OBF 2015 — Prova_OBF2015_F1_Nivel_Ia.pdf

Fonte: gare di altri paesi/Brasile/OBF215_Provas_1a_Fase/Prova_OBF2015_F1_Nivel_Ia.pdf · Apri PDF · apri PDF p.1 Cluster: Meccanica

Problema 1

Imagine que uma informação fosse enviada por laser ao sistema Alfa Centauri e percorresse uma distância de $4,1\times 10^{16}$ m. Qual essa distância, aproximadamente, em anos-luz?

(A) 3,6 (B) 4,1 (C) 4,3 (D) 4,6 (E) 5,0

Topic: Astrophysics, Order-of-Magnitude Estimation Metodi: Dimensional Analysis, Order-of-Magnitude Estimation Competenze: Unit Conversion, Estimation & Approximation Fonte: Testo (PDF) — p.1

Problema 2

Qual o tempo gasto para a luz percorrer a distância de $4,1\times 10^{16}$ m, em segundos, aproximadamente?

(A) $1,4\times 10^8$ (B) $2,4\times 10^8$ (C) $3,5\times 10^8$ (D) $4,5\times 10^8$ (E) $6,1\times 10^8$

Topic: Astrophysics, Order-of-Magnitude Estimation Metodi: Kinematic Equations, Dimensional Analysis Competenze: Unit Conversion, Estimation & Approximation Fonte: Testo (PDF) — p.1

Problema 3

Quando o planeta encontra-se no ponto de sua órbita mais próximo do Sol, diz-se que o mesmo atingiu:

(A) apogeu (B) afélio (C) periélio (D) apoastro (E) equinócio

Topic: Astrophysics, Gravitation Metodi: Kepler’s Laws, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.1

Problema 4

O Radar Fixo é um equipamento eletrônico, computadorizado, que visa monitorar um determinado ponto da rodovia. Considere que o radar detecta veículos dentro do triângulo retângulo em destaque na figura. Qual a área da estrada, em m², coberta pelo feixe?

(A) 6 (B) 9 (C) 10 (D) 12 (E) 20

Radar cobrindo triângulo retângulo na rodovia

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Physical Modeling, Dimensional Analysis Competenze: Mathematical Modeling, Diagrammatic Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 5

Considere uma partícula que se move de acordo com a função horária $x=3+5t+2t^2$, onde a posição $x$ é dada em metros e o tempo $t$ em segundos. Qual a velocidade média da partícula entre os instantes $t_1=3$ s e $t_2=4$ s, em m/s?

(A) 17 (B) 19 (C) 21 (D) 34 (E) 38

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Calculus-Integration Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 6

Um bloco desliza sem atrito sobre um trilho cujo perfil é mostrado na figura, onde $h=4R$ ($R$ é o raio da seção circular). Considerando que o bloco parte do repouso do ponto A e $h=5,0$ m, qual a velocidade do bloco no ponto B? (Adote $g=10$ m/s².)

(A) 5,0 m/s (B) 10 m/s (C) 20 m/s (D) 40 m/s (E) 100 m/s

Trilho com perfil curvo, pontos A, B e C

Topic: Conservation of Energy, Newtonian Mechanics Metodi: Energy Conservation Method, Conservation of Energy Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.3

Problema 7

Usando o mesmo diagrama do trilho (bloco partindo do repouso no ponto A), identifique os diagramas que melhor representam a distribuição de energia cinética e energia potencial gravitacional nos pontos A, B e C, respectivamente:

(A) I, IV e V (B) II, VI e IV (C) III, II e V (D) I, II e III (E) I, II e V

Diagramas de distribuição de energia cinética e potencial

Topic: Conservation of Energy, Newtonian Mechanics Metodi: Energy Conservation Method, Conservation of Energy Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.3

Problema 8

Baseado nas leis de Newton, qual diagrama melhor representa a(s) força(s) que atua(m) no carrinho no ponto C do trilho?

(A) Diagrama I (B) Diagrama II (C) Diagrama III (D) Diagrama IV (E) Diagrama V

Diagramas de forças no ponto C do trilho

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Physical Modeling Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.4

Problema 9

Imagine que um experimento registra uma temperatura de 68 °F, e você tivesse que obter esta informação na escala Celsius. Qual alternativa fornece essa temperatura?

(A) 10 °C (B) 20 °C (C) 32 °C (D) 34 °C (E) 38 °C

Topic: Thermodynamics Metodi: Physical Modeling, Dimensional Analysis Competenze: Unit Conversion, Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.4

Problema 10

Imagine um compartimento vazio de $60,0$ m³, no qual a água penetra numa vazão de 50,0 litros por segundo. Em quanto tempo, em minutos, o compartimento será inundado completamente?

(A) 1,2 (B) 12,0 (C) 16,0 (D) 20,0 (E) 30,0

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Continuity Equation, Physical Modeling Competenze: Unit Conversion, Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.4

Problema 11

Com relação aos conceitos de calor e temperatura, qual alternativa melhor representa tais conceitos?

