Etapa - UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais Fisica... · A professora Beatriz deseja medir o coeficiente de restituição de algumas bolinhas fazendo-as ... Esse pistão contém

Leia atentamente o CARTAZ sobre ELIMINAÇÃO AUTOMÁTICA, afixado na parede da sala, à sua frente, e as instruções que se seguem.

1 - Este Caderno de Provas contém seis questões, que ocupam um total de nove páginas, numeradas de 4 a 13.

Antesdecomeçararesolverasquestões,verifiqueseseuCadernoestácompleto. Caso haja algum problema, solicite a substituição deste Caderno.2 - Esta prova vale 125 pontos, assim distribuídos: l Questão 01: 28 pontos. l Questão 02: 25 pontos. l Questões 03, 04, 05 e 06: 18 pontos cada uma.3 - NÃO escreva seu nome nem assine nas folhas deste Caderno de Prova.4 - Leia cuidadosamente cada questão proposta e escreva a resposta, A LÁPIS, nos espaços

correspondentes.5 - A página 3 deste Caderno de Prova contém valores de constantes e grandezas físicas e um

diagrama do espectro eletromagnético. Essas informações poderão ser necessárias para a resolução das questões.

6 - A página 15 deste Caderno de Prova apresenta um quadro com as principais fórmulas do programa desta prova. Se necessário, consulte-o.

7- Nas respostas, é indispensável observar as regras de cálculo com algarismos significativos eapresentar o resultado com as unidades de medida apropriadas.

8 Nas questões em que se deve assinalar X, caso a sinalização não seja efetuada ou a opção incorretasejaindicada,ajustificativanãoseráconsiderada.

9 - NÃO serão consideradas respostas sem exposição de raciocínio.10 - Não escreva nos espaços reservados à correção.11 - Ao terminar a prova, chame a atenção do aplicador, levantando o braço. Ele, então, irá até você

para recolher seu CADERNO DE PROVA.

ATENÇÃO: Os Aplicadores NÃO estão autorizados a dar quaisquer explicações sobre questões de provas. NÃO INSISTA, pois, em pedir-lhes ajuda.

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SÓ ABRA QUANDO AUTORIZADO.

Duração desta prova: TRÊS HORAS.FAÇA LETRA LEGÍVEL.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE

MINAS GERAIS

ATENÇÃO: Terminada a prova, recolha seus objetos, deixe a sala e, em seguida, o prédio. A partir do momento em que sair da sala e até estar fora do prédio, continuam válidas as proibições ao uso de aparelhos eletrônicos e celulares, bem como não lhe é mais permitido o uso dos sanitários.

2a E

tapa

FÍ

SI

CA

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D I G I T A L

D I

G I

T A

L

D I G I T A L

3PROVA DE FÍSICA - 2a Etapa

VALORES DE CONSTANTES E GRANDEZAS FÍSICAS(Na solução das questões devem ser utilizados os valores abaixo, quando necessário.)

carga do elétron (em módulo) e = 1,6 x 10–19 C

constante da lei de Coulomb k = 9,0 x 109 Nm2/C2

constante de Avogadro NA = 6,0 x 1023 mol–1

constante de gravitação universal G = 6,7 x 10–11 Nm2/kg2

constante de Planck h = 6,6 x 10–34 J s

constante universal dos gases R = 8,3 J/(mol K)

massa do elétron melétron = 9,1 x 10–31 kg

massa do próton mpróton = 1,7 x 10–27 kg

velocidade da luz no vácuo c = 3,0 x 108 m/s

aceleração da gravidade g = 10 m/s2

calorespecíficodaágua c = 1,0 cal/(g oC) = 4,2 x 103 J/(kg oC)

calor latente de fusão da água Lfusão = 80 cal/g = 3,3 x 105 J/kg

calor latente de vaporização da água Lvapor = 540 cal/g = 2,26 x 106 J/kg

densidade da água r = 1,0 g/cm3 = 1,0 x 103 kg/m3

pressão atmosférica ao nível do mar patm = 1,01 x 105 N/m2

velocidade do som no ar vsom = 340 m/s

DIAGRAMA DO ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

raios X microondas

10 –15 10

–13 10 –11 10

–9 10 –7 10

–5 10 –3 10

–1 10 1 10

3 10 5 10

7

4,0 x 10 –7 5,0 x 10

–7 6,0 x 10 –7 7,0 x 10

–7

Comprimento de onda (m)

raios gama ultravioleta infravermelho TV FM AM ondas longas de rádio

violeta anil azul verde amarelo laranja vermelho

rádio rádio

4 PROVA DE FÍSICA - 2a Etapa

QUESTÃO 01

AprofessoraBeatrizdesejamedirocoeficientederestituiçãodealgumasbolinhas fazendo-ascolidircomochãoemseulaboratório.Essecoeficientederestituiçãoéarazãoentreavelocidadeda bolinha imediatamente após a colisão e a velocidade da bolinha imediatamente antes da colisão. Nestecaso,ocoeficientesódependedosmateriaisenvolvidos.

