Questões de Concurso sobre Física

Quando uma partícula se desloca em linha reta sob a ação de uma força conservativa, pode-se inferir diversas possibilidades e características do movimento, examinando-se a dependência da energia potencial com a posição. A figura mostra uma função da energia potencial U(x) hipotética e geral.

Fonte: Imagem produzida pelo autor, usando software livre.

Com base nessa figura, assinale a alternativa correta.

Dois alto-falantes de um sistema de cancelamento de ruído industrial estão separados por $3,0m$ e emitem ondas sonoras em fase com frequência de 170 Hz. Um técnico se posiciona a uma distância d em frente a um dos alto-falantes, de modo que o triângulo formado pelos dois alto-falantes e o técnico seja um triângulo retângulo. Qual o menor valor de d para que o técnico experimente uma interferência totalmente destrutiva?

($V_{SOM}=340m$/$s$).

No experimento de Rutherford, partículas alfa de carga 2e e energia cinética inicial T colidem frontalmente com um núcleo de ouro de carga Ze, em repouso e muito mais pesado que a partícula alfa. A distância de mínima aproximação d, que define o limite superior para o raio do núcleo nesse modelo clássico, é dada pela expressão:

Leia os excertos a seguir.

Excerto I. A crescente utilização de dispositivos eletroeletrônicos portáteis tem ampliado significativamente a demanda por pilhas e baterias, algumas das quais contêm metais pesados potencialmente tóxicos, como mercúrio, cádmio e chumbo, capazes de provocar impactos ambientais e riscos à saúde humana quando descartados de forma inadequada.

Excerto II. No Brasil, a Resolução nº 257 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) estabelece diretrizes para o gerenciamento ambientalmente adequado de pilhas e baterias usadas, regulamentando procedimentos relacionados à coleta, reutilização, reciclagem, tratamento e disposição final desses resíduos.

Sobre os excertos apresentados, assinale a alternativa CORRETA.

Ao analisar uma aula prática, um professor solta simultaneamente dois objetos de massas diferentes a partir da mesma altura, em um ambiente no qual a resistência do ar pode ser desconsiderada. Ambos atingem o solo no mesmo instante. Essa observação permite concluir que:

A polarização é um fenômeno ondulatório que permite distinguir ondas transversais de ondas longitudinais. Sobre a polarização da luz por reflexão (Ângulo de Brewster), afirma-se que, quando a luz incide sobre uma superfície dielétrica com o ângulo de Brewster:

A "catástrofe do ultravioleta", um impasse clássico da física no final do século XIX, foi resolvida por Max Planck. A divergência teórica que caracterizava esse fenômeno ocorria porque a Física Clássica (Equipartição da Energia):

A equação da onda relaciona as derivadas parciais y(x,t) com suas derivadas temporais. Essa equação é escrita como:

Dentre as funções apresentadas, assinale aquela que não satisfaz a equação da onda. Considere A e K constantes e i = $\sqrt{-1}$

Utilizando o modelo do Espalhamento Compton, determine a diferença no comprimento de onda de um fóton após sofrer espalhamento por elétrons livres estacionários, considerando que o ângulo de espalhamento do fóton em relação à sua direção inicial é θ = 45°. Admita que os elétrons não estão ligados a átomos ou moléculas e que sua velocidade inicial é desprezível.

Considere a constante de Compton para o elétron λ_c = 2,43 x 10^-12 m.

Uma onda mecânica harmônica propagase ao longo de uma corda esticada, sendo descrita pela função de onda y(x,t) = Asen(kx - ωt) em que y(x,t) representa o deslocamento transversal de um ponto da corda em relação à posição de equilíbrio, k é o número de onda, A é a amplitude e ω é a frequência angular da oscilação. Sabendo que, em uma onda mecânica, os pontos do meio apenas oscilam em torno de suas posições de equilíbrio, a velocidade de um ponto da corda situado em um ponto fixo em x é:

Em uma indústria química, um tanque cilíndrico é utilizado para realizar a mistura de um líquido incompressível. Durante o processo, o tanque gira em torno de seu eixo vertical com velocidade angular constante ω. Após algum tempo, o líquido passa a girar solidariamente com o recipiente, sem escoamento relativo, atingindo o equilíbrio no referencial em rotação.

