UFBA 2008

6 questões

1. (UFBA 2008)

Na figura, o carrinho de massa m1 = 10,0kg move-se com velocidade v₁₀ = 3,0m/s. Em certo momento, lança-se, horizontalmente, sobre ele um bloco de massa m₂ = 2,0kg, com velocidade inicial v₂₀ = 5,0m/s. A força de atrito entre o bloco e o carrinho faz com que, após algum tempo, ocorra o repouso relativo entre ambos.
Desprezando as perdas de energia ocasionadas pelos atritos com o ar e entre o carrinho e o solo, determine a velocidade final do conjunto e a perda da energia dissipada pelo atrito entre o carrinho e o bloco.

2. (UFBA 2008) Um corpo de massa m = 2,0kg, descrevendo uma trajetória retilínea com velocidade constante de 4,0m/s, aproxima-se da origem do sistema de coordenadas, por valores negativos de x. Ao atingi-la, passa a sofrer a ação da força, F(x), representada no gráfico.

A partir dessas informações,
• determine a função F(x);
• encontre o ponto onde a velocidade do corpo se anula;
• descreva o movimento do corpo após o instante em que a força passou a atuar sobre ele;
• dê um exemplo de sistema mecânico que apresente essas características.

3. (UFBA 2008) Em uma sala fechada, em que as paredes, o teto e o assoalho absorvem o som, estudantes realizaram a montagem experimental apresentada na figura: dois alto-falantes idênticos, separados por uma distância de 1,0m. Inicialmente, liga-se apenas um alto-falante, produzindo-se uma onda sonora de freqüência f₀ = 600Hz. Em seguida, ambos são ligados ao mesmo tempo, sendo produzida, por cada um deles, uma onda sonora idêntica à anterior.

Ao caminhar-se paralelamente à parede oposta, observa-se que,

• com apenas um dos alto-falantes ligado, a intensidade do som é aproximadamente uniforme e de valor I₀;
• com os dois alto-falantes funcionando, existem pontos em que, praticamente, não se ouve o som emitido, entremeados por outros pontos onde a intensidade é aproximadamente igual a 4I₀.

Considerando a velocidade do som no ar igual a 340m/s,
• determine o comprimento de onda da onda sonora;
• explique os efeitos observados;
• calcule a diferença entre as distâncias d₂ e d₁, indicadas na figura, sabendo que P é o primeiro ponto no qual a intensidade sonora é nula, a partir do ponto M, localizado frontalmente ao ponto médio entre os alto-falantes.

4. (UFBA 2008)

Um sistema termodinâmico composto por quatro moles de um gás ideal descreve o ciclo representado no gráfico.

Considerando a constante universal dos gases ideais R = 8,3J/(mol.K), determine
• os pontos nos quais o gás atinge a maior e a menor temperatura;
• os valores dessas temperaturas;
• o trabalho realizado pelo gás em cada trecho;
• a diferença entre o calor por ele absorvido e o cedido ao meio exterior durante um ciclo.

5. (UFBA 2008) Dois fios condutores retilíneos são sobrepostos ortogonalmente, sem haver contato entre eles, conforme ilustra a figura.

Considerando a permeabilidade magnética do meio igual a μ_o e sabendo que uma corrente elétrica, i, passa em ambos os fios, determine as características do campo magnético — módulo, direção e sentido —, devido a essa configuração, nos pontos C e D que distam, respectivamente, d₁ e d₂, d₂ < d₁, desses condutores.

6. (UFBA 2008) Os elétrons de um metal podem ser arrancados por aquecimento — o que é conhecido como efeito termiônico — ou por iluminação através de uma radiação eletromagnética, processo denominado de efeito fotoelétrico. Nesse último processo, existe uma freqüência mínima da radiação, dita freqüência de corte, abaixo da qual os elétrons deixam de ser arrancados independentemente da intensidade da radiação. Além disso, as energias cinéticas dos elétrons ejetados não dependem da intensidade da radiação, sendo, para um dado material, função exclusiva da freqüência. Esses resultados contradizem a hipótese ondulatória da radiação eletromagnética. Uma explicação desse fenômeno foi proposta por Albert Einstein em 1905 e representou uma revolução acerca da natureza da luz.

A partir dessas informações,

• apresente a hipótese de Einstein e justifique a existência de uma freqüência de corte;
• explique a mencionada dependência exclusiva da energia cinética dos elétrons ejetados com a freqüência da radiação.

Respostas 1. v = 1,67 m/s e 53,3 J 2. F(x) = -kx, para x ≥ 0 e 0 para x < 0. A velocidade se anula em x = 1,27 m 3. l = 0,567 m. d₂ - d₁ = 0,284 m 4. T(A)_min = 120 K, T(B)_máx = 720 K. WAB = 8000 J, WBC = 0, WCA = -4000J e Q = 4000J 5. 6. A freqüência de corte está relacionada a energia mínima necessária para arrancar o elétron Emin = hf dependendo apenas de f.

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