FÍSICA

SEARA DA CIÊNCIA


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1) Um carrinho a vela

Um rapaz faz um carrinho a vela e usa um ventilador para soprar o ar sobre a vela. Não ha atrito em nenhum lugar. Se todo o vento produzido pelo ventilador incide sobre a vela e se reflete para trás, o que acontece com o carrinho?

a) Anda para trás.
b) Anda para frente.
c) Não sai do canto.

SOLUÇÃO


2) Uma bola e uma rampa

Uma bola cai verticamente de uma altura h sobre uma rampa inclinada de 45o com a horizontal. Qual é a distância L1 entre os pontos de primeiro e segundo impacto da bola com a rampa? Suponha choque elástico.

SOLUÇÃO Na solução dessa questão temos um desafio com uma variante do problema. Veja os detalhes junto com a solução.


3) Corpos que caem

Duas réguas de plástico, A e B, são indistinguíveis por fora mas a régua B tem uma esfera de metal embutida em uma de suas pontas e a régua A tem uma esfera de mesmo peso embutida em seu centro. Será possível distinguir qual das duas tem o peso na ponta observando ambas cairem da mesma altura, partindo de uma posição horizontal? A experiência é feita em uma sala de aula normal.


SOLUÇÃO


4) Mais corpos que caem

Você conhece a famosa experiência de Galileu deixando cair duas esferas de pesos diferentes da Torre Inclinada de Pisa. Ninguém sabe ao certo se Galileu realmente fez essa experiência mas todo estudante de Física sabe o resultado que está nos livros-texto: ambas chegam ao solo ao mesmo tempo.

Será que isso é mesmo verdade? Por exemplo, suponha que deixamos cair duas bolas da mesma altura, a partir do repouso, do alto da Torre de Pisa. A bola A é feita de aço, a bola B é feita de isopor e ambas tem exatamente o mesmo diâmetro, 20 centímetros, por exemplo. Você acha mesmo que elas chegam ao solo no mesmo instante?


SOLUÇÃO


5) Blocos e Planos

O vetor v indica a velocidade do bloco em relação à mesa, em um certo instante.
Não há atrito em nenhum lugar e v = 3 m/s.
Qual é a velocidade V do plano inclinado? Diga o valor, a direção e o sentido.


SOLUÇÃO


6) Um cabo da Terra à Lua

Suponha que a atração gravitacional entre a Terra e a Lua deixasse de existir. Para manter a Lua em sua órbita a força gravitacional seria substituida pela tensão em um cabo de aço ligando os dois astros. Um cabo de aço pode resistir a uma tensão de 10 toneladas por centímetro quadrado.
Qual deveria ser o diâmetro desse cabo?
Pegue o valor de G e os valores das massas e distâncias relevantes em algum livro disponível. Por exemplo, o livro de Halliday e Resnick.


SOLUÇÃO


7) Uma roda relativística

Um disco circular de material de alta resistência gira tão rapidamente que a velocidade dos pontos na borda se aproxima da velocidade da luz, c.
Levando em conta a contração de Lorentz, como esse disco parecerá a um observador externo?

a) Como uma elipse.
b) Como um disco de menor raio.
c) Do mesmo modo que parecia quando parado.


SOLUÇÃO


8) Bolinhas em queda livre

Quatro bolas estão juntas a certa altura acima do solo. Elas recebem, simultaneamente, a mesma velocidade v, do jeito que mostra a figura.
Descreva a localização relativa das bolas depois de um dado tempo t, supondo que não há atrito no ar e que as bolas ainda não chegaram ao solo.


SOLUÇÃO


9) Polia de Massa

A figura ao lado pretende representar uma situação de equilíbrio mas está claramente errada.
Por que ela está errada e qual é a situação correta?


SOLUÇÃO
10) Socorro! Socorro!

Você está em dificuldades no meio de um rio e vê duas bóias: uma na sua frente, a 3 metros na direção da correnteza e outra a 3 metros atrás. Qual é a melhor opção:

a) Nadar para a bóia da frente.
b) Nadar para a bóia de trás.
c) Tanto faz.


