Física para 3º Ano do Ensino Médio.

Professor: Joel Cordeiro Júnior.

Breve Histórico. A Olimpíada Brasileira de Física (OBF) é um programa da Sociedade Brasileira de Física (SBF) destinado a todos os estudantes do ensino médio (antigo 2º grau) e aos estudantes da última série (atual último ano) do ensino fundamental. Em 2010 a OBF está sendo realizada pela décima segunda vez consecutiva para os alunos do Ensino Médio e pela quarta vez para os estudantes da oitava série (atual nono ano) do Ensino Fundamental.

OBF 2010

Objetivos Gerais da Olímpiada

A OBF 2010 é um programa da SBF – Sociedade Brasileira de Física.

1. Despertar e estimular o interesse pela Física;

2. Proporcionar desafios aos estudantes;

3. Aproximar a universidade do ensino médio;

4. Identificar os estudantes talentosos em Física, preparando-os para OIF 2010

OBF 2010

Fases da Olímpiada

A Olimpíada Brasileira de Física(OBF) é realizada em três fases:

1. A primeira fase ocorre no mês de Agosto; é realizada na escola de cada estudante e dela pode participar todo estudante inscrito no ensino médio e na oitava série (atual nono ano) do ensino fundamental.

2. A segunda fase ocorre no mês de Setembro; é realizada em locais determinados pelo Coordenador

3. A terceira fase ocorre no mês de outubro ou novembro; é realizada na sede da coordenação estadual.

OBF 2010

Para a Primeira Fase

Cada aluno receberá um caderno de questões e uma folha de resposta, sendo ele composto de 30 questões, das quais deverá escolher apenas 20 questões para serem resolvidas, conforme as informações que deverão estar no CADERNO DE QUESTÕES.

OBF 2010

OBF 2010

Os estudantes deverão conhecer e utilizar, preferencialmente, as unidades do Sistema Internacional de Unidades (SI) com seus múltiplos e submúltiplos.

1. Comprimento – [m], [mm], [dm]

2. Volume – [l], [𝑚3], [𝑐𝑚3]

3. Tempo – [s], [h]

4. Massa – [kg], [g], [ton]

5. Energia – [w], [J], [BTU]

Cronograma dos Conteúdos:

1. Mecânica Clássica;

2.Termofísica;

3. Óptica Geométrica;

4.Oscilações e Ondas;

5.Eletricidade.

OBF 2010

OBF 2010 Cinemática

Conceitos e Definições:

A Cinemática é o estudo dos movimentos, sabemos que existem três movimentos bem conhecidos:

1. Movimento Retilíneo Uniforme (MRU);

2. Movimento Retilíneo Uniformemente Variável (MRUV);

3. Movimento Circular Uniforme (MCU).

OBF 2010 Movimento Retilíneo Uniforme(MRU)

Podemos concluir que:

V = cte Movimento Retilíneo Uniformemente Variável (MRUV)

a = cte Fórmulas utilizadas:

𝑣𝑚 =∆𝑆

∆𝑡

v = 𝑣0 + 𝑎𝑡

𝑎𝑚 =∆𝑉

∆𝑡

s = 𝑠0 + 𝑣𝑡

𝑣2 = 𝑣02 + 2𝑎∆𝑆

𝑠 = 𝑠0 + 𝑣0𝑡 +1

2𝑎𝑡2

OBF 2010

Métodos de Resolução e Dicas Importantes:

1. OBF 2009

2. OBF 2008

OBF 2010 (OBF 2009) Um ciclista percorre um percurso plano em linha reta. A distância por ele percorrida em função do tempo está representada no gráfico a seguir.

Responda as questões de 06 a 07 usando os dados contidos no gráfico acima.

OBF 2010 06) (OBF 2009) Qual foi o deslocamento total do ciclista em seu percurso de 30 horas em relação ao ponto de partida:

a) 10 km

b) 5 km

c) -10 km

d) -15 km

e) 20 km

RESOLUÇÃO:

De oh até 10h ele andou 50 km.

De 10h a 13h ele ficou parado.

De 13h a 22h ele andou 45km.

De 22h a 27 h ele ficou parado.

De 27h a 30 ele andou 15km.

Distância = 50 – 45 - 15 = -10 km

LETRA C

OBF 2010 (OBF 2008) O gráfico a seguir descreve o movimento de um corpo de massa M=10 kg ao longo de uma trajetória horizontal e retilínea.

Responda as questões de 11 a 13 baseando-se no gráfico anterior.

OBF 2010 07) (OBF 2009) Qual o valor que melhor representa velocidade média do ciclista durante as 30 horas do percurso:

a) 1 km/h

b) - 0,33 km/h

c) 0,50 km/h

d) - 0,66 km/h

e) 0,75 km/h

𝑣𝑚 =∆𝑆

∆𝑡

𝑣𝑚=−10

30

𝑣𝑚 = −0,33 𝑘𝑚

ℎ

LETRA B

OBF 2010 11) (OBF 2008) Quais as velocidades do corpo nos tempo t1=0 e t2=10 s (em m/s):

a) 0 e 1,0

b) 0 e 2,0

c) 1,0 e 3,0

d) 0 e 10,0

e) 1 e 10,0

OBF 2010 RESOLUÇÃO:

m = 10 kg

Para 𝑡1 = 0𝑠 ; 𝑣1 = 0 𝑚 𝑠

Podemos analisar o gráfico como um todo:

0 - 10

10 – 10

14 – 20

20 – 40

LETRA B

𝑣𝑚 =∆𝑆

∆𝑡

𝑣𝑚 =40 − 0

20 − 0

𝑣𝑚 = 2,0 𝑚

𝑠

OBF 2010 12) (OBF 2008) Qual das alternativas abaixo representa a velocidade média do corpo durante o trajeto:

a) 1,0 m/s b) 1,5 m/s c) 2,0 m/s d) 2,5 m/s e) 3,0 m/s

LETRA C

𝑣𝑚 =∆𝑆

∆𝑡

𝑣𝑚 =40 − 0

20 − 0

𝑣𝑚 = 2,0 𝑚

𝑠

OBF 2010 13) (OBF 2008) Qual das equações abaixo representa o movimento s(t) (distância como função do tempo) descrito no gráfico anterior:

a) s(t) = 10t + 5𝑡2

b) s(t) = 5𝑡2

c) s(t) = 10t

d) s(t) = 10t + 5

e) s(t) = 0,1𝑡2

𝑠 = 𝑠0 + 𝑣0𝑡 +1

2𝑎𝑡2

𝑠0 = 0 𝑚 𝑣0 = 0 𝑚 𝑠

𝑎 =?

𝑣2 = 𝑣02 + 2𝑎∆𝑆

22 = 02 + 2𝑎. 10

𝑎 =4

20

𝑎 = 0,2 𝑚

𝑠2

𝑠 = 0 + 0𝑡 +1

2. 0,2𝑡2

𝑠 𝑡 = 0,1𝑡2

𝐋𝐄𝐓𝐑𝐀 𝐄

Sem dúvida nenhuma o grande avanço da Astronomia se deu com a invenção do telescópio(luneta). O telescópio recebeu inicialmente vários nomes: “perspicillum” (Galileu Galilei), “instrumentum” (Johannes Kepler), ou comumente referido como “spyglass” algo como óculos espião ou vidro espião. A sua funcionalidade é obtida graças ao uso de um conjunto de no mínimo duas lentes. Um telescópio chamado de luneta de Kepler, cujo esquema básico está representado na figura a seguir, é formado por duas lentes convergentes, objetiva e ocular, de focos respectivos F1 e F2 com seus eixos ópticos alinhados sobre uma mesma reta. A lente que recebe a luz é chamada de objetiva e a outra denominada ocular.

OBF 2010

01) (OBF 2009) Qual dos fenômenos físicos abaixo explica o princípio de funcionamento da luneta de Kepler:

a) reflexão.

b) refração.

c) difração.

d) polarização.

e) dispersão.

RESOLUÇÃO:

Refração da Luz é o fenômeno óptico da variação da velocidade da luz ao passar de um meio para outro.

Lentes Convergentes.

LETRA B

OBF 2010

02) (OBF 2009) Pode se afirmar com absoluta certeza que feixes incidindo paralelos ao eixo óptico da objetiva:

a) convergirão para o ponto focal F1.

b) convergirão para o ponto focal F2.

c) convergirão para o ponto F1+F2 medido a partir da objetiva sobre o eixo óptico.

d) convergirão para o ponto 2F1 medido a partir da objetiva sobre o eixo óptico.

e) nesta particular situação os feixes não convergem para nenhum ponto.

RESOLUÇÃO:

Convergência no foco 1 da lente.

LETRA A

OBF 2010

𝐅𝟏

03) (OBF 2009) Quando temos a seguinte condição d=F1+F2 , podemos afirmar que:

a) os raios divergem com relação ao eixo óptico após atravessar a ocular.

b) os raios emergem paralelos ao eixo óptico após atravessar a ocular.

c) nesta particular situação os raios divergem ao atravessar a objetiva e não atingirão a ocular.

d) os raios serão focalizados no ponto d sobre o eixo óptico medido a partir da objetiva.

e) os raios convergirão ao atravessarem a ocular.

