UFRGS - 2016 - Questão 06

   Uma partícula de massa m e velocidade horizontal v_i colide elasticamente com uma barra vertical de massa M que pode girar livremente, no plano da página, em torno de seu ponto de suspensão. A figura (i) abaixo representa a situação antes da colisão. Após a colisão, o centro de massa da barra sobe uma altura h e a partícula retorna com velocidade v_f, de módulo igual a v_i /2, conforme representa a figura (ii) abaixo

   Considerando g o módulo da aceleração da gravidade, a altura h atingida pela barra é igual a

(A)  3mv²_i/2Mg.
(B) 3mv²_i/4Mg .
(C) 5mv²_i /8Mg .
(D) 3mv²_i /8Mg .
(E)  mv²_{i /}4Mg.

   Resolução:
   Como a colisão é elástica, significa que ela conserva a energia mecânica (energia total) do sistema.      Como o sistema também conserva momentum linear, sua quantidade de movimento, devemos usar sua conservação para resolver o problema.

   Na situação (i) a barra está em repouso e o seu centro de massa está no menor nível, isso significa que a energia potencial gravitacional da barra é nula, assim como sua energia cinética, porém o projétil está em movimento com velocidade v_i  , logo, possui energia cinética, mas não energia potencial gravitacional, pois está no menor nível. 

   Por outro lado, na situação (ii) a barra tem sem centro de massa erguido, logo possui energia potencial gravitacional, era energia foi transferida de parte da energia cinética do projétil, sabemos isso, pois na situação ii a velocidade do projétil é reduzida pela metade.

    Assim:

   Como a energia mecânica total se iguala:

Resposta: item (D)

UFRGS - 2016 - Questão 08

Considere, na figura abaixo, a representação de um automóvel, com velocidade de módulo constante, fazendo uma curva circular em uma pista horizontal.

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
A força resultante sobre o automóvel é ........ e, portanto, o trabalho por ela realizado é ........ .

(A) nula – nulo
(B) perpendicular ao vetor velocidade – nulo
(C) paralela ao vetor velocidade – nulo
(D) perpendicular ao vetor velocidade – positivo
(E) paralela ao vetor velocidade – positivo
   Resolução:
   Para manter um corpo em movimento circular, é necessário aplicar sobre este uma força capaz de alterar sua translação, sendo o vetor força sempre perpendicular ao vetor velocidade, o corpo entra em movimento circular.

   Como o trabalho é obtido pelo produto entre a força e deslocamento, como na equação a seguir:

e o ângulo entre o deslocamento é de 90º, o cos 90º=0, então W = 0 J.
Resposta: item (B)

UFRGS - 2016 - Questão 10

Um objeto sólido é colocado em um recipiente que contém um líquido. O objeto fica parcialmente submerso, em repouso. 

A seguir, são feitas três afirmações sobre o módulo da força de empuxo sobre o objeto. 

I - É proporcional à densidade do líquido. 

II - É proporcional ao volume total do objeto. 

III - É proporcional à densidade do objeto. 

Quais estão corretas? 

(A) Apenas I. 

(B) Apenas II. 

(C) Apenas III. 

(D) Apenas I e III. 

(E) I, II e III.

Resolução:
O empuxo é, por definição, o peso do líquido deslocado e é calculado pela equação:

E=d.V.g

sempre relativo ao líquido.
O volume de líquido deslocado é precisamente o quanto do objeto que está submerso, assim, podemos dizer que a afirmação I é correta.
A afirmação II está errada pois o corpo não está totalmente submerso para que volume deslocado seja igual ao volume total do corpo.

A afirmação III, por sua vez, está errada pois a densidade que conta no empuxo é a do líquido e não a do objeto.
Resposta: ítem (A)

UFRGS - 2016 - Questão 05

Em 23 de julho de 2015, a NASA, agência espacial americana, divulgou informações sobre a existência de um exoplaneta (planeta que orbita uma estrela que não seja o Sol) com características semelhantes às da Terra. O planeta foi denominado Kepler 452-b. Sua massa foi estimada em cerca de 5 vezes a massa da Terra e seu raio em torno de 1,6 vezes o raio da Terra.

Considerando g o módulo do campo gravitacional na superfície da Terra, o módulo do campo gravitacional na superfície do planeta Kepler 452-b deve ser aproximadamente igual a

(A) g/2.
(B) g.
(C) 2g.
(D) 3g.
(E) 5g.

O módulo do campo gravitacional é dado por:

Os dados do planeta Kepler são:

M_K = 5.M_T
R_K = 1,6.R_T

Assim:

Resposta: ítem (C)

UFRGS - 2016 - Questão 03

Na figura abaixo, um bloco de massa m é colocado sobre um plano inclinado, sem atrito, que forma um ângulo α com a direção horizontal. Considere g o módulo da aceleração da gravidade.

 O módulo da força resultante sobre o bloco é igual a
(A) mg.cosα.
(B) mg.senα.
(C) mg.tanα.
(D) mg.
(E) zero.

Resolução:
No plano inclinado, a única força que provoca o movimento é a componente paralela ao plano. Assim, vemos na figura abaixo

As componentes P_x , P_y e P formam um triângulo onde

P_{x é cateto oposto ao ângulo, assim} P_{x =} mg.senα
Assim a resposta é o item (B).

UFRGS - 2016 - Questão 04

A figura abaixo representa um móvel m que descreve um movimento circular uniforme de raio R, no sentido horário, com velocidade de módulo V. Assinale a alternativa que melhor representa, respectivamente, os vetores velocidade V e aceleração a do móvel quando passa pelo ponto I, assinalado na figura.