SOLUÇÃO


11) Um poço pelo centro da Terra

Suponha que fosse possível (não é, mas tudo bem) cavar um poço retilíneo tão profundo que passasse pelo centro da Terra e saísse do lado oposto.
Deixando cair uma pedra de um extremo do poço, em A, quanto tempo ela levaria para chegar na outra ponta, em B? Despreze todos os atritos.
No desenho ao lado fizemos, de propósito, um poço que parece horizontal mas é perfeitamente vertical. Não é?


SOLUÇÃO


12) Um túnel, um trilho e um vagão

Essa questão é uma variação da anterior, que você já resolveu brilhantemente.
Imagine um túnel muito longo e retilíneo, que vai do ponto A até outro ponto B distante centenas de quilômetros. Nesse túnel é feito um trilho (sem atrito) e se soltarmos um vagão em A ele desliza até B. Se ninguém segurá-lo em B, ele volta para A. Eis um modo legal de mandar carga entre dois pontos distantes sem gastar energia, usando só a força da gravidade, não é?
A pergunta é: quanto tempo o vagão levará para ir de A até B, usando só a gravidade? Despreze todos os atritos.


SOLUÇÃO


13) Um rapaz e suas duas namoradas.

Um rapaz tem duas namoradas - que descarado! Para visitar uma delas ele pega o trem Norte-Sul (NS) e para visitar a outra, pega o trem Sul-Norte (SN). Ele sabe que a frequência dos dois trens é a mesma: cada um passa de hora em hora. Daí, como gosta igualmente das duas gatas, decide chegar todo dia na estação em um horário totalmente ao acaso e pegar o primeiro trem que surgir (NS ou SN). Dessa forma acha que visitará cada namorada o mesmo número de vezes. No entanto, depois de alguns dias verifica que está visitando uma delas cinco vezes mais que a outra! Como isso é possível, se os trens passam com a mesma frequência?


SOLUÇÃO


14) Um carro que acelera.

Um carro acelera do repouso (velocidade zero) até 30 km/h, gastando uma energia E1, vinda do motor. Depois acelera de 30 km/h até 60 km/h, gastando uma energia E2. Escolha a alternativa correta:

a) E2 = E1 / 2.
b) E2 = E1.
c) E2 = 2 E1.
d) E2 = 3 E1.
e) E2 = 4 E1.


SOLUÇÃO


15) Perto ou longe do Sol.

Em que hora (de um mesmo dia) uma pessoa na Terra está mais perto do Sol:

a) Ao meio-dia.
b) Às seis da tarde.
c) À meia-noite.
d) Depende do dia.


SOLUÇÃO


16) Período de um satélite artificial.

Já comentamos como Isaac Newton previu os satélites artificiais, mostrando que um projétil lançado horizontalmente, com grande velocidade, entraria em órbita em torno da Terra. Nossa pergunta é: se esse projétil fosse lançado na superfície da Terra e sua órbita fosse circular, quanto tempo ele levaria para fazer uma volta completa em torno da Terra? Despreze os atritos.


SOLUÇÃO


17) Mais um furo na Terra.

Eis de novo um furo através da Terra. Deixa-se cair um objeto A, de massa M, a partir da superfície, distando r do centro. No mesmo instante, deixa-se cair outro objeto B, de massa m=M/2, de um ponto distando r/2 do centro. Despreze todos os atritos.
Qual dos dois objetos chega primeiro no centro? No desenho ao lado fizemos, de propósito, um poço que parece horizontal mas é perfeitamente vertical. Não é?


SOLUÇÃO


18) Salvando uma garrafa de cachaça.

Um homem vai em um barco, remando contra a corrente. Ao passar em um dado ponto, sua garrafa de cachaça cai no rio e começa a seguir a corrente, distanciando-se do barco. Após 1 minuto, o homem nota esse triste fato e imediatamente dá uma volta no barco. Suponha que essa virada é instantânea. Remando da mesma forma que antes, agora a favor da corrente, ele alcança a garrafa em um ponto que dista 2 quilômetros do ponto onde ela caiu.
Qual é a velocidade da água do rio?


SOLUÇÃO


19) Para onde vai uma lata furada?

Fazendo um furo em uma lata A que tem ar comprimido, o ar sai para a direita e a lata para a esquerda. Isso todo mundo sabe.
Considere agora uma lata B dentro da qual se faz o vácuo. Fazendo um furo nessa lata B o ar entra da direita para a esquerda. Depois que o ar enche a lata B, o que acontece com ela?

a) Move-se para a direita.
b) Move-se para a esquerda.
c) Não se move.


SOLUÇÃO


20) Uma experiência relativística.

Você está em repouso e em sua frente passam um bonde eletrico e um carro a gasolina, ambos com velocidades próximas à velocidade da luz (tudo é possível em uma experiência mental!) Se você medir as massas desses veículos e comparar essas massas com suas respectivas massas de repouso, verá que:

a) A massa do carro em movimento é maior que sua massa de repouso.
b) A massa do bonde em movimento é maior que sua massa de repouso.
c) Ambos têm massas de movimento maiores que suas respectivas massas de repouso.
d) As massas de movimento são iguais às massas de repouso para ambos.


SOLUÇÃO


21) A força gravitacional e a troca de massas.

A força gravitacional entre dois corpos é diretamente proporcional ao produto das massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.
Suponha que um grande pedaço da Terra é transferido para a Lua. Nesse caso, a força gavitacional entre a Terra e a Lua:

a) Aumenta.
b) Diminui.
c) Permanece a mesma.


SOLUÇÃO
22) Mais um túnel pela Terra. Outro?!

Se você resolveu as questões 11 e 12 mostrou que um vagão levaria 42 minutos para ir de um ponto A para outro ponto B, na superfície da terra, através de um túnel reto entre os dois pontos. Os pontos A e B podem ser quaisquer dois pontos mas o tempo da viagem entre eles é sempre o mesmo: 42 minutos. Pois bem: se, em vez de um túnel reto entre A e B, temos um túnel composto de duas metades retas, AC e CB, como vemos na figura, o que acontece com tempo gasto pelo vagão para ir de A a B?

a) É maior que 42 minutos.
b) É menor que 42 minutos.
c) É igual a 42 minutos.


SOLUÇÃO


23) Uma mosca em apuros.

Dois vagões viajam a 10 km/h e se aproximam um do outro. No instante em que distam 20 km, uma mosca sai de um deles e voa na direção do outro com velocidade de 25 km/h. Quando toca o outro vagão, ela imediatamente dá a volta e se dirige para o vagão anterior, com a mesma velocidade de antes. A partir daí, ela repete esses movimentos até que os vagãos se chocam e ela vai direto para o céu das moscas. Quantos quilômetros ela voou durante todas essas idas e vindas até ser tragicamente esmagada?

a) 20 quilômetros.
b) 25 quilômetros.
c) 50 quilômetros.
d) Não dá para calcular.


SOLUÇÃO


24) Reversão temporal.

Um filme mostra um objeto caindo verticalmente sob a ação da gravidade. Portanto, mostra o objeto acelerando de cima para baixo. Se esse filme for projetado de trás para frente, mostrará:

a) O objeto acelerando para cima.
b) O objeto acelerando para baixo.


SOLUÇÃO


25) Descendo a ladeira.

Um carro está em repouso no alto de uma ladeira e começa a descer. No ponto mais baixo da ladeira sua velocidade é 4 m/s. A seguir, o mesmo carro desce a ladeira, só que dessa vez parte de uma velocidade inicial de 3 m/s. Com que velocidade ele chega ao ponto mais baixo?

a) 3 m/s.
b) 4 m/s.
c) 5 m/s.
d) 7 m/s.
e) 12 m/s.


SOLUÇÃO


26) Um acelerômetro.

Um detetor de aceleração ("acelerômetro") é feito com uma caixa contendo um pêndulo, colocada sobre um carrinho. Quando o carrinho anda sobre uma superfície horizontal com velocidade constante, o pêndulo fica vertical. Quando o carrinho acelera para uma direção, o pêndulo se inclina na direção oposta à direção da aceleração.
Se o acelerômetro for colocado e mantido parado sobre um plano inclinado, o pêndulo fica vertical, como se espera. Retirando a cunha e soltando o conjunto, o que acontece com o pêndulo?

a) Fica vertical.
b) Fica perpendicular à superfície inclinada.
c) Fica para trás da perpendicular à superfície inclinada.
d) Fica para frente da perpendicular à superfície inclinada.