(A) Temperatura e calor representam o grau de agitação das moléculas que constituem um corpo. (B) Temperatura é uma grandeza que mede o estado de agitação térmico das moléculas; calor é energia térmica em trânsito. (C) Temperatura é energia térmica em trânsito; calor é uma grandeza que mede o estado de agitação térmico. (D) Calor é uma forma de energia que se dissipa; temperatura é uma forma de energia que se conserva. (E) Calor é uma forma de energia que se conserva; temperatura é uma forma de energia que se dissipa.

Topic: Thermodynamics, Kinetic Theory Metodi: Physical Modeling, Kinetic Theory of Gases Competenze: Physical Reasoning, Estimation & Approximation Fonte: Testo (PDF) — p.4

Problema 12

O Titanic possuía uma turbina de baixa pressão com potência de 34 MW, aproximadamente. Considere que a queima de 1 kg de carvão produz 30 MJ, e que no Titanic 20% dessa energia era efetivamente aproveitada para realizar trabalho mecânico. Qual era a quantidade de carvão utilizada, em kg/s, quando a turbina operava em máxima potência?

(A) 0,88 (B) 1,1 (C) 2,1 (D) 4,5 (E) 5,7

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics, Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.5

Problema 13

Considere uma das hélices do Titanic completando um ciclo. Por hipótese, a frequência de rotação da hélice é de 360 rotações por minuto. Quanto tempo, aproximadamente em segundos, é registrado para uma volta completa?

(A) 17,00 (B) 1,70 (C) 0,17 (D) 150,0 (E) 15,00

Topic: Oscillations & Waves, Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Physical Modeling Competenze: Mathematical Modeling, Unit Conversion Fonte: Testo (PDF) — p.5

Problema 14

Com base no Sistema Internacional (SI), a unidade de Força é equivalente a:

(A) $\text{g}\cdot {\text{m/s}}^3$ (B) $\text{g/(m}\cdot \text{s)}$ (C) ${\text{kg}}^2\cdot {\text{m/s}}^3$ (D) $\text{kg}\cdot {\text{m/s}}^2$ (E) $\text{g}\cdot {\text{m}}^2{\text{/s}}^2$

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Dimensional Analysis, Physical Modeling Competenze: Unit Conversion, Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.5

Problema 15

Uma fonte de calor tem potência constante de 30 cal/min. Um corpo de massa de 100 g absorve toda a energia transmitida pela fonte, e sua temperatura varia conforme o gráfico apresentado na figura. Qual a energia absorvida pelo corpo, em calorias, durante 20 min?

(A) 300 (B) 400 (C) 525 (D) 600 (E) 800

Gráfico temperatura versus tempo do corpo

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics, Physical Modeling Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.6

Problema 16

O calor específico de uma substância corresponde à quantidade de calor que cada unidade de massa deve trocar para que sua temperatura varie de uma unidade. Usando os dados do gráfico da questão anterior, qual alternativa indica o calor específico, em cal/(g·°C), da substância que constitui o corpo?

(A) 0,1 (B) 0,3 (C) 0,5 (D) 0,7 (E) 1,0

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics, Experimental Data Analysis Competenze: Experimental Data Analysis, Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.6

Problema 17

Em um espetáculo no teatro Santa Rosa, um número de mágica utiliza um contrapeso de 400 kg. Um mágico de 100 kg discretamente prende uma corda em um colete e, ao soltar o contrapeso, é puxado para cima. Com que aceleração o mágico ‘voa’ para fora da cena? (Adote $g=10$ m/s² e despreze o atrito.)

(A) 2,0 m/s² (B) 3,0 m/s² (C) 4,0 m/s² (D) 5,0 m/s² (E) 6,0 m/s²

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Newton’s Law of Gravitation Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.6

Problema 18

Jovens brincavam na piscina e observaram que durante a brincadeira seus corpos aparentavam estar mais leves. Este fenômeno é explicado pela presença de qual força exercida pela água sobre os corpos dos jovens?

(A) elétrica (B) empuxo (C) gravitacional (D) arrasto (E) normal

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Hydrostatic Equilibrium, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.7

Problema 19

Um ciclista percorre uma distância entre duas cidades de 40 km. Considerando que em cada pedalada a distância percorrida é de 50 cm, qual alternativa representa o número de pedaladas necessárias para percorrer essa distância?

(A) $2,0\times 10^4$ (B) $4,0\times 10^4$ (C) $6,0\times 10^4$ (D) $8,0\times 10^4$ (E) $9,0\times 10^4$

Topic: Newtonian Mechanics, Order-of-Magnitude Estimation Metodi: Kinematic Equations, Dimensional Analysis Competenze: Unit Conversion, Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.7

Problema 20

Placas metálicas de 20 cm × 30 cm devem ser pintadas de tal forma que recebam uma película de tinta de 0,20 mm de espessura. Sabendo que a densidade da tinta é de 0,25 g/cm³, determine quantas placas poderão ser pintadas com 10 kg de tinta.

(A) 25 (B) 50 (C) 100 (D) 3000 (E) 3333

Topic: Newtonian Mechanics, Order-of-Magnitude Estimation Metodi: Dimensional Analysis, Physical Modeling Competenze: Unit Conversion, Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.7