UFRGS - 2018 - Questão 08

O uso de arco e flecha remonta a tempos anteriores à história escrita. Em um arco, a força da corda sobre a flecha é proporcional ao deslocamento x, ilustrado na figura abaixo, a qual representa o arco nas suas formas relaxada I e distendida II.

Uma força horizontal de 200 N, aplicada na corda com uma flecha de massa m = 40 g, provoca um deslocamento x = 0,5 m. Supondo que toda a energia armazenada no arco seja transferida para a flecha, qual a velocidade que a flecha atingiria, em m/s, ao abandonar a corda?
(A) 5 x 10³.
(B) 100.
(C) 50.
(D) 5.
(E) 10^1/2.

Resolução:

A pergunta é a velocidade.
Para tanto devemos considerar a conservação da energia, temos energia elástica do arco que, dentro do nosso modelo, é convertida totalmente em energia cinética.

a massa e a deformação são dadas, falta a constante elástica.
 Considerando somente a deformação causada na horizontal pela força horizontal aplicada ao arco, podemos calcular a constante elástica pela lei de hooke

Substituindo os valores

Lembrando que a massa deve estar em quilograma e substituindo na equação da energia os valores vemos que segue

Resposta: 
Item C.

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UFRGS - 2018 - Questão 09

Considere as três afirmações abaixo.

I - Em qualquer processo de colisão entre dois objetos, a energia cinética total e a quantidade de movimento linear total do sistema são quantidades conservadas.
II - Se um objeto tem quantidade de movimento linear, então terá energia mecânica.
III- Entre dois objetos de massas diferentes, o de menor massa jamais terá quantidade de movimento linear maior do que o outro.

Quais estão corretas?

(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas I e II.
(E) I, II e III.

Resolução:

A colisão ocorre quando há o encontro de dois objetos.
I - Neste encontro há troca de energia e quantidade de movimento linear, também chamado de momentum linear. Quando dois corpos se encontram ocorre que a quantidade de movimento é sempre conservada por princípio.
Por outro lado as colisões podem ser chamados de elásticos e inelásticos. Os choques elásticos ocorrem toda vez que a energia cinética das partículas é cancelada, quando após a colisão cada uma segue para o lado oposto ao que estava indo, por exemplo (nem sempre que isso ocorrer a colisão é elástica, mas pode vir a ser).
Os choques inelásticos são aqueles que em que a energia não é conservada havendo perda, como em uma colisão em que os dois corpos seguem juntos após a colisão. Neste caso sempre há energia perdida pelo sistema.
Afirmativa incorreta.

II - A energia mecânica é o resultado da existência de energia cinética e energia potencial, assim, se o corpo possui quantidade de movimento, possui energia cinética e por consequência energia mecânica.
Afirmativa correta.

III - A quantidade de movimento é obtida matematicamente pelo produto da massa  pelo valor de sua velocidade, assim se houver maior velocidade em um corpo com menor massa é possível que sua quantidade de movimento seja maior que a de um corpo com maior massa mas baixíssima velocidade.
Afirmativa incorreta.

Afirmativa correta: apenas II.
Resposta:
Item (B)

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UFRGS - 2018 - Questão 17

Na figura abaixo, está representada a trajetória de uma partícula de carga negativa que atravessa três regiões onde existem campos magnéticos uniformes e perpendiculares à trajetória da partícula.

Nas regiões I e III, as trajetórias são quartos de circunferências e, na região II, a trajetória é uma semicircunferência. A partir da trajetória representada, pode-se afirmar corretamente que os campos magnéticos nas regiões I, II e III, em relação à página, estão, respectivamente,

(A) entrando, saindo e entrando.
(B) entrando, saindo e saindo.
(C) saindo, saindo e entrando.
(D) entrando, entrando e entrando.
(E) saindo, entrando e saindo.

Resolução:

Para resolver esta questão é necessário lembrar a regra da mão espalmada (regra do tapa). onde partes das mão representa os vetores velocidade da partícula (representado pelo polegar), campo de indução magnética (representado pelas pontas dos dedos) e força magnética (representada pela palma da mão se carga é positiva e pelo dorso da mão se carga é negativa).

A trajetória inicial da partícula indica a direção do seu vetor velocidade. Para alterar o vetor velocidade é necessário a aplicação de uma força assim sendo o lado para onde a trajetória alterada é a direção em que a força foi aplicada.

Em I:
A  força é aplicada para baixo do plano da página e a velocidade está dirigida para a direita, como a carga em questão é negativa, posicionando o dorso da mão para baixo do plano da página  e o polegar para direita os dedos ficam apontando na direção da página, logo o campo está entrando na página.

Em II:
A partícula entra na região em questão com a velocidade apontando para baixo do plano da página (o polegar deve apontar nessa direção) e a força aponta para a direita ( o dorso da mão deve apontar nessa direção) assim os dedos apontarão saindo da página.

Em III:
A partícula penetra na região para cima do plano da página e a força está agindo para a direita., neste caso os dedos apontarão para dentro do plano da página.

Assim, o campo está entrando, saindo e entrando.

Resposta:

Item (A).
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UFRGS - 2018 - Questão 23

As forças que se observam na natureza podem ser explicadas em termos de quatro interações fundamentais. Na primeira coluna do quadro abaixo, estão listadas as quatro interações fundamentais; na segunda, exemplos de fenômenos que se observam na natureza.

Assinale a alternativa que associa corretamente as interações fundamentais, mencionadas na primeira coluna, aos respectivos exemplos, listados na segunda.
(A) 1(c) − 2(b) − 3(a) − 4(d)
(B) 1(c) − 2(d) − 3(a) − 4(b)
(C) 1(c) − 2(d) − 3(b) − 4(a)
(D) 1(a) − 2(b) − 3(c) − 4(d)
(E) 1(a) − 2(d) − 3(b) − 4(c)

Resolução:
A interação gravitacional é provocada pelo arranjo de corpos que atraem-se mutuamente por conta de suas massas. As forças de maré são assim causadas pela atração que a lua e o sol provocam sobre tudo que há na Terra, por sua fluidez a água existente no planeta se desloca causando as marés.
1 - (C)
A Força eletromagnética por sua vez, é causada pela existência de carga elétrica, sendo atrativa ou repulsiva conforme a interação das cargas de mesma natureza (mesmo sinal) ou natureza diferentes diferentes (sinais contrários), respectivamente. O átomo possui um núcleo positivo e uma eletrosfera negativa, esta relação entre as cargas causa uma atração que, em uma perspectiva clássica, impede que o elétron escape do átomo.
2 - (D)
A interação nuclear forte age diretamente sobre as partículas nucleares capaz impedir que o núcleo se "desmonte", permitindo sua coesão. A força forte tem alcance de 10^-15m.
3-(B)
Por fim, a interação nuclear fraca é responsável pela emissão de partículas nucleares como a partícula beta, causando as radiações. Sua região de interação é da ordem 10^-18m.
4-(A)

Resposta: 
Item (C)

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UFRGS - 2018 - Questão 06

06. A figura abaixo representa duas esferas, 1 e 2, de massas iguais a m, presas nas extremidades de uma barra rígida de comprimento L e de massa desprezível. O sistema formado é posto a girar com velocidade angular constante em torno de um eixo, perpendicular à página, que passa pelo ponto P.

Em relação ao eixo de rotação em P, o centro de massa do sistema descreve uma trajetória circunferencial de raio 

(A) L/2. 

(B) L/3. 

(C) L/4. 

(D) L/6. 

(E) L/9.

Resolução:

Como as massas são iguais em cada esfera, a distribuição se dá de forma que o centro de massa encontra-se no centro da barra. Logo, a distância entre a esfera e o centro de massa é L/2.

Pela figura é possível notar que o raio de giro é dado por

R=L/2-L/3

R=L/6

Resposta:

Item (D).

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UFRGS - 2018 - Questão 07

A figura mostra três trajetórias, 1, 2 e 3, através das quais um corpo de massa m, no campo gravitacional terrestre, é levado da posição inicial i para a posição final f, mais abaixo.

Sejam W₁, W₂ e W₃, respectivamente, os trabalhos realizados pela força gravitacional nas trajetórias mostradas. Assinale a alternativa que correlaciona corretamente os trabalhos realizados.

(A) W₁ < W₂ < W₃
(B) W₁ < W₂ = W₃
(C) W₁ = W₂ = W₃
(D) W₁ = W₂ > W₃
(E) W₁ > W₂ > W₃

Resolução:

O trabalho da força gravitacional é dado pela diferença na energia potencial gravitacional que depende da massa, da altura e da aceleração da gravidade local. Considerando aqui que a aceleração gravitacional permanece constante, temos que o movimento vertical da partícula em cada caminho é o mesmo, assim sendo, a variação na altura de cada caminho é o mesmo, logo, o trabalho realizado pela força gravitacional será o mesmo em todas as trajetórias.

Resposta:
Item (C)

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UFRGS - 2018 - Questão 05

05.A figura abaixo representa duas esferas, 1 e 2, de massas iguais a m, presas nas extremidades de uma barra rígida de comprimento L e de massa desprezível. O sistema formado é posto a girar com velocidade angular constante em torno de um eixo, perpendicular à página, que passa pelo ponto P.

 Sendo v_i a velocidade tangencial da esfera i (i=1,2) e Fi a força centrípeta nela resultante, as razões v₁/v₂ e F₁/F₂ entre os módulos dos respectivos vetores são, nessa ordem,

(A) 1/3 e 1/2.
(B) 1/2 e 1/4.
(C) 1/2 e 1/2.
(D) 1/2 e 3/2.
(E) 3/2 e 1/2.

Resolução:

As duas esferas giram unidas, presas pelo mesmo eixo, o que significa que a velocidade angular (w) das esferas é a mesma, assim
w₁=w₂
mas a velocidade linear está ligada a velocidade angular pela relação matemática v=w.R, onde v é a velocidade linear e R é o raio de giro, portanto, em termos igualando as velocidade angulares das esferas temos:

 R₁=L/3 e R₂=2.L/3 = > pode-se dizer que R₂=2.R₁

A relação matemática que fornece a força centrípeta é

Fazendo a razão entre as forças a que é submetida cada esfera

Substituindo os valores 

Resposta:

Item C.

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