Questões de Concurso sobre Teorias, Leis, Princípios e Propriedades Físicas de materiais

Em 1905 Albert Einstein estabeleceu a cinemática relativística, que prevê fenômenos como a dilatação temporal para referenciais com movimento relativo. Hoje, 112 anos depois, as correções relativísticas são empregadas, por exemplo, no sistema de GPS, que utiliza o tempo para medir distâncias e portanto posicionar os corpos na superfície do planeta a partir da recepção dos sinais enviados por satélites que estão a 20x10³km da superfície. As correções devido à relatividade geral são ainda maiores, entretanto vamos considerar apenas a correção devida à relatividade restrita.

Considere um satélite com velocidade relativa ao referencial terrestre de 4000m/s. A dilatação temporal que fará o período de um relógio no satélite em relação ao mesmo período T no referencial na Terra será dada por T’= T/ɣ, com ɣ sendo o fator de Lorentz que pode ser expandido em série conforme a fórmula abaixo:

$\frac{1}{ɣ}=\sqrt{1-{\left(\frac{v}{c}\right)}^2}\approx 1-\frac{v^2}{2c^2}$

Dessa maneira a cada segundo dos relógios terrestres (T=1s) no tempo próprio do satélite haverá a redução de T’= 1- v²/(2c²) segundos. Assinale abaixo o número aproximado de microsegundos (10-6 segundos) que o relógio do satélite estaria atrasado em relação à relógios na Terra ao final de um dia. Considere c=3x10⁸m/s:

Celulares colocados dentro de um aparelho de microondas desligado e aterrado perdem a capacidade de fazer e receber ligações. Assinale a alternativa que indica o fenômeno físico responsável por esse efeito:

Considere um planeta esférico e homogêneo de massa M e raio R. Dois satélites idênticos, de pequenas dimensões e massa m cada um, denotados por satélites 1 e 2, estão orbitando esse planeta descrevendo órbitas circulares de raios r₁ e r₂ > r₁ , respectivamente, como mostra a figura a seguir.

Considere qualquer referencial solidário ao planeta como um referencial inercial e despreze a interação gravitacional entre os satélites, assim como todas as outras forças, exceto as que o planeta exerce sobre cada satélite. A esse respeito, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.

( ) A energia cinética do satélite 2 é maior do que a do satélite 1, pois r₂ > r₁ .

( ) De acordo com a terceira lei de Kepler, os períodos das órbitas circulares dos dois satélites são iguais, pois ambos estão orbitando o mesmo planeta.

( ) A energia mecânica do sistema planeta-satélite 2 é maior que a do sistema planeta-satélite 1.

As afirmativas são, respectivamente,

Uma carga q de massa m é solta do repouso num campo gravitacional g onde também atua um campo de indução magnética uniforme de intensidade B na horizontal. Assinale a opção que fornece a altura percorrida pela massa desde o repouso até o ponto mais baixo de sua trajetória, onde ela fica sujeita a uma aceleração igual e oposta à que tinha no início.

Qual é a relação do intervalo de tempo Δt, medido no referencial Axy, com o intervalo de tempo Δt', medido no referencial Bx'y' que se move com velocidade v relativa ao referencial Axy?

(Observe que γ = 1/ $\sqrt{1-v^2/c^2}$ , sendo c a velocidade da luz.)

Johannes Kepler (1571 – 1630), a partir de dados experimentais, elaborou as leis empíricas da Mecânica Celeste as quais levam seu nome: Lei das Órbitas, Lei das Áreas e Lei dos Períodos, sendo esta última, com o seguinte enunciado. “O quadrado do período de revolução (T) do planeta ao redor do Sol é diretamente proporcional ao cubo da distância média (R) entre o Sol e o referido planeta”. Essa lei é representada matematicamente pela relação:

T² = kR³

Na expressão acima, k é a constante de proporcionalidade. Se considerarmos o movimento do planeta com trajetória circular, sendo M a massa do Sol e G a constante de gravitação universal, o valor de k é:

Entre os vários trabalhos científicos desenvolvidos por Albert Einstein, destaca-se o efeito fotoelétrico, que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física de 1921. Sobre esse efeito, amplamente utilizado em nossos dias, é correto afirmar:

