O esquema abaixo representa a distribuição de energia proveniente do Sol na atmosfera e na superfície terrestre, além de alguns processos envolvidos no fluxo energético na atmosfera. Com base no diagrama e em seus conhecimentos sobre a Física, é CORRETO afirmar:
Leitura do diagrama: a atmosfera irradia 64% da radiação incidente para o espaço e a superfície, 6%. Logo $\dfrac{64}{6}=\dfrac{32}{3}$. Alternativa C.
A: a refletividade (30%) é maior que a absorção direta pela atmosfera (20%). B: os 70% correspondem à soma de 64% + 6%, irradiada pela atmosfera e pela superfície, e não pelos organismos autotróficos. D: a radiação não precisa de meio material para se propagar; só a convecção precisa.
Nosso planeta recebe uma pequena quantidade de radiação natural proveniente do Sol ou emitida por átomos radioativos, como o radônio. Esses átomos liberam espontaneamente radiações de seu núcleo, como partículas alfa e beta e raios gama. Os testes nucleares e os acidentes nas usinas constituem uma fonte extra de radiação lançada no meio ambiente. Como se não bastasse, há também o problema de armazenamento do lixo atômico. Com base nos seus estudos sobre a Física das radiações e a radiobiologia, é CORRETO afirmar:
A radiação ionizante pode danificar a célula, quebrar cromossomos e alterar o DNA, originando mutações. Alternativa B.
C: a radiação gama, por ser eletromagnética e sem massa, é a de maior poder de penetração; a alfa é a menos penetrante. D: a radiação também tem usos benéficos (medicina, esterilização). A: a afirmação do “1º nível trófico” é incompleta e não é a afirmação mais correta do conjunto.
Na figura abaixo, tem-se um condutor em equilíbrio eletrostático carregado positivamente. Na situação descrita,
Num condutor em equilíbrio eletrostático as cargas se concentram onde o raio de curvatura é menor (poder das pontas), e o campo próximo à superfície é proporcional à densidade superficial de carga ($E=\sigma/\varepsilon_0$). O ponto A, na ponta, tem campo mais intenso que o B. Alternativa B.
A: um condutor isolado tem capacitância definida ($C=Q/V$). C: a superfície é equipotencial, e $V_B-V_C=0$. D: o interior (ponto D) tem o mesmo potencial da superfície, então o trabalho $W=q\,(V_A-V_D)$ é nulo.
A potência útil de um gerador de força eletromotriz $E$ e de resistência elétrica $r$ é dada pela seguinte equação: $P=-2i^2+100i$ [unidade do SI]. Dada essa equação, a potência máxima, a corrente de curto-circuito e o tempo mínimo necessário para que este gerador forneça uma energia de $2{,}5\times10^4$ J, respectivamente, são:
Potência máxima: a parábola $P=-2i^2+100i$ tem máximo no vértice, $i_v=-\dfrac{b}{2a}=\dfrac{100}{4}=25\text{ A}$, e $P_{máx}=-2(25)^2+100(25)=-1250+2500=1250\text{ W}$.
Corrente de curto-circuito: a potência útil é nula quando $-2i^2+100i=0\Rightarrow i=50\text{ A}$ (as raízes são $0$ e $50\text{ A}$). Comparando com $P=Ei-ri^2$, $E=100\text{ V}$ e $r=2\ \Omega$, de modo que $i_{cc}=E/r=50\text{ A}$.
Tempo mínimo: o menor tempo corresponde à potência máxima: $\Delta t=\dfrac{2{,}5\times10^4}{1250}=20\text{ s}$. Alternativa B.
Em uma região que contém um campo magnético uniforme $\vec B$, uma barra metálica neutra desloca-se com velocidade constante $\vec v$, conforme a figura (campo entrando no plano da página; barra movendo-se para baixo). Qual é a alternativa que melhor representa a distribuição de cargas na barra metálica?
Os elétrons livres do metal acompanham o movimento da barra e sofrem força magnética $\vec F=q\,\vec v\times\vec B$. Com $\vec v$ para baixo ($-\hat y$) e $\vec B$ entrando no plano ($-\hat z$), $\vec v\times\vec B=(-\hat y)\times(-\hat z)=+\hat x$, para a direita.