SOLUÇÃO


27) Um acelerômetro líquido.

Outro detetor de aceleração é feito com uma caixa estreita contendo água, colocada sobre um carrinho. Quando o carrinho acelera para uma direção, a água se acumula na parede oposta à direção da aceleração.
Se o conjunto for colocado e mantido parado sobre um plano inclinado, a água fica horizontal, como se espera. Retirando a cunha e soltando o conjunto, o que acontece com o nível da água?

a) Se acumula ainda mais no lado esquerdo.
b) Se acumula no lado direito.
c) Fica paralela ao plano inclinado.
d) Fica horizontal.



SOLUÇÃO


28) Corrida de latas.

Dois cilindros exatamente iguais são soltos no mesmo instante, da mesma altura em um plano inclinado. Um deles rola sem deslizar e o outro escorrega sem atrito. Qual dos dois chega primeiro no pé do plano inclinado?

a) O cilindro que rola.
b) O cilindro que escorrega.
c) Os dois chegam no mesmo instante.


SOLUÇÃO


29) Dois garotos e um carrossel.

João e José estão em posições diametralmente opostas, um olhando para o outro, em um carrossel que gira com velocidade angular constante no sentido anti-horário. João lança uma bola diretamente para José. O que acontece?

a) A bola chega em José sem nenhum problema.
b) A bola passa no lado da mão direita de José.
c) A bola passa no lado da mão esquerda de José.


SOLUÇÃO


30) Ping-pong atmosférico.

Uma bola de ping-pong é lançada verticalmente para cima, sobe até uma certa altura e cai de volta para a posição inicial. Levando em conta a resistência do ar, qual é a opção correta?

a) A bola leva mais tempo na subida que na descida.
b) A bola leva mais tempo na descida que na subida.
c) A bola leva o mesmo tempo na subida e na descida.


SOLUÇÃO


31) Um copo que cai.

Um copo emborcado tem uma mola esticada sustentado um peso, como vemos na figura.
Se o conjunto for solto e cair livremente, o que acontece durante a queda?

a) A mola estica mais do que já estava esticada.
b) A mola estica menos do que já estava esticada.
c) A mola permanece com o mesmo esticamento de antes da queda.


SOLUÇÃO


32) Asteróide à vista.

Um asteróide, vindo de regiões remotas do espaço, aproxima-se perigosamente da Terra e é atraído pela gravidade de nosso planeta.
As figuras A, B e C mostram três trajetórias hipotéticas do asteróide nas proximidades da Terra. Em qualquer das três trajetórias o asteróide está sempre bem acima da atmosfera, logo, não há atritos. Escolha a opção correta:

a) As trajetórias A e B são possíveis mas a trajetória C não é.
b) As trajetórias B e C são possíveis mas a trajetória A não é.
c) As trajetórias A e C são possíveis mas a trajetória B não é.
d) As três trajetórias são possíveis.


SOLUÇÃO


33) Poço profundo - o retorno.

Voltamos, mais uma vez, ao caso do poço que passa pelo centro da Terra. Nas casos anteriores, mesmo se não foi explicitado, consideramos a Terra imóvel. Agora, vamos levar em conta que ela gira em torno de seu próprio eixo, na direção de Oeste para Leste.
Deixando a pedra cair no poço vertical, o que acontece depois de algum tempo?

a) A pedra acaba se chocando com a parede Leste do poço.
b) A pedra acaba se chocando com a parede Oeste do poço.
c) A pedra acaba se chocando com a parede Norte do poço.
d) A pedra acaba se chocando com a parede Sul do poço.
e) A pedra não se choca com nenhuma parede e oscila como antes.


SOLUÇÃO


34) Patinadora desastrada.

Uma patinadora no gelo segura a ponta de uma corda esticada que está amarrada a uma coluna e começa a se mover com velocidade V0, mantendo a corda sempre esticada. Como a corda vai gradualmente se enrolando, a patinadora acaba se chocando com a coluna. Quando isso acontece a velocidade da patinadora é V. Despreze os atritos e escolha a opção correta na lista abaixo.

a) V0 > V.
b) V0 < V.
c) V0 = V.


SOLUÇÃO


34) Duas molas que caem.

Uma mola esticada é deixada cair livremente. A animação ao lado mostra dois comportamentos possíveis da mola ao ser solta. Em um deles (A), a mola primeiro se contrai e depois cai até o chão. No outro (B), a mola cai todo tempo esticada e só se contrai quando atinge o chão.
Qual dos dois casos representa melhor o que acontece com uma mola real (A ou B)?


SOLUÇÃO


36) Atirou no que viu.

A pistola está horizontal, na mesma altura do centro do alvo. Nesse caso, a bala atinge o ponto A, distando Y abaixo do centro. Para atingir o centro, o cano da pistola deve apontar:

a) Para o ponto B que está a uma distância Y acima do centro do alvo.
b) Um pouco abaixo de B.
c) Um pouco acima de B.


SOLUÇÃO


37) Fios e ângulos.

Uma prancha está pendurada por dois fios que fazem ângulos diferentes com o teto. Alguém vai colocando barras de ferro sobre a prancha até que um dos fios se rompe. Qual dos fios rompe primeiro (A ou B)?


SOLUÇÃO


38) Satélite em órbita.

Um satélite artificial de massa M gira em órbita circular de raio R em torno da Terra, com velocidade V. João diz que o valor da velocidade V só pode mudar se o raio R também mudar. José diz que V pode aumentar, usando propulsão durante um curto tempo, sem mudar o raio R da órbita. Quem tem razão?


SOLUÇÃO


39) Projétil que escapa.

Você sabe que a chamada "velocidade de escape" é a velocidade inicial que um projétil precisa ter para escapar da Terra e se afastar até o infinito, se não for detido por alguma coisa no caminho. Vamos chamar essa velocidade de escape de V. Agora, para mandar um projétil até a Lua (muito mais perto que o infinito), basta uma velocidade inicial menor, v.
Comparando v e V, qual das opções abaixo é a mais aproximada? Despreze a resistência da atmosfera e a gravidade da Lua.

a) v = 0,1 V.
b) v = 0,5 V.
c) v = 0,86 V.
d) v = 0,99 V.


SOLUÇÃO


40) Freada súbita.

Dois carros inteiramente idênticos vão pela mesma estrada, com a mesma velocidade. O carro A leva uma carga bem mais pesada que o carro B. De repente, surge uma vaca na pista, os dois motoristas pressionam os freios no mesmo instante e os carros páram depois de um curto tempo. O que acontece com a distância percorrida até a parada?

a) O carro mais pesado percorre uma distância maior até parar..
b) O carro mais leve percorre uma distância maior até parar.
c) Os dois percorrem a mesma distância.


SOLUÇÃO


41) Gordo e magro.

O gordo e o magro estão nas extremidades de uma prancha sobre rodas e resolvem trocar de posições. Não há atrito. O que acontece com a prancha?

a) Move-se para a direita e pára.
b) Move-se para a esquerda e pára.
c) Move-se para a direita e continua se movendo com velocidade constante nessa direção.
d) Move-se para a esquerda e continua se movendo com velocidade constante nessa direção.
e) Não se move ou se move um pouco e depois volta para a mesma posição de antes.


SOLUÇÃO


42) Descendo a ladeira (I).

Duas esferas de mesma massa e diâmetros diferentes, uma de aço e outra de madeira, começam a rolar, sem deslisar, do alto de um plano inclinado. Quem chega primeiro ao pé do plano inclinado?

a) A esfera de aço chega primeiro.
b) A esfera de madeira chega primeiro.
c) As duas esferas chegam ao mesmo tempo.


SOLUÇÃO


43) Descendo a ladeira (II).

Duas esferas de mesmo diâmetro e massas diferentes, uma de aço e outra de madeira, começam a rolar, sem deslisar, do alto de um plano inclinado. Quem chega primeiro ao pé do plano inclinado?

a) A esfera de aço chega primeiro.
b) A esfera de madeira chega primeiro.
c) As duas esferas chegam ao mesmo tempo.


SOLUÇÃO