Um sistema de engrenagens emprega um bloco que é acoplado a uma carga por meio de um cabo com massa desprezível que passa por uma roldana, cujo atrito é desconsiderado.
A massa do bloco é de 200 Kg e o coeficiente de atrito entre ele e o piso é 0,1. Assumindo g = 10 m/s², quando uma carga de 50 Kg desce de modo acelerado, a força de tração a que o cabo está sujeito é de
Atrito no bloco: $f=\mu\,m_b\,g=0{,}1\cdot200\cdot10=200\ \text{N}$.
Para a carga (desce): $m_c g - T = m_c a \Rightarrow 500-T=50a$.
Para o bloco: $T - f = m_b a \Rightarrow T-200=200a$.
Somando as duas equações: $300=250a \Rightarrow a=1{,}2\ \text{m/s}^2$.
Logo $T=200+200\cdot1{,}2=440\ \text{N}$.
A unidade cavalo-vapor (cv) foi criada por James Watt, que aperfeiçoou a máquina a vapor, bastante empregada na Revolução Industrial. Para calcular o esforço de quantos cavalos correspondia à máquina por ele criada, Watt avaliou que um animal conseguia erguer em 1 segundo uma carga de 75 Kgf à altura de 1 metro. Qual a correspondência aproximada em Watts (W) da potência do cavalo, à qual o inventor atribuiu o valor de 1 cv?
Dado: 1 Kgf = 9,8 N
A força necessária para erguer a carga é igual ao seu peso: $F=75\ \text{kgf}=75\cdot9{,}8=735\ \text{N}$.
O trabalho em 1 m é $\tau=F\,d=735\cdot1=735\ \text{J}$, realizado em $\Delta t=1\ \text{s}$:
$$P=\frac{\tau}{\Delta t}=\frac{735}{1}=735\ \text{W}.$$Duas crianças amarram dois pedaços de corda de espessuras distintas e brincam de criar ondas. O menino A gera um pulso na corda, que propaga até o garoto B, que mantém sua extremidade fixa, conforme representado no esquema a seguir.
Após o pulso atingir a junção entre a corda grossa e a fina, do ponto de vista qualitativo, qual será o comportamento que a onda passa a adquirir em ambas as cordas?
Na junção ocorrem os dois fenômenos ao mesmo tempo: parte da energia do pulso é transmitida para a corda grossa e parte é refletida de volta na corda fina. Isso elimina as alternativas A e B, que mostram só um deles.
O pulso vai de um meio de menor densidade linear (corda fina, onde a onda é mais rápida) para um de maior densidade (corda grossa, onde a onda é mais lenta). Nessa situação:
- o pulso transmitido não sofre inversão (fica "para cima"), com amplitude menor que a do incidente;
- o pulso refletido sofre inversão de fase (fica "para baixo"), como se a junção se comportasse parcialmente como uma extremidade fixa.
Isso corresponde à alternativa D. Na C, o pulso refletido não estaria invertido, o que só ocorreria se a corda grossa fosse mais leve que a fina.
A figura a seguir traz duas fotos (1 e 2) da sombra de uma pessoa que está exposta à luz solar e se movimenta em relação a uma parede. Em cada uma, o indivíduo se encontra a diferentes distâncias da parede onde a sombra é projetada.
Sobre as características das sombras registradas e as respectivas posições da pessoa, é correto afirmar que a foto 1 foi feita quando a pessoa estava
O Sol é uma fonte extensa: cada ponto do disco solar projeta sua própria sombra, e essas sombras se sobrepõem de forma desencontrada nas bordas, formando a penumbra.
Quanto mais longe do anteparo está o objeto, maior é a região de penumbra, e mais "borrado" é o contorno. A foto 1, com contorno difuso, foi feita com a pessoa mais distante da parede; a foto 2, de contorno nítido, com a pessoa mais próxima. Isso elimina A e D.
Além disso, ao afastar o objeto do anteparo, a região totalmente escura (a sombra propriamente dita) diminui, pois a penumbra invade a região central. Por isso a sombra diminui de tamanho (B) e não permanece constante (C, que valeria apenas para uma fonte puntiforme com raios paralelos).
