RESOLUÇÃO DAS

PROVAS DA

OLIMPÍADA DE

FÍSICA DAS

ESCOLAS PÚBLICAS

2014

1

Prova do 1º e 2º anos

Nº GABARITO

1 D

2 C

3 A

4 D

5 D

6 A

7 A

8 D

9 C

10 B

11 A

12 C

13 B

14 C

15 D

16 B

17 A

18 B

19 C

20 B

2

B01)

Conteúdo Hidrostática.

Resolução

Mesmo tendo uma quantidade maior de

água, o professor Arquimedes abaixo a posição da

garrafa mantendo o desnível da água nos dois

recipientes. Esse desnível provoca a diferença de

pressão que anula o peso do bloco.

3

B02)

Conteúdo Lançamentos.

Resolução

Se a distância entre os gols mede 80 m, a

distância entre o meio do campo e o gol mede

40m, a metade. Para o movimento da bola, esta

distância representa o deslocamento horizontal.

Na horizontal, a bola desenvolve um

movimento uniforme com 16 m/s de velocidade.

Podemos encontrar o tempo que a bola levou até

encontra o gol:

d = v.t 40 = 16.t t = 2,5 s

O goleiro só reagiu 1 s depois, logo, ele terá

1,5s de movimento até a bola entrar no gol.

O goleiro desenvolve um MU com 4m/s de

velocidade, logo, percorrerá:

d = v.t = 4.1,5 = 6m.

Como o goleiro estava a 20m do gol, ao se

aproximar 6m, finaliza a 14m do gol quando a bola

entra.

4

B03)

Conteúdo Leis da reflexão e espelhos planos.

Resolução

A distância de uma imagem ao espelho

plano que a produziu é igual à distância do seu

objeto ao mesmo espelho plano. Além disso, a

imagem e o objeto ficam na mesma linha normal

ao espelho. Essas propriedades fazem o espelho

reproduzir um ambiente virtual de mesma

dimensão e formato que o ambiente real. Ao

colocarmos o espelho no meio de regiões

simétricas como um campo de futebol e olhamos

da forma orientada no enunciado, veremos a

imagem no espelho complementar o pedaço real

que o próprio espelho está nos impedindo de ver.

Mas, se o espelho não estiver no meio do

campo, não conseguiremos essa sobreposição

perfeita.

5

B04)

Conteúdo Conceitos básicos de Cinemática

(Movimento Uniforme)

Resolução

18 km em 1 h equivale a 18.000 m em

3.600s e 20 min = 20x60s = 1200 s, logo:

18.000 m 3.600 s

18.000 m 3.600 s

X 1.200 s

X = 6.000 m

Uma volta no campo equivale a 2

comprimento e 2 larguras, logo:

1 volta 2x80 m + 2x40m = 240 m

Sendo assim, o número de voltas será:

240 m 1 volta

6000 m X voltas

X = 25 voltas

6

B05)

Conteúdo Equação horária do movimento

uniformemente variado

Resolução

Percorrer metade do campo é percorrer 40

m.

Partindo do repouso com aceleração de

5m/s2, um móvel percorrerá 40m em 4s de acordo

com a equação horária do movimento

uniformemente variado:

S = S0+v0.t+at2/2

40 = 0+0+5.t2/2

t2 = 80/5

t = 4s

7

B06)

Conteúdo Quantidade de movimento e sua

conservação.

Resolução A questão está tratando o pé e a bola como

um sistema mecanicamente isolado, onde a

quantidade de movimento do sistema se conserva.

Depois da colisão, o pé parou e a bola estava

em movimento. A quantidade de movimento do

sistema será apenas a da bola cujo valor é: Q = m.v

= 5 kg x 12 km/h = 60 kg.m/s.

Antes da colisão, a bola estava parada, logo,

o pé de 3 kg assumiu a quantidade de movimento

total de 60 kg. m/s:

Q = m.v 60 = 3.v v = 20 m/s

8

B07)

Conteúdo Propagação do calor e reflexão, refração e

absorção da luz.

Resolução

Esta caixa utiliza o efeito estufa para

aquecer os alimentos. O vidro é transparente para

radiação eletromagnética na faixa do visível (luz),

mas, reflete radiação infravermelha. Portanto, a luz

passa pelo vidro, aquece o ambiente interno da

caixa que produz radiação infravermelha que não

consegue passar pelo vidro.

9

B08)

Conteúdo Calorimetria (calor sensível) e potência.

Resolução

A área pela qual a luz vinda do sol vai

atravessar é a de um círculo de raio 1m:

Área = .R2 = 3m

2

Se 1m2 de área recebe 100W de luz (calor),

3m2 receberá 300W.

A água começa a ferver na temperatura de

100ºC, logo, a variação de temperatura será 100-20

= 80ºC. A massa de água a ser aquecida mede

0,6kg = 600g. A quantidade de calor absorvida por

esta água deverá ser:

Q = m.c.T = 600.4.80 =192.000 J

Podemos usar a potência térmica para

encontrar o tempo de aquecimento:

Q = P.t 192.000 = 300. t t = 640 s

10

B09)

Conteúdo Leis de Newton

Resolução

Na Lua, sua massa continua a mesma, 80 kg,

mas, seu peso depende da aceleração da gravidade

na Lua: P = m. g = 80 x 1,6 = 128 N.

11

B10)

Conteúdo Lançamentos e Leis de Newton.

