Brasil 2016 — Prova1aFaseNivel1a.pdf

Fonte: gare di altri paesi/Brasile/OBF2016_Provas/OBF_2016_F1_provas/Prova1aFaseNivel1a.pdf · Apri PDF · apri PDF p.2 Cluster: Meccanica

Problema 1

De acordo com o rótulo de um frasco de remédio, o volume do conteúdo líquido é de $0,573$ litros. Usando a conversão 1 litro = 1000 ${\text{cm}}^3$, expresse este volume em milímetros cúbicos (${\text{mm}}^3$). a) $0,573\times 10^6$ b) $5,73\times 10^3$ c) $5,73\times 10^2$ d) $5,73\times 10^6$ e) $0,573\times 10^5$

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Dimensional Analysis Competenze: Unit Conversion Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 2

Um fato bastante comum no cotidiano das pessoas que possuem carros quando vão a um posto de combustíveis, é calibrar os pneus do seu carro sem se dar conta da unidade utilizada nos medidores de pressão. Na maioria das vezes, utiliza-se 30 psi (libras-força/polegada quadrada), referente a uma unidade técnica inglesa. Sabendo-se que 1 polegada vale $2,5$ cm e 1 libra-força vale $5,0$ N, quanto vale essa pressão em ${\text{N/m}}^2$? a) $3,0\times 10^5$ b) $2,4\times 10^5$ c) $4,8\times 10^5$ d) $2,4\times 10^4$ e) $3,4\times 10^5$

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Dimensional Analysis Competenze: Unit Conversion Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 3

A distância entre a terra e o sol é de aproximadamente 150.000.000 km. Sabendo-se que a velocidade da luz no espaço é da ordem de 300.000 km/s, podemos predizer que a luz do sol leva …minutos e …segundos, aproximadamente, para chegar à terra. a) 8 e 30 b) 8 e 40 c) 5 e 20 d) 5 e 40 e) 8 e 20

Topic: Astrophysics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Estimation & Approximation Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 4

Diariamente centenas de pessoas viajam de João Pessoa para Recife, percorrendo aquele trecho no intervalo de tempo médio de 2h. Sabendo-se que a distância entre as duas cidades é de aproximadamente 120 km, um ônibus partiu de João Pessoa às 18h com destino a Recife, chegando às 20h do mesmo dia. No entanto, esse ônibus fez três paradas de 10minutos cada, durante a viagem. Pode-se dizer que o módulo da sua velocidade média, em km/h, durante todo o trajeto foi de: a) 60,0 b) 80,0 c) 48,0 d) 40,0 e) 50,0

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 5

Dois carros A e B, considerados pontos materiais, partem simultaneamente do repouso separados por uma distância de 300 m, indo um de encontro ao outro. O carro A, que se desloca para direita, tem aceleração de módulo constante e igual a $2,0{\text{m/s}}^2$ e o carro B, que se desloca para a esquerda, também possui uma aceleração de módulo constante e igual a $4,0{\text{m/s}}^2$. A partir desses valores determine o menor tempo, em segundos, que os carros levam para cruzar um com o outro, considerando que os mesmos deslocam-se em linha reta. a) 5,0 b) 10,0 c) 20,0 d) 1,0 e) 3,0

LEIA ATENTAMENTE AS INSTRUÇÕES ABAIXO:

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 6

vinte questões

1. Esta prova destina-se exclusivamente a alunos dos 8o e 9o anos do ensino fundamental. Ela contém vinte questões.

Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 7

2. Cada questão contém cinco alternativas, das quais apenas uma é correta.

Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 8

3. A alternativa julgada correta deve ser assinalada na Folha de Respostas.

Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 9

4. A Folha de Respostas com a identificação do aluno encontra-se na última página deste caderno e deverá ser entregue no final da prova.

Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 10

mínimo, noventa minutos

5. A duração desta prova é de no máximo quatro horas, devendo o aluno permanecer na sala por, no mínimo, noventa minutos.

Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 11

6. É vedado o uso de quaisquer tipos de calculadoras e telefones celulares.