Para cargas positivas, a força aponta para a direita; para os elétrons ($q<0$), para a esquerda. Os elétrons livres se deslocam para a extremidade esquerda, deixando a direita positiva, até que o campo elétrico criado equilibre a força magnética. A barra permanece neutra no total, mas polarizada. Alternativa C.
As radiações eletromagnéticas, por descreverem um movimento ondulatório, podem ser caracterizadas por seu comprimento de onda e por sua frequência. Considerando-se os raios X e a radiação gama, é CORRETO afirmar:
A radiação gama é emitida pelo núcleo atômico ao passar de um estado excitado para outro de menor energia, tipicamente após um decaimento alfa ou beta. Alternativa A.
B: ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo. C: fótons não têm massa de repouso. D: a radiação gama costuma ter frequência maior e comprimento de onda menor que os raios X.
A figura abaixo apresenta um modelo hipotético no qual toda a radiação incidente é completamente refletida e absorvida, independentemente do comprimento de onda. Qual é o fenômeno que a figura descreve?
A figura mostra um raio que entra numa cavidade e sofre várias reflexões nas paredes internas até ser totalmente absorvido: é o modelo clássico do corpo negro, um absorvedor ideal de toda a radiação incidente, independentemente do comprimento de onda (e, em equilíbrio, também um emissor ideal). Alternativa D.
Efeito Compton (espalhamento de fótons por elétrons) e efeito fotoelétrico (ejeção de elétrons) são fenômenos distintos. A lei de Planck descreve o espectro emitido pelo corpo negro, mas não o modelo da figura.
As figuras abaixo representam, respectivamente, uma pilha de Daniell e uma associação de resistores. Suponha que a leitura no voltímetro seja aplicada na associação de resistores ao lado. Quais são as intensidades de corrente elétrica, em ampère, nos resistores?
Com as semirreações dadas (Zn → Zn²⁺ + 2e⁻, $E^0=+0{,}763$ V; Cu → Cu²⁺ + 2e⁻, $E^0=-0{,}337$ V), a força eletromotriz da pilha é $E=0{,}763+0{,}337=1{,}10\text{ V}$, que é a leitura do voltímetro.
Os dois resistores de $20\ \Omega$ estão em paralelo e ligados diretamente aos terminais da fonte, de modo que cada um fica sob $V=1{,}10\text{ V}$: $i=\dfrac{V}{R}=\dfrac{1{,}10}{20}=0{,}055\text{ A}$ em cada resistor. Alternativa B.
(A corrente total é $0{,}11$ A, com $R_{eq}=10\ \Omega$; as alternativas 1,1 A e −1,1 A confundem tensão com corrente.)
A meia-vida de um isótopo radioativo é o tempo necessário para que a massa desse isótopo fique reduzida à metade de sua massa inicial. Um modelo matemático usado para estudar a decomposição de um isótopo radioativo é $m(t)=m_0\,2^{-kt}$, onde $m_0$ é a massa inicial, $m(t)$ é a massa em cada instante $t$ e $k$ é uma constante de proporcionalidade característica de cada isótopo. Para um isótopo que possui a constante $k=0{,}01$, sendo o tempo dado em meses, sua meia-vida é de:
Na meia-vida, $m(t)=\dfrac{m_0}{2}$: $2^{-kt}=2^{-1}\Rightarrow kt=1\Rightarrow t=\dfrac1k=\dfrac{1}{0{,}01}=100\text{ meses}$.
$100\text{ meses}=8\text{ anos}\ (96\text{ meses})+4\text{ meses}$. Alternativa B.
Sobre o processo de fissão e fusão nuclear, é CORRETO afirmar:
A fissão (o “primeiro processo”) é a divisão de um núcleo pesado, como o urânio-235, por um nêutron, liberando grande energia e novos nêutrons que sustentam uma reação em cadeia: a base da bomba atômica e dos reatores nucleares. Alternativa B.
A: são reações nucleares, não químicas. C e D trocam as definições: a união de núcleos leves é a fusão (o “segundo processo”), e o choque do nêutron com núcleo pesado produzindo núcleos menores é a fissão.