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Desafio em Física 2012 - PUC-Rio - 20/ 10/2012 Nome: _'Iq.I-·Q..&...,.;..b.LLO"~'C'_';l._k..u..._'__ _ Identidade: -------------------- inscrição no vestibular: _ Questão Nota 1 2 3 4 5 6 7 Total O tempo de duração da prova é de 3 horas É permitido o uso de calculadora eletrônica; não é permitido o uso da calculadora do celular (os celulares devem estar desligados) A prova pode ser feita a lápis, caneta azul ou preta Todas as respostas devem ser cuidadosamente justificadas! A última folha da prova pode ser utilizada como rascunho para os seus cálculos. Caso necessite de mais folhas de rascunho, use o verso das folhas contendo as questões. O verso das folhas não será corrigido. Todas as suas respostas e desenvolvimento das questões devem estar na página contendo o enunciado.

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Desafio em Física 2012 - PUC-Rio - 20/ 10/2012

Nome: _'Iq.I-·Q..&...,.;..b.LLO"~'C'_';l._k..u..._'__ _

Identidade: --------------------Nº inscrição no vestibular: _

Questão Nota

1

2

3

4

5

6

7

Total

• O tempo de duração da prova é de 3 horas• É permitido o uso de calculadora eletrônica; não é permitido o uso da

calculadora do celular (os celulares devem estar desligados)• A prova pode ser feita a lápis, caneta azul ou preta• Todas as respostas devem ser cuidadosamente justificadas!• A última folha da prova pode ser utilizada como rascunho para os seus

cálculos. Caso necessite de mais folhas de rascunho, use o verso dasfolhas contendo as questões. O verso das folhas não será corrigido. Todasas suas respostas e desenvolvimento das questões devem estar na páginacontendo o enunciado.

Questão 1(2,0): Considere a figura abaixo e os dados fornecidos na tabela.r-------------------~

DADOS: Xmih = 1 m

d = 1 m o =3(J'

Il = 0,1 M = 1 kg

dk = 20 N/m g = 10 m/52

•• ••~

A B cNo instante inicial t = O s, um corpo de massa M e dimensões desprezíveis comprime umamola de uma distância Xmáx no alto de uma rampa com inclinação e e comprimento total(Xmáx + d). O atrito na rampa é desprezível. O trecho entre o ponto de relaxamento damola, indicado pela origem O e a base da rampa tem comprimento d. O movimento teminício com o corpo em repouso. Ao atingir a superfície horizontal (sem qualquer perda deenergia) o corpo percorre um trajeto horizontal A -> B de comprimento d e comcoeficiente de atrito Il e, em seguida, alcança finalmente uma superfície sem atrito.Usando os dados fornecidos na tabela determine:

a) A energia mecânica total em t = Os, considerando o trecho horizontal ABC comoreferência para energia potencial gravitacional nula.

1 . to. t +1.20.12 - 2O::r2

b) A variação da energia potencial gravitacional entre o instante inicial t = Os e o pontoA.

~ U~= UJ - Ul-

I).V t : ""'Ó h.t - 'YY\ d \,~.~v~: 'YY\Ob~

l'l.\Jer 1. 10. l- i)

\ i\ tJ 'õ = - 10:rJ

c) A velocidade do corpo no ponto C.

'2.A - .2 E To!

, Mec

'vJ~::. -?- 'YY\?sd =h~-:.~ 'rY\ ê2.- .;. 'W\ A2-

W-JA=- -i r

J- -rnv: ::'vJ~+ l"rv\VA2.=. -li" ~ (j)t~o)= 1~2...

\1~L t: 19 e J. = 381

d) A energia dissipada pelo corpo ao longo da trajetória A -> B,

z,A ::.

Questão 2 (1,5) - Muitos acreditam que o físico Albert Einstein ganhou o prêmio Nobelpelos seus estudos sobre o relatividade, porém o seu prêmio foi recebido em 1921 pelaexplicação do efeito fotoelétrico. O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons aoincidir luz sobre um material. Muitas técnicas experimentais amplamente utilizadas naatualidade usam este fenômeno. A equação de Einstein para este fenômeno éEcinética=Efoton-W,onde Ecinéticaé a energia do elétron após a emissão, Efótoné a energia dofóton incidente e W é a função trabalho do material (energia mínima para remover umelétron da superfície do material). A energia do fóton pode ser calculada utilizando aenergia descrita por Planck como igual a hf (h é a constante de Planck e vale 6,626xlQ-34J.se f é a frequência da onda eletromagnética). Determine qual deve ser o maiorcomprimento de onda da luz incidente na superfície de um metal com função trabalho de2 eV para promover a saída de um fotoelétron. (1,üeV=1,6x10-19J)

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h c.. - wx -'\"fI,,-)(

À~ hc.~)<. w

À {, -3~ 8- I b ~IO )(~IO'vv~J)C , ,

a i -19)( ,b)(IO

\')..

= b,.l x IO-l- ~)~

Questão 3 (1,5) - Dois blocos são colocados um em contato com outro conforme a figuraabaixo. O bloco maior de massa M está em contato com o chão sem atrito, o bloco menor <

de massa m está em contato apenas com a lateral do bloco maior. O coeficiente de atritoestático entre as faces verticais dos blocos é l1e. É possível manter o bloco menor emcontato com o bloco maior sem que ele caia, para isto é necessário aplicar uma força F nalateral do bloco maior fazendo o sistema se mover na horizontal. Determine o valor daforça F a ser aplicada em termos dos dados do problema. Adote g como a aceleração dagravidade.

FM

F

+

''YY\ ~ =r e. FU\ ""'"

'YY\ 6- ::.t--e 'YY\ ÜL-

i d ;:r~rJn F~~t'I\ ~'W\)

F:(r+~)~~ ----------~-re-

Questão 4 (1,5) - Um corpo rígido, por exemplo, uma gangorra, um letreiro ou uma hastepode ficar em equilíbrio estático. Explique usando leis físicas as condições necessáriaspara um corpo rígido ficar em equilíbrio e dê ao menos um exemplo indicando as forçasque atuam no corpo e as equações necessárias.

" ., andou ou viu alguém andando de moto ou deQuestão 5 (1,5) - Provavelmente voce Ja f ma curva o condutor inclina o veiculo. d t porte para azer u ,

bicicleta. Nestes meios e rans, id d de girar o guidão. Explique estepara o lado de dentro da curva, sem a necess: a efenômeno.

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Questão 6 (1,0) - Escolha um dos assuntos para escrever o que você sabe.(Mínimo de 10linhas) (1,0)

(a) Nos últimos meses muitas reportagens foram feitas discutindo a existência doBóson de Higgs. Escreva sobre o Bóson de Higgs.

(b) O prêmio Nobel de 2010 foi dado aos físicos Andre Geim e Konstantin Novoselov.Escreva sobre o grafeno.

Questão 7 (1,0) - Você de.ve explicar os fenômenos físicos envolvidos no experimentomostrado em sala. (O expenmento será realizado às 9:30 e 10:00 horas).

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