Resolução

Uma bola em lançamento interage com a

Terra e com o ar. A Terra produz a curvatura em

forma de parábola no plano vertical enquanto a

bola sobe e desce. A interação com o ar produz o

resto o que chamamos de “efeito”. Sem ar ou em

uma atmosfera muito rarefeita não existe efeito e a

bola não sofre curvas exceto a que é produzida

pela gravidade.

12

B11)

Conteúdo Energia e sistema conservativo.

Resolução

É razoável considerar o sistema como

conservativo. Se desprezarmos a alteração da

energia potencial gravitacional (desprezarmos a

variação da altura) durante o lançamento pelo

estilingue, teremos a energia potencial elástica se

transformando em energia cinética.

Ecf = Epela0

mv2/2 = k.x

2/2

mv2 = k.x

2

Usando a massa de 100 g = 0,1 kg, podemos

encontrar a deformação x inicial do estilingue:

0,1.202 = 1000. x

2

x = 0,2 m

13

B12)

Conteúdo Cinemática (movimento uniformemente

variado).

Resolução

A velocidade inicial v0 = 20 m/s

O deslocamento d = 12,4 – 2,2 = 10,2 m

Se considerarmos o sentido positivo para

cima, a aceleração mede a = – 10 m/s2.

Podemos aplicar a equação de Torricelli:

𝑣𝑓2 = 𝑣0

2 + 2𝑎. 𝑑

𝑣𝑓2 = 202 + 2(−10). 10,2

𝑣𝑓2 = 400 − 204 = 196

vf = 14 m/s

14

B13)

Conteúdo Leis de Newton e suas aplicações.

Resolução

O peso de 1 tonelada = 1000 kgf.

A projeção do peso na direção da ladeira (px)

pode ser encontrado através do ângulo entre a

ladeira e a horizontal, 30º, por:

Px = P.sen 30º = 1000.0,5 = 500 kgf

Com o parafuso de Arquimedes, a pessoa

amplia a sua força de 10 vezes, logo, para

equilibrar 500 kgf basta a pessoa aplicar 50 kgf.

15

B14)

Conteúdo Estática dos corpos extensos.

Resolução

O comprimento da alavanca mede 20m. Os

braços de alavanca medem 12m e 8m. O braço de

12m levanta o barco de peso 800 kgf e o outro está

conectado ao sistema de polias.

O torque de cada força:

TorqueA = F.d = 800.12

TorqueB = F.d = X.8

Para equilibrar a alavanca, o torque

resultante é nulo.

800.12 = X.8

X = 1200 kgf

16

B15)

Conteúdo Dilatação do sólido.

Resolução

O aquecimento promoveu a dilatação do pé

do recipiente o que foi suficiente para levantá-lo. É

claro que a dilatação é pequena, mas, o suficiente

para tirar o boné.

17

B16)

Conteúdo Termometria.

Resolução

De 32ºF para 212ºF existe uma variação de

180ºF que corresponde a uma variação de 100ºC.

De 32ºF para 41ºF existe uma variação de

9ºF. A variação correspondente em Celsius deve

obedecer a mesma proporção entre 180ºF e 100ºC:

180ºF --------- 100ºC

9ºF ------------ x

x = 5ºC

Como os 32ºF equivale a 0ºC, uma variação

de 5ºC acima do 0ºC corresponde a uma marcação

de 5ºC.

18

B17)

Conteúdo Gravitacional

Resolução

A força que faz os planetas orbitarem em

torno do Sol é gravitacional.

19

B18)

Conteúdo Potência.

Resolução

O peso dos 400 kg (Bisnaga + elevador)

mede P = m.g = 400x10 = 4000 N

Considerando que o movimento do elevador

é uniforme, a força do motor praticamente é

constante e igual ao peso levantado. O trabalho da

força do motor mede:

Trabalho = Fxd = 4.000 x 30 = 120.000 J

A potência associada a este trabalho é:

𝑃𝑜𝑡 =𝑇𝑟𝑎𝑏𝑎𝑙ℎ𝑜

𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜=120.000

12= 10.000𝑊

10.000 W = 10 kW

20

B19)

Conteúdo Cinemática (movimento uniforme e

movimento uniformemente variado)

Resolução

Tomando a origem na posição inicial de

Bisnaga, o espaço inicial dele será zero e o do seu

oponente mede 10,5m.

O seu oponente desenvolve um MU cuja

equação horária de espaço será:

SA = S0+vt = 10,5 + 4.t

O Bisnaga desenvolveu um MUV cuja

equação horária de espaço será:

SB = S0+v0t+a.t2/2 = 0+0+5t

2/2

O encontro dos dois ocorrerá quando os

espaços se igualarem.

SB = SA 5t2/2 = 10,5 + 4.t

5t2 - 8.t - 21 = 0 t = 3s e t = - 1,4 s

A resposta é 3 s.

21

B20)

Conteúdo Calorimetria e mudança de fase.

Resolução

A massa é perdida pela transpiração.

Portanto, devemos encontrar a quantidade de água

evaporada após transpiração.

Esta água evapora para levar 50% do calor

que o corpo libera, ou seja, 864 kJ 2 = 432 kJ ou

432 4 = 108 kcal.

Usando o calor latente de vaporização da

água, podemos descobrir a quantidade de água

vaporizada pelo suor:

Q = m.L 108.000 = m. 540 m = 200 g

Esta água é a massa perdida pelo garoto.