Questõesde USP sobre Física
Um drone voando na horizontal, em relação ao solo (como
indicado pelo sentido da seta na figura), deixa cair um pacote de
livros. A melhor descrição da trajetória realizada pelo pacote de
livros, segundo um observador em repouso no solo, é dada pelo
percurso descrito na
Um fabricante projetou resistores para utilizar em uma lâmpada
de resistência L.Cada um deles deveria ter resistência ܴR. Após a
fabricação, ele notou que alguns deles foram projetados
erroneamente, de forma que cada um deles possui uma
resistência ܴRD = R/2. Tendo em vista que a lâmpada
queimará se for percorrida por uma corrente elétrica superior
a ܸV/(R + L), em qual(is) dos circuitos a lâmpada queimará?
Um equipamento de bungee jumping está sendo projetado
para ser utilizado em um viaduto de 30 m de altura. O elástico
utilizado tem comprimento relaxado de 10 m. Qual deve ser o
mínimo valor da constante elástica desse elástico para que ele
possa ser utilizado com segurança no salto por uma pessoa
cuja massa, somada à do equipamento de proteção a ela
conectado, seja de 120 kg?
Note e adote:
Despreze a massa do elástico, as forças
dissipativas e as dimensões da pessoa;
Aceleração da gravidade = 10 m/s2.
A velocidade de escape de um corpo celeste é a mínima
velocidade que um objeto deve ter nas proximidades da
superfície desse corpo para escapar de sua atração
gravitacional. Com base nessa informação e em seus
conhecimentos sobre a interpretação cinética da
temperatura, considere as seguintes afirmações a respeito da
relação entre a velocidade de escape e a atmosfera de um
corpo celeste.
I. Corpos celestes com mesma velocidade de escape retêm
atmosferas igualmente densas, independentemente da
temperatura de cada corpo.
II. Moléculas de gás nitrogênio escapam da atmosfera de um
corpo celeste mais facilmente do que moléculas de gás
hidrogênio.
III. Comparando corpos celestes com temperaturas médias
iguais, aquele com a maior velocidade de escape tende a
reter uma atmosfera mais densa.
Apenas é correto o que se afirma em
Um estímulo nervoso em um dos dedos do pé de um indivíduo
demora cerca de 30 ms para chegar ao cérebro. Nos membros
inferiores, o pulso elétrico, que conduz a informação do estímulo,
é transmitido pelo nervo ciático, chegando à base do tronco em
20 ms. Da base do tronco ao cérebro, o pulso é conduzido na
medula espinhal. Considerando que a altura média do brasileiro
é de 1,70 m e supondo uma razão média de 0,6 entre o
comprimento dos membros inferiores e a altura de uma pessoa,
pode‐se concluir que as velocidades médias de propagação do
pulso nervoso desde os dedos do pé até o cérebro e da base do
tronco até o cérebro são, respectivamente:
Em 20 de maio de 2019, as unidades de base do Sistema
Internacional de Unidades(SI) passaram a ser definidas a partir de
valores exatos de algumas constantes físicas. Entre elas, está a
constante de Planck ݄h, que relaciona a energia E de um fóton
(quantum de radiação eletromagnética) coma sua frequência݂ f na
forma E = hf.
A unidade da constante de Planck em termos das unidades de base
do SI (quilograma, metro e segundo) é:
A transmissão de dados de telefonia celular por meio de
ondas eletromagnéticas está sujeita a perdas que aumentam
com a distância ݀d entre a antena transmissora e a antena
receptora. Uma aproximação frequentemente usada para
expressar a perda L, em decibéis (dB), do sinal em função de d, no espaço livre de obstáculos, é dada pela expressão
L = 20 log10 (4πd/λ),
em que λ é o comprimento de onda do sinal. O gráfico a seguir
mostra L (em dB) versus ݀d (em metros) para um determinado
comprimento de onda λ.
