Questões de Concurso sobre Física experimental (segurança e técnicas de laboratório, precisão de instrumentos etc)

Em um laboratório de Física, um estudante utiliza um paquímetro (Figura 1) para medir o diâmetro de um cilindro metálico. A leitura na escala fixa (régua) do paquímetro é 2,30cm. Na escala do nônio/vernier, a coincidência com a escala principal ocorre na marca 6. Sabendo que a resolução do paquímetro é de 0,05mm, o valor CORRETO do diâmetro do cilindro, respeitando a quantidade adequada de algarismos significativos, será:

Em análises realizadas por espectrometria de massas com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS), a formação de espécies moleculares como óxidos e hidratos é um dos principais fatores que afetam a precisão das medições isotópicas e elementares. Analise as sentenças abaixo e assinale V para verdadeira ou F para falsa.

( ) Quando a potência do plasma é insuficiente, o processo de atomização e ionização é incompleto, favorecendo reações químicas residuais, sendo uma das principais causas da produção de óxidos.

( ) A redução do limite de detecção é resultado do ruído de fundo gerado pela formação dessas espécies que reduzem o sinal de íons atômicos livres.

( ) Interferências de óxidos podem distorcer concentrações de elementos terras-raras.

A sequência correta é:

Sobre as características dos detectores para espectroscopia por Dispersão de Comprimento de Onda (Wavelength Dispersive Spectroscopy, WDS) e para Difração de Elétrons Retroespalhados (Electron Backscatter Diffraction, EBSD), analise as afirmativas a seguir.

I. O detector WDS separa os raios X característicos com base em difração em cristais analisadores.

II. No detector WDS, a calibração de comprimento de onda é feita com padrões minerais ou metálicos.

III. O detector EBSD coleta o padrão de difração de elétrons estacionários.

IV. Calibração no detector EBSD tem relação geométrica com o ângulo de inclinação da amostra.

Está correto o que se afirma em

Nas imagens abaixo temos a representação lateral e frontal de um tubo de raios catódicos. Na visão lateral (imagem de cima) o feixe de elétrons (tracejado) parte da esquerda e incide sobre a tela de fósforo à direita (e emite luz visível).

Quando não há aproximação do imã ou de um campo magnético suficientemente intenso o feixe atinge o centro da tela.

Com o intuito de desviar o feixe, foi realizada uma sequência de aproximação dos pólos norte (N) ou sul (S) de um ímã na região do tubo próximo de onde ele se alarga (linha pontilhada no diagrama). Os cortes transversais A, B, C e D, tanto da tela quanto da região pontilhada coincidem. A sequência de experimentos é indicada na tabela: primeiro foi aproximado o pólo norte do ímã pelo lado A, depois o mesmo pólo pelo lado B, em seguida o pólo sul pelo lado C e por último o pólo norte pelo lado D.

Assinale a alternativa que preencha corretamente a última linha da tabela com a indicação da posição do ponto luminoso produzido na tela, utilizando a mesma referência dos pontos A, B, C e D, em cada situação da sequência (1, 2, 3 e 4) em que é observado.

O comprimento de um objeto é frequentemente medido por meio de comparação direta, utilizando instrumentos como uma régua milimetrada ou um paquímetro universal. Contudo o comprimento também pode ser medido por meio de efeitos indiretos, como o da rotação de um parafuso, utilizando um micrômetro de arco.

Com base nas informações expostas e em seus conhecimentos acerca de instrumentos de medição, analise as seguintes afirmações:

I- Pode-se atribuir a todas as medições de comprimento listadas uma incerteza mínima de metade da menor escala do instrumento utilizado diretamente.

II- Dentre os instrumentos listados, apenas o paquímetro pode ser utilizado adequadamente para medir o comprimento transversal de uma fenda ou cavidade.

III- Dentre os instrumentos listados, o mais adequado para medir com três algarismos significativos a espessura do grafite utilizado em uma lapiseira 0.5mm é o micrômetro de arco.

IV- O cursor de um paquímetro universal é dotado de um parafuso, que tem como funcionalidade principal a realização de um ajuste fino, movendo o cursor suavemente a cada volta.

Estão corretas apenas

Com o intuito de estudar a estabilidade da tensão elétrica da saída de um equipamento do laboratório, o laboratorista tem ao seu dispor um multímetro analógico e um multímetro digital, de qualidade similar. Ao conectar o multímetro analógico, ele observa que o ponteiro oscila entre os valores de 9,2 V e 12,2 V. (Considere $\sqrt{2}=1,4$ e$\sqrt{3}=1,7$).

