Questões de Física do ano 2007

Acerca dos circuitos resistivos alimentados por corrente contínua, julgue os itens subseqüentes.

Caso dois resistores com resistências R ₁ e R ₂ sejam ligados em paralelo, a resistência equivalente desse conjunto de resistores será igual a R ₁ +R ₂ .

• C. Certo
• E. Errado

A figura abaixo mostra um diagrama básico de funcionamento de um aquecedor elétrico de líquido.

O objetivo do processo é aquecer o líquido (inicialmente na temperatura T e ) até um valor desejado, T _R. Sabendo que esse processo deve ser controlado para que a temperatura de saída seja igual a T _R , que T e F representam, respectivamente, temperatura e vazão, e que os índices e e s subscritos indicam, respectivamente, entrada e saída, julgue os itens subseqüentes, acerca do controle desse processo.

O controle por realimentação é feito com base na comparação entre o resultado obtido e o desejado, ou seja, comparando-se T _R com T _s .

• C. Certo
• E. Errado

A figura abaixo mostra um diagrama básico de funcionamento de um aquecedor elétrico de líquido.

O objetivo do processo é aquecer o líquido (inicialmente na temperatura T e ) até um valor desejado, T _R. Sabendo que esse processo deve ser controlado para que a temperatura de saída seja igual a T _R , que T e F representam, respectivamente, temperatura e vazão, e que os índices e e s subscritos indicam, respectivamente, entrada e saída, julgue os itens subseqüentes, acerca do controle desse processo.

O controle preditivo desse processo é feito com base apenas na monitoração da temperatura e da vazão de entrada, T _e e F _e .

• C. Certo
• E. Errado

Tendo o texto como referência, julgue os itens a seguir.

I Com certeza ocorreu efeito Compton na atmosfera da Terra.

II Se a Terra estivesse a um terço da distância em que o evento ocorreu, a intensidade da radiação teria sido nove vezes maior que a gerada na superfície da estrela de nêutrons pelo estrelomoto.

 III A ionosfera é opaca para as ondas de rádio referidas no texto.

IV O fato de a camada da ionosfera ter baixado de 18 mil metros para 12 mil metros significa que a sua espessura aumentou pelo bombardeio sofrido pelos raios X.

A quantidade de itens certos é igual a

• A. 1
• B. 2
• C. 3
• D. 4

Ernest Rutherford, após a experiência de bombardeio de uma fina folha de ouro por partículas ", propôs o modelo planetário, ou nuclear, para o átomo. Este modelo apresentava uma séria dificuldade: o eletromagnetismo clássico previa que uma carga elétrica acelerada (no caso, um elétron em órbita) irradiava energia eletromagnética e, então, o elétron deveria espiralar, entrando, assim, a matéria em colapso, e tal não ocorria. Niels Bohr propôs um novo modelo que contornava este problema, postulando a existência de estados estacionários do átomo onde não haveria emissão de radiação pelo elétron ali instalado. Ele impôs uma condição para o momento angular L do elétron em órbita, expressa por ,

e h é a constante de Planck. Com relação ao modelo do átomo de Bohr, julgue os seguintes itens.

I Cada linha no espectro de emissão do átomo de hidrogênio pode ser atribuída a uma transição entre dois estados estacionários.

 II As séries espectrais obtidas por Lyman, Balmer e Paschen, em laboratório, puderam ser explicadas considerando-se transições entre os estados iniciais representados por n = 1, n = 2 e n = 3, respectivamente, e o estado final com n64 .

 III A energia cinética de um elétron em órbita estacionária é positiva e a energia potencial elétrica é negativa, então, a energia total pode ser positiva.

IV A máxima energia emitida por um elétron em um átomo de hidrogênio corresponde a uma transição entre um estado em que ele está inicialmente livre e um estado final em que ele estará ligado, ou seja, no estado fundamental.

Estão certos apenas os itens

• A. I e II.
• B. I e IV.
• C. II e III.
• D. III e IV.

Os conceitos de energia e trabalho, bem como as leis de conservação de energia e do momento linear, permitem que problemas possam ser resolvidos de maneira mais simples, nos quais a aplicação da 2. a lei de Newton resultaria em uma solução complexa. Tais conceitos são válidos em todos os ramos da ciência.

 Sendo a constante de Planck , e tomando como referência a lei de conservação de energia, julgue os itens a seguir.

 I Uma partícula que se move em um plano xy sob a ação de uma força cuja expressão, em termos dos vetores unitários i e j, é , está sujeita a uma força conservativa.

 II O teorema do trabalho-energia não é aplicável para o caso de um corpo que se move sujeito ao atrito.

