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ESTUDO DA FÍSICA

 

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OLIMPÍADA BRASILEIRA DE FÍSICA 
(PROVA PARA O TERCEIRO ANO DO ENSINO MÉDIO)
 
BOA SORTE

 

1. Um veículo em movimento retilíneo com aceleração constante tem uma pequena bola de borracha pendurada por um fio ideal em seu teto, fazendo um ângulo q com a horizontal (ver figura). A 
aceleração da gravidade é . Desprezando-se efeitos de atrito, é incorreto afirmar que:
   
a) o ângulo q não se alterará se a bola de borracha for substituída por uma esfera metálica mais pesada, caso o veículo mantenha a mesma aceleração. 
b) se o fio se romper, um observador dentro do veículo observará a bola cair verticalmente. 
c) a única situação em que o ângulo q é constante e igual a 90o no veículo em movimento se dá quando o seu vetor velocidade é constante. 
d) caso o veículo comece a desacelerar uniformemente, o ângulo q aumentará até atingir um novo valor constante e maior que 90o. 
e) um movimento retilíneo com a mesma aceleração ocorrendo na Lua implicaria em um menor valor de q
 
2. A figura a seguir mostra dois blocos de massas M1 e M2 conectados por fios inextensíveis e de massas desprezíveis a roldanas ideais de massas desprezíveis e que não oferecem resistência à passagem de fios. O coeficiente de atrito estático entre o bloco de massa M1 e a superfície horizontal é me.
É verdadeiro afirmar que:
a) se me < 2M2/M1, então os blocos entrarão em movimento com acelerações a1 = 2a2.
b) se me < M2/M1, então os blocos entrarão em movimento com acelerações a1 = a2.
c) se me < 2M2/M1, então os blocos entrarão em movimento com acelerações a2 = 2a1.
d) se me < M1/M2, então os blocos entrarão em movimento com acelerações a1 = a2.
e) se me < 2M2/M1, então os blocos entrarão em movimento com acelerações a1 = a2.
 
3. Uma caixa oca encontra-se sobre uma superfície horizontal, como mostra a figura a seguir. No interior da caixa, um pêndulo constituído por uma pequena esfera, suspensa por um fio ideal atado ao ponto P, oscila em um movimento harmônico simples de pequenos ângulos q. A caixa permanece em repouso, uma vez que o atrito estático com a superfície impede que haja deslizamento. Desconsidere a resistência do ar. Assinale a alternativa falsa.
a) O sentido da força de atrito estático varia com o tempo, sendo para a esquerda quando a esfera se encontrar à direita da vertical passando por P, e vice-versa.
b) O módulo da força de atrito estático varia com o tempo.
c) O módulo da força normal entre a caixa e a superfície oscilará com o dobro da freqüência do pêndulo.
d) Somente para q = 0 o módulo da força normal entre a caixa e a superfície coincide com a soma dos pesos da caixa e da esfera.
e) A freqüência do pêndulo independe das massas da esfera e da caixa.
 
4. Pretende-se cortar um fio cilíndrico de material plástico com uma tesoura (ver figura). Isto é conseguido aplicando-se forças de módulo F na extremidade segura pela mão. Considere que os ângulos entre as direções de todas as forças e a tesoura permanecem constantes.
Pode-se afirmar então que:
a) F dobrará se a distância do fio ao pino da tesoura dobrar.
b) F será elevada ao quadrado se a distância do fio ao pino da tesoura cair pela metade.   
c) F será elevada ao quadrado se a distância do fio ao pino da tesoura dobrar. 
d) F cairá pela metade se a distância do fio ao pino da tesoura dobrar.
e) F permanecerá a mesma se a distância do fio ao pino da tesoura cair pela metade.
 
5. Uma partícula de massa m é abandonada do repouso a partir do ponto A de uma pista ABCD (ver 
figura). Desprezam-se qualquer atrito e a resistência do ar. A aceleração da gravidade é . Qual é o
valor da altura mínima, acima do topo da circunferência de diâmetro d, a partir da qual a partícula 
deve ser abandonada para conseguir percorrer toda a circunferência sem perder contato com a pista?
a) d/4                   b) d/2 c) d d) 5d/2 e) 2d/5
 
6. Considere três pequenas esferas 1, 2 e 3, de mesma massa m, localizadas sobre uma superfície horizontal sem atrito. Inicialmente, a esfera 1 tem velocidade v, enquanto que as esferas 2 e 3 estão em repouso (ver figura). Sabe-se que a primeira colisão é perfeitamente inelástica, enquanto que a 
colisão subseqüente é perfeitamente elástica. Qual a velocidade da esfera 3 após a segunda colisão?
a) v/2 b) v c)   3v/2 d) 2v/3 e) v/6
 
7. Considere que um planeta de raio R tem dois satélites A e B que descrevem órbitas circulares, como ilustrado na figura a seguir.
Desprezando a força de atração gravitacional entre os satélites, qual é o valor da razão TB/TA entre os períodos de revolução dos satélites em torno do planeta?
a) (3/2)2/3 b) (2/3)2/3 c) (5/2)3/2 d) 23/2 e) 1
 
8. Um estudante ao nível do mar enche completamente um longo recipiente cilíndrico A de altura H0 com um certo líquido. Ele então cuidadosamente inverte o recipiente A sobre um outro recipiente largo B contendo o mesmo líquido, tampando com o dedo a sua extremidade de modo a não deixar que entre ar. Ao retirar o dedo com o mesmo cuidado, ele observa que a altura final da coluna do líquido é HF, medida em relação ao nível do líquido no recipiente B. Sabendo que  as  pressões  de  1 atm e de 760 mm de mercúrio são equivalentes, identifique qual das situações abaixo o estudante não deve observar.
a) Se o líquido em questão for o mercúrio e H0 = 100 cm, então HF = 76 cm. 
b) Se o líquido em questão for mais denso que o mercúrio e H0 > 76 cm, então HF > 76 cm.
c) Se o líquido em questão for o mercúrio e H0 = 50 cm, então o recipiente A continuará completamente cheio. 
d) Se por um descuido uma bolha de ar entrar no recipiente A quando este é invertido, a altura final da coluna de líquido será menor que aquela obtida sem a entrada de ar. 
e) Se a experiência for repetida no alto de uma montanha, a altura final da coluna de líquido será menor ou igual àquela obtida ao nível do mar.
 
9. Alguns refrigerantes “light” informam no recipiente que 350 mililitros de seu conteúdo possuem teor calórico de 1,5 kcal. Assinale a seguir a alternativa que representa a variação de temperatura que um litro de água sofreria se essa quantidade de energia fosse destinada exclusivamente para o seu aquecimento.
a) 0,015 oC b) 0,03 oC   c)  0,15 oC d) 0,3 ºC e) 1,5 ºC
 
10. Um estudante caminha descalço em um dia em que a temperatura ambiente é de 28 ºC. Em um certo ponto, o piso de cerâmica muda para um assoalho de madeira, estando ambos em equilíbrio térmico. O estudante tem então a sensação de que a cerâmica estava mais fria que a madeira. Refletindo um pouco, ele conclui corretamente, que:
a) a sensação de que as temperaturas são diferentes de fato representa a realidade física, uma vez que a cerâmica tem uma capacidade calorífica menor que a madeira.
b) a sensação de que as temperaturas são diferentes não representa a realidade física, uma vez que a cerâmica tem uma capacidade calorífica menor que a madeira.
c) a sensação de que as temperaturas são diferentes de fato representa a realidade física, uma vez que a condutividade térmica da cerâmica é maior que a da madeira. 
d) a sensação de que as temperaturas são diferentes não representa a realidade física, uma vez que a condutividade térmica da cerâmica é maior que a da madeira. 
e) não há elementos físicos suficientes para afirmar se a sensação térmica corresponde ou não à realidade, uma vez que para tanto seria necessário saber os calores específicos da cerâmica, da madeira e também da pele humana.
 
11. Um longo recipiente cilíndrico vertical, fechado por uma tampa móvel, contém um gás ideal (ver figura). Quando aquecido por uma chama, o gás em expansão empurra a tampa do recipiente para cima muito lentamente e com velocidade constante. Despreze quaisquer atritos.
Analise as seguintes alternativas:
I. desprezando as perdas de calor através das paredes do recipiente, todo o calor absorvido pelo gás é transformado em trabalho realizado para deslocar a tampa.
II. o trabalho realizado pela força peso da tampa é igual à variação de sua energia cinética.
III. o trabalho realizado pelo gás para deslocar a tampa de massa M de uma altura H nessas circunstâncias é, em módulo, dado por MgH, onde g é a aceleração da gravidade.
Pode-se concluir que:
a) são falsas apenas as proposições I e II.    
b)  são falsas apenas as proposições I e III.    
c) são falsas apenas as proposições II e III. 
d) todas as proposições são falsas. 
e) todas as proposições são verdadeiras.
 
