Questõesde UESPI 2011 sobre Física

O campo magnético terrestre em um certo local possui módulo igual a 50 µT, onde 1 µT = 10−6 T. Sua direção faz um ângulo de 74º com o plano paralelo ao solo, onde sen(74º) = 0,96, e cos(74º) = 0,28. Neste local, um trecho retilíneo de fio, de comprimento 20 cm e paralelo ao solo, é atravessado por uma corrente elétrica constante de 10−3 A. A componente do campo magnético terrestre no plano paralelo ao solo tem a mesma direção desse trecho do fio. Qual é o módulo da força nesse trecho do fio devido ao campo magnético terrestre?

Um fio de certo material condutor possui resistência elétrica de 24 mΩ = 24 × 10−3 Ω por metro de comprimento. Uma diferença de potencial elétrico de 1,2 V é aplicada nas extremidades do fio. Qual deve ser o comprimento do fio na situação em que se deseja que a potência elétrica por ele dissipada seja de 100 W?

Em 1843, o cientista inglês Charles Wheatstone desenvolveu a chamada “ponte de Wheatstone” (ver figura a seguir), com o objetivo prático de determinar o valor de resistências desconhecidas. A resistência de referência, Rref, tem o seu valor ajustável através de um contato deslizante. Quando Rref = 6 Ω, a ponte se encontra em equilíbrio, com a diferença de potencial entre os pontos A e B nula. Nessa situação, o valor de R é: 

Numa fábrica, trabalha-se com um pó inflamável que entra em combustão quando atingido por uma faísca elétrica de energia igual ou superior a 0,1 mJ = 10−4 J. É comum que um operário adquira carga elétrica por eletrização ao caminhar, por exemplo, sobre uma superfície rugosa. Considere que o operário tenha uma capacitância equivalente a 2 × 10−10 F. Qual o máximo valor de diferença de potencial em relação ao ambiente que o operário pode carregar a fim de evitar que uma faísca incendeie o pó inflamável?

Três cargas pontuais idênticas encontram-se arranjadas de acordo com as configurações das figuras 1 e 2 a seguir. Se a energia potencial eletrostática das configurações é a mesma, a razão D/L é dada por:

A figura a seguir ilustra um aquário cheio de água em que uma pequena esfera de massa M flutua em repouso. A esfera possui carga negativa constante, de módulo Q. Dentro do aquário, existe um campo elétrico uniforme, de módulo E e sentido vertical para cima. Denotando as densidades de massa da água e da esfera por ρágua e ρesfera e a aceleração da gravidade por g, a razão carga-massa da esfera, Q/M, é expressa por: 

 

A figura a seguir ilustra duas cargas pontuais positivas e uma casca esférica condutora. Todo o sistema está fixo no vácuo. Nesse contexto, pode-se afirmar que a força elétrica que a carga 1 exerce na carga 2 é: 

Um espelho esférico convexo possui distância focal, em módulo, igual a 40 cm. Um objeto é colocado a 160 cm do espelho. A que distância do espelho, em módulo, se encontra a sua imagem?

Um raio de luz incide em um espelho plano horizontal e realiza a trajetória mostrada na figura a seguir. Considera-se que sen(37º) = 0,6 e cos(37º) = 0,8. Com base nas distâncias indicadas, qual é o valor de L?

Uma fonte pontual gera, em dado instante inicial, um pulso de onda luminosa. À medida que se propaga, cada ponto da frente de onda atua como um emissor de ondas secundárias, cuja envoltória determina a própria frente de onda luminosa em um instante posterior. Essa ideia, lançada no século XVII e representada graficamente na figura a seguir, é conhecida como:

Um lápis, de coeficiente de dilatação térmica linear α, tem tamanho L0 quando inicialmente colocado em um ambiente a uma temperatura T0. Sejam L1 e L2 os tamanhos do lápis quando colocado em ambientes a temperaturas T1 = T0 + ∆T e T2 = T0 − ∆T, respectivamente. A expressão para a soma L1 + L2 é:

Um mol de um gás ideal realiza o ciclo termodinâmico mostrado no gráfico pressão versus volume a seguir. O ciclo é percorrido no sentido ABCA, onde A, B e C são os vértices de um triângulo retângulo. Sabe-se que RTA = 2 J/mol, onde R é a constante universal dos gases e TA denota a temperatura absoluta do gás no ponto A. Denota-se por Q o calor trocado pelo gás no ciclo, de modo que Q > 0 e Q < 0 indicam, respectivamente, absorção e cessão de calor pelo gás. O valor de Q no ciclo abaixo é: 

Um refrigerante sem açúcar indica nas informações nutricionais do seu rótulo que contém 1 Cal = 1000 cal. Uma pessoa de massa 50 kg ingere o conteúdo completo desse refrigerante. Suponha que toda a quantidade de calorias ingerida seja utilizada exclusivamente para aumentar a temperatura da pessoa. Considerando o calor específico do corpo humano igual a 0,8 cal/(go C), a variação de temperatura da pessoa será igual a:

Uma pizza de calabresa e queijo mussarela encontra-se inicialmente congelada, com todas as suas partes à mesma temperatura. A pizza é levada ao forno, e a mesma quantidade de calor é absorvida por massas iguais de calabresa e queijo. Ao ser retirada do forno, a parte de queijo encontra-se mais quente que a parte de calabresa. Isso ocorre porque:

Uma corda encontra-se com as suas extremidades fixas em paredes paralelas. Denota-se por fn a frequência do n-ésimo harmônico de onda estacionária nesta corda. Qual é o valor de n se fn+1/fn = 1,2?

O ser humano escuta sons no intervalo de frequências que se estende tipicamente de fmin = 20 Hz a fmax = 20.000 Hz. Sejam λmin e λmax os comprimentos de onda da onda sonora no ar respectivamente associados às frequências fmin e fmax. A razão λmin/λmax vale

Um navio possui massa de 500 mil toneladas e ainda assim consegue flutuar. Considere que o navio flutua em repouso, com a densidade da água igual a 1 kg/L. Qual é o volume submerso do navio, isto é, o volume do navio (incluindo as suas partes vazias) que se encontra abaixo da linha d’água?

Em um acidente de trânsito, os carros A e B colidem no cruzamento mostrado nas figuras 1 e 2 a seguir. Logo após a colisão perfeitamente inelástica, os carros movem-se ao longo da direção que faz um ângulo de θ = 37o com a direção inicial do carro A (figura 2). Sabe-se que a massa do carro A é o dobro da massa do carro B, e que o módulo da velocidade dos carros logo após a colisão é de 20 km/h. Desprezando o efeito das forças de atrito entre o solo e os pneus e considerando sen(37º) = 0,6 e cos(37º) = 0,8, qual é a velocidade do carro A imediatamente antes da colisão?