Questões de Física do FUVEST

• Física moderna8% · 10 questões
• Energia mecânica e força centrípeta6% · 8 questões
• Eletrodinâmica6% · 8 questões
• Composição de movimentos6% · 8 questões
• Gravitação (campo gravitacional e órbitas)5% · 7 questões
• Óptica e visão5% · 7 questões
• Calor sensível e capacidade térmica4% · 5 questões
• Eletrostática4% · 5 questões

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FUVEST20261a faseQuestao 60FísicaGravitação (campo gravitacional e órbitas)Muito dificil

Desde as primeiras descobertas, os buracos negros despertam enorme interesse da humanidade. Eles são caracterizados por regiões suficientemente densas e massivas em que o campo gravitacional é tão intenso que nada que esteja a distâncias inferiores a $R_{Sc}$ do buraco negro consegue escapar de sua atração, nem a luz ou outras formas de radiação. Esse raio, também conhecido como raio de Schwarzschild, é expresso por $R_{Sc}=\frac{2GM}{c^2}$, sendo $G$ a constante de gravitação universal, $M$ a massa do buraco negro e $c$ a velocidade da luz. Considere, por simplicidade, um buraco negro de massa igual à massa solar $M_{\odot }=2\times 10^{30}$ kg e de raio igual a $R_{Sc}$. Nesse caso, a razão entre a densidade volumétrica de um buraco negro e a densidade volumétrica do Sol apresenta uma ordem de grandeza mais próxima de: Note e adote: $G=6,67\times 10^{-11}\mathrm{N}\cdot {\mathrm{m}}^2/k{\mathrm{g}}^2$; $R_{\odot }=7\times 10^8$ m; $c=3\times 10^8$ m/s. Suponha o buraco negro e o Sol esféricos, com distribuição uniforme de massa.

1. A)$10^{-2}$
2. B)$10^4$
3. C)$10^{10}$
4. D)$10^{16}$
5. E)$10^{22}$

FUVEST20261a faseQuestao 61FísicaFísica modernaMedia

Em 1905, Albert Einstein propôs que a luz, um tipo de radiação eletromagnética, é composta por fótons, sendo que cada fóton tem energia proporcional à frequência da luz ($f$) e à constante de Planck ($h$). Nesses termos, $E=hf$, e a intensidade da luz é a medida da quantidade de fótons. Essa interpretação foi fundamental para explicar o efeito fotoelétrico, no qual elétrons são ejetados de um material (geralmente um metal) quando este é irradiado com luz cujos fótons têm energia maior que a função trabalho do material. Com base nesse fenômeno, a energia cinética máxima dos elétrons ejetados aumenta:

1. A)Aumentando a intensidade da luz incidente.
2. B)Usando uma superfície maior.
3. C)Aumentando a frequência da luz incidente.
4. D)Usando um material com função trabalho maior.
5. E)Diminuindo a energia do fóton incidente.

FUVEST20261a faseQuestao 71FísicaCalor sensível e capacidade térmicaDificil

Para muitas pessoas, um ovo perfeitamente cozido tem uma gema cremosa e uma clara firme. A gema atinge uma textura cremosa a 65 °C, mas a clara fica totalmente firme a 85 °C. Métodos comuns de cozimento resultam em um ovo com clara e gema duras (1), um ovo com clara dura e gema cremosa (2) ou um ovo com clara e gema cremosas (3). Pesquisadores da Universidade de Nápoles perceberam que alternar o cozimento em água a 100 °C e a 30 °C a cada dois minutos, por 32 minutos (4), faz a clara estabilizar em torno de 85 °C e a gema subir lentamente até 67 °C. A figura a seguir compara as temperaturas finais de clara e gema em cada método. Suponha que, em cada método, cada parte do ovo seja aquecida de 20 °C até a respectiva temperatura final. A quantidade de calor total $Q_n$ recebida pelo conjunto gema + clara para o método $n$ ($n=1,2,3,4$), em ordem crescente, é Note e adote: calor específico da clara $=3,8J/(\mathrm{g}\cdot \mathrm{K})$ e da gema $=3,1J/(\mathrm{g}\cdot \mathrm{K})$; massa do ovo $=50$ g, com massas de clara e gema iguais.