Em 1906, Joseph John Thomson foi premiado com o Nobel de Física pela descoberta do elétron como partícula atômica. George Paget Thomson, filho de J. J. Thomson, recebeu o mesmo prêmio em 1937 por identificar a difração de elétrons. Tanto pai quanto filho receberam o Nobel de Física por estudos sobre a natureza do elétron.
A teoria da Física que se associa à descoberta de George Paget Thomson é a da
A difração é um fenômeno ondulatório. Se elétrons, que são partículas, sofrem difração, eles também se comportam como ondas.
Essa é a ideia da dualidade onda-partícula proposta por Louis de Broglie em 1924, segundo a qual toda partícula de momento $p$ está associada a um comprimento de onda $\lambda=h/p$. Os resultados de G. P. Thomson (e de Davisson e Germer) confirmaram experimentalmente essa hipótese.
- Heisenberg trata dos limites de medição simultânea de posição e momento;
- Planck trata da quantização da energia da radiação;
- Einstein (relatividade) trata de espaço e tempo.
Um estudante realiza um experimento no qual uma bobina é ligada a um circuito elétrico que, por sua vez, é conectada a uma tomada residencial comum. Próximo a uma das extremidades da bobina, ele coloca uma espira com um amperímetro capaz de indicar diversas propriedades da corrente elétrica. A figura a seguir representa o experimento montado.
Qual o comportamento registrado pelo amperímetro?
A tomada residencial fornece corrente alternada, que muda de sentido periodicamente. A corrente na bobina cria um campo magnético que também varia no tempo, inclusive em sentido.
Esse campo atravessa a espira e faz seu fluxo magnético variar. Pela lei de Faraday, surge na espira uma força eletromotriz induzida, $\varepsilon=-\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$, e, como o fluxo cresce e decresce alternadamente, o sentido da corrente induzida, determinado pela lei de Lenz, se inverte a cada variação. O amperímetro registra, portanto, uma corrente de sentido alternado.
Um estudante projeta um experimento no qual se colocam dois copos iguais, com a mesma quantidade de água, no interior de uma caixa de capacidade térmica desprezível, isolada do ambiente; um copo está com água fria a 10°C, e o outro com água quente a 80°C. O estudante afirma que, após decorridos alguns instantes, o copo com água fria baixará sua temperatura para 5°C, e o copo com água quente aumentará sua temperatura para 85°C. A ideia do estudante está
Pela conservação de energia, o calor perdido por um copo é recebido pelo outro. Com massas iguais, a variação de temperatura teria de ser a mesma em módulo. Na afirmação do estudante, o copo frio perde 5 °C e o quente ganha 5 °C, e isso, em módulo, até conserva a energia (por isso B parece plausível).
O problema está no sentido da troca: ela faria o calor fluir do corpo frio para o quente, aumentando a diferença de temperatura (de 70 °C para 80 °C). Pela Segunda Lei da Termodinâmica (enunciado de Clausius), o calor flui espontaneamente do corpo mais quente para o mais frio. O equilíbrio ocorreria em $\dfrac{10+80}{2}=45\ \text{°C}$.
A Lei Zero (C) só trata da existência de equilíbrio térmico, e o equivalente mecânico da caloria (D) relaciona calor e trabalho, o que não está em jogo.
Uma lâmpada LED (Diodo Emissor de Luz) é constituída de uma junção de dois tipos de materiais: um semicondutor do tipo p, que possui espaços não ocupados por elétrons, conhecidos como vacâncias ou buracos, e outro semicondutor do tipo n, que possui elétrons que não estão participando diretamente das ligações atômicas do material. Esses dois materiais, quando em contato, criam uma zona de transição, chamada de zona de depleção que, quando submetida a uma adequada diferença de potencial, permite que um portador de carga possa migrar de um material para o outro, reduzindo sua energia, o que pode resultar na emissão de um fóton de onda eletromagnética. Este processo é denominado de
O sufixo indica a causa da emissão de luz. No LED, a luz surge quando uma diferença de potencial elétrica faz elétrons e buracos se recombinarem na junção, liberando a energia em forma de fóton. Isso é eletroluminescência.
- fotoluminescência: a luz é emitida após absorção de luz (fosforescência, fluorescência);
- termoluminescência: a emissão é provocada por aquecimento;
- quimioluminescência: a emissão decorre de uma reação química.