Provas Anteriores | EMESCAM 2015.2 | Prof. Ricardo Bastos

Q31

Eletromagnetismo — Indução eletromagnética (Faraday e Lenz) — Ressonância magnética

“A Ressonância Magnética é um método não invasivo capaz de proporcionar um avançado diagnóstico em diferentes partes do corpo. Executado em aparelho com alta tecnologia, utiliza um intenso campo magnético para gerar as imagens. É um simples exame e que não emite radiação ionizante, preservando assim a saúde do paciente. Não apresenta contraindicações, exceto para portadores de marca-passos cardíacos e materiais metálicos (clips metálicos e outros) que possam sofrer indução eletromagnética”.

{adaptado de http://www.cedav.com.br/exames.php?exa=0}

Em relação ao fenômeno da indução eletromagnética assinale a única alternativa errada:

A)Um campo magnético variável induz num condutor uma força eletromotriz gerando uma corrente elétrica, podendo pelo efeito Joule gerar calor.

B)O fenômeno surge quando um ímã se aproxima de uma espira ou vice-versa e de acordo com a Lei de Faraday uma corrente induzida surgirá na espira.

C)O fenômeno está diretamente relacionado à variação do fluxo de campo magnético e, de acordo com a Lei de Lenz, uma corrente induzida surge no sentido de se opor a essa variação de fluxo.

D)Caso tenhamos duas espiras em repouso, próximas uma da outra, a variação da corrente em uma delas gerará uma corrente induzida na outra.

E)O fenômeno se deve à existência de cargas magnéticas que induzem nos condutores correntes elétricas, mostrando que eletricidade e magnetismo são áreas relacionadas.

Gabarito

Resolução

A) Verdadeira: pela lei de Faraday, a variação do fluxo magnético induz fem e, num circuito fechado, corrente, que dissipa calor por efeito Joule.

B) Verdadeira: a aproximação do ímã varia o fluxo na espira, e surge corrente induzida.

C) Verdadeira: é o enunciado da lei de Lenz (conservação da energia): a corrente induzida cria um campo que se opõe à variação do fluxo.

D) Verdadeira: a corrente variável numa espira cria um campo magnético variável, que varia o fluxo na outra (indução mútua, base do transformador).

E) Falsa: não existem cargas magnéticas (monopolos magnéticos nunca foram observados). A indução é causada pela variação do fluxo do campo magnético, e não por cargas magnéticas.

Q32

Óptica — Natureza ondulatória da luz — Polarização, óptica geométrica e ondas eletromagnéticas

“No dia 20 de dezembro de 2013, a 68ª Sessão da Assembleia Geral das Nações Unidas proclamou o ano de 2015 como o Ano Internacional da Luz e das Tecnologias baseadas em Luz (International Year of Light and Light-based Technologies – IYL)”.

{Adaptado de http://www.unesco.org/new/pt/brasilia/about-this-office/prizes-and-celebrations/}

Sobre a luz, analise as afirmações abaixo:

I) A polarização é uma propriedade da luz relacionada com a direção de variação do campo elétrico. Ela tem aplicações práticas importantes tais como as lentes polaroides, que deixam passar a onda com polarização em uma direção e bloqueiam as ondas com polarizações em outras direções perpendiculares.

II) A ótica geométrica é um modelo que descreve bem a luz somente quando ela passa por objetos e fendas cujas dimensões são muito maiores do que o comprimento de onda da luz. Na ótica geométrica adota-se a hipótese de que a luz viaja em linha reta.

III) Por ser uma onda longitudinal, a luz sofre difração e interferência quando passa através de fendas muito estreitas da ordem do seu comprimento de onda.

IV) Ao contrário das outras ondas eletromagnéticas tais como raios X, radiação ultravioleta e infravermelho, a luz consegue se propagar no vácuo.

Em relação às afirmações, podemos afirmar que:

A)Todas estão certas;

B)Todas estão erradas:

C)Somente a (I) e (II) estão corretas;

D)Somente a (IV) está errada;

E)Somente a (III) está errada.