RESOLUÇÃO:

Todos os raios devem ser paralelos ao eixo do sistema e convergirão no foco 1.

LETRA B

OBF 2010

O desenvolvimento da eletrônica nos últimos anos tem levado a uma mudança na vida das pessoas e da sociedade. Os computadores são o exemplo mais marcante do desenvolvimento proporcionado pela eletrônica nos dias de hoje. Todos os circuitos eletrônicos utilizados hoje se baseiam no transporte de carga através de materiais condutores e semicondutores. O gráfico abaixo representa o comportamento da corrente num circuito eletrônico em função da diferença de potencial aplicada. Responda às questões de 10 a 11 baseando-se no comportamento do gráfico abaixo.

OBF 2010

10) (OBF 2009) A geração de chips Pentium III da intel possui cerca de dez milhões de transistores num quadrado com cinco milímetros de lado. Tendo como base esta informação, qual a ordem de grandeza da área

que ocupa um único transistor:

a) 10−7 𝑚2 RESOLUÇÃO:

b) 10.000.000 𝑚2

c) 5 𝑚𝑚2

d) 10−12 𝑚2

e) 10−5 𝑚2

LETRA D

OBF 2010

𝐴 = 52 𝐴 = 25 𝑚𝑚2 para o quadrado

10.000.000 𝑚𝑖𝑙ℎ𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑠𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝐴 = 0,000025 𝑚2

A área ocupada por um único transistor é de:

𝐴 =0,000025

10.000.000

𝐴 = 2,5 𝑥 10−12

11) (OBF 2009) O comportamento observado no circuito equivalente, representado pelo gráfico acima, é conhecido

como:

a) balístico.

b) dielétrico.

c) capacitivo.

d) indutivo.

e) Ôhmico

RESOLUÇÃO:

Quando um condutor obedece a Lei de Ohm, ou seja, quando sua resistência elétrica é constante, ele é chamado de resistor ôhmico.

LETRA E

OBF 2010

03) Três blocos “A”, ”B” e “C” de mesmos tamanhos e forma tem massas respectivamente iguais a 𝒎𝑨 = 1kg, 𝑚𝐵 = 2kg e 𝑚𝐶 = 3kg. Eles são abandonados a partir de um mesmo ponto P da rampa representada, deslizam sem atrito e finalmente caem colidindo contra o piso plano e horizontal. Após ser solto, o bloco “B” cai em 1 segundo e sofre o impacto no ponto assinalado com a letra O.

Considere que todas as forças dissipativas são irrelevantes no evento. É possível afirmar que o bloco:

a) “C” cai à direita do ponto O.

b) “C” cai à esquerda do ponto O.

c) “A” também cai no ponto O.

d) “A” cai em um tempo menor que 1s.

e) “A” cai em um tempo maior que 1s.

RESOLUÇÃO:

A massa não interfere em uma queda livre de corpos, os três corpos irão cair na

mesma posição. LETRA C

OBF 2010

11) Uma bola maciça e praticamente indeformável tem uma densidade inferior à da água. Estando totalmente imersa, um mergulhador carrega-a desde as proximidades da superfície da água até tocá-la no fundo de uma piscina. O diagrama que melhor traduz a dependência entre a força de empuxo “E” sobre a bola como função da profundidade “y” da piscina, está melhor representado por:

RESOLUÇÃO:

Todo corpo imerso, total ou parcialmente,

em um fluido, fica sob ação de uma força vertical

ascendente, conhecida como EMPUXO.

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𝐸𝑀𝑃𝑈𝑋𝑂

𝑃𝐸𝑆𝑂

19) A figura representa um tanque com uma lâmina de água de espessura constante e as frentes de onda das ondas provocadas logo após uma pedra ter caído no ponto P desse tanque. As ondas geradas na superfície da água pela pedra movem-se de encontro a três obstáculos fixados ao tanque e que formam duas passagens. Depois de atravessarem as passagens, será possível observar os fenômenos de:

a) dispersão e refração.

b) difração e dispersão.

c) refração e interferência.

d) difração e refração.

e) difração e interferência.

RESOLUÇÃO:

Difração: um pulso passa de uma corda para outra.

Interferência: Dois pulsos propagam-se em direções opostas.

OBF 2010

𝐋𝐄𝐓𝐑𝐀 𝐄

BOA SORTE !!!!!!!!!!!!!!!

“Nós estamos neste planeta e neste universo por pouco tempo,Os sonhos de uma vida inteira estão esperando, e esperamos que por pouco tempo agora”.

Michael Barnett, um físico do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley