Brasil 2017 — ProvaNiel2Fase1final2017b.pdf

Fonte: gare di altri paesi/Brasile/OBF2017_Provas/ProvaNiel2Fase1final2017b.pdf · Apri PDF · apri PDF p.2 Cluster: Meccanica

Problema 1

1. (exclusiva da 1a série) - A coordenada de um ponto material que se move em linha reta na direção do eixo x, varia com o tempo segundo a expressão $x=11+35t+41t^2$ (x é dado em cm e t, em segundos). Para essa situação, podemos concluir que sua velocidade ao fim de 10 s, vale: a) 85,5 m/s

b) 8,55 m/s

c) 4,45 m/s d) 44,5 m/s

e) 0,445 m/s

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

Problema 2

2. (exclusiva da 1a série) - Na bancada do laboratório de Física, o Professor Physicson desenvolveu juntos aos alunos uma experiência que consistia em medir a posição e o tempo de um móvel que se movia ao longo de uma régua com aceleração constante. No momento em que o cronômetro mostrava $t_1=7,0\text{s}$, o móvel encontrava-se na posição $x_1=70,0\text{cm}$; no momento $t_2=9,0\text{s}$ na posição $x_2=80,0\text{cm}$ e no momento $t_3=15,0\text{s}$ na posição $x_3=230,0\text{cm}$. Para esta situação os alunos concluíram que a intensidade da aceleração do móvel vale: a) $10,0{\text{cm/s}}^2$ b) $2,5{\text{cm/s}}^2$ c) $5,0{\text{cm/s}}^2$ d) $7,5{\text{cm/s}}^2$ e) $8,5{\text{cm/s}}^2$

LEIA ATENTAMENTE AS INSTRUÇÕES ABAIXO: 01) Esta prova destina-se exclusivamente a alunos dos 1a e 2a séries do ensino médio. Ela contém vinte e cinco questões. 02) Os alunos da 1a série devem escolher livremente vinte questões para resolver.

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

Problema 3

03, 04 e 05

3. Os alunos da 2a série devem responder vinte questões, excetuando as questões 01, 02, 03, 04 e 05.

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

Problema 4

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

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

Problema 5

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

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

Problema 6

caderno

6. A Folha de Respostas com a identificação do aluno encontra-se na última página deste caderno.

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

Problema 7

mínimo, noventa minutos

7. A duração desta prova é de 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 8

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

Dados: aceleração da gravidade na superfície da terra $10{\text{m/s}}^2$, densidade da água $10^3{\text{kg/m}}^3$; $\pi =3$; velocidade da luz no vácuo $3\times 10^8\text{m/s}$; $\text{sen}60^{\circ }=\sqrt{3}/2=0,8$ ; $\cos 60^{\circ }=0,5$ 3. (exclusiva da 1a série) - Qual deve ser a aceleração adquirida por um corpo de massa (m), descendo um plano inclinado sem atrito, com uma velocidade inicial de 1,0 m/s, sabendo-se que ao fim do terceiro segundo de movimento, o corpo passou a ter o dobro da velocidade que possuía ao fim do primeiro segundo de movimento. a) $2,0{\text{m/s}}^2$

b) $0,1{\text{m/s}}^2$

c) $1,5{\text{m/s}}^2$

d) $0,5{\text{m/s}}^2$

e) $1,0{\text{m/s}}^2$

4. (exclusiva da 1a série) - Uma bola homogênea de peso $100\sqrt{3}$ N encontra-se apoiada sobre uma superfície plana, sem atrito e presa por uma corda inextensível, conforme a figura abaixo. Considerando que a mesma se encontra em equilíbrio e submetida à ação de uma força F de intensidade igual a 50 N, determine a intensidade da reação normal entre a bola e o plano, considerando o centro da bola como sendo o ponto de intersecção das forças aplicadas sobre ela, além de desprezar qualquer tipo de rotação na mesma. a) 300 N b) $150\sqrt{3}$ N c) $300\sqrt{3}$ N d) 100 N e) $125\sqrt{3}$ N

5. (exclusiva da 1a série) - No livro “princípios matemáticos da filosofia natural”, escrito por Isaac Newton e publicado em 1726 (versão em Latim), relata entre suas três famosas leis do movimento, as várias medidas realizadas por astrônomos, utilizando-se de relógios de pêndulo na determinação da aceleração da gravidade, observando que os mesmos movem-se mais lentamente quando próximos à linha do equador, comparando com as medidas realizadas em Paris. Em uma dessas medidas realizadas pela expedição do astrônomo francês Pierre Couplet, que chegou à Paraíba em 1698, verificou-se que comparado a Paris ($g=9,81{\text{m/s}}^2$), as oscilações realizadas foram reduzidas em 125 segundos ao dia, tornando $g=9,78{\text{m/s}}^2$. A partir dessas informações, podemos acertadamente afirmar que: a) O período dos pêndulos testados é inversamente proporcional à raiz quadrada da aceleração da gravidade local; b) O período dos pêndulos testados é proporcional à raiz quadrada da aceleração da gravidade local; c) A temperatura local não influencia na determinação do período de oscilação; d) Duplicando o comprimento de um pêndulo simples, seu período quadruplica; e) A frequência de oscilação é inversamente proporcional à aceleração da gravidade local.

6. A figura abaixo mostra o gráfico da força (F) que atua sobre um corpo de massa 1000,0 g em função do deslocamento produzido. Sabe-se que inicialmente o corpo estava em repouso. Para este caso, determine o trabalho realizado entre 0,0 m e 0,6 m. a) 4,5 N.m b) 6,3 N.m

c) 3,6 J d) 4,8 J

e) 4,8 N.m

F 7. No laboratório de física da escola existe um dispositivo legal, com o qual os alunos costumam se divertir, enquanto aprendem sobre momento linear, energias e suas conservações. Esse dispositivo é constituído por várias bolas de metal idênticas, penduradas uma junto à outra em fios ideais e de iguais comprimentos, e de tal modo que a distância entre elas é muito pequena, conforme a figura. Imaginemos que um aluno afaste a bola (01) e a solte. De que modo comportar-se-ão as outras bolas, após o choque? Para essa situação despreze todos os atritos e dissipações de energias.

a) As bolas (06 e 05) se afastam, enquanto as outras ficam paradas. b) Nada acontece, ou seja, todas as bolas ficam paradas; c) Somente a bola (06) se afasta, enquanto as outras ficam paradas; d) Todas as bolas afastam-se, apenas a (01) fica parada; e) As bolas (06) e (01) afastam-se.

8. Um ponto material executa um movimento circular uniforme num dado referencial plano. Do ponto de vista de um observador que percebe este movimento, é correto afirmar que: a) A aceleração vetorial da partícula é nula; b) A componente normal da aceleração é nula; c) A aceleração vetorial da partícula possui módulo constante; d) A força que age sobre a partícula é nula; e) O módulo da velocidade da partícula é variável.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy, Oscillations & Waves Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram, Vector Decomposition, Energy Conservation Method, Simple Harmonic Motion Analysis Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling, Diagrammatic Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.2

Problema 9

9. Você empurra com velocidade constante um bloco retangular de madeira sobre um determinado piso, aplicando-lhe uma força $F_1$. Você decide virar o bloco de tal forma que ele fique agora com a face de menor área (duas vezes menor) sobre o piso. Nessa nova posição, para manter a mesma velocidade anterior, você deve aplicar uma força $F_2$ que é aproximadamente: a) Quatro vezes maior que $F_1$;

b) Quatro vezes menor que $F_1$;

c) Igual a $F_1$; d) A metade de $F_1$;

e) O dobro de $F_1$.

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

Problema 10

10. Durante as décadas de oitenta e noventa, várias pesquisas a nível acadêmico, nos conduziram a levar em consideração os erros conceituais alternativos ou intuitivos que as pessoas cometiam a respeito de determinados conceitos científicos. Dentre estes, é comum termos ideias intuitivas ou aristotélicas de que o movimento está relacionado com os atos de empurrar, levantar ou puxar. Assim sendo, podemos entender que uma carroça puxada por quatro cavalos andará mais rápido do que a mesma carroça sendo puxada por apenas dois cavalos. Portanto, nossa intuição nos diz que a força aplicada é função da (do): a) massa;

b) tempo; c) aceleração; d) velocidade; e) variação do tempo.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.5

Problema 11

11. Considere dois blocos de metal de mesmo volume, sendo que o peso de um é o dobro do outro, deslizando sobre uma mesa lisa e horizontal com a mesma velocidade. Desprezando-se a resistência do ar, após abandonarem a mesa: a) O bloco mais pesado atinge o solo aproximadamente na metade da distância horizontal que vai da base da mesa até o ponto onde o bloco mais leve bateu no solo; b) O bloco mais leve atinge o solo aproximadamente na metade da distância horizontal que vai da base da mesa até o ponto onde o bloco mais pesado bateu no solo; c) O bloco mais pesado atinge o solo bem mais próximo da base da mesa do que o bloco mais leve, mas não necessariamente na metade da distância horizontal; d) Os blocos atingem o solo a aproximadamente uma mesma distância horizontal da base da mesa; e) O bloco mais leve atinge o solo bem mais próximo da base da mesa do que o bloco mais pesado, mas não necessariamente na metade da distância horizontal.

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

Problema 12

12. No laboratório de física, o Professor Physicson propôs uma experiência que consistia lançar com uma mesma velocidade e simultaneamente, duas esferas de metal com mesma massa e tamanhos, sobre os trilhos mostrados na figura abaixo. Para isso, considere os dois trilhos sem atrito e com o mesmo comprimento. A saliência no trilho A possui a mesma curvatura que a depressão no trilho B. A partir dessas informações podese garantir que a bola que percorre a trajetória primeiro é: a) A energia mecânica em ambas as situações não são conservadas.

b) A bola A. c) Ambas levam o mesmo tempo. d) A bola B;

e) Nos trechos curvos, A e B possuem a mesma quantidade de energia cinética;

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

Problema 13

13. O Professor Physicson durante suas aulas sobre colisões propôs aos seus alunos o seguinte problema. Considere um grande caminhão colidindo de frente com um pequeno fusquinha. Com relação às forças trocadas entre os dois, durante a colisão, podemos afirmar corretamente que: a) A força exercida pelo caminhão sobre o fusquinha tem a mesma intensidade da força que o fusquinha exerce sobre o caminhão. b) A força exercida pelo caminhão sobre o fusquinha é maior do que a força exercida pelo fusquinha sobre o caminhão; c) A força exercida pelo fusquinha sobre o caminhão é maior do que a força exercida pelo caminhão sobre o fusquinha; d) Nenhum dos dois exerce força sobre o outro. O fusquinha é esmagado simplesmente por que estava no caminho do caminhão; e) O caminhão é quem exerce força sobre o fusquinha, mas o fusquinha não exerce força sobre o caminhão, pois sua massa é muito pequena em relação ao caminhão;

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

Problema 14

14. Procurando atingir a outra margem de um rio, o garoto representado na figura chuta uma bola de massa (m), com uma velocidade de valor ($v_0$), atingindo o ponto A da figura, a 40 m de distância da base. Desprezandose as resistências viscosas e considerando-se que ele se encontra a uma altura de 20,0 m em relação ao nível do ponto desejado, módulo aproximado dessa velocidade: a) 19,5 m/s b) 15,5 m/s c) 22,5 m/s d) 30,0 m/s e) 45,0 m/s

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Vector Decomposition Competenze: Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.6

Problema 15

15. Dois homens A e B carregam uma carga de 198,0 kg, por meio de uma barra de madeira cuja massa vale 2,0 kg. Sabe-se que a barra possui 4,0 m de comprimento e que a carga encontra-se entre os dois homens e a 1,5 m do ombro do homem A, posicionado na extremidade esquerda da barra. Sabendo-se que o homem B se encontra na extremidade direita da barra, podemos verificar que o homem A suporta uma carga maior do que B, cuja diferença em Newtons é equivalente a: a) 752,5

b) 1247,5

c) 495,0

d) 552,5

e) 1237,5

Topic: Rigid Body Statics Metodi: Torque & Angular Momentum Analysis, Free-Body Diagram Competenze: Mathematical Modeling, Diagrammatic Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.6

Problema 16

16. Considere um cavalo puxando um caixote que pesa 1300,0 kg, sobre um plano horizontal rugoso, à velocidade constante. A ação produzida pelo cavalo tem uma correspondente reação do caixote, evidenciada por um dinamômetro entre eles que indica 260,0 N de força. Nesse sentido, o coeficiente de atrito cinético entre a superfície e o caixote deve ser igual a: a) 0,01

b) 0,20

c) 0,10

d) 0,30

e) 0,02

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

Problema 17

17. Em épocas de inverno rigoroso é comum nos depararmos com fortes trovões e relâmpagos. O fato de enxergarmos o relâmpago antes de ouvirmos o trovão por ele produzido pode ser explicado: a) Pela diferença entre as velocidades de propagação da luz e do som no ar. b) Pela produção do trovão alguns segundos após a ocorrência do relâmpago; c) Pela difração das ondas sonoras nas nuvens; d) Pelo fenômeno da polarização, que ocorre com as ondas sonoras; e) Pelo fenômeno da dispersão da luz.

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

Problema 18

18. A um marceneiro foi solicitado que fizesse uma roda de madeira com 100,0 cm de diâmetro para que fosse adaptada em um anel de ferro com 5,0 mm menor que o diâmetro da roda. Para essa adaptação, foi-se necessário aquecer em um forno o anel de ferro, cujo coeficiente de dilatação linear vale $12\times 10^{-6}{}^{\circ }{\text{C}}^{-1}$. Assim, considerando que a temperatura no ambiente da marcenaria fosse de $30,0{}^{\circ }\text{C}$, de quanto deveria ser, aproximadamente, a temperatura final do anel, para que a adaptação fosse bem sucedida? a) $430,0{}^{\circ }\text{C}$ b) $450,0{}^{\circ }\text{C}$

c) $530,0{}^{\circ }\text{C}$ d) $390,0{}^{\circ }\text{C}$ e) $405,0{}^{\circ }\text{C}$

Topic: Thermodynamics Metodi: Physical Modeling Competenze: Mathematical Modeling Fonte: Testo (PDF) — p.7

Problema 19

19. Em outra experiência, realizada em nível do mar, o Professor Physicson solicitou de um grupo de alunos que colocassem um litro de água num recipiente pequeno e outro litro de água numa bacia grande, ambos abertos conforme as figuras abaixo, deixando-os exposto ao sol entre os horários de 10 h às 14 h. Ao final da experiência, os alunos recolheram a água dos recipientes, mediram os seus volumes e constataram acertadamente que: I. Havia mais água no recipiente menor do que na bacia, pois quanto maior a área de exposição, maior será o processo de evaporação; II. Havia mais água no recipiente menor do que na bacia, pois quanto maior a área de exposição, menor será o processo de evaporação; III. Havia mais água no recipiente menor, pois quanto menor a área de exposição, maior será a intensidade da radiação solar; a) I e II estão corretas; b) II e III estão corretas; c) Somente I está correta; d) I e III estão corretas; e) Todas corretas;

Topic: Thermodynamics, Kinetic Theory Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.7

Problema 20

20. No laboratório de química, uma aluna fez uma experiência em que colocava um bloco de gelo ($-5,0{}^{\circ }\text{C}$) dentro de um Becker. Em seguida ela fornece calor ao sistema (Becker + gelo), utilizando-se da chama de um bico de Bunsen de potência constante. Ao longo da experiência, ela notou que o gelo começou a derreter. Tomando o termômetro ela aferiu novamente a temperatura do gelo, constatando que o gelo enquanto funde: a) Recebe calor, mas sua temperatura aumenta;

b) Cede calor e sua temperatura aumenta; c) Cede calor e sua temperatura diminui d) Recebe calor, mas sua temperatura permanece constante; e) Cede calor e sua temperatura permanece constante.

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.7

Problema 21

21. Apesar das questões ambientais serem fortemente denunciadas na mídia, o homem continua utilizando a madeira para a produção de energia. Tomemos por exemplo a pequena padaria do pai do Professor Physicson. Desejando-se obter uma energia de $8,0\times 10^9$ J para a produção de pães, será necessária, no mínimo, a queima de um volume de lenha igual a…${\text{m}}^3$. Esse tipo de lenha possui massa específica igual a $0,5{\text{g/cm}}^3$ e seu calor de combustão é da ordem de $1,6\times 10^4$ J/g. a) 1,0

b) 0,02

c) 0,1

d) 0,2

e) 2,0

Topic: Thermodynamics, Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method, Physical Modeling Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.7

Problema 22

22. Durante uma experiência realizada em laboratório, o Professor Physicson mostrou aos seus alunos a sua arte em fotografias. Na ocasião, ele usou sua máquina com o flash no modo multi, para fazer múltiplas exposições de uma pequena bola impulsionada para cima por uma mola ideal. A mola, com a bola em cima, foi inicialmente comprimida até o ponto (P) e liberada. A bola deixou a mola no ponto (Q) e alcançou a altura máxima no ponto (R), conforme a figura. Desprezando-se as resistências existentes no processo, podemos afirmar corretamente que: a) A aceleração da bola é constante em todos os pontos da trajetória Q até R; b) A aceleração da bola foi máxima imediatamente antes de atingir o ponto Q, ainda em contato com a mola; c) A aceleração da bola diminuiu quando ela passou do ponto Q até R; d) A aceleração da bola no ponto R é nula; e) A aceleração da bola após a saída de P é mínima.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method, Free-Body Diagram, Hooke’s Law Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.8

Problema 23

23. No parque de diversões da cidade, uma menina deseja escolher um dos escorregadores da figura abaixo, de modo que consiga atingir a maior velocidade possível ao chegar à base do escorregador. Desprezando-se o atrito ali existente, identifique a resposta correta: a) Escorregador 2;

b) Escorregador 3; c) Escorregador 1; d) Escorregador 4; e) Independente do tipo do escorregador escolhido, a velocidade será a mesma na base;

Topic: Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.8

Problema 24

24. Cuidado com o que você come Professor Physicson, evite gorduras saturadas, pois o seu exame mostrou que uma de suas artérias coronária encontra-se parcialmente bloqueada, disse o Cardiologista ao Professor. Preocupado, o Professor procurou entender fisicamente a situação, usando a figura abaixo. Notadamente ele entendeu o aviso do Médico, pois na parte parcialmente bloqueada por gorduras, tem-se: a) Mesma vazão de sangue acompanhada de uma maior velocidade de escoamento; b) Mesma vazão de sangue, porém a velocidade de escoamento é menor; c) Uma vazão de sangue maior, porém uma menor velocidade de escoamento; d) Uma vazão de sangue maior, acompanhada de uma maior velocidade de escoamento; e) Uma vazão de sangue menor, acompanhada de uma menor velocidade de escoamento.

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Continuity Equation, Bernoulli’s Equation Competenze: Physical Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.8

Problema 25

25. Um peixe nada abaixo da superfície da água em P, conforme a figura. Estando um observador em Q, onde ficará a imagem vista por ele: a) Em uma profundidade menor do que ele realmente está; b) Na mesma profundidade; c) Em uma profundidade maior do que ele realmente está; d) Na mesma profundidade, mas a direita de onde ele realmente está; e) Na mesma profundidade, mas a esquerda de onde ele realmente está; OLIMPÍADA BRASILEIRA DE FÍSICA – 2017 1a FASE – 11 DE MAIO DE 2017

NÍVEL II - Ensino Médio - 1a e 2a séries

PREENCHER USANDO LETRA DE FORMA. NOME: ___________________________________________________________ SÉRIE: __________ FONE P/CONTATO:()___________ E-MAIL: ____________________________ ESCOLA:_____________________________________________________ MUNICÍPIO:__________________________________

ESTADO:__________

ASSINATURA: ____________________________________________

TABELA DE RESPOSTAS (coloque um X) Questão a b c d e 01(exclusiva da 1a série)

02(exclusiva da 1a série)

03(exclusiva da 1a série)

04(exclusiva da 1a série)

05(exclusiva da 1a série)

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Topic: Geometric Optics Metodi: Snell’s Law, Ray Tracing Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Fonte: Testo (PDF) — p.9