12. Assinale a seguir a alternativa que não é compatível com a segunda lei da Termodinâmica.
a)  A variação de entropia de qualquer sistema que sofre uma transformação termodinâmica é sempre positiva ou nula.  
b) A temperatura de zero absoluto é inatingível. 
c) Um refrigerador com a porta aberta jamais conseguirá por si só esfriar uma cozinha fechada. 
d) Nem todo calor produzido no motor a combustão de um automóvel é convertido em trabalho mecânico. 
e) O ar de uma sala de aula jamais se concentrará completa e espontaneamente em uma pequena fração do volume disponível.
 
13. Uma lâmpada é embalada numa caixa fechada e isolada termicamente. Considere que no interior da lâmpada há vácuo e que o ar dentro da caixa seja um gás ideal. Em um certo instante, a lâmpada se quebra. Se desprezarmos o volume e a massa dos componentes da lâmpada (vidro, suporte, filamento,...) e a variação de energia associada à sua quebra, é incorreto afirmar que:
a) a energia interna do gás permanecerá a mesma após a quebra da lâmpada.  
b) a entropia do gás aumentará após a quebra da lâmpada. 
c) a temperatura do gás permanecerá a mesma após a quebra da lâmpada.  
d) a pressão do gás diminuirá após a quebra da lâmpada. 
e) após a quebra da lâmpada, o gás realizará um trabalho positivo para se expandir e ocupar o volume onde anteriormente havia vácuo. 
 
14. Quando um raio de luz monocromática atravessa a interface entre dois meios diferentes, pode-se afirmar que:
a) a trajetória do raio não muda de direção.  
b) a velocidade da luz não muda de valor.  
c) a freqüência da luz não muda de valor. 
d) o comprimento de onda da luz não muda de valor. 
e) a intensidade da luz não muda de valor. 

 

15. Um quadrado está localizado sobre o eixo principal de um espelho esférico côncavo, como ilustrado na figura a seguir. Sabe-se que o vértice inferior esquerdo do quadrado está localizado exatamente sobre o centro de curvatura do espelho.
Pode-se afirmar que a imagem do quadrado tem a forma de um:
a) quadrado. b) triângulo. c) retângulo. d) trapézio. e) losango.
 
16. Um músico tem a terceira corda (a “corda Sol”) de seu violão partida. Como no momento ele não dispõe de outra equivalente para substituir, ele resolve então colocar em seu lugar uma segunda corda (a “corda Si”). Sabe-se que a freqüência da nota Sol é igual a 4/5 da freqüência da nota Si. Identifique a seguir a alternativa que indica por qual fator o músico deve multiplicar a tensão na “corda Si” para que, ao invés da nota Si, ela emita a nota Sol como a sua freqüência fundamental. Considere que a densidade da “corda Si” não varia com a tensão.
a) 4/5 b) 16/25 c) 5/4 d) 25/16 e) 25/8
 
17. Duas cargas puntiformes +q e -q, localizadas no vácuo, estão separadas por uma distância fixa r, como ilustrado na figura abaixo.
O ponto P está localizado na posição média entre as duas cargas. Assinale a alternativa correta:
a) a força elétrica resultante sobre uma carga colocada no ponto P é zero. 
b) o campo elétrico resultante no ponto P é zero. 
c) o potencial elétrico resultante no ponto P é zero. 
d) como temos duas cargas de mesmo módulo e sinais contrários, o valor do campo elétrico ao longo da reta que as une é constante. 
e) como temos duas cargas de mesmo módulo e sinais contrários, o valor do potencial elétrico ao longo da reta que as une é zero. 
 
18. Uma carga positiva +q distribui-se uniformemente ao longo de um anel não condutor de raio R (ver figura).
Dentre as alternativas abaixo, assinale aquela que representa o vetor campo elétrico resultante
no ponto P, localizado no eixo perpendicular ao plano do anel e que passa pelo seu centro:
a) b)
c) d)
e)
  
 
19. O circuito mostrado na figura abaixo apresenta uma forma esférica. Sabendo que cada um dos resistores tem resistência elétrica R, qual é o valor da resistência equivalente entre os pontos A e B do circuito?
a) Infinita  b) Zero c) R d) R/2 e) 2R
 
20. Um resistor de resistência R conectado a uma fonte de tensão V dissipa uma potência P0 = V2/R. Qual deve ser o arranjo mínimo, utilizando apenas resistores de resistência R e a mesma fonte de tensão, para que a potência dissipada passe a ser P = (3/2)P0?
a) dois resistores em paralelo.
b) três resistores em paralelo.
c) três resistores em série. 
d) dois resistores em paralelo e em série com outro resistor.
e) dois resistores em série e em paralelo com outro resistor. 
 

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