Questões de Concurso sobre Física

Um microscópio composto de pesquisa possui uma objetiva com distância focal $f_{obj}=4,0\text{mm}$ e uma ocular com $f_{ocu}=25\text{mm}$. A distância entre as lentes (comprimento do tubo) é ajustada para que a imagem intermediária real se forme a $160\text{mm}$ da objetiva. Qual é o aumento linear total (em módulo) do microscópio para um observador com ponto próximo de $25\text{cm}?$

Uma corda ideal, homogênea, de densidade linear 𝜇 e submetida a uma tensão constante 𝑇 é percorrida por uma onda harmônica progressiva descrita pela função 𝑦(𝑥,𝑡) = 𝐴 𝑐𝑜𝑠(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡 + 𝛿). De acordo com o formalismo da mecânica ondulatória clássica, a potência instantânea 𝑃(𝑥,𝑡) transmitida através de um ponto 𝑥 da corda e a densidade de energia total $\frac{dE}{dx}$ associada ao elemento de comprimento 𝑑𝑥 guardam relações fundamentais com os parâmetros da onda. Considere 𝑣 = √𝑇/𝜇 como a velocidade de fase da onda. Assinale a alternativa que expressa corretamente a relação entre a velocidade transversal máxima das partículas da corda (𝑣_{𝑦,𝑚𝑎𝑥}) e a velocidade de fase (𝑣), bem como o comportamento das densidades de energia cinética (𝑑𝑇/𝑑𝑥) e potencial (𝑑𝑈/𝑑𝑥).

No desenvolvimento de relógios de pêndulo de alta precisão, um dos maiores obstáculos é a variação do período devido à dilatação térmica da haste. Para mitigar esse efeito, utiliza-se o “pêndulo de grade”, que consiste em um arranjo de barras verticais de dois metais distintos, cujas dilatações se compensam para manter o centro de oscilação em uma posição fixa. Considere um pêndulo cujo comprimento efetivo 𝐿 deve ser mantido constante em 0,50 m. O projeto utiliza hastes de aço (coeficiente de dilatação linear 𝛼_𝑎ç𝑜 = 1,1 × 10⁻⁵ ℃ ⁻¹ ) e hastes de alumínio (coeficiente de dilatação linear α_𝑎𝑙 = 2,3 × 10⁻⁵ ℃⁻¹). O arranjo é montado de forma que as hastes de aço se expandam para baixo, e as de alumínio, para cima, conforme o esquema a seguir:

Para que o comprimento efetivo 𝐿 permaneça rigorosamente invariável com a temperatura, a razão entre o comprimento total das hastes de aço (𝑙_𝑎ç𝑜) e o comprimento total das hastes de alumínio (𝑙_𝑎𝑙) deve ser aproximadamente:

Um circuito é composto por uma fonte de força eletromotriz ideal ℰ, um resistor de resistência 𝑅 e um capacitor de capacitância 𝐶, inicialmente descarregado. No instante 𝑡 = 0, a chave do circuito é fechada, iniciando o processo de carga. De acordo com a Regra das Malhas de Kirchhoff, analise as assertivas abaixo:

I. A equação diferencial que governa a carga 𝑞(𝑡) no capacitor é expressa por $R\frac{dq}{dt}+\frac{q}{c}$ = ℰ. A solução dessa equação diferencial linear de primeira ordem, que satisfaz a condição inicial 𝑞(0) = 0, resulta em uma corrente instantânea 𝑖(𝑡) = $\frac{\mathcal{E}}{R}$ 𝑒^{−𝑡/𝑅𝐶}.

II. A energia total fornecida pela fonte ℰ durante todo o processo de carga (de 𝑡 = 0 até 𝑡 → ∞) é dada pela integral ${\int }_0^{\infty }$ ℰ ⋅ 𝑖(𝑡)𝑑𝑡, resultando no valor acumulado de 𝐶ℰ² .

III. Metade da energia total fornecida pela fonte é armazenada no campo elétrico do capacitor como energia potencial eletrostática $\left((U=\frac{1}{2}C{\mathcal{E}}^2\right)$ , enquanto a outra metade é obrigatoriamente dissipada como energia térmica no resistor pelo efeito Joule, independentemente do valor da resistência 𝑅.

Quais estão corretas?