Nos experimentos que a professora realiza, a força de resistência do ar é desprezível.

Inicialmente, a professora Beatriz solta uma bolinha – a bolinha 1 – em queda livre da altura de 1,25meverificaque,depoisbaternochão,abolinharetornaatéaalturade0,80m.

1. CALCULE a velocidade da bolinha no instante em que

A) ela chega ao chão. B) ela perde o contato com o chão, na subida.

Depois de subir até a altura de 0,80 m, a bolinha desce e bate pela segunda vez no chão.

2. DETERMINE a velocidade da bolinha imediatamente após essa segunda batida.


2 3

QUESTÃO 01

1B

A seguir, a professora Beatriz pega outra bolinha – a bolinha 2 –, que tem o mesmo tamanho e a mesma massa, mas é feita de material diferente da bolinha 1. Ela solta a bolinha 2 em queda livre, também da altura de 1,25 m ,everificaqueessabolinhabatenochãoeficaparada,ouseja,ocoeficientederestituiçãoénulo.

Considere que os tempos de colisão das bolinhas 1 e 2 com o chão são iguais.

Sejam F1 e F2 os módulos das forças que as bolinhas 1 e 2 fazem, respectivamente, sobre o chão durante a colisão.

3. ASSINALE com um X a opção que indica a relação entre F1 e F2 .

F1< F2 . F1 = F2 . F1> F2 .

JUSTIFIQUE sua resposta.

1A


QUESTÃO 02

Na figura está representado um pistão constituído de um cilindro e um êmbolo. O êmbolo, que pode se mover livremente, tem massa de 0,30 kg e uma área de seção transversal de 8,0 cm2.

Esse pistão contém 4,0×10-3 mol de um gás ideal à temperatura de 27oC . A pressão no ambiente é de 1,0 atm.

h

Êmbolo

Cilindro

Gás

1. DETERMINE o valor da força que o gás exerce sobre o êmbolo na situação de equilíbrio.

2. DETERMINE o valor da altura h em que o êmbolo se encontra nessa situação.


Em seguida, o gás é aquecido até que sua temperatura atinja 57oC .

3. DETERMINEovalordodeslocamentoΔh do pistão devido a esse aquecimento.

2 3

QUESTÃO 02

1


QUESTÃO 03

Uma corda esticada e presa nas duas extremidades pode vibrar em diferentes frequências, sendo a mais baixa delas denominada frequência do modo fundamental. Em um violino, a distância entre as extremidades em cada corda é de 0,32 m.

Maria Sílvia coloca esse violino próximo a um autofalante conectado a um dispositivo capaz de produzir sons com frequências que variam continuamente entre 500 Hz e 1.500 Hz . Ela observa que uma das cordas oscila apenas quando o dispositivo emite sons com as frequências de 880 Hz e 1.320 Hz .

1. Na situação dessa corda vibrando em seu modo fundamental, DETERMINE

A) a frequência da vibração. B) o comprimento de onda da onda na corda.

2. Com relação ao som emitido por essa corda quando ela vibra em seu modo fundamental, DETERMINE

A) a frequência dessa onda sonora. B) o comprimento de onda dessa onda sonora.


QUESTÃO 04

Ariete deseja estudar o fenômeno da dispersão da luz branca, ou seja, a sua decomposição em várias cores devido à dependência do índice de refração do material com a frequência. Para isso, ela utiliza um prisma de vidro cuja seção reta tem a forma de um triângulo retângulo isósceles. O índice de refração desse vidro é n = 1,50 para a luz branca e varia em torno desse valor para as várias cores do espectro visível.

(Dados: sen 45O = cos 45O = 0,707.)

Ela envia um feixe de luz branca em uma direção perpendicular a uma das superfícies do prisma que formam o ângulo reto, comomostradonafigura.

