Exame — F´ısica para as Ciˆencias Naturais Curso: Agronomia — 3/05/12
Nome:... N´umero:... Pode utilizar uma calculadora e uma folha A4 (duas p´aginas) com f´ormulas.
Grupo I (13 valores)
Assinalar a reposta correcta. Todas as perguntas tˆem o mesmo valor. Cada resposta errada vale −14 do valor da resposta correcta. N˜ao responder vale zero.
1. Um corredor realiza a prova de 100 m em 10,00 s. Se ele pudesse realizar a mara-tona (42,2 km) com a velocidade m´edia que manteve na prova de 100 m, em quanto tempo concluiria a maratona?
a. 1 h 10 min 20 s b. 2 h 3 min 40 s c. 3 h 36 min 50 s d. 4 h 2 min 20 s e. 1 h 24 min 30 s
2. ´E precisa uma for¸ca de 30 N atuando paralelamente a um plano inclinado para empurrar um objeto de 4 kg para cima com velocidade constante. O deslocamento total ao longo do plano ´e de 10 m, enquanto a posi¸c˜ao final ´e 4 m acima da posi¸c˜ao final. Quanto trabalho foi feito pela for¸ca?
a. 120 J. b. 392 J. c. 300 J. d. 156,8 J. e. 4900 J. 3. Ver problema anterior. Qual a for¸ca de atrito entre o objeto e o plano?
a. 15,7 N b. 14,3 N c. 27,9 N
d. 39,2 N e. N˜ao pode ser determinado.
4. Os quatro pneus de um autom´ovel tˆem uma press˜ao de gauge de 200 kPa (a press˜ao de gauge ´e a diferen¸ca entre a press˜ao absoluta e a press˜ao atmosf´erica). Cada pneu tem uma ´area de 0,0240 m2
de contacto com o ch˜ao. Determine a massa do autom´ovel.
a. 19200 kg b. 1959 kg c. 2939 kg
d. 911 kg e. Imposs´ıvel determinar sem mais dados 5. A unidade SI de press˜ao ´e:
a. N b. N.m c. N.m−2 d. N.m2 e. N.m−1
6. Uma lˆampada est´a pendurada verticamente por uma corda num elevador que desce. O elevador tem desacelera¸c˜ao de 2,4 m/s2
antes de parar. Se a tens˜ao na corda ´e 89 N, qual ´e a massa da lˆampada?
a. 9,1 kg b. 6,0 kg c. 12,0 kg d. 7,3 kg e. nenhuma das outras
7. Uma crian¸ca de 20 kg est´a sentada num tren´o de 15 kg que se encontra em repouso sobre uma superf´ıcie coberta de neve. Qual a for¸ca m´ınima horizontal que o seu pai deve aplicar para que o tren´o comece a mover-se? O coeficiente de atrito est´atico entre o tren´o e a neve ´e 0,15.
a. 51,5 N b. 35 N c. 5,25 N d. 343 N e. 242,5 N
8. Uma bola de 0,65 kg ´e lan¸cada verticalmente para cima com velocidade inicial de 14 m/s, chegando `a altura m´axima de 8,1 m. Quanta energia foi dissipada pelo atrito do ar atuando sobre a bola durante a subida?
a. 26,9 J b. 51,6 J c. 12,1 J d. 33,8 J e. Nenhuma das outras
9. A velocidade de propaga¸c˜ao das ondas numa corda ´e 170 m/s se a tens˜ao for de 120 N. At´e que valor a tens˜ao deve ser aumentada para aumentar a velocidade da onda at´e 180 m/s?
a. 145,7 N b. 156,2 N c. 127,1 N d. 123,5 N e. 134,5 N
10. Duas massas, uma de 10 kg e outra de 20 kg est˜ao ligadas atrav´es duma corda que passa sem atrito sobre uma roldana presa ao tecto de uma sala. Qual ´e a acelera¸c˜ao a que est˜ao sujeitas as massas?
a. 6,54 m/s2
b. 1,67 m/s2
c. 9,80 m/s2
d. 4,18 m/s2
e. Nenhuma das outras
11. O fundo de um tanque enchido com ´agua se encontra a 15 m acima do solo, sendo a profundidade do tanque igual a 6 m. Um tubo leva a partir do lado do tanque (a 1,5 m do fundo) ao n´ıvel do solo. Qual a press˜ao absoluta no tubo ao n´ıvel do solo? (A extremidade inferior do tubo ´e fechado.)
a. 2,058 × 105 Pa b. 1,013 × 105 Pa c. 2,483 × 105 Pa d. 3,071 × 105 Pa e. 1,454 × 105 Pa
12. Suponha que compra 45,000 litros de gasolina `a temperatura de 5◦C. Quanta
gasolina ter´a quando a sua temperatura passar´a a ser 25◦C? O coeficiente de
expans˜ao de volume para gasolina ´e 0,95 × 10−3 ◦C−1.
a. 45,000 litros b. 44,957 litros c. 45,855 litros d. 45,019 litros e. 45,439 litros
13. Uma marca popular de cola cont´em 6,50 g de di´oxido de carbono dissolvido em 1 litro de bebida. Suponha que todo di´oxido de carbono, depois de evaporar, ´e
colocado num cilindro a press˜ao de 1,00 atm e `a temperatura de 20,0◦C. Qual o
volume que o g´as ocupa? (O n´umero de massa de CO2 ´e A = 44.)
a. 3,55 l b. 36,2 l c. 88,5 l d. 0,56 l e. Nenhuma das outras
14. Uma part´ıcula tem uma velocidade de 18 m/s; 2,4 s depois a sua velocidade ´e 30 m/s na direc¸c˜ao oposta. Qual a magnitude da acelera¸c˜ao m´edia da part´ıcula durante o intervalo de tempo de 2,4 s?
a. 12,0 m/s2 . b. 24,0 m/s2 . c. 10,0 m/s2 . d. 20,0 m/s2 . e. 5,0 m/s2 .
15. Uma bala de chumbo (massa igual a 20 g) entra num bloco de madeira com velocidade de 300 m/s. Quando a bala chegar a repouso no bloco, por quanto ter´a aumentado a sua temperatura, supondo que metade do calor gerado na paragem ficar´a na bala? Calor espec´ıfico de chumbo: 128 J.kg−1.◦C−1.
a. 102◦C b. 176◦C c. 57◦C d. 5,2◦C e. Nenhuma das outras
16. Um l´ıquido passa por um tubo horizontal que tem sec¸c˜ao transversal vari´avel. Numa dada posi¸c˜ao no tubo (ponto 1), determina-se que a velocidade do l´ıquido ´e 2,0 m/s; num outro ponto (ponto 2), a velocidade ´e 4,0 m/s. Como se comparam as ´areas traversais A1 e A2, e como se comparam as press˜oes P1 e P2 nos dois
pontos? N˜ao h´a turbulˆencia, e pode desprezar os efeitos de atrito.
a. A1 > A2; P1 > P2. b. A1 > A2; P1 < P2. c. A1 < A2; P1 > P2.
d. A1 < A2; P1 < P2. e. N˜ao h´a dados suficientes.
Dados: g = 9,80 m/s2
; 1 atm = 1,013 × 105
Grupo II (7 valores)
Resolva trˆes dos seguintes problemas numa folha de teste, justificando sempre as suas respostas.
1. A figura mostra um dispositivo m´ovel de pinguins de brinquedo pendurado de um teto. Cada barra horizontal tem massa desprez´avel e extende trˆes vezes mais para direita a partir do seu fio de suporte do que para esquerda. A massa do pinguin 3 ´e igual a 120 g. Determine as massas dos outros pinguins.
2. Dois comboios, um viajando a 72 km/h e o outro a 144 km/h, aproximam-se ao longo da mesma trilha recta horizontal. Quando se encontram a uma distˆancia de 950 m, ambos os condutores vˆeem o outro comboio e aplicam as trav˜oes. Os travˆoes desaceleram os comboios `a taxa de 1,0 m/s2
. Vai ocorrer uma colis˜ao? Justifique a sua resposta.
3. Qual a quantidade m´axima de gelo (a 0◦C) que pode ser fundida pela condensa¸c˜ao
de 4 kg de vapor de alcool met´ılico? Suponha que a temperatura inicial do vapor ´e igual ao seu ponto de ebuli¸c˜ao normal de 64,7◦C e que a temperatura final do
alcool met´ılico ´e 0◦C. Alcool met´ılico tem calor de vaporiza¸c˜ao de 1,10×106
J/kg. e calor espec´ıfico (na fase l´ıquida) de 2512 J.kg−1.◦C−1. Calor de fus˜ao de ´agua:
3,35 × 105
J/kg.
4. Uma corda de guitarra tem de massa 7 g, 90 cm de comprimento, e est´a sob uma tens˜ao de 150 N. A corda est´a a vibrar na terceira harm´onica (isto ´e, n = 3).
a. Fa¸ca um esbo¸co da forma da corda. Calcule:
b. o comprimento de onda; c. a frequˆencia de oscila¸c˜ao.