Gabarito

Resolução

I) Correta: a polarização descreve a direção de oscilação do campo elétrico, e o polaroide transmite só uma direção.

II) Correta: a óptica geométrica vale quando as dimensões dos obstáculos e fendas são muito maiores que o comprimento de onda $\lambda$, e então a luz se descreve por raios retilíneos.

III) Errada: a luz é uma onda transversal (o fenômeno da polarização só existe em ondas transversais); a difração e a interferência ocorrem em qualquer tipo de onda, e não dependem de ela ser longitudinal.

IV) Errada: todas as ondas eletromagnéticas, inclusive raios X, ultravioleta e infravermelho, se propagam no vácuo; a luz não é exceção.

Estão corretas somente I e II.

Q33

Dinâmica e energia — Conservação da energia e força centrípeta — Loop da montanha-russa

A montanha-russa é uma atração popular dos parques de diversões modernos. Consiste basicamente numa estrutura de aço que forma uma pista composta por elevações seguidas de quedas e por vezes inversões (sendo a mais conhecida o loop de 360º), impulsionadas pela velocidade proveniente de uma descida. Suponha que o carrinho, partindo do repouso em A, complete o loop da figura a seguir. Considerando a aceleração da gravidade como sendo $g$, desprezando todas as forças de atrito, podemos afirmar que os módulos da velocidade do carrinho e da força normal que a superfície faz nele no ponto B, valem respectivamente:

Figura da questão 33 de Física — EMESCAM 2015.2

A)$v_B=\sqrt{2g(h-2R)}$ e $N_B=mg\left(\dfrac{2h}{R}-5\right)$;

B)$v_B=\sqrt{2g(h+2R)}$ e $N_B=mg\left(\dfrac{2h}{R}+5\right)$;

C)$v_B=\sqrt{2g(h-2R)}$ e $N_B=mg\left(\dfrac{2h}{R}+5\right)$;

D)$v_B=\sqrt{2g(h-R)}$ e $N_B=mg\left(\dfrac{2h}{R}-5\right)$;

E)$v_B=\sqrt{2g(h-2R)}$ e $N_B=mg\,(2h-5)$.

Gabarito

Resolução

Sem atrito, a energia mecânica se conserva entre A (repouso, altura $h$) e B (altura $2R$, o ponto mais alto do loop):

$mgh=mg(2R)+\dfrac{mv_B^2}{2}\Rightarrow v_B^2=2g(h-2R)$, logo $v_B=\sqrt{2g(h-2R)}$.

No ponto B, o peso e a normal apontam para baixo (para o centro da trajetória) e fornecem a resultante centrípeta:

$N_B+mg=\dfrac{mv_B^2}{R}=\dfrac{2mg(h-2R)}{R}\Rightarrow N_B=mg\left(\dfrac{2h}{R}-4-1\right)=mg\left(\dfrac{2h}{R}-5\right)$.

Q35

Termodinâmica — Ciclo de Carnot — Calores, trabalho e rendimento

O Ciclo de Carnot proposto em 1824 representou um enorme avanço no estudo das máquinas térmicas, pois representa o sistema ideal com máximo rendimento possível. Considere $Q_1$ e $Q_2$ os módulos dos calores trocados pelo sistema com o ambiente, $T_1$ e $T_2$ as temperaturas das duas isotermas. Assinale abaixo a única afirmação incorreta sobre esse ciclo.

Figura da questão 35 de Física — EMESCAM 2015.2

A)$Q_1\gt Q_2$ e $T_1\gt T_2$;

B)O trabalho total do ciclo é $\tau=Q_1-Q_2$;

C)Os calores trocados nos processos DA e BC são sempre nulos;

D)A eficiência do ciclo pode ser calculada como $\eta=\dfrac{Q_1T_1-Q_2T_2}{Q_1T_1}$;

E)Para esse ciclo temos a equação $Q_2T_1-Q_1T_2=0$.