Considere dois pontos situados no mesmo plano horizontal dentro do líquido:

o ponto A, localizado sobre o eixo de rotação (r_A = 0);

o ponto B, localizado a uma distância x do eixo (r_B = x).

Sabendo que, no referencial em rotação, o fluido está em equilíbrio sob a ação da aceleração centrífuga ω²r, a expressão CORRETA para a diferença de pressão p_B – p_A é:

Um bloco de gelo de massa${}^m$ funde-se completamente em água líquida a 0°C (273 K). Sendo $L_f$ o calor latente de fusão, a variação de entropia da água é:

Uma partícula de massa m move-se ao longo do eixo x sob a ação de um campo de forças unidimensional conservativo, descrito pelo potencial U(x) = U₀[(x / a)⁴ - 2(x / a)²], em que U₀ > 0 e a > 0 são constantes reais.

A partícula é lançada a partir da posição x = 0 com velocidade inicial v0, em um sistema isolado, sem forças dissipativas.

Considere valores de v₀ tais que o movimento seja limitado e que a partícula execute oscilações de pequena amplitude em torno de um dos pontos de equilíbrio estável do sistema.

Determine a frequência angular ω dessas pequenas oscilações e assinale a alternativa CORRETA.

Um elétron de massa${}^m$ e carga${}^e$ é acelerado a partir do repouso por uma ddp${}^V$ tal que $eV\sim m{c}^2$. Nessas condições, deve-se usar a relação relativística energia–momento para determinar o comprimento de onda de De Broglie $\lambda =h/p$.

A alternativa CORRETA é:

Suponha que determinado sensor imageador opere com comprimento de onda de 3 cm. Considerando que a velocidade de propagação da radiação eletromagnética seja de 3 × 10⁸ m/s e que a frequência seja inversamente proporcional ao comprimento de onda e diretamente proporcional à velocidade de propagação, assinale a opção que apresenta corretamente a frequência de operação desse sensor.

De acordo com a Base Nacional Comum Curricular (BNCC), a área de ciências da natureza e, por consequência, o componente curricular de ciências devem garantir aos alunos o desenvolvimento de competências específicas, tais como

I compreender conceitos fundamentais e estruturas explicativas das ciências da natureza, bem como dominar processos, práticas e procedimentos da investigação científica.

II compreender as ciências da natureza como empreendimento humano, e o conhecimento científico como uma aproximação sucessiva da verdade, que independe dos processos culturais e históricos que lhe dão origem.

III avaliar aplicações e implicações políticas, socioambientais e culturais da ciência e de suas tecnologias para propor alternativas aos desafios do mundo contemporâneo, inclusive aqueles relativos ao mundo do trabalho.

Assinale a opção correta.

A água apresenta um diagrama de fases singular, no qual a curva de fusão (fronteira sólido-líquido) possui inclinação negativa. Com base na Equação de Clapeyron e nas propriedades macroscópicas da água, esse comportamento está associado ao fato de que:

Em 1897, o físico britânico J. J. Thomson investigava os “raios catódicos”, raios emitidos quando uma grande diferença de potencial é aplicada entre dois eletrodos, em um tubo de vidro sob vácuo.

Em seu famoso experimento, Thomson observou que os raios catódicos eram desviados em direção à placa carregada positivamente de um campo elétrico. Essa observação permitiu a ele concluir que os raios catódicos

A corrente elétrica 𝑖 em função da diferença de potencial 𝑉, aplicada aos extremos de dois resistores, R1 e R2 está representada no gráfico a seguir.

Ao analisar o gráfico, um aluno concluiu que:

I. A resistência dos resistores é constante e por isso são considerados ôhmicos.

II. A resistência do resistor R1 é maior que a resistência do resistor R2.

III. Quando submetidos à diferença de potencial de 20 V, a potência dissipada no resistor R1 é o dobro da potência dissipada no resistor R2.

IV. A resistência equivalente desses dois resistores, em uma associação em paralelo, é 150 Ω.

Com base nisso, pode-se concluir que é correto o que se fala em:

Em um procedimento industrial, a massa de determinado gás, ideal e monoatômico, que está contida em um recipiente, experimenta um processo de transformação termodinâmica. Nesse processo, a pressão P, em função do volume V, nesse recipiente, apresenta o comportamento indicado no gráfico a seguir.

Durante tal processo, o calor recebido pelo gás, em joules, é igual a: