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Física – IV
Paulo Bahiense, Naldo, Wilson
e Ausgusto
1. (Uerj 2015) Em uma pista de competição, quatro carrinhos elétricos, numerados de I a IV,
são movimentados de acordo com o gráfico v  t a seguir.
O carrinho que percorreu a maior distância em 4 segundos tem a seguinte numeração:
a) I
b) II
c) III
d) IV
2. (Unesp 2014) Uma pessoa está parada numa calçada plana e horizontal diante de um
espelho plano vertical E pendurado na fachada de uma loja. A figura representa a visão de
cima da região.
Olhando para o espelho, a pessoa pode ver a imagem de um motociclista e de sua motocicleta
que passam pela rua com velocidade constante V = 0,8 m/s, em uma trajetória retilínea
paralela à calçada, conforme indica a linha tracejada. Considerando que o ponto O na figura
represente a posição dos olhos da pessoa parada na calçada, é correto afirmar que ela poderá
ver a imagem por inteiro do motociclista e de sua motocicleta refletida no espelho durante um
intervalo de tempo, em segundos, igual a
a) 2.
b) 3.
c) 4.
d) 5.
e) 1.
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3. (Fuvest 2015) O espelho principal de um dos maiores telescópios refletores do mundo,
localizado nas Ilhas Canárias, tem 10 m de diâmetro e distância focal de 15 m. Supondo que,
inadvertidamente, o espelho seja apontado diretamente para o Sol, determine:
a) o diâmetro D da imagem do Sol;
b) a densidade S de potência no plano da imagem, em W / m2 ;
c) a variação ΔT da temperatura de um disco de alumínio de massa 0,6 kg colocado no plano
da imagem, considerando que ele tenha absorvido toda a energia incidente durante 4 s.
Note e adote:
π3
O espelho deve ser considerado esférico.
Distância Terra  Sol  1,5  1011 m.
Diâmetro do Sol  1,5  109 m.
Calor específico do Al  1J / (g K). Calor específico do Al = 1 J/(g K).
Densidade de potência solar incidindo sobre o espelho principal do telescópio  1kW / m2 .
O diâmetro do disco de alumínio é igual ao da imagem do Sol.
Desconsidere perdas de calor pelo disco de alumínio.
4. (Unifesp 2015) Em um copo, de capacidade térmica 60cal / C e a 20C, foram colocados
300mL de suco de laranja, também a 20C, e, em seguida, dois cubos de gelo com 20 g
cada um, a 0C.
Considere os dados da tabela:
densidade da água líquida
1g / cm3
densidade do suco
1g / cm3
calor específico da água líquida
1cal / (g  C)
calor específico do suco
1cal / (g  C)
calor latente de fusão do gelo
80cal/ g
Sabendo que a pressão atmosférica local é igual a 1atm, desprezando perdas de calor para o
ambiente e considerando que o suco não transbordou quando os cubos de gelo foram
colocados, calcule:
a) o volume submerso de cada cubo de gelo, em cm3 , quando flutua em equilíbrio assim que é
colocado no copo.
b) a temperatura da bebida, em C, no instante em que o sistema entra em equilíbrio térmico.
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Gabarito:
Resposta da questão 1:
[B]
No gráfico v  t, a distância percorrida é obtida pela ”área" entre a linha do gráfico e o eixo dos
tempos. Calculando cada uma delas:

 2  0,5 1
2  0,5

 1 2  0,5  1,25  2  3,75 m.
DI 
2
2





1,5  1 2
1 1

 1,5  1  0,5  2,5  1,5  4,5 m.
DII 
2
2





2 1
 2  1  1  2  3 m.
DIII 
2





D  3  0,5   0,5  11  0,75  0,75  1,5 m.
 IV
2
2
Resposta da questão 2:
[B]
A figura mostra a pessoa observando a passagem do motociclista.
Por semelhança de triângulos:
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D  1,8 1,2

52
2
t
D 2,4

v 0,8
 D  7  0,6  1,8  D  2,4 m.
 t  3 s.
Resposta da questão 3:
Dados: f  15 m; D  1,5  109 m; L 1,5  1011m.
a) O Sol comporta-se como objeto impróprio para o espelho, portanto a imagem forma-se no
foco principal. Assim, p' = 15 m, conforme ilustra a figura.
Sendo D o diâmetro da imagem, por semelhança de triângulos:
D
f
D
15
15



 D

9
11
DSol L
1,5  10
1,5  10
102
D  0,15 m.
b) Dados: DE  10 m; S1  1 kW/m2 .
A densidade de potência (S) é a razão entre a potência recebida e a área de captação (A).
Pela conservação da energia:
P1  A1 S1
π D2
π DE2
P
S
 P  A S

 S1 
S 
A
4
4
P2  A 2 S
S
DE2 S1
D
2

100  1.000
0,152

S  4,44  106 W/m2 .
c) Dados: m  0,6 kg  600 g; Δt  4 s; c  1 J / g  K.
Como todo calor recebido é usado no aquecimento do disco de alumínio, temos:
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Q  P Δt  m c ΔT  A1 S1 Δt  ΔT 
ΔT 
3
A1 S1 Δt
m c

102
 1.000  4
4

600  1
ΔT  500 K.
Resposta da questão 4:
a) Teremos:
Como se trata de uma situação de equilíbrio, o empuxo e o peso têm mesma intensidade.
m
20
E  P  dsuco Vi g  m g  Vi 


Vi  20 cm3 .
dsuco
1
b) Como os sistema é termicamente isolado, o somatório dos calores trocados é nulo.
Qcopo  Qsuco  Qgelo  Qágua  0 
 C Δθ copo  m c Δθsuco 
m Lf gelo  m c Δθágua
60 θ  20   300 1θ  20   40  80   40 1θ  0   0
0
 20  
3 θ  60  15 θ  300  160  2 θ  20 θ  200 
θ  10 °C.
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