No estudo da estática, a análise do equilíbrio de um corpo rígido exige que a resultante das forças externas e o torque resultante em relação a qualquer ponto sejam nulos. No entanto, o equilíbrio não garante a estabilidade do sistema. Para que um corpo rígido flutuante permaneça em equilíbrio estável, é necessário que, ao sofrer uma pequena inclinação, o _____________ se localize acima do _____________, gerando um torque restaurador. Além disso, embora possuam as mesmas dimensões físicas, o Sistema Internacional de Unidades recomenda que o torque seja expresso em _____________ e o trabalho, em _____________, visando evitar a confusão entre o caráter vetorial da tendência de rotação e o caráter escalar da transferência de energia.

Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas do trecho acima.

Durante uma aula sobre a Segunda Lei da Termodinâmica, um professor propõe aos estudantes a análise do desempenho de um refrigerador utilizado no armazenamento de reagentes no laboratório da instituição. O equipamento opera com potência elétrica constante d $360$W e mantém o compartimento interno à temperatura de -3^oC, rejeitando calor para o ambiente do laboratório, cuja temperatura é 27^oC.

Para a análise, consideram-se dois cenários:

I. o refrigerador opera como um dispositivo reversível entre dois reservatórios térmicos ideais;

II. o coeficiente de desempenho do equipamento corresponde a 2/3 do valor máximo teoricamente possível (coeficiente de desempenho de Carnot) para as temperaturas envolvidas.

Admite-se regime estacionário, temperaturas constantes nos reservatórios térmicos e que toda a potência elétrica consumida seja convertida em trabalho mecânico do compressor. Considerando as temperaturas absolutas (em Kelvin) e um intervalo de 1,0 min de operação, assinale a alternativa correta que apresenta, respectivamente, a quantidade de calor retirada do compartimento interno (em ) nas situações I e II.

O processo cíclico a seguir é representado pelo diagrama onde a entropia está como função da temperatura. Neste ciclo, as linhas horizontais são paralelas ao eixo da temperatura e as verticais são paralelas ao eixo da entropia.

Informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma sobre o diagrama.

( ) De A para B o volume aumenta e o sistema absorve calor.

( ) De B para C o volume aumenta e o sistema não troca calor.

( ) De C para D o volume diminui e o sistema rejeita calor.

( ) De D para A o volume diminui e o processo é adiabático.

De acordo com as afirmações, a sequência correta é:

“Toda ação corresponde a uma reação de mesma intensidade e direção, mas de sentido contrário.” Este enunciado corresponde a que lei da Física?

As juntas de dilatação são utilizadas em estruturas metálicas para evitar deformações causadas pela variação de temperatura. Em uma ponte metálica, duas barras de aço idênticas são colocadas alinhadas, deixando-se entre elas um espaço de 4 mm quando a temperatura ambiente é de 20 °C. Cada barra possui comprimento de 10 m e coeficiente de dilatação linear igual a 2,0 × 10^-5 °C^-1. Considerando que as barras se dilatam igualmente, determine a temperatura máxima ambiente a fim de que os trilhos não se deformem devido ao efeito da dilatação térmica.

O chuveiro elétrico é o aparelho responsável pela maior parcela do consumo elétrico no dia a dia da maioria das residências brasileiras. Em dias de frio rigoroso, é comum que a chave seletora seja posta na posição “Inverno”, por aquecer mais a água. Para que isso ocorra, o circuito interno do aparelho modifica, através dos contatos físicos, o trajeto da corrente na resistência. Ao posicionar o chuveiro em “Inverno”, a resistência elétrica do circuito é _________, permitindo que a intensidade da corrente elétrica que o atravessa _________. Consequentemente, a potência elétrica dissipada por efeito Joule é _________, acarretando um _________ consumo de energia elétrica pelo aparelho, caso o tempo de banho dos moradores permaneça o mesmo.

Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas do trecho acima.

Durante um ensaio de Gamagrafia Industrial para inspeção de solda em um oleoduto (Teste Não Destrutivo – END), um irradiador portátil utiliza uma fonte selada de 192-Irídio(¹⁹²Ir) com uma atividade de 8,0 Ci. A fonte é projetada para estar próxima a 2,0 m de uma barreira temporária de concreto. A taxa de exposição medida no limite da Área Controlada, a 2,0 m da fonte, é de 4 mR/h. Sabe-se que o coeficiente de atenuação linear do concreto para fonte de 192Ir em MeV é μ = 0,15 cm⁻¹, dado: Ln(0,125) = – 2,0.

Assinale a opção que indica a espessura mínima de parede necessária para que a taxa de exposição na área vizinha não ultrapasse 0,5 mR/h.

No que diz respeito a circuitos elétricos, julgue os itens subsecutivos.

I Em um circuito elétrico, caso os resistores R₁, R₂ e R₃ estejam arranjados em série, a corrente elétrica que os alimenta é a mesma.

II A potência dissipada por um resistor depende apenas da corrente que passa por ele.

III Em um circuito elétrico, caso os resistores R₁, R₂ e R₃ estejam arranjados em paralelo, a tensão elétrica sobre eles é a mesma.

IV Em um circuito composto por uma fonte de tensão contínua que alimenta uma associação de resistores em série, o resistor de maior resistência dissipará maior potência.

Assinale a opção correta.

Fenômenos ondulatórios e luminosos podem ser descritos a partir de propriedades como frequência, comprimento de onda, velocidade de propagação e interação com diferentes meios. A análise desses fenômenos permite compreender comportamentos como refração, difração e interferência, fundamentais para a explicação da propagação da luz. A partir desses aspectos físicos, marque a alternativa correta.

A aceleração da gravidade 𝑔 é medida indiretamente por um pêndulo simples através da relação 𝑔 = 4𝜋²𝐿/𝑇². Em um experimento controlado, as incertezas sistemáticas foram eliminadas. Se a incerteza relativa no comprimento do fio (𝜎_𝐿/𝐿) é de 2% e no período (𝜎_𝑇/𝑇) é de 3%, a incerteza relativa resultante em 𝑔, pelo método de propagação de incertezas (quadratura), é aproximadamente

Assinale a alternativa que indica a correta medição apresentada no paquímetro abaixo.

O laboratorista do laboratório de Física montou dois circuitos elétricos com os seguintes elementos: Quatro pilhas de ε=1,5 V e r=1,0 Ω; um motor de ε′=1,5 V e r′=1,0 Ω; um resistor de 2,0 Ω; e dois resistores de 1,0 Ω, como mostra a figura a seguir.

Desconsiderando a resistência dos fios que fazem as ligações, é correto afirmar que:

A unidade de medida adotada internacionalmente para a medida de cargas elétricas é chamada de:

A figura a seguir apresenta um fio condutor rígido muito longo, sendo percorrido por uma corrente elétrica variável no tempo, de acordo com a função I(t) = 2 cos(4t), onde t é o tempo. Ao lado do fio tem uma espira retangular de dimensões iguais a A = 2,0 cm e B = 3,0 cm. Além disso, a espira encontra-se a uma distância R = 1,0 cm do fio.

Considerando que a permeabilidade magnética no meio é μ₀ = 4π × 10^-7 T.m/A, a força eletromotriz induzida na espira, em volts, no instante de tempo igual a $\frac{\pi }{8}$ segundos, está indicada corretamente em

Um Analista de radioproteção precisa avaliar o melhor detector para se usar na área controlada. A partir de critérios técnicos, a seleção de detectores de radiação (como Geiger-Müller, Cintiladores ou Semicondutores), analise os itens a seguir e assinale (V) para verdadeiro e (F) para falso.

( ) A Eficiência Absoluta é a razão entre as contagens registradas e o número de partículas que realmente alcançam a área sensível do detector, sendo um parâmetro essencial em geometrias de contagem 4π.

( ) A Resolução Energética, normalmente expressa pela Largura Total à Meia Altura, FWHM, deve ser a maior possível para melhorar a separação entre picos de energia próximos em um espectrômetro.

( ) O Tempo Morto torna-se mais crítico em altas taxas de contagem, exigindo maior correção, porque aumenta a perda de pulsos válidos.

( ) Detectores gasosos, como câmaras de ionização e contadores proporcionais, tendem a ser mais adequados para detectar gamas de alta energia do que semicondutores, por apresentarem maior densidade e número atômico efetivo.

A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é

A poluição sonora é um problema crescente nos grandes centros urbanos, causada principalmente pelo trânsito intenso, carros com os “famosos” paredões de som, indústrias e eventos com caixas de som amplificadas. A exposição prolongada a níveis elevados de som pode provocar danos à saúde, como estresse, dificuldade de concentração e perda de audição. Considera-se que o limiar auditivo do ouvido humano, ou seja, a menor intensidade sonora que o ouvido humano é capaz de ouvir, é 𝐼₀ = 10⁻¹² W/m² que corresponde a um nível sonoro de 0 dB. Considerando um show de rock, em que a intensidade sonora próxima às caixas de som atinge 10 W/m², o nível sonoro correspondente é de aproximadamente: