a altura da sonda, a área da sua base e a distância entre a sua base e a superfície da água.

Considerando que o peso do cabo é desprezível, faça o que se pede:

a) Na figura acima, ilustre e nomeie as forças que atuam na sonda.

b) À medida que a sonda entra na água, a tensão no cabo T varia.

Expresse T como função de X, de H, da densidade da água , da área da base da sonda A, da massa da sonda M e da aceleração da gravidade no local g, em cada uma das situações: X < H e X > H.

c) Esboce, no gráfico abaixo, a dependência da tensão no cabo T com X, à medida que a sonda afunda.

 

Resolução:

   

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