Resolução comentada das questões de Física do vestibular da PUC-SP – 2016

Resolução comentada das questões de Física do vestibular da PUC-SP – 2016

01- Relação entre as escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin

 Pode-se transformar uma indicação de uma escala para outra conforme o procedimento a seguir, de acordo com a relação matemática baseada no teorema de Thales:

 

02-

Cálculo da velocidade (V) da jovem no instante t = 12s, sabendo que partiu do repouso (V_o = 0) em queda livre, num local onde g = 10 m/s².

V = g.t = 10.12 V = 120 m/s.

Efeito Doppler

Sendo: Va velocidade do som, V_f a velocidade da fonte (jovem), V_o a velocidade do observador queestá no helicóptero (V_o = 0, em repouso), f a frequência real emitida pela fonte(jovem f = 230 Hz), a frequência aparente f_a percebida pelo observador será fornecida pela expressão ao lado.

03- O intervalo de tempo total Δt_B gasto pelo atleta B que demora 200s para efetuar cada volta completa será Δt_B = n.200, sendo n o número total de voltas.

Ointervalo de tempo totalΔt_Agasto pelo atleta A que demora 3 min= 180 s para dar uma volta completa e ficar parado durante 5 min = 300 s será Δt_A = n.180 + 300, sendo n o número total de voltas.

Mas, como A deve vencer B, o intervalo de tempo gasto pelo atleta B para as n voltas deve ser maior que o intervalo tempo gasto pelo atleta A para as n voltasΔt_B> Δt_A200n > 180n + 300 20n > 300 n > 300/20 n > 15

R – B

04- Teorema de Arquimedes – Empuxo

“Todo corpototal ou parcialmente mergulhado num líquido em equilíbrio, recebe uma força dedireção vertical e sentido para cima denominada de Empuxo, cuja intensidade  é igual ao peso do volume de líquido deslocado“

No caso do exercício peso total = peso da embarcação = mg=10.000×10 = 100.000 N + peso dos dois caminhões = 2.mg = 2.10.000×10 = 200.000 N + peso da carga dos dois caminhões = 2.m.10 =20m.

P_total =300.000 + 20m sendo m a massa de cada caminhão.

Volume imerso = V_i = área da base x altura = 10.10.0,4 V_i =40m².

Densidade da água d_a = 1g/c³ = 10³ kg/m³.

Cálculo do empuxo E = d_a.V_i.g = 10³.40.10 E = 400.000 N

Como flutua parcialmente imerso está em equilíbrio vertical e a força resultante sobre ele é nula, assim o peso total deve anular o empuxo P_t = E 300.000 + 20m = 400.000 m = 100.000/20m = 5.000 kg.

R- D

05- Direção e sentido do campo magnético  em fios retilíneos

 Um dos processos práticos para se determinar a direção e o sentido do vetor indução magnética B ou vetor campo magnético , é a regra da mão direita. Esse sentido de  depende do sentido da corrente que o origina.

Você coloca o polegar no sentido da corrente com a mão espalmada (primeira figura), em seguida

você fecha a mão para pegar o fio (segunda figura) e o sentido da “fechada” de mão é o sentido do vetor  (terceira figura).

Observe na terceira figura que   é sempre tangente às linhas de indução em cada ponto.

Intensidade do campo magnético 

Comprova-se experimentalmente que a intensidade do campo magnético  depende daintensidade da corrente elétrica i, da distância r do fio até o ponto (P) onde se quer o campo magnético e do meio onde o condutor se encontra. Essa dependência de  com o meio é fornecida pela constante μ que recebe o nome de permeabilidade magnética do meio e no vácuo ela vale μ = 4π.10-7 T.m/A. Matematicamente:

Direção e sentido do campo magnético originado no interior de uma espira

R- D

 

06- Queda livre – Corpo abandonado de certa altura h do solo

V₁² = 0² + 2.10.10 V₁² = 200 (velocidade com que o elevador chega ao solo em queda livre)

07- Sendo a imagem invertida o espelho não é convexo, pois o mesmo só fornece imagem virtual que é direita e menor que o objeto.

O raio de curvatura pedido é o dobro da distância focal f R = 2f = 2.30 = 60cm

R – C

08- Densidade da água d = 10³ kg/m³ = 10³ kg/10³dm³ = 1 kg/L então 300 L de água terão uma massa de m= 300 kg.

A energia armazenada por essa massa de m = 300 kg de água na altura de h = 4 m no local onde g = 10m/s² será a potencial gravitacional fornecida por E_p = m.g.h = 300.10.4 E_p = 12.000 J.

Cálculo da potência no intervalo de tempo dessa queda que é de ∆t = 1 s P = P = 12.000/1 P = 12.000 W.

Se a eficiência é de 20% então a potência que será convertida em elétrica será P = 0,2×12000

P = 2400 W.

Energia W utilizada para aquecer a água de uma variação de temperatura ∆t com essa potência de P = 2400W W = P.∆t = 2400.∆t.

Transformando a variação de temperatura de 90^oF em ^oC ∆θ_F/9 = ∆θ_C/5 90/9 = ∆θ_C/5

∆θ_C = 50^oC = 50 K.

Essa energia W = 2400.∆t é utilizada para aquecer m = 100 kg de água de calor específico c = 4200 J/kg.K de ∆θ_C = 50 K num intervalo de tempo ∆t pela equação fundamental da calorimetria

Q = W = m.c. ∆θ_C 2400.∆t = 100.4200.50 ∆t = 21000000/2400 = 8750 s

∆t = 8750/3600 = 2,4 h.

R- B

 

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