Questões de Concurso sobre Física

Examine as figuras abaixo.

A figura 1 representa um bloco A que está suspenso por um fio preso a um dinamômetro e um recipiente contendo um fluido que está sobre uma balança. A leitura no dinamômetro é F = 5,0 N e a leitura na balança indica que a massa do recipiente e do fluido (juntos) é 5,0 kg. A figura 2 representa uma nova situação: o bloco A está imerso no mesmo fluido da figura 1 e o dinamômetro registra F' = 1,8 N. Assim, assinale a opção que apresenta a leitura da balança, em kg.

Dado: g = 10 m/s².

Examine a figura abaixo.

Considere que o prisma de reflexão acima é utilizado para guiar o feixe de luz na conexão de dois segmentos retilíneos de fibra ótica perpendiculares entre si. O meio externo ao aparato é o ar, e o mesmo material (vidro) é utilizado nas fibras e no prisma: com um ângulo crítico ${\theta }_c$ igual a aproximadamente 41°, é assegurada a reflexão total dos raios predominantemente longitudinais nas fibras óticas. Os raios luminosos A, B e C, refletindo nas paredes superior e inferior da fibra horizontal com ângulos de incidência $\theta$ (A e B) e 45°(C), incidem na face inclinada do prisma com ângulos iguais a 49°, ${\theta }_c$ e zero, respectivamente. Portanto, para garantir a reflexão total no prisma, o ângulo mínimo $\theta$ de incidência na fibra ótica, em graus, deve ser igual a:

Examine a figura abaixo.

Considere que um feixe de partículas de cargas positivas entra na região de um seletor de velocidade se deslocando no sentido positivo do eixo longitudinal х, como mostrado na figura acima. O campo elétrico nessa região é produzido por duas placas planas, paralelas e carregadas uniformemente com cargas opostas e vale $\overrightarrow{E}=E_z\overrightarrow{\mathbf{k}}=-10\overrightarrow{\mathbf{k}}\text{V/m}.$ Já o campo magnético, também uniforme na região, é dado por $\overrightarrow{B}=B_y\overrightarrow{\mathbf{j}}=2\overrightarrow{\mathbf{j}}\text{T}.$ Independente da carga elétrica, apenas partículas com velocidade escalar aproximada v não sofrem deflexão da trajetória e atingem a saída do seletor. Sendo assim, a velocidade v, em m/s, é:

Examine a figura abaixo.

A figura acima apresenta um condutor plano, situado no plano xy, constituído por dois arcos de circunferência concêntricos, de raios R e 2R, ambos centrados na origem O, interligados por dois trechos retilíneos radiais. Cada arco subtende, em relação à origem, um ângulo total de π radianos, formando dois semicírculos. Os pontos extremos dos arcos formam, com o eixo x, um ângulo $\theta$, conforme indicado na figura. O sistema é percorrido por uma corrente elétrica contínua e estacionária de intensidade I, no sentido indicado na figura. O meio é considerado homogêneo, isotrópico e não magnético, com permeabilidade magnética $\mu$_o. Calcule o vetor campo magnético resultante no ponto O, considerando $\hat{k}$ como sendo um vetor unitário perpendicular ao plano da figura, orientado para fora do plano segundo a regra da mão direita (sentido positivo do eixo z), e assinale a opção correta.

O grau Newton (°N) foi uma escala de temperatura criada por Isaac Newton por volta de 1700. Nessa escala, a variação da temperatura entre o ponto de derretimento da neve e o ponto de ebulição da água é de 33,0 °N. Uma das observações de Newton foi que entre estes dois pontos, a variação do volume do óleo de linhaça é de 7,25%. Assinale a opção que apresenta o valor mais próximo do coeficiente de dilatação volumétrica do óleo de linhaça, em unidades de °N^-1.

Dado: considere que o coeficiente de dilatação volumétrico é aproximadamente constante entre o ponto de derretimento da neve e o ponto de ebulição da água.

Considere que, em um laboratório de física, deseje-se medir a razão entre os módulos das cargas q₁ e q₂ de duas partículas de mesma massa e que, para tanto, sejam lançadas, em momentos distintos, ambas as partículas com a mesma velocidade vetorial em um mesmo campo magnético uniforme cujo módulo é B, de modo que suas velocidades sejam perpendiculares a esse campo, conforme ilustrado na figura a seguir. Considere também que, nessa circunstância, tenha-se observado que as partículas descreveram trajetórias circulares cujos raios foram r₁ e r₂, respectivamente. Nessa situação, a razão entre os módulos das cargas dessas partículas será igual a $\frac{q_1}{q,}=\frac{r_1}{r_2}$ .

Considere que, para compararmos um transformador "А" com núcleo de ar com outro transformador "B", idêntico ao transformador "A", exceto apenas por seu núcleo ser de ferro, utilizamos valores iguais para a taxa de variação da corrente no enrolamento do primário e para a resistência (carga) conectada ao secundário de cada transformador. Desprezando as resistências dos enrolamentos (em A e em B), as perdas no núcleo e a corrente de magnetização (em B), sobre as indutâncias mútuas de A e de B é correto afirmar que:

Uma pequena esfera é lançada a partir do solo, com um vetor velocidade inicial (t_o = 0) que faz um ângulo e com a horizontal. Desprezando a resistência do ar, a única força que atua sobre a esfera durante a sua trajetória é a força gravitacional. Seja P_o a potência instantânea da forçа gravitacional sobre a esfera imediatamente após o lançamento e P(t) a potência instantânea em qualquer instante de tempo entre o lançamento e o instante em que a esfera retorna ao solo (t_voo). Se P(t') é a potência instantânea no instante t' = (3t_voo)/4, assinale a opção que apresenta a razão P(t')/P_o.

Dado: Considere que durante o movimento da esfera a variação da força gravitacional sobre ela é desprezível.

Examine a figura abaixo.

A figura acima representa o trecho de uma tubulação por onde escoa um fluido de densidade 3,0.10³ kg/m³, da esquerda para a direita. As seções retas do lado esquerdo (A₁) e direito (A₂) da tubulação são circulares, paralelas, cujos centros estão alinhados horizontalmente e estão a uma distância d. Os raios das seções A, e A2 são, respectivamente R e 2R, e a velocidade do fluido ao passar pela seção A₂ é 2,0 cm/s. Considerando о escoamento laminar e o fluido ideal, assinale a opção que apresenta o trabalho total, em joules, realizado sobre o volume de 1,0 cm³ do fluido, para que ele se desloque a distância d entre as duas seções.

Examine a figura abaixo.

A figura acima representa uma tigela hemisférica descarregada de base circular aberta. Uma partícula pontual, portadora de carga elétrica positiva q, encontra-se situada exatamente no plano da base circular aberta, em uma posição fora do centro do círculo, mas ainda pertencente a esse plano. Considere ${\epsilon }_0$ a permissividade elétrica do vácuo, calcule o fluxo do campo elétrico $\overrightarrow{E}$ através da superfície curva que constitui a tigela e assinale a opção que apresenta o valor desse fluxo.

Examine a figura abaixo.

A figura acima representa um capacitor de placas paralelas, de área A, ligado a uma bateria ideal que mantém uma diferença de potencial V constante entre suas placas. Entre as placas do capacitor é inserida uma placa metálica neutra, paralela às placas externas e sem tocá-las. A espessura dessa placa metálica é menor que a distância entre as placas do capacitor. Considere também que a seção reta da placa metálica paralela às placas externas possui a mesma área A das placas do capacitor e que os efeitos de borda podem ser desprezados. Após o estabelecimento do equilíbrio eletrostático, a posição da placa metálica é tal que as espessuras das duas regiões de ar entre as placas externas e a placa metálica sejam d₁ e d₂, conforme indica a figura. Sabendo que V₁ e V₂ são os módulos das diferenças de potencial entre a placa metálica e cada uma das placas externas, correspondentes às regiões de espessura d₁ e d₂, respectivamente, assinale a opção correta.

Na ausência de correntes, cargas elétricas e campos estáticos, considere que as equações de Maxwell para o espaço livre, distante da fonte, forneceram como solução particular uma onda eletromagnética plana se propagando com a velocidade da luz no sentido positivo do eixo x. Tal solução é descrita pelos vetores campos elétrico e magnético dados pelas funções

$$\begin{gathered} \overrightarrow{E}(x,t)=(E_x(x,t),E_y(x,t),E_z(x,t))\text{e} \\ \overrightarrow{B}(x,t)=(B_x(x,t),B_y(x,t),B_z(x,t)) \end{gathered}$$

, respectivamente. Porém, dependendo da polarização, algumas componentes desses vetores são sempre nulas para quaisquer valores de xet. Sendo assim, ao longo da frente de onda, um conjunto possível das únicas componentes desses vetores assumindo valores não nulos é o conjunto:

Em um calorímetro termicamente isolado, 100 g de metanol líquido a 27 °C são adicionados a 200 g de água a 67 °C. Desprezando as trocas de calor com o material que reveste a parede interna do calorímetro, assinale a alternativa que apresenta a equação que mais se aproxima da variação da entropia do sistema metanol + água, em unidade de J/K, até a mistura atingir o equilíbrio térmico.

Dados: C_{metanol Iiquido} = 2,5.10³ J/(kg.K); C_água = 4,2.10³ J/(kg.K); e T_k= T_c + 273 K.

A chave S no circuito abaixo, em que todos os elementos são ideais, é deixada aberta por um longo tempo.

Imediatamente após ser fechada, são medidas a carga Q₀ armazenada no capacitor e a potência P₀ dissipada no resistor de 3$\Omega$. Muito tempo após a chave ser fechada, são medidas a carga armazenada, denominada Q_$\infty$ , e a potência dissipada P_$\infty$ nos mesmos elementos. O valor da razão $\frac{P_0{Q}_0}{P_{\infty }{Q}_{\infty }}$ é

Examine a figura abaixo.

A figura acima apresenta uma região retangular onde está presente um campo elétrico $\overrightarrow{E}$ = Eî, de intensidade E positiva e constante. No instante t = 0, um próton e um nêutron são lançados simultaneamente na região, a partir das posições ${\overrightarrow{r}}_P=x_P\hat{i}\text{e}{\overrightarrow{r}}_N=x_N\hat{i}$, respectivamente, com a mesma velocidade inicial ${\overrightarrow{v}}_0=v_0\hat{j}$, conforme indicado na figura. Despreze efeitos relativísticos e considere que a única força que pode atuar nas partículas é devido à interação com o campo elétrico (caso ocorra), sendo desprezíveis as forças de outra natureza. Assinale a opção que apresenta a equação horária do vetor velocidade do centro de massa ($\overrightarrow{v}$_cм(t)) do sistema próton-nêutron, em relação ao ponto O, em termos de E, $v_0$ da carga do próton (|e|) e das massas do próton e do nêutron (massa do próton $\approx$ massa do nêutron = m).

Examine a figura abaixo.

A figura acima mostra uma barra condutora que desliza sobre trilhos condutores paralelos com velocidade escalar constante v = 6,00 m/s. Considere que, ao mesmo tempo, são desprezadas as perdas ôhmicas nos condutores е uma potência igual a 20,0 watts é dissipada na resistência R. Se os trilhos estão afastados de 0,500 m, e considerando que na região está presente um campo magnético de intensidade 4,00 T saindo do papel, o valor da resistência R, em ohms, é:

Examine a figura abaixo.

A figura acima mostra uma estrutura rígida formada por duas hastes delgadas, fixadas entre si em forma de "L". A haste horizontal tem comprimento 2R e está alinhada perpendicularmente a um eixo de rotação vertical que passa pelo seu ponto médio. A haste vertical, de comprimento R, está soldada à extremidade direita da haste horizontal e se estende para baixo, como indicado na figura. Cada haste tem massa M. O conjunto gira em torno do eixo vertical com velocidade angular constante w. Em determinado instante, a solda que une a haste vertical à horizontal se rompe, fazendo com que a haste vertical se desprenda e caia. Despreze a resistência do ar e qualquer atrito no eixo de rotação. Nessas condições, a velocidade angular da haste horizontal imediatamente após o rompimento é:

Dado: Momento de inércia de uma haste delgada, de massa M e comprimento L, em relação ao eixo perpendicular passando pelo seu centro é dado por $\frac{1}{12}$ML².

Considere distribuições de carga elétrica no vácuo, em regime eletrostático. A Lei de Gauss relaciona o fluxo po campo elétrico, através de uma superfície fechada (superfície gaussiana), com a carga elétrica total nela contida. Sendo assim, coloque F (falso) ou V (verdadeiro) nas afirmativas abaixo, em relação à aplicação da Lei de Gauss, assinalando a seguir a opção correta.

( ) A Lei de Gauss permite calcular diretamente o campo elétrico sempre que for possível escolher uma superfície gaussiana sobre a qual o campo possua módulo constante, independentemente da orientação do campo em relação à superfície.

( ) Considerando uma esfera isolante carregada, о campo elétrico em um ponto externo à esfera depende apenas da carga total nela contida, sendo independente da maneira como essa carga se distribui no seu interior.

( ) Em um sistema com simetria cilíndrica infinita, caracterizada por invariância por rotações em torno de um eixo e por translações ao longo desse eixo, о campo elétrico é perpendicular ao eixo de simetria e possui módulo constante e direção uniforme sobre superfícies cilíndricas coaxiais.

( ) A Lei de Gauss pode ser deduzida a partir da Lei de Coulomb e de certas considerações de simetria.

( ) Se uma partícula pontual de carga q for colocada no interior de um cubo, fora do centro, o fluxo do campo elétrico através de uma das faces do cubo não pode ser calculado usando diretamente a Lei de Gauss.