Com base no gráfico, a frequência do sinal é aproximadamente
Note e adote:
Velocidade da luz no vácuo: c = 3×108 m/s;
π ≡ 3;
1 GHz = 109 Hz.
Em julho de 1969, os astronautas Neil Armstrong e Buzz Aldrin
fizeram o primeiro pouso tripulado na superfície da Lua, enquanto
seu colega Michael Collins permaneceu a bordo do módulo de
comando Columbia em órbita lunar. Considerando que o Columbia
estivesse em uma órbita perfeitamente circular a uma altitude de
260 km acima da superfície da Lua, o tempo decorrido (em horas
terrestres ‐ h) entre duas passagens do Columbia exatamente
acima do mesmo ponto da superfície lunar seria de
Note e adote:
Constante gravitacional: G ≡ 9 x 10−13 km3/(kg h2);
Raio da Lua = 1.740 km;
Massa da Lua ≡ 8 × 1022 kg;
π ≡ 3.
Equipamentos domésticos chamados de vaporizadores para
roupa utilizam o vapor de água gerado por um sistema de
resistências elétricas a partir de água líquida. Um equipamento
com potência nominal de 1.600 W foi utilizado para passar
roupas por 20 minutos, consumindo 540 mL de água. Em relação
ao gasto total de energia do equipamento, o gasto de energia
utilizado apenas para vaporizar a água, após ela já ter atingido a
temperatura de ebulição, equivale a, aproximadamente,
Note e adote:
Entalpia de vaporização da água a 100 °C = 40 kJ/mol;
Massa molar da água = 18 g/mol;
Densidade da água = 1 g/mL.
Três amigos vão acampar e descobrem que nenhum deles
trouxe fósforos. Para acender o fogo e fazer o almoço, resolvem
improvisar e prendem um pedaço de filme plástico
transparente num aro de “cipó”. Colocam um pouco de água
sobre o plástico, formando uma poça de aproximadamente
14 cm de diâmetro e 1 cm de profundidade máxima, cuja forma
pode ser aproximada pela de uma calota esférica. Quando o sol
está a pino, para aproveitamento máximo da energia solar, a
distância, em cm, entre o centro do filme e a palha seca usada
para iniciar o fogo, é, aproximadamente,
Note e adote:
Para uma lente plano‐convexa, ,
sendo n o índice de refração da lente e R o seu
raio de curvatura.
Índice de refração da água = 1,33.
Três amigos vão acampar e descobrem que nenhum deles trouxe fósforos. Para acender o fogo e fazer o almoço, resolvem improvisar e prendem um pedaço de filme plástico transparente num aro de “cipó”. Colocam um pouco de água sobre o plástico, formando uma poça de aproximadamente 14 cm de diâmetro e 1 cm de profundidade máxima, cuja forma pode ser aproximada pela de uma calota esférica. Quando o sol está a pino, para aproveitamento máximo da energia solar, a distância, em cm, entre o centro do filme e a palha seca usada para iniciar o fogo, é, aproximadamente,
Note e adote:
Para uma lente plano‐convexa, , sendo n o índice de refração da lente e R o seu raio de curvatura.
Índice de refração da água = 1,33.
No diagrama P x V da figura, A, B e C representam
transformações possíveis de um gás entre os estados I e II.
Com relação à variação ΔU da energia interna do gás e ao
trabalho W por ele realizado, entre esses estados, é correto
afirmar que
No diagrama P x V da figura, A, B e C representam transformações possíveis de um gás entre os estados I e II.
Com relação à variação ΔU da energia interna do gás e ao trabalho W por ele realizado, entre esses estados, é correto afirmar que
Um chuveiro elétrico que funciona em 220 V possui uma chave
que comuta entre as posições “verão” e “inverno”. Na posição
“verão”, a sua resistência elétrica tem o valor 22 Ω, enquanto
na posição “inverno” é 11 Ω. Considerando que na posição
“verão” o aumento de temperatura da água, pelo chuveiro, é
5 °C, para o mesmo fluxo de água, a variação de temperatura,
na posição “inverno”, em °C, é
Uma bateria de tensão V e resistência interna Ri é ligada em
série com um resistor de resistência R. O esquema do circuito
está apresentado na figura. A potência dissipada pelo resistor R é dada por
Uma bateria de tensão V e resistência interna Ri é ligada em série com um resistor de resistência R. O esquema do circuito está apresentado na figura. A potência dissipada pelo resistor R é dada por
Uma pessoa observa uma vela através de uma lente de vidro
biconvexa, como representado na figura.