Em seus estudos, Isaac Newton afirmava que “os movimentos de corpos em uma dada região do espaço são os mesmos entre eles se o espaço está em repouso ou se move uniformemente em uma linha reta sem qualquer movimento circular”. Newton estava mencionando que as leis da Física são válidas em qualquer sistema que hoje chamamos de inerciais. Ele está aqui reafirmando:

A biofísica é uma ciência interdisciplinar que aplica as teorias e os métodos da física para resolver questões de biologia. A biofísica busca enxergar o ser vivo com um corpo, que ocupando lugar no espaço, e transformando energia, existe num meio ambiente o qual interage com este ser. Em resumo, a biofísica é o estudo da matéria, espaço, energia e tempo que ocorrem nos sistemas biológicos. Marque a alternativa errada com relação aos conceitos biológicos.

Dispersão e absorção de radiação eletromagnéticas são duas qualidades intimamente relacionadas. Um material dispersivo tem obrigatoriamente a relação entre seu coeficiente de dispersão e o índice de refração dada pela relação de Kramers-Kronig, por meio das partes real e imaginária de sua susceptibilidade. Um meio dielétrico típico tem múltiplos centros de ressonâncias correspondendo a diferentes vibrações da rede e/ou eletrônicas. Quando se trata de propagação de pulsos de luz em meios somente com características dispersiva, quando efeitos ópticos não lineares são desconsiderados, qual o comportamento esperado desse pulso do ponto de vista temporal e espectral?

Em Júpiter a aceleração da gravidade vale aproximadamente 25 m/s² (2,5 x maior do que a aceleração da gravidade da Terra). Se uma pessoa possui na Terra um peso de 800 N, quantos newtons esta mesma pessoa pesaria em Júpiter? (Considere a gravidade na Terra g = 10 m/s²).

Um importante sensor de temperatura, amplamente utilizado nos laboratórios de pesquisa, é o sensor termopar, formado pela junção de dois metais distintos na extremidade do sensor, a qual é submetida ao aquecimento/resfriamento com a finalidade de medir o aumento/diminuição da temperatura, em relação à temperatura de referência do ambiente. O princípio físico que faz o sensor de temperatura termopar funcionar é o efeito:

Como consequência dos postulados de Einstein, que compõem a Teoria da Relatividade Especial, as medidas de tempo e de espaço são afetadas pela velocidade relativa entre os sistemas de referência. Dois corpos idênticos de comprimento L, separados por uma distância A = L/2 (quando medida em repouso), se deslocam com mesma direção e sentido e a mesma velocidade v, ao longo do tempo. Considerando que esta velocidade alcance o regime relativístico, com v ~ 0,4c, qual será a percepção (aproximada) da separação destes corpos, feita por um observador em repouso em relação a Terra?

Qual a energia cinética orbital de um satélite artificial, de massa m, em órbita circular a uma altitude h relativa à superfície da terra? Dê a resposta em função de G, M (massa da terra), R_T (raio da Terra), m e h.

Os acréscimos de pressão sofridos por um ponto de um líquido em equilíbrio são transmitidos integralmente a todos os pontos do líquido e às paredes do recipiente que o contém.

A que se refere essa afirmação?

Em relação à Teoria da Relatividade Restrita, são feitas as seguintes afirmações:

I. As leis da física são as mesmas em todos os referenciais inerciais.

II. O único referencial absoluto é o vácuo.

III. A velocidade da Luz no vácuo tem o mesmo valor $c$ em todas as direções e em todos os referenciais inerciais.

IV. A simultaneidade é um conceito absoluto e independe do movimento do observador.

V. Dois observadores em movimento relativo sempre concordam quanto à simultaneidade de dois eventos.

Está correto que se afirma em, apenas,:

Em 2015, a formulação da teoria de Albert Einstein completou 100 anos e a recente descoberta de cientistas americanos colocam seu autor no posto mais alto da hierarquia científica da humanidade. Um deles, Keith Riles, afirmou: “A certeza da existência de ondas gravitacionais confirma que a teoria de Einstein está correta, já que até agora só haviam sido detectados alguns desvios pequenos da tese de Newton...”.

Esta técnica abre novos horizontes para os estudos científicos acerca dos buracos negros e as estrelas de nêutrons na busca de explicações para os últimos mistérios sobre o nascimento, a vida e a morte do universo.

(Adaptado: Revista VEJA, ed. de 17/02/16, p. 52 a 61)

Assinale a alternativa que corresponde à teoria que embasou esses estudos: