Fuvest18

A Universidade de São Paulo (USP) é uma das três universidades públicas mantidas pelo governo do estado brasileiro de São Paulo, junto com a Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e a Universidade Estadual Paulista (UNESP). É a maior universidade pública brasileira, bem como uma das universidades mais prestigiadas do país.  A USP é uma das maiores instituições de ensino superior naAmérica Latina, com aproximadamente 88 000 alunos matriculados. Ela possui doze campi, quatro deles em São Paulo (o campus principal é chamado Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira, com uma área de 7 443 770 m²). Há campi nas cidades de Bauru, Lorena, Piracicaba, Pirassununga, Santos, Ribeirão Preto e dois em São Carlos. A USP está envolvida no ensino, pesquisa e extensão universitária em todas as áreas do conhecimento.

Segundo o relatório mundial de 2012 (SIR World Report) da SCImago Institutions Rankings, a USP está classificada na décima primeira posição mundial entre as 3 290 instituições de ensino e pesquisa internacionais classificadas. No ano de 2012, de acordo com o University Ranking by Academic Performance (URAP), a USP continua sendo a melhor universidade iberoamericana e está colocada na vigésima oitava posição no mundo.

A principal forma de ingresso é o vestibular da Fuvest.

01- (FUVEST-SP-018)

Um fabricante de acessórios de montanhismo quer projetar um colchão de espuma apropriado para ser utilizado por alpinistas em regiões frias.

Considere que a taxa de transferência de calor ao solo por uma pessoa dormindo confortavelmente seja 90 kcal/hora e que a transferência de calor entre a pessoa e o solo se dê exclusivamente pelo mecanismo de condução térmica através da espuma do colchão.

Nestas condições, o gráfico representa a taxa de transferência de calor, em J/s, através da espuma do colchão, em função de sua espessura, em cm.

Considerando 1 cal = 4 J, a menor espessura do colchão, em cm, para que a pessoa durma confortavelmente é

02- (FUVEST-SP-018)

Câmeras digitais, como a esquematizada na figura, possuem mecanismos automáticos de focalização.

Em uma câmera digital que utilize uma lente convergente com 20 mm de distância focal, a distância, em mm, entre a lente e o sensor da câmera, quando um objeto a 2 m estiver corretamente focalizado, é, aproximadamente,

03- (FUVEST-SP-018)

Furacões são sistemas físicos que liberam uma enorme quantidade de energia por meio de diferentes tipos de processos, sendo um deles a condensação do vapor em água.

De acordo com o Laboratório Oceanográfico e Meteorológico do Atlântico, um furacão produz, em

média, 1,5 cm de chuva por dia em uma região plana de 660 km de raio.

Nesse caso, a quantidade de energia por unidade de tempo envolvida no processo de condensação do vapor em água da chuva é, aproximadamente,

04- (FUVEST-SP-018)

05- (FUVEST-SP-018)

06- (FUVEST-SP-018)

Uma caminhonete, de massa 2.000 kg, bateu na traseira de um sedã, de massa 1.000 kg, que estava

parado no semáforo, em uma rua horizontal.

Após o impacto, os dois veículos deslizaram como um único bloco.

Para a perícia, o motorista da caminhonete alegou que estava a menos de 20 km/h quando o acidente ocorreu. A perícia constatou, analisando as marcas de frenagem, que a caminhonete arrastou o sedã, em linha reta, por uma distância de 10 m.

Com este dado e estimando que o coeficiente de atrito cinético entre os pneus dos veículos e o asfalto, no local do acidente, era 0,5, a perícia concluiu que a velocidade real da caminhonete, em km/h, no momento da colisão era, aproximadamente,

07- (FUVEST-SP-018)

O projeto para um balanço de corda única de um parque de diversões exige que a corda do brinquedo tenha um comprimento de 2,0 m.

O projetista tem que escolher a corda adequada para o balanço, a partir de cinco ofertas disponíveis no mercado, cada uma delas com distintas tensões de ruptura. A tabela apresenta essas opções.

Ele tem também que incluir no projeto uma margem de segurança; esse fator de segurança é tipicamente 7, ou seja, o balanço deverá suportar cargas sete vezes a tensão no ponto mais baixo da trajetória.

Admitindo que uma pessoa de 60 kg, ao se balançar, parta do repouso, de uma altura de 1,2 m em relação à posição de equilíbrio do balanço, as cordas que poderiam ser adequadas para o projeto são

(A) I, II, III, IV e V.

(B) II, III, IV e V, apenas.

(C) III, IV e V, apenas.

(D) IV e V, apenas.

(E) V, apenas.

08- (FUVEST-SP-018)

Apenas é correto o que se afirma em

09- (FUVEST-SP-018)

Atualmente são usados LEDs (Light Emitting Diode) na iluminação doméstica.

LEDs são dispositivos semicondutores que conduzem a corrente elétrica apenas em um sentido.

Na figura, há um circuito de alimentação de um LED (L) de 8 W, que opera com 4 V, sendo alimentado por uma fonte (F) de 6 V.

O valor da resistência do resistor (R), em Ω, necessário para que o LED opere com seus valores nominais é, aproximadamente,

10- (FUVEST-SP-018)

Resolução comentada das questões de

FÍSICA da FUVEST-SP – 2018

01-

R- B

02-

Veja a expressão matemática da equação das lentes esféricas:

Equação de Gauss

São dados: P = 2 m = 2 000 mm f = 20 mm.

R - E

03-

Observe o fenômeno representado na figura abaixo:

Cálculo do volume V de água de chuva coletado na precipitação de h = 1,5 cm = 1,5.10^-2 m de chuva por dia (∆t = 8,6.10⁴ s) em uma região plana de raio R = 660 km = 66.10⁴m.

R- B

04-

Características da queda livre vertical

Qualquer corpo abandonado a partir do repouso (V_o = 0), ou lançado verticalmente para baixo com velocidade inicial V_o ≠ 0, descreve um movimento uniformemente acelerado, com aceleração a=g.

Corpo abandonado de certa altura h do solo

R- A

05-

Observe no gráfico que à medida que a profundidade h da água vai aumentando, a velocidade de propagação da onda também aumenta.

R- C

06-

Cálculo da intensidade da velocidade inicial V_o do sistema sabendo que ele está freando com aceleração a = - 5 m/s² até parar V = 0 após se deslocar de ∆S = 10 m.

Equação de Torricelli V² = V_o² + 2.a. ∆S 0² = V_o² – 2.5.10 V_o² = 100 V_o = 10 m/s (velocidade dos dois veículos juntos após o impacto).

Agora você deve aplicar o princípio da conservação da quantidade de movimento imediatamente antes e imediatamente após o impacto.

Antes Q_sa = m_c.V_c + m_s.V_s = 2000.V_c + 1000.0 = 2000V_c + 0 Q_sa = 2000V_c.

Depois Q_sd = M.V_o = 3000.10 Q_sd = 30000 kgm/s.

R- E

07-

Como qualquer tipo de atrito ou resistência ao movimento é desprezada o sistema pode ser considerado conservativo e você pode aplicar o princípio da conservação da energia mecânica entre os pontos P e Q.

Na posição mais baixa Q as forças que agem sobre a pessoa são:

Seu peso P, vertical e para baixo de intensidade P =m.g = 60.10 P = 600 N.

R- C

08-

Como, pelo enunciado o elétron se desloca de A para B, então a placa A é negativa (menor potencial), pois deve repelir o elétron (carga negativa) e a placa B é positiva (maior potencial) devendo atrair o elétron.

I. Correta Considerando a força elétrica como a força resultante sobre o elétron (única força que age sobre ele) e lembrando que o campo elétrico entre as placas é uniforme, vamos calcular o trabalho da força elétrica entre A e B (W_AB), em função da diferença de potencial entre A e B sabendo que o elétron possui carga negativa e que V_A < V_B:

W_BA = q.(V_A – V_B) = (-1,6.10^-19).(- 2,0.10⁴) = 3,2.10^-15 J. (Observe que esse trabalho independe da trajetória dependendo apenas de q e de (V_A – V_B) que são os mesmos para as duas trajetórias)

Esse trabalho também é o mesmo quando calculado pela variação da energia cinética (Teorema da energia cinética) W_AB = E_cB – E_cA 3,2.10^-15 = E_cB – mV_A²/2 = E_cB – m.0²/2 = E_cB – 0 E_cB = 3,2.10^-15 J.(energia cinética com que o elétron atinge a placa B).

II. Correta Como já vimos em I.

III. Falsa Veja I e II.

R- D

09-

Os valores nominais do LED são P = 8 W e U = 4 V fornecidos pelo enunciado (LED (L) de 8 W, que opera com 4 V).

Pelos valores nominais você pode calcular o valor da resistência do LED através da expressão P =

8 = R = R_L = 2 Ω.

Para que o LED opere segundo sua tensão nominal (U = 4 V) ele deverá ser percorrido por uma corrente elétrica de R = 2 = i = 2 A.

Como R e R_L estão em série a corrente elétrica neles é a mesma e a resistência do resistor equivalente será R_eq = R + R_L = R + 2.

Esse R_eq = R + 2 está ligado na fonte de U = 6 V lei de Ohm R_eq = R + 2 = R = 3 - 2

R = 1 Ω.

R- A

10-

Lâmpada fluorescente

Cálculo do custo total de uma lâmpada fluorescente de potência P_f = 28 W = 28.10^-3 kW durante sua vida útil fornecida (t_f = 10000 h = 10⁴ h).

Energia elétrica (W_f) consumida por essa lâmpada durante sua vida útil W_f = P_f.t_f = 28.10^-3 kW. 10⁴h W_f = 280 kWh.

Custo total de cada lâmpada fluorescente C$ = 70,00 + preço de uma lâmpada = 70,00 + 20,00 C$ = 90,00.

Lâmpada incandescente

Cálculo do custo total de uma lâmpada incandescente de potência P_f = 100 W = 10^-1 kW durante a mesma vida útil que a da fluorescente (t_f = 10 000 h = 10⁴ h).

Energia elétrica (W_f) consumida por essa lâmpada durante sua vida útil W_f = P_f.t_f = 10^-1 kW. 10⁴h W_f = 10³ kWh = 1 000 kWh.

Observe que você necessita de 10 lâmpadas incandescentes (vida útil 10 000 h) para operar na mesma vida útil (mesmo período de tempo) que a das fluorescentes (vida útil 1 000 h).

Assim, o custo total de cada incandescente deverá ser C$ = custo de uma incandescente + 10xpreço de uma lâmpada incandescente = 250,00 + 10x4,00 C$ = 290,00 (custo total de cada incandescente para a mesma vida útil de cada fluorescente)

Assim, o valor poupado será C$ = 290,00 – 90,00 = 200,00.

R- C