Considere que a vela está posicionada entre a lente e o seu
ponto focal F. Nesta condição, a imagem observada pela pessoa
é
Uma pessoa observa uma vela através de uma lente de vidro biconvexa, como representado na figura.
Considere que a vela está posicionada entre a lente e o seu
ponto focal F. Nesta condição, a imagem observada pela pessoa
é
Em uma garrafa térmica, são colocados 200 g de água à
temperatura de 30° C e uma pedra de gelo de 50 g, à
temperatura de –10 °C. Após o equilíbrio térmico,
Note e adote:
calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g;
calor específico do gelo = 0,5 cal/g °C;
calor específico da água = 1,0 cal/g °C.
Três pequenas esferas carregadas com carga positiva Q ocupam
os vértices de um triângulo, como mostra a figura. Na parte
interna do triângulo, está afixada outra pequena esfera, com
carga negativa q. As distâncias dessa carga às outras três
podem ser obtidas a partir da figura.
Sendo ܳQ= 2 x 10‐4 C, q = -2 x 10‐5 C e d = 6 m, a força elétrica
resultante sobre a carga q
Note e adote:
A constante ko da lei de Coulomb vale 9 x 109 N m2
/C2
Três pequenas esferas carregadas com carga positiva Q ocupam os vértices de um triângulo, como mostra a figura. Na parte interna do triângulo, está afixada outra pequena esfera, com carga negativa q. As distâncias dessa carga às outras três podem ser obtidas a partir da figura.
Sendo ܳQ= 2 x 10‐4 C, q = -2 x 10‐5 C e d = 6 m, a força elétrica resultante sobre a carga q
Note e adote:
A constante ko da lei de Coulomb vale 9 x 109 N m2
/C2
Um rapaz de massa ݉m1 corre numa pista horizontal e pula sobre
um skate de massa ݉m2, que se encontra inicialmente em
repouso. Com o impacto, o skate adquire velocidade e o
conjunto rapaz+skate segue em direção a uma rampa e atinge
uma altura máxima ݄h. A velocidade do rapaz, imediatamente
antes de tocar no skate, é dada por
Note e adote:
Considere que o sistema rapaz + skate não perde energia devido a forças dissipativas, após a colisão.
Os grandes aviões comerciais voam em altitudes onde o ar é
rarefeito e a pressão atmosférica é baixa. Devido a isso, eles
têm o seu interior pressurizado em uma pressão igual à
atmosférica na altitude de 2.000 m. A figura mostra o gráfico da
pressão atmosférica em função da altitude.
A força, em N, a que fica submetida uma janela plana de vidro,
de 20 x 30 cm2
, na cabine de passageiros na altitude de
10.000 m, é, aproximadamente,
Os grandes aviões comerciais voam em altitudes onde o ar é rarefeito e a pressão atmosférica é baixa. Devido a isso, eles têm o seu interior pressurizado em uma pressão igual à atmosférica na altitude de 2.000 m. A figura mostra o gráfico da pressão atmosférica em função da altitude.
A força, em N, a que fica submetida uma janela plana de vidro,
de 20 x 30 cm2
, na cabine de passageiros na altitude de
10.000 m, é, aproximadamente,
À medida que a parcela de ar se eleva na atmosfera, nos limites
da troposfera, a temperatura do ar decai a uma razão de 1 °C a
cada 100 metros (Razão Adiabática Seca ‐ RAS) ou 0,6 °C a cada
100 metros (Razão Adiabática Úmida ‐ RAU).
Considerando os conceitos e a ilustração, é correto afirmar que
as temperaturas do ar, em graus Celsius, T1 e T2, são,
respectivamente,
Note e adote:
Utilize RAS ou RAU de acordo com a
presença ou não de ar saturado.
Tar: temperatura do ar.
À medida que a parcela de ar se eleva na atmosfera, nos limites da troposfera, a temperatura do ar decai a uma razão de 1 °C a cada 100 metros (Razão Adiabática Seca ‐ RAS) ou 0,6 °C a cada 100 metros (Razão Adiabática Úmida ‐ RAU).
Considerando os conceitos e a ilustração, é correto afirmar que as temperaturas do ar, em graus Celsius, T1 e T2, são, respectivamente,
Note e adote:
Utilize RAS ou RAU de acordo com a presença ou não de ar saturado.
Tar: temperatura do ar.