Gabarito

Resolução

O ciclo de Carnot tem duas isotermas ($T_1$ na qual o gás recebe $Q_1$, e $T_2$ na qual cede $Q_2$) e duas adiabáticas (BC e DA).

A) Verdadeira: $T_1$ é a fonte quente e $Q_1\gt Q_2$, pois parte do calor vira trabalho.

B) Verdadeira: no ciclo $\Delta U=0$, então $\tau=Q_1-Q_2$.

C) Verdadeira: nas adiabáticas não há troca de calor.

E) Verdadeira: no ciclo de Carnot $\dfrac{Q_1}{T_1}=\dfrac{Q_2}{T_2}$, ou seja, $Q_2T_1-Q_1T_2=0$.

D) Falsa: o rendimento é $\eta=\dfrac{\tau}{Q_1}=\dfrac{Q_1-Q_2}{Q_1}=1-\dfrac{T_2}{T_1}$. A expressão dada, $\dfrac{Q_1T_1-Q_2T_2}{Q_1T_1}$, não é igual a isso: usando $Q_2=Q_1T_2/T_1$ ela vale $1-\dfrac{T_2^2}{T_1^2}$.

Q40

Eletrodinâmica — Leis de Kirchhoff — Circuito com duas fontes e três resistores

As Leis de Kirchhoff formuladas em 1845 são baseadas no princípio de conservação da carga elétrica e no fato de que o potencial elétrico tem o valor original após qualquer percurso em uma trajetória fechada. Na figura abaixo $i_1$, $i_2$ e $i_3$ são sentidos escolhidos para as correntes convencionais, $E_1$, $E_2$ e $E_3$ são as diferenças de potencial elétrico das fontes e $R_1$, $R_2$ e $R_3$ são as resistências elétricas. Usando as leis de Kirchhoff, podemos afirmar que as equações que descrevem corretamente o circuito são:

Figura da questão 40 de Física — EMESCAM 2015.2

A)$i_1+i_2=i_3$, $E_1+R_1i_1+R_2i_2=0$, $E_1-R_1i_1-R_3i_3=E_2$;

B)$i_1+i_2=i_3$, $E_1-R_1i_1+R_2i_2=0$, $E_1-R_1i_1-R_3i_3=E_2$;

C)$i_1+i_2=i_3$, $E_1-R_1i_1+R_2i_2=0$, $E_1-R_1i_1+R_3i_3=E_2$;

D)$i_1+i_2=i_3$, $E_2-R_3i_3+R_2i_2=0$, $E_1-R_1i_1-R_3i_3=E_2$;

E)$i_1+i_2=i_3$, $E_2+R_3i_3+R_2i_2=0$, $E_1-R_1i_1-R_3i_3=-E_2$.

Gabarito

Resolução

Lei dos nós (A, no fio de baixo): $i_1$ e $i_2$ chegam ao nó A e $i_3$ sai dele, então $i_1+i_2=i_3$.

Lei das malhas. Polaridades: a placa longa de cada fonte é o polo positivo. Em $E_1$ o polo positivo está à esquerda; em $E_2$, à direita.

Malha da esquerda (percorrida de B por $E_1$, depois $R_1$ para baixo, fio de baixo até A e $R_2$ para cima, de volta a B): passando por $E_1$ da placa curta para a longa, ganha-se $+E_1$; em $R_1$ a corrente $i_1$ está no sentido do percurso, queda $-R_1i_1$; em $R_2$ o percurso é contrário a $i_2$, então $+R_2i_2$. Soma nula: $E_1-R_1i_1+R_2i_2=0$.

Malha externa (B → $E_1$ → $R_1$ para baixo → A → $R_3$ para cima → $E_2$ de volta a B): $+E_1-R_1i_1$; em $R_3$ o percurso é no sentido de $i_3$, $-R_3i_3$; em $E_2$ passa-se do polo positivo (direita) ao negativo (esquerda), $-E_2$. Soma nula: $E_1-R_1i_1-R_3i_3-E_2=0$, isto é, $E_1-R_1i_1-R_3i_3=E_2$.

As três equações corretas são as da alternativa em que aparecem juntas.