Com base nas informações anteriores, avalie as seguintes afirmações:

I - Ao se conectar o multímetro digital, será lido um valor fixo igual a 10,7 V.

II - No caso da tensão elétrica de saída ser uma tensão alternada, o valor de pico pode passar de 17,0 V.

III - No caso da tensão elétrica de saída ser uma tensão alternada, o valor médio de pico a pico será de 30,0 V.

IV - Considerando-se uma distribuição retangular para a leitura do multímetro analógico, a incerteza (intervalo/$\sqrt{12}$ ) dessa leitura é de 0,9 V.

Está correto apenas o que se afirma em

Ao analisar o relatório de um experimento sobre capacitores, um estudante encontrou o seguinte gráfico:

A reta é descrita pela função $Q=aV+b$ . Com base nas informações dadas, avalie as seguintes afirmações:

I - A reta no gráfico representa um ajuste linear.

II - O valor de a na função representada possui unidade Farads (F).

III - É possível inferir, pela função, que a relação entre a carga elétrica e a tensão é diretamente proporcional.

IV - O erro associado às medidas de $V$ é constante e pode ser visualmente observado por meio das barras horizontais em cada ponto da série de dados.

Está correto apenas o que se afirma em

O multímetro digital é um instrumento muito versátil e extremamente útil no estudo de circuitos elétricos. Essa versatilidade se dá devido às diferentes maneiras em que o equipamento pode ser conectado e às diversas funções em que ele pode ser configurado, tornando possível a medição de diferentes grandezas e escalas em um único equipamento.

Considere o texto referente à utilização de um multímetro digital num experimento da Lei de Faraday.

Na primeira parte do experimento, ligou-se, em série, uma bobina pequena, um LED e o multímetro. Em seguida, mostrou-se que, durante a aproximação de um imã (ferromagneto) da bobina pequena, o LED acendia ligeiramente, e a leitura do multímetro variava brevemente com a luz quando configurado no modo _____________, enquanto no modo _____________ lia-se um valor constante.

Na segunda parte do experimento, mantido o arranjo, posicionou-se a bobina pequena dentro de uma bobina de Helmholtz, de forma que se fez necessário, para a leitura correta, trocar a leitura de tensão de _____________ para _____________ do modo voltímetro.

A sequência que preenche, corretamente, as lacunas do texto é

Um estudante de Licenciatura Plena em Física fixou a extremidade superior de uma corda de 2,5 m de comprimento e de massa 0,2 kg no teto do laboratório de física experimental. Na ponta inferior, dependurou um corpo de massa m, de maneira que a corda ficasse tensionada. Em seguida, aproximou-se da corda e a puxou suavemente, provocando ondas transversais que se deslocam para cima de acordo com a equação abaixo:

$y\left(x,t\right)=\left(4,25mm\right)\cos \left[\left(172,0\frac{rad}{m}\right)x-\left(1365\frac{rad}{s}\right)t\right]$

Com relação às características do movimento dessa onda, são feitas as seguintes afirmativas:

I – A velocidade de propagação da onda é de 7,93 m/s.

II – O tempo necessário para o pulso da onda percorrer toda a extensão da corda foi de 1,0 s.

III – O comprimento de onda vale 0,036 m.

IV – A tensão na extremidade superior da corda vale aproximadamente 5,0 N.

Está (ão) CORRETA(S) apenas a(s) afirmativa(s):

Para editar um documento faz-se necessário o uso de uma fonte tipográfica, como, por exemplo, as fontes Arial ou Times New Roman, cujo tamanho é definido usualmente em pontos ou paicas.

Sabendo-se que doze pontos correspondem a uma paica e que uma polegada é igual a seis paicas, estime quantas vezes o caractere “A” pode ser tipografado em uma área A4 (297 mm x 210 mm), se esse caractere ocupa uma área de 72 pontos² (Lê-se: 72 pontos quadrados).

A adoção do sistema métrico decimal no Brasil constituiu uma questão complexa que envolveu vários fatores sociais. As medidas de comprimento, peso e volume comumente utilizadas já estavam arraigadas culturalmente desde o período colonial pelos velhos padrões do antigo sistema de origem ibérica (Portugal e Espanha), como o côvado, a cuia, a vara, dentre outros:

No Brasil, acompanhou-se, geralmente de forma frouxa, os padrões empregados em Lisboa

(...)

Na literatura naval do século XV e XVI (Guedes, 1975) as unidades mais comumente utilizadas para a mensuração dos comprimentos, velocidades, capacidades e pesos são: palmo de goa (0.256 m), braça (1.83m), milha (marítima), nó (1 milha/hora), canada, martelo (1/16 canada), alqueire, tonel (624 canadas).

(...)

A abertura dos portos brasileiros ao comércio com outras nações, que não Portugal, e a independência política, que estabeleceu a necessidade do novo estado ditar as normas comerciais e arrecadar impostos, influenciaram o surgimento das iniciativas de aprimorar o sistema de pesos e medidas até então vigente (...) Finalmente, em 26 de junho de 1862, inspirada na proposta de Batista de Oliveira e em pareceres e manifestações de outros defensores, a implantação do sistema métrico decimal virou a Lei nº 1157 (MOREIRA E MASSARANI, 1997).

No entanto, muito pouco foi feito para esclarecer a população em relação aos novos padrões. Em 1874, eclodiu uma revolta na província da Paraíba que se espalhou, posteriormente, por Pernambuco, Rio Grande do Norte e Alagoas, agregando uma rede bastante difusa de insatisfações, que veio a ser conhecida como a Revolta dos Quebra-Quilos:

No dia 31 de outubro de 1874, nos distrito de Fagundes, no interior da Paraíba, homens e mulheres aproveitaram a feira local para se manifestar. Alvo inicial da ira popular, o arrematador de impostos Francisco Antônio de Sales foi cercado por grande número de indivíduos armados de facas e cacetes, liderados por um popular de nome João Nunes. Após colocar o coletor para correr, começaram gritar Abaixo os impostos! (...) Um outro grupo, desta vez liderado por um sujeito chamado Marcolino de tal, entrou em ação, arrancando das mãos dos comerciantes os novos pesos e medidas do sistema métrico decimal para destruí-los, aos gritos de Quebra os quilos! (LIMA, 2004)

Com base nos textos anteriores e em seus conhecimentos sobre os sistemas de medidas, avalie as seguintes afirmações:

I - Com medo de ser enganada por comerciantes que quisessem se aproveitar da falta de conhecimento do novo sistema, a população destruiu os novos pesos e medidas como expressão de sua insegurança.

II - A milha marítima, ou milha náutica, corresponde a um minuto de arco de um grande círculo da Terra na região navegada, possuindo, portanto, um valor global exato.

III - Um buraco de 7 (sete) palmos de goa é mais raso do que um buraco de 1 (uma) braça.

IV - Em 1 (um) tonel cabem exatos 39 martelos.

Está correto apenas o que se afirma em

Com a finalidade de obter experimentalmente a componente horizontal do campo magnético da Terra, usou-se uma bússola situada no centro do arranjo de uma bobina de Helmholtz com o eixo orientado na direção Norte-Sul. Ao ligar-se a bobina de Helmholtz, a agulha da bússola sofre uma deflexão θ apontando na direção B_R, como mostrado na figura a seguir.

Considerando-se B o campo da bobina de Helmholtz e B_Th o campo magnético horizontal da Terra, a expressão que calcula corretamente o campo horizontal do planeta é

Em um laboratório de física, um grupo de estudantes munidos de uma trena, um cronômetro e um corpo de prova decidiu determinar a aceleração da gravidade local. Para tanto, foi combinado que um estudante escolhesse diversas alturas para soltar o corpo de prova e gritasse “Já!” quando fosse fazê-lo. Então um segundo estudante acionou o cronômetro e o interrompeu ao enxergar o corpo de prova colidir com o solo.

Com esse procedimento, obteve-se o seguinte conjunto de dados:

Com base nas informações anteriores, avalie as seguintes afirmações:

I - O tempo de queda é diretamente proporcional à altura do lançamento.

II - É possível afirmar corretamente que os resultados ficam mais exatos para alturas maiores.

III - O procedimento adotado possui um erro sistemático na altura, pois envolve o tempo de reação dos estudantes.

IV - O valor médio obtido para a aceleração da gravidade a partir desse conjunto de dados é de 8,5 m/s².

Está correto apenas o que se afirma em

Um estudante de engenharia encontra no laboratório um tubo de vidro uniforme, fino e comprido, preenchido por um fluido desconhecido. Ao segurar o tubo em suas mãos, o estudante percebe que o fluido se expande ou se contrai linearmente, a depender da temperatura à qual o tubo é exposto. Intrigado pelas marcações no tubo sem nenhuma unidade, esse estudante mergulha o tubo em um recipiente de gelo fundente e, depois de um tempo, lê o valor “-125”. Na sequência, o tubo é mergulhado em água fervente, e a marcação muda para “275”.

Se o estudante colocar esse tubo em suas axilas (37 °C), qual deverá ser, aproximadamente, a leitura na unidade do tubo, depois de um certo tempo? (Considere as medidas em nível do mar.)

A teoria da relatividade contribuiu para formar uma imagem realística sobre a natureza física, em particular acerca das relações entre teoria, matemática e experiência.

Um técnico de laboratório de Física precisa montar um aparato para a aula de eletromagnetismo. Será necessário medir algumas grandezas físicas durante o experimento. As grandezas a serem medias são: 1. corrente elétrica; 2. diferença de potencial elétrico; 3. resistência; 4. potência.

Nessa mesma ordem, os equipamentos de medição a serem utilizados são:

Preencha as lacunas do texto a seguir.

Sobre metrologia, é correto afirmar que o (a) _________ é a estimativa que permite quantificar a confiabilidade do resultado de uma medição, enquanto o (a) _________ é igual à diferença entre o resultado da medição e o valor verdadeiro. Já a partir de um procedimento que envolve observações repetidas, pode-se estimar um (a) _________ do tipo _________.

A sequência que preenche corretamente as lacunas do texto é

Leia o texto abaixo:

A aceleração da gravidade foi medida no Departamento de Física da UFMG, no dia 29 de julho de 1981, uma quarta-feira, no local onde hoje se situa o Auditório 4, e que na época era parte de um grande espaço destinado a aulas práticas de Física Geral.

A medição foi realizada pelo técnico João Gualda, da Coordenadoria de Geofísica do Observatório Nacional (ON), RJ, dentro do programa de estabelecimento da Rede Gravimétrica Fundamental Brasileira. Acompanharam a operação o Prof. Luiz Muniz Barreto, então Diretor do ON, o Prof. Rodrigo Dias Társia do Departamento de Física e o Prof. Domingos S.L. Soares, que na ocasião ministrava uma aula prática de Termodinâmica.

O valor encontrado foi

g = 9,78 38 163(4) m/s².

Para comparação, o valor medido no Aeroporto da Pampulha foi

g = 9,78 38 550(4) m/s².

Os valores obtidos foram corrigidos dos efeitos de marés continentais, segundo informação fornecida pelo técnico que realizou a medida. Semelhantemente aos oceanos, a crosta terrestre sofre deformações, especialmente devido à influência da Lua. As correções obviamente são feitas para o instante da realização da medida.

Fonte: Disponível em: <http://lilith.fisica.ufmg.br/~dsoares/g/g.htm>

Com base no texto anterior e em seus conhecimentos sobre precisão e incertezas, avalie as seguintes afirmações:

I- Sem a devida indicação dos instrumentos utilizados para essa medição, não é possível deduzir se a medida foi feita por um pêndulo oscilante ou um gravímetro de mola selado à vácuo.

II- As medições no campus da UFMG são exatas em relação às medidas realizadas no aeroporto da Pampulha em 4 milionésimos.

III- Sem conhecer o valor absoluto de g em Belo Horizonte, é impossível afirmar qual dos dois valores de g apresentados é o mais preciso.

IV- Embora o algarismo duvidoso seja na casa decimal 10^–7, ambos valores de g apresentados possuem oito algarismos significativos.

Estão corretas apenas

Em uma aula experimental sobre circuitos elétricos tem-se um capacitor associado em série com um resistor e uma bateria. Quando o capacitor está totalmente carregado o processo de descarga dele é fornecido pela seguinte equação:

$V\left(t\right)=V_0{e}^{-\frac{t}{RC}}$,

em que $V(t)$ é a função que descreve a diferença de potencial (ddp) nos terminais do capacitor em função do tempo. Aqui, $V_0$ é a ddp máxima nos terminais, $R$ é o valor da resistência e $C$ o valor da capacitância. Se obtivermos o gráfico desse experimento teremos um decaimento exponencial da tensão no capacitor.

Após a linearização do gráfico, qual é o módulo da inclinação da reta?

Em um experimento de circuitos elétricos tem-se a seguinte ligação:

O amperímetro A mede um valor de 500 mA. O valor de R corresponde a 100 Ω.

Nestas condições, qual é o valor da diferença de potencial (ε) na bateria em volts?