Dados: velocidade da luz no vácuo = $3,0\times 10^8\text{m/s}$; aceleração da gravidade na superfície da Terra $g=10{\text{m/s}}^2$; $\text{sen}30^{\circ }=0,5$; $\cos 30^{\circ }=0,86$; $\sqrt{2}=1,4$; $\pi =3$. 6. Na intenção de analisar os vetores velocidade e aceleração, atuantes sobre um corpo em movimento, um professor de Física durante suas aulas indaga seus alunos a respeito do movimento vertical de uma bola para cima, lançada a partir de sua mão. Segundo ele, ao chegar ao ponto mais alto de sua trajetória, podemos afirmar acertadamente que: a) A velocidade da bola é nula e a aceleração da bola é nula; b) A velocidade da bola é máxima, e a aceleração da bola é vertical e para baixo; c) A velocidade da bola é máxima, e a aceleração da bola é vertical e para cima; d) A velocidade da bola é nula, e a aceleração da bola é vertical e para baixo; e) A velocidade da bola é máxima, e a aceleração da bola é nula.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 12

Durante as aulas sobre queda dos corpos, a professora de Ciências usando um tubo de Newton, sugeriu que um dos alunos realizasse a experiência com e sem ar dentro do tubo. Inicialmente, ela inverteu o tubo e verificou que os corpos (bolinha de chumbo e pena de ave) caíram em tempos diferentes. Em seguida, retirando o ar de dentro do tubo, inverteu novamente e verificou que os corpos caíram em tempos iguais. Porém, antes da experiência, anotou no quadro cinco possíveis respostas, para que os alunos escolhessem àquela que deverá melhor descrever a situação. Identifique-a: a) A bolinha de chumbo chegará primeiro, na primeira experiência, pois os corpos mais pesados caem mais rápido. b) A pena de ave chegará depois da bolinha, na primeira experiência, pois os corpos mais leves caem mais lentamente. c) Os corpos cairão juntos, na segunda experiência, pois a retirada do ar de dentro do tubo, anulará a ação da gravidade sobre eles. d) A bolinha de chumbo e a pena de ave chegarão juntos nas experiências realizadas, independentes de suas massas. e) Independente de suas massas e livre da resistência do ar, na segunda experiência, os corpos cairão juntos.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Kinematic Equations Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.3

Problema 13

8. Um professor de Física, fanático por futebol, propôs aos seus alunos o seguinte problema: Na cobrança de uma falta, durante um jogo de futebol local, a bola foi chutada a uma distância de 30 m do gol, com uma velocidade de 108 km/h, vetorialmente constante. Considerando-se que o tempo que o goleiro leva para se jogar e cair do lado direito da trave, evitando o gol, é o mesmo tempo que um objeto leva para atingir o chão quando solto do repouso de uma altura h. Desprezando-se todas as formas de atritos existente na situação, determine essa altura em metros: a) 5 b) 10 c) 2,5 d) 20 e) 50

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram Competenze: Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.3

Problema 14

9. Um dos maiores riscos à segurança da aeronave e de seus tripulantes e passageiros, refere-se a colisão entre aviões e aves. A maior parte das colisões ocorre na decolagem, um dos momentos mais sensíveis do voo, em que a aeronave necessita de muita potência e velocidade. Considere uma colisão entre um urubu e o para-brisa de um Boeing 747, com ambos em movimentos de sentidos opostos. Baseando-se nas leis de Newton, é correto afirmar que: a) o módulo da força aplicada pelo avião sobre o urubu é maior do que o módulo da força aplicada pelo urubu sobre o avião; b) as forças de ação e reação são iguais apenas em direção, porém diferentes em módulos; c) as forças de ação e reação apresentam iguais intensidades; no entanto, a desaceleração sofrida pelo urubu é maior após o choque devido a sua pequena massa em relação ao avião; d) esse exemplo é típico da primeira lei de Newton, mostrando que as forças de ação e reação não se anulam, mas se equilibram; e) após a colisão o urubu sofrerá uma aceleração menor, comparada com a aceleração do avião, pois a sua massa é menor.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Impulse-Momentum Theorem Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.3

Problema 15

10. O professor de Física leva para sala de aula um plano inclinado, conforme a figura abaixo. Após colocar o bloco sobre o plano inclinado, graduando-o em $30^{\circ }$, ele informa os seguintes dados: Desconsiderando toda e qualquer forma de atrito, se o bloco em questão tem um peso de 10N, qual será a menor força (F) aplicada, representada pela seta na figura, capaz de manter o bloco em equilíbrio sobre o plano:

a) 8,5 N b) 5,0 N c) 50,0 N d) 10,0 N e) 85 N

Topic: Newtonian Mechanics, Rigid Body Statics Metodi: Free-Body Diagram, Vector Decomposition Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.4

Problema 16

11. É muito comum observarmos em oficinas de automóveis, em hospitais e cais de portos, pessoas utilizando-se de talhas exponenciais ou polias móveis para elevar pesados objetos, tais como motores. Esse fato chama à atenção de curiosos no sentido de que a força (F) aplicada à corda possui uma baixa intensidade. Se na situação mostrada na figura abaixo a talha possui três polias móveis, de quantos Newtons (N) será a força aplicada na corda, se o peso do corpo A é de 1600 N? a) 2000 b) 400 c) 800 d) 160 e) 200

Topic: Newtonian Mechanics, Rigid Body Statics Metodi: Free-Body Diagram, Torque & Angular Momentum Analysis Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.4

Problema 17

12. Após explicar sobre as leis de Newton, o professor sugeriu a seguinte questão: Para a situação apresentada na figura a seguir desconsidere os efeitos do atrito entre os barcos e a água. Estando todas as partes em repouso no início, um garoto puxa com sua mão uma corda que está amarrada ao outro barco. Considere que o barco vazio (B) tenha a metade da massa do barco mais a pessoa que formam o conjunto (A). Assinale a proposição CORRETA. a) Após o garoto puxar da corda, o módulo da velocidade de B será o dobro do módulo da velocidade de A. b) Após o garoto puxar a corda, ambos os barcos se moverão com a mesma velocidade. c) É impossível fazer qualquer afirmação sobre as velocidades das partes do sistema ao se iniciar o movimento. d) Após o puxar da corda, as forças aplicadas em ambos os barcos são iguais em módulo, direção e sentido. e) Ao se iniciar o movimento, a energia cinética de A é sempre igual à energia cinética de B.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Momentum Metodi: Free-Body Diagram, Conservation of Momentum, Impulse-Momentum Theorem Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.4

Problema 18

13. Um bloco com massa de $0,1$ kg é lançado sobre um plano com $30^{\circ }$ de inclinação e sem atrito, com uma velocidade inicial de $2,0$ m/s, parando no ponto mais alto do mesmo. Considerando que todo o sistema seja conservativo, determine a altura máxima atingida. a) 40 cm b) 20 cm c) 5 cm d) 10 cm e) 15 cm

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method, Kinematic Equations Competenze: Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.5

Problema 19

14. Ao realizar uma experiência no laboratório da escola, o professor sugere aos alunos que lancem um bloco de $1,0$ kg sobre uma mesa parcialmente lisa, de tal forma que o mesmo colida com um anteparo preso a uma mola de constante elástica $2,0$ N/m, como mostra a figura abaixo. Considerando-se o sistema conservativo, verifica-se que a compressão máxima da mola após a colisão foi de 20cm. Dentro dessa perspectiva, os alunos concluíram que a velocidade do bloco no instante da colisão era igual a: a) 2,8 cm/s

b) 1,8 cm/s

c) 0,5 cm/s d) 28,0 cm/s

e) 20,0 cm/s

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method, Hooke’s Law Competenze: Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.5

Problema 20

15. Durante as aulas sobre gravitação universal, a maioria dos professores do ensino básico relata através de uma pseudo-história que Isaac Newton teria pensado sobre essa lei no momento em que uma maçã caiu-lhe sobre a cabeça. É claro que, devido à genialidade de Newton, não foi preciso que isso acontecesse. Considerando a possibilidade de tal situação, identifique a(s) proposição(ões) correta(s): I. Como o peso da maçã é pequeno, essa situação não traria risco algum, independente da altura de onde ela caia; II. A força que a maçã exercerá na cabeça do Newton, leva em consideração a velocidade com que ela colide e o intervalo de tempo da colisão, além do seu próprio peso; III. Para esse caso, a força exercida sobre a cabeça pela maçã, depende apenas da velocidade com que ela chega. a) I b) II c) III d) I e II e) II e III

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Impulse-Momentum Theorem, Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.5

Problema 21

16. No nosso dia a dia usamos algumas frases que explicam ou resolvem determinadas situações, sem nos atentar para o fato de que elas podem conter informações fisicamente inadequadas. Geralmente, essas concepções intuitivas não estão de acordo com as científicas e assim, nossas explicações são consideradas errôneas ou fora do contexto científico. Dentre as frases abaixo, identifique a(s) que pode(m) conter inadequação(ões) ou falsa(s) concepção(ões). I. Eu estou com muito calor; II. Joaozinho tem muita força; III. Joaozinho tem muita energia; IV. Após o chute, a bola veio com muita força; a) I, II e III b) I e III c) III d) I, II e IV e) III e IV

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy, Thermodynamics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.5

Problema 22

17. Julgue os itens que se seguem em verdadeiro (V) ou Falso (F): I. O empuxo que um líquido exerce sobre um corpo nele imerso depende apenas da densidade desse líquido; II. Se um corpo é solto dentro de um líquido de densidade menor, seguramente ele afunda; III. Um submarino totalmente imerso, sem tocar o fundo do oceano, sofre pressões hidrostáticas diferentes sobre suas superfícies. Seguramente, a máxima pressão ocorre em sua superfície superior. a) FVF b) FFV c) VVF d) VFV e) FFF

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Hydrostatic Equilibrium Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.5

Problema 23

18. Quando utilizamos um ferro elétrico para passar nossas roupas, vários fenômenos físicos ocorrem naquele momento. O principal ocorre por um efeito chamado de “efeito Joule”, no qual se verifica que a energia elétrica se transforma em energia térmica, esquentando o ferro e consequentemente a roupa. O processo de transferência de calor que ocorre entre o ferro elétrico e a roupa é chamado de: a) Irradiação b) Convecção c) Condução d) Evaporação e) Sublimação

Topic: Thermodynamics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.6

Problema 24

19. Minha vó, cansada das panelas de barro, quer comprar uma panela que esquente rápido e uniformemente a comida. Para isso, ela procurou o seu neto, um físico que entende de Termodinâmica, que lhe aconselhou a procurar no comércio uma panela feita de um material que tenha: a) alto calor específico e alta condutividade térmica. b) alto calor específico e baixa condutividade térmica. c) baixo calor específico e alta condutividade térmica. d) baixo calor específico e baixa condutividade térmica. e) a característica desejada à panela não depende desses parâmetros.

Topic: Thermodynamics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.6

Problema 25

20. Recentemente, todos os fãs do visionário diretor J. J. Abrams vibraram e juntaram forças para voltar à galáxia muito, muito distante, no retorno à série de ficção científica “Star Wars – O despertar da Força”. O contexto das diversas cenas, ricas em montagens computacionais, é favorável a exploração de conceitos científicos. A exemplo dessa premissa, podemos destacar a cena da explosão de uma nave espacial sendo ouvida por outras naves no vácuo do espaço sideral. Em relação a este fato é correto afirmar que: a) isso não corresponde à realidade, pois não é possível a propagação do som no vácuo. b) isso ocorre na realidade, pois o som pode se propagar no vácuo. c) isto ocorre na realidade, uma vez que o som se propagará junto com a imagem da explosão. d) é verdade, pois as ondas sonoras são ondas do tipo eletromagnéticas e não precisam de um meio para a sua propagação. e) é verdade, pois quanto menos denso for o meio, maior será a velocidade de propagação das ondas sonoras.

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Wave Equation Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.6