Resolução:

O movimento circular guarda algumas características específicas.
Em primeiro lugar o que mantém o corpo em uma trajetória curva é algo que deve modificar a sua velocidade, a grandeza física responsável por esta mudança é chamada de aceleração, para alterar a direção da velocidade, ela necessita estar na direção da alteração assim sendo aponta para o centro da trajetória (centro da curva).
No ponto I ela apontará para baixo.
Por outro lado temos uma velocidade chamada de tangencial à curva, sempre na direção que o movimento tomaria caso não fosse alterado pela aceleração centrípeta. Assim, sendo se o sentido é horário, então no ponto I a velocidade tangencial à curva apontará para a direita do plano da página.
Resposta: Item (C)

UFRGS 2016 - Questão 02

Na figura abaixo, um bloco de massa m é colocado sobre um plano inclinado, sem atrito, que forma um ângulo α com a direção horizontal. Considere g o módulo da aceleração da gravidade.

Nessa situação, os módulos da força peso do bloco e da força normal sobre o bloco valem, respectivamente,
(A) mg e mg.
(B) mg e mg.senα.
(C) mg e mg.cosα.
(D) mg.senα e mg.
(E) mg.cosα e mg.senα.

Resolução:
Observando o desenho que segue:

A força peso está na vertical então seu módulo é obtido por P = m.g.
Já força normal é perpendicular ao plano de deslisamento e como ela está ao adjacente ao ângulo então seu módulo será obtido por:

Resposta: item (C)

ITA - 2017 - Questão 19

Uma onda harmônica propaga-se para a direita com velocidade constante em uma corda de densidade linear μ= 0,4 g/cm. A figura mostra duas fotos da corda, uma num instante t= 0 s e a outra no instante t = 0,5 s. Considere as seguintes afirmativas:

I.A velocidade mínima do ponto P da corda é de 3 m/s.

II. O ponto P realiza um movimento oscilatório com período de 0,4 s.

III. A corda está submetida a uma tensão de 0,36 N.

Assinale a(s) afirmativa(s) possível(possíveis) para o movimento da onda na corda
A ( ) I.
B ( ) II.
C ( ) III.
D ( ) I e II.
E ( ) II e III.

Resolução:
Vemos pela figura que

I - O ponto P está oscilando na direção vertical, o que significa que ela sobe, para e desce. Assim sua velocidade mínima é zero pois para mudar o sentido (descer e subir) ela pára brevemente.
Item errado.A velocidade de uma onda é dada por

Item incorreto.

II -   Na figura abaixo vemos que no intervalo de tempo de 0,5 s o ponto viajou um quarto do comprimento de onda, assim um quarto do período.
 

Assim podemos entender que o movimento se repetirá

onde n é um número inteiro que podemos aferir 1, assim sendo:

Item correto.

III - A tenção na corda pode ser obtida a partir da velocidade na corda:

                                                  

onda T é a tensão e M é a densidade  linear da corda.

Assim

                                          

Mas antes é necessário colocar a densidade linear em unidades do SI:

A tensão vale, então:

Item correto.
Resposta: (E)

ITA - 2017 - Questão 09

   Uma placa é feita de um metal cuja função trabalho W é menor que hν, sendo ν uma frequência no intervalo do espectro eletromagnético visível e h a constante de Planck. Deixada exposta, a placa interage com a radiação eletromagnética proveniente do Sol absorvendo uma potência P. Sobre a ejeção de elétrons da placa metálica nesta situação é correto afirmar que os elétrons

(A) não são ejetados instantaneamente, já que precisam de um tempo mínimo para acúmulo de energia.

(B) podem ser ejetados instantaneamente com uma mesma energia cinética para qualquer elétron.

(C) não podem ser ejetados pois a placa metálica apenas reflete toda a radiação.

(D) podem ser ejetados instantaneamente, com energia que depende da frequência da radiação absorvida e da energia do elétron no metal.

(E) não podem ser ejetados instantaneamente e a energia cinética após a ejeção depende da frequência da radiação absorvida e da energia do elétron no metal.

   Resolução:

   O elétron está "preso" ao metal por uma  energia de ligação que permite seu movimento na superfície do mesmo, para tirar o elétron da superfície é necessário entregar esta quantidade de energia para o elétron, esta energia é a função trabalho, qualquer energia acima desta é utilizada para dar movimento livre ao elétron.
   Assim, a energia do elétron depende da energia do fóton que incide sobre ele e o quanto desta energia será utilizada como função trabalho.
Resposta item (D).

UFRGS - 2016 - Questão 01

Pedro e Paulo diariamente usam bicicletas para ir ao colégio. O gráfico abaixo mostra como ambos percorreram as distâncias até o colégio, em função do tempo, em certo dia.

Com base no gráfico, considere as seguintes afirmações.
I - A velocidade média desenvolvida por Pedro foi maior do que a desenvolvida por Paulo.
II - A máxima velocidade foi desenvolvida por Paulo.
III- Ambos estiveram parados pelo mesmo intervalo de tempo, durante seus percursos.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.

Resolução:

I - A velocidade média é calculada por:

Pedro que pé caracterizado pela linha contínua do gráfico percorreu a distância de 1600 m em 500 segundos, enquanto Paulo que está representado pela linha tracejada, percorreu 1400 m  em 600 segundos, assim

Assim, Pedro tem velocidade média maior que a de Paulo. 

Item I verdadeiro.

II - A velocidade em um gráfico que envolva distância e tempo é observada pela inclinação do gráfico. Vemos que quem apresenta maior inclinação é o gráfico de Pedro.
Item II é falso.

III -  Pedro esteve em repouso durante 150 s que é o período que o gráfico esteve horizontal, enquanto Paulo esteve 100 s em repouso pelo mesmo motivo. Logo o tempo em repouso é diferente.
Item II está errado.

Resposta Item (A).