Imagens anexadas

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1. A)$Q_4<Q_1<Q_3<Q_2$
2. B)$Q_3<Q_4<Q_2<Q_1$
3. C)$Q_1<Q_3<Q_2<Q_4$
4. D)$Q_3<Q_2<Q_4<Q_1$
5. E)$Q_4<Q_3<Q_1<Q_2$

FUVEST20261a faseQuestao 72FísicaComposição de movimentosMedia

Um artigo publicado na revista Physics of Fluids investigou como a altura e a velocidade da água despejada na preparação de café filtrado influenciam o sabor da bebida. Um parâmetro importante é a velocidade do jato de água ao atingir a lâmina de água que já está no filtro; o estudo concluiu que velocidades acima de 2 m/s levam a uma melhor mistura do pó com a água. Sejam $H$ a altura da lâmina de água e $D$ a altura de despejo da água do bule, ambas medidas a partir da base do filtro. Assumindo desprezível a velocidade do jato quando a água começa a ser despejada no bico do bule, para uma altura $H=8$ cm, qual a altura mínima $D$ de despejo para que a velocidade do jato, ao atingir a água, seja de pelo menos 2 m/s? Note e adote: densidade da água $d=1000kg/{\mathrm{m}}^3$; aceleração da gravidade $g=10m/{\mathrm{s}}^2$.

1. A)4 cm
2. B)8,2 cm
3. C)10 cm
4. D)18 cm
5. E)28 cm

FUVEST20261a faseQuestao 73FísicaEquilíbrio estático e atrito (forças sobre a muleta)Media

Uma definição possível de equilíbrio mecânico estável é a seguinte: "Se um corpo está em uma posição de equilíbrio mecânico e, ao sofrer pequenos deslocamentos em torno dessa posição, sua tendência for retornar à posição original de equilíbrio, dizemos que o equilíbrio é estável." As imagens a seguir mostram uma colher em diferentes situações de equilíbrio mecânico em uma xícara. Com base na definição apresentada e nos seus conhecimentos, quais imagens ilustram situações em que a colher está em equilíbrio estável em relação a pequenos deslocamentos nas direções indicadas pelas setas?

Imagens anexadas

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1. A)1 e 2
2. B)2 e 4
3. C)1 e 3
4. D)3 e 4
5. E)2 e 3

FUVEST20261a faseQuestao 75FísicaCinemática: gráficos do movimentoMedia

Uma criança brinca com uma bolinha, deixando-a cair em direção ao chão, onde ela quica e retorna praticamente à altura de origem. Qual dos gráficos a seguir melhor representa como a altura da bolinha varia com o tempo?

1. A)
2. B)
3. C)
4. D)
5. E)

FUVEST20261a faseQuestao 76FísicaOndas (acústica: propagação do som em meios distintos)Dificil

Considerando os valores de $\alpha$ registrados em 8000 Hz e 500 Hz para esse paciente, qual a razão entre as intensidades das ondas sonoras emitidas pelo audiômetro nessas duas frequências? Note e adote: o nível de intensidade sonora $\alpha (f)$, em dB, e a intensidade $I(f)$ da onda sonora a uma frequência $f$ relacionam-se por $\alpha (f)=10{\log }_{10}\left(\frac{I(f)}{I_0}\right)$, onde $I_0$ é a intensidade do limiar da audição.

Imagens anexadas

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1. A)$10^2$
2. B)$10^3$
3. C)$10^4$
4. D)$10^5$
5. E)$10^6$

FUVEST20261a faseQuestao 77FísicaOndas (acústica: propagação do som em meios distintos)Media

Em qual comprimento de onda sonora ocorre a melhor resposta auditiva do paciente nesse exame? Note e adote: considere a velocidade do som no ar como $v_s=340$ m/s.

Imagens anexadas

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1. A)1,36 cm
2. B)4,25 cm
3. C)23,5 cm
4. D)34 cm
5. E)80 cm

FUVEST20251a faseQuestao 18FísicaDinâmicaMedia

No dia 26 de março de 2024, à 1h29min, aproximadamente, o navio cargueiro MV Dali colidiu com a ponte Francis Scott Key em Baltimore, EUA. O impacto causou o colapso da ponte, tornando-se um dos maiores acidentes marítimos da história norte-americana. A figura a seguir mostra os dados da velocidade do navio em função da hora local. A colisão ocorreu no intervalo de 38 segundos, marcado por linhas pontilhadas no gráfico. Assumindo que a massa do navio no momento do impacto seja de 100 mil toneladas e, tendo por base os dados do gráfico, a magnitude da força média atuando sobre o navio durante a colisão é de, aproximadamente, Note e adote: Considere que a força atuando sobre o navio durante a colisão seja constante e igual à força média. Utilize 1 m.p.h. = 0,5 m/s.

Imagens anexadas

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1. A)$7\times 10^{-2}$ N.
2. B)$7\times 10^0$ N.
3. C)$7\times 10^2$ N.
4. D)$7\times 10^4$ N.
5. E)$7\times 10^6$ N.

FUVEST20251a faseQuestao 19FísicaFísica modernaMedia

O efeito Compton, descoberto na década de 1920, é hoje amplamente utilizado durante tratamentos radioterápicos. O efeito relaciona-se à mudança no comprimento de onda de fótons de raios X quando interagem com partículas como elétrons ou prótons, conforme ilustrado na figura a seguir. Quando um fóton com comprimento de onda $\lambda$ incide sobre uma partícula, ele emerge dessa interação formando um ângulo $\theta$ com sua direção inicial de movimento, e seu novo comprimento de onda ${\lambda }^{\prime }$ é dado pela relação ${\lambda }^{\prime }=\lambda +\frac{\alpha }{m}\left(1-\cos \theta \right)$, em que $\alpha$ é uma constante positiva e $m$ é a massa da partícula. Com base nessas informações e em seus conhecimentos sobre a propagação das ondas eletromagnéticas, assinale a alternativa correta.

Imagens anexadas

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1. A)A maior variação no comprimento de onda do fóton ocorre quando o ângulo $\theta$ é igual a $90^{\circ }$.
2. B)Se o ângulo $\theta$ é igual a $30^{\circ }$, o fóton emergente tem frequência menor do que a frequência inicial.
3. C)Quando $\theta =0$, a velocidade do fóton emergente é menor do que a do fóton incidente, devido à conservação da quantidade de movimento.
4. D)Se o ângulo $\theta$ é igual a $60^{\circ }$, a variação no comprimento de onda do fóton é menor se a partícula for um elétron do que se a partícula for um próton.
5. E)Um fóton que emergiu perpendicularmente à sua direção inicial não sofreu mudança em sua frequência.

FUVEST20251a faseQuestao 22FísicaÓptica e visãoMedia

Uma das possíveis tecnologias para a produção de telas sensíveis ao toque aproveita a reflexão interna total da luz. Esse tipo de reflexão ocorre quando um raio luminoso viaja do interior de um meio 1, com índice de refração $n_1$, em direção a um meio 2, com índice de refração $n_2$, formando com a direção perpendicular à interface entre os meios um ângulo $\theta$ maior do que um certo valor limite ${\theta }_L$, tal que $\mathrm{sen}{\theta }_L=\frac{n_2}{n_1}$. Quando um objeto (como um dedo) se aproxima da interface entre os meios, a reflexão total não ocorre, o que é captado por sensores, revelando a posição do objeto. Suponha que se deseje projetar uma tela sensível ao toque que, conforme mostra a figura, funcione com uma fonte luminosa $F$ fixa na borda. A tabela a seguir indica os índices de refração de alguns materiais candidatos à utilização no meio 1: Material A, $n_1=1,0002$; Material B, $n_1=1,0003$; Material C, $n_1=1,1503$; Material D, $n_1=1,3204$; Material E, $n_1=1,4889$. Tratando o meio 2 sempre como tendo índice de refração $n_2=1,0003$, o material que permite o maior intervalo de ângulos de incidência que produzem reflexão total é:

Imagens anexadas

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1. A)Material A.
2. B)Material B.
3. C)Material C.
4. D)Material D.
5. E)Material E.

FUVEST20251a faseQuestao 23FísicaEletromagnetismoFacil

Considere o texto a seguir. "Com observações feitas pela primeira vez em luz polarizada, a nova imagem do buraco negro que se esconde no coração da Via Láctea revelou um campo magnético com uma estrutura muito semelhante à de outro buraco negro situado no centro da galáxia M87, sugerindo que campos magnéticos intensos podem ser comuns a todos os buracos negros. A luz é uma onda eletromagnética que nos permite ver objetos. Por vezes, os campos elétrico e magnético associados à onda oscilam em direções preferenciais, definindo o que chamamos de luz polarizada. Apesar de estarmos rodeados por luz polarizada, aos olhos humanos essa luz é indistinguível da luz dita 'normal'. No plasma que rodeia estes buracos negros, as partículas que giram em torno das linhas de campo magnético conferem-lhe um padrão de polarização com orientação na direção perpendicular ao campo magnético do buraco negro, o que permite aos astrônomos ver com muitos detalhes o que se passa nas regiões dos buracos negros e mapear as suas linhas de campo magnético." (Jornal da USP, 29/03/2024, adaptado). Com base no texto e em seus conhecimentos, é correto afirmar:

1. A)A medida do padrão de polarização da luz mencionada no texto permite somente o mapeamento das linhas de campos magnéticos na direção paralela à direção da polarização.
2. B)O olho humano pode discriminar as diferentes direções da luz polarizada dos buracos negros, mapeando suas linhas de campo.
3. C)Campos magnéticos como os mencionados no texto são criados apenas por cargas elétricas em repouso no plasma que rodeia os buracos negros.
4. D)O plasma é formado por partículas eletricamente carregadas, dado que essas partículas exibem um movimento circular perpendicular à direção do campo magnético.
5. E)O processo de mapeamento das linhas de campo magnético mencionado no texto pode ser realizado por meio da detecção de qualquer tipo de onda eletromagnética gerada em buracos negros.