III A função energia potencial para a força de interação entre dois átomos de uma molécula diatômica pode ser expressa, em termos aproximados, pela expressão  , em que a e b são constantes positivas e x denota a distância entre os átomos. Nesse caso, a distância de equilíbrio estável entre os átomos é 

A quantidade de itens certos é igual a

• A. 0
• B. 1
• C. 2
• D. 3

A fotografia acima mostra um agente policial verificando a presença de drogas em uma valise, usando um espectrômetro de massa, portátil, capaz de detectar a presença de drogas e(ou) explosivos em qualquer tipo de superfície, objeto ou, até mesmo, na pele de pessoas. No espectrômetro esquematizado acima, o material analisado é ionizado e esses íons, com carga, massa e velocidades variadas, entram em uma região com campos elétrico e magnético uniformes e perpendiculares entre si. As respectivas forças elétrica e magnética atuam na mesma direção, em sentidos contrários e, assim, apenas aqueles íons para os quais essas duas forças se cancelam mutuamente, isto é, íons com velocidades bem definidas, conseguem passar por uma fenda na saída dessa região e funcionam como um filtro de velocidades. Os íons que saem da fenda entram em uma região onde existe apenas o campo magnético uniforme, de modo que percorrem trajetórias circulares sob o efeito da força magnética, que faz o papel de força centrípeta.

 Com base nos conceitos relacionados ao texto e levando-se em conta o diagrama que esquematiza um espectrômetro de massa, assinale a opção correta.

• A. O espectrômetro de massa permite determinar a massa atômica com grande precisão e, ainda, distinguir as massas dos isótopos de um mesmo elemento.
• B. O detector é mais apropriado para detectar partículas macroscópicas do que para detectar moléculas.
• C. O raio da trajetória descrita pelo íon é proporcional ao inverso do momento linear desse íon.
• D. Quanto maior a massa do íon que penetra no campo magnético, menor será o raio de curvatura de sua trajetória.

Quando se mede o ponto de ebulição do enxofre usando um termômetro a gás, a volume constante, obtêm-se resultados diferentes conforme o gás utilizado: H ₂ , O ₂ , Ar ou N ₂ . À medida que se diminui a quantidade de gás, qualquer que seja ele, a densidade diminui e a temperatura medida se altera, mas, quando a densidade dos gases tende a zero, conclusão tirada por extrapolação, os termômetros fornecerão a mesma temperatura para o ponto de ebulição do enxofre. Desse fenômeno, surge o conceito de gás ideal, que fornece uma referência para o estudo dos gases reais.

Com relação aos gases ideais e com base no texto acima, assinale a opção correta.FFF

• A. Usando-se um termômetro a gás, a volume constante, pode-se medir qualquer temperatura, desde que não seja muito alta.
• B. O calor específico por mol, a volume constante, de um gás ideal é igual
• C. Se em determinado volume forem misturadas quantidades iguais de mols de hélio e de metano, as velocidades quadráticas médias dos átomos de hélio e de metano serão iguais.
• D. O teorema da equipartição de energia só se aplica aos gases ideais.

Entre as aplicações das ondas eletromagnéticas na faixa do visível, têm-se: leitura de códigos de barra, sistemas de segurança, equipamentos de som e vídeo, determinação precisa de comprimentos, bisturis cirúrgicos a laser e muitas outras. Pode-se observar também o show de cores em bolhas de sabão ou em filmes finos, bem como o espectro produzido pela luz na superfície de um CD, em que a interferência e a difração são alguns dos fenômenos que se manifestam. Com relação a esse tema, assinale a opção correta.FFF

• A. A superposição de ondas eletromagnéticas monocromáticas oriundas de duas fontes coerentes, não superpostas, produz interferência destrutiva em todos os pontos do espaço caso estejam com uma diferença de fase de 180 0 .
• B.

  Para luz de comprimento de onda 8, ocorrerá interferência construtiva entre as ondas refletidas em ambos os lados de uma película fina de espessura t quando

  

• C. Uma diferença de fase de meio ciclo ocorrerá sempre que o índice de refração do segundo meio material for maior do que o índice de refração do primeiro meio.
• D. No caso da figura de interferência produzida em um anteparo por um dispositivo de dupla fenda, separadas entre si por uma distancia d, a condição para o primeiro máximo em P é  , em que é o comprimento de onda.

O conceito de momento angular, bem como a lei de conservação do momento angular, é aplicável a problemas que envolvem corpos em rotação, tanto na física newtoniana quanto na física atômica. Com relação a esta parte importante da física, assinale a opção incorreta.

• A. Um giroscópio não terá precessão quando suportado pelo seu centro de gravidade.
• B. Um pião precessa, em vez de cair, porque o torque aplicado pela gravidade em relação ao seu ponto de apoio não é nulo.
• C. A hélice de um avião monomotor, localizada na frente do avião, gira no sentido anti-horário, quando vista da cabine do piloto. Se o piloto acelera para cima, depois de um mergulho, mas não controla a direção, o avião tende a se desviar para a direita do piloto.
• D. O momento angular de um sistema é alterado pela ação de forças centrais nele atuantes, pois o torque exercido por estas forças não é nulo.