Resolução comentada das questões de Física da UERJ-RJ 2016

Resolução comentada das questões de Física da UERJ-RJ

01- Cálculo das velocidades reais, ou seja, em relação às margens do rio (vistas por um observador nas margens do rio), dos barcos 1 e 2.

Barco 1 a favor da velocidade das águas do rio = + = 5 + 3 = 8 m/s

Barco 2 contra a velocidade das águas do rio= – = 5 – 3 = 2 m/s

Colocando a origem da trajetória no ponto de partida do barco 1 (a favor da correnteza) conforme a figura abaixo e montando as funções horárias:

S₁ = S_o1 + V₁t = 0 + 8t S₂ = S_o2 + V₂t = 500 – 2t.

No encontro, eles ocupam a mesma posição, ou seja, S₁ = S₂ 8t = 500 – 2t

t = 50s (tempo do encontro).

02- Considerando blocos de concreto com 13 cm de espaço entre si (fornecido pelo enunciado), temos que para dois se encostarem, deve haver uma dilatação de 6,5 cm de cada um.

Entretanto o lado oposto do bloco também se dilata, encostando em outro terceiro bloco.

Assim, cada bloco, pensando linearmente e não espacialmente, deve dilatar uma dimensão em 13 cm.

Veja a expressão matemática da dilatação linear (uma única dimensão):

Sendo:

ΔL dilatação linear (de quanto dilatou o comprimento ou uma dimensão)

α coeficiente de dilatação linear médio, característica do material que constitui a barra, no caso, o bloco.

L_o comprimento inicial

L comprimento final

Δt intervalo de temperatura

Assim temos que

03- Se você não domina a teoria, leia as informações a seguir:

Câmara escura de orifício

Trata-se do princípio de funcionamento de uma máquina fotográfica baseado na propagação retilínea da luz.

Todos os infinitos raios de luz que são emitidos pelo objeto a ser projetado, passam através de um pequeno orifício e atingem a parte interior oposta da câmara. .

Com isso a luz que sai do ponto (A) superior do objeto (no nosso exemplo, borboleta) atingirá a parede oposta no ponto inferior (A’) da imagem projetada, formando uma imagem invertida, conforme a figura.

O mesmo acontece nas partes laterais, trocando a direita pela esquerda (imagem reversa).

Semelhança de triângulos i/O = d/D observe que objeto e imagem trocam cima por baixo (invertida) e direita pela esquerda (reversa).

Se o orifício da câmara for aumentado a nitidez da imagem diminui e sua luminosidade aumenta.

No caso do exercício:

Na câmara escura temos a formação de “triângulos retângulos” representativos e, por assim dizer, há proporção respeitada entre eles, de tal forma que, na situação 1 e na situação 2, temos:

O altura do objeto (constante)

d distância fixa do orifício da câmara escura até o anteparo de projeção (constante, mesma caixa)

Quando a distância do objeto ao orifício for P₁ i = 5% de O i = 0,05O

d = 0,05P₁.

Quando a distância do objeto ao orifício for P₂ i = 50% de O i = 0,5O

d = 0,5P₂.

0,05P₁ = 0,5P₂

04- Veja o formulário abaixo:

No trabalho das forças conservativas (força elétrica) temos que
, ou seja, o trabalho realizado pela força elétrica para a carga de q = 400 μC= 400.10^-6 C, para se deslocar de A (V_A = 100 V) até B (V_B = 20 V) pode ser calculado pela diferença entre a Energia potencial inicial e Energia potencial final.

05- Definimos impulso da força no intervalo de tempo ∆t como sendo a grandeza vetorial:

Como ∆t é uma grandeza escalar positiva, o impulso I tem sempre a mesma direção e mesmo sentido que a força e, com as características abaixo:

Observe no gráfico que, no intervalo de tempo entre 5 s e 105 s, a força de mantém constante em 100N, assim, em um intervalo de tempo de Δt = 105 – 5 = 100 s, aplicando a fórmula do impulso, em modulo, temos I = F.Δt = 100.100 I = 10.000 N.s = 10⁴ N.s.

OBS: repare que o exercício pede somente a intensidade do impulso, mesmo ela sendo uma grandeza VETORIAL (possui intensidade, direção e sentido).

06- Veja a expressão abaixo que relaciona potência elétrica (P_o) com energia elétrica (W):

Usa-se também como unidade de medida o kWh onde a potência deve estar em kW = 1000W e o tempo em horas (h).

Lembrando que , o ano tem 365 dias e que são 10 painéis que funcionam durante 6 horas por dia, temos:

Por dia e por cada painel,

Por dia (10 painéis)

No ano, com 365 dias, temos, por fim

Como o exercício pede em kWh

07-

Essa é a expressão da energia cinética de um corpo de massa m no instante em que ele possui velocidade de

intensidade V

No caso do exercício:

Massa do navio m_navio = 450.000 kg massa das pessoas m_pessoas = 1000×70 = 70.000 kg

Massa dos carros m_carros = 150×1000 = 150.000 kg.

Massa total do sistema = 450000 + 70000 + 150000 =

670.000 kg.
301,5 MJ

08- Cálculo do trabalho realizado para parar completamente o trem, utilizando o teorema da variação da energia cinética e

Assim, podemos usar as equações da calorimetria para descobrir qual massa de água, a partir de 20°C, seria evaporada com 2J.

Obs: como os valores de calor específico e calor latente fornecidos pela prova estão relacionados com a unidade de massa grama, devemos transformar Joule em caloria, respeitando o que foi dado pela prova 1J = 0,24cal.

0,48.10⁷ = 80m + 540m m = 4800.10³/620 = 7,74193.10³ g

Como o exercício pede em kg, a energia seria suficiente para evaporar 7,74kg de água a 20°C.

09- Estando o carro completamente fechado, o ar em seu interior sofre uma transformação isocórica, isométrica ou isovolumétrica (volume constante).

Considerando o ar como um gás perfeito e que não houve variação do número de mol de ar dentro do carro, temos que