1. COMPLETE, na figura, a trajetória do feixe até sair doprisma.

2. EXPLIQUE, detalhando seu raciocínio, o que acontece com esse feixe na superfície oposta ao ângulo reto.

3. ASSINALE com um X a opção correta.

Ariete observa a dispersão da luz branca nesse experimento?

Sim. Não.


2 3

QUESTÃO 04

2A 2B1A 1B

QUESTÃO 03

45°

45°

1


QUESTÃO 05

Gustavo dispõe de três esferas metálicas, esferas 1, 2 e 3 de raios iguais e muito pequenos, com as quais realiza experimentos de eletrostática. As esferas 1 e 2 têm massas iguais, m , e a esfera 3 tem uma massa maior, M . As três esferas foram eletricamente carregadas, sendo que as cargas nas esferas 1 e 3 são iguais, Q , e na esfera 2 a carga é menor, q .

1. Emumprimeiroexperimento,Gustavopenduraasesferas1e2porfiosisolanteslongos,demesmo comprimento, e presos nomesmo ponto. Nas figuras, são apresentadas trêsalternativasdeconfiguraçõesparaasposiçõesdeequilíbriodessasduasesferas; θ1 e θ2 são,respectivamente,osângulosqueosfiosdesustentaçãodasesferas1e2fazemcoma vertical.

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

ASSINALEcomumXaopçãoqueapresentaarelaçãocorretaentreosângulosnaconfiguraçãode equilíbrio.

θ1< θ2. θ1 = θ2. θ1> θ2.



2. Em um segundo experimento, Gustavo suspende as esferas 1 e 3 de maneira semelhante à anterior.

1 3

1 3

1 3

ASSINALEcomumXaopçãoqueapresentaarelaçãocorretaentreosângulosnaconfiguraçãode equilíbrio.

θ1< θ3 . θ1 = θ3 . θ1 > θ3 .


3. Finalmente, Gustavo, usando luvas isolantes, força um contato elétrico simultâneo das três esferas. ASSINALE com um X a opção que dá a relação correta entre os novos valores das cargas q1, q2 e q3 nas esferas 1, 2 e 3 , respectivamente.

q1< q2 = q3 . q1 = q2 = q3 . q1 = q2 < q3 .


2 3

QUESTÃO 05

1


QUESTÃO 06

O professor Lúcio pretende demonstrar o efeito de indução eletromagnética. Para isso, ele usa um fiocondutorretilíneo,encapadocommaterialisolante,noqualestabeleceumacorrenteelétricai cujovalorvariacomotempo.Elecolocaumanelmetálicopróximoaofioemtrêssituaçõesdistintas,descritas a seguir.

1. Na situação 1, o professor sustenta o anel na horizontal e colocaofionavertical,passandopelocentrodoanel,comorepresentadonafigura.

ASSINALE com um X a opção correta.

Nessa situação, existe corrente induzida no anel?

Sim. Não.


iSituação1

2.Nasituação2,oprofessorLúciocolocaoaneleofiosobreuma superfície plana, um ao lado do outro, como representado nafigura.


Na situação 2, existe corrente induzida no anel?

Sim. Não.


iSituação 2


3. Na situação 3, o professor Lúcio coloca o fio sobre o anel, passandopeloseucentro,comorepresentadonafigura.


Na situação 3, existe corrente induzida no anel?

Sim. Não.


i

Situação 3

2 3

QUESTÃO 06

1


EM BRANCO


ATENÇÃO: A maioria das questões das provas de Física do Vestibular UFMG não requer a memorização de fórmulas. Caso se faça necessário o uso de alguma fórmula, os candidatos podem consultar o quadro abaixo.

trv

tva

200 2

1 tatvxx tavv 0 xavv 220

2 rv

rvac

2

amF

gmP NF xkF T

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kmT 2 2r

GmMF

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AFp hgpp o VgE vmq

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2

21 vmEc hgmU 2

21 xkU cosxFW cR EW UEE c

tWP

TRnVp TcmQ LmQ TLL 10 VpW WQU recQ

We

fv

Tv

2

1

vvn 2211 sennsenn

io DDf111

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kF qFE

dEV VqU

VqC

dAC o

CqCVU22

1 22

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iRV iVP 21 RRReq ALR

21

111RRReq

senBvqF senliBFriB

20

2mcE fhE qh

T(K) = T(°C) + 273

Questões desta prova podem ser reproduzidasparausopedagógico,semfinslucrativos,desdequeseja

mencionada a fonte: Vestibular 2013 UFMG.Reproduções de outra natureza devem ser

autorizadas pela Copeve/UFMG.

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