UNIFEI · 2005 — Prova 1

Dois referenciais inerciais diferem por um movimento relativo de velocidade constante $\vec u$. As posições e as velocidades medidas em um e em outro diferem: $\vec v'=\vec v-\vec u$, e, por isso, a energia cinética $\tfrac12 m v'^2$ também muda de um referencial para o outro. O deslocamento também depende do referencial, pois o referencial que se move acompanha parte do movimento.

Derivando a relação das velocidades em relação ao tempo, como $\vec u$ é constante, resulta $\vec a'=\vec a$: a aceleração é a mesma em todos os referenciais inerciais. É essa invariância que torna a segunda lei de Newton válida na mesma forma em qualquer um deles.

Ao ser impelido para trás, o passageiro tende, por inércia, a manter a velocidade que tinha, enquanto o piso do ônibus ganha velocidade para a frente. Em relação ao ônibus, o passageiro é projetado para trás. Pela segunda lei de Newton, isso significa que o ônibus recebeu uma aceleração dirigida para a frente, isto é, o motorista pisou fundo no acelerador.

As outras situações produzem efeitos diferentes: com frenagem ou colisão frontal, o passageiro é projetado para a frente; em uma curva, ele é projetado para o lado de fora da curva.

A primeira afirmação é o enunciado de Kelvin–Planck da segunda lei da Termodinâmica; a segunda é o teorema de Carnot; e a terceira descreve corretamente o ciclo de Carnot (duas isotérmicas e duas adiabáticas, alternadas).

A última é a incorreta. Para um gás ideal, $T=\dfrac{pV}{nR}$: se $p$ e $V$ voltam aos valores iniciais, a temperatura também volta ao valor inicial. Em um ciclo, o estado final é igual ao inicial, e a temperatura não pode ser maior ou menor no final do processo.

A primeira afirmação descreve o efeito Doppler (aproximação do observador aumenta a freqüência percebida). A segunda trata da refração: a freqüência é determinada pela fonte e não muda, de modo que $v=\lambda f$ varia com $\lambda$. A quarta define a difração corretamente.

A terceira é incorreta: a mesma nota musical, emitida por dois instrumentos, tem a mesma altura (a mesma freqüência fundamental). O que permite distingui-los é o timbre, que depende dos harmônicos presentes no som de cada instrumento.

Pela lei de Faraday, a força eletromotriz induzida aparece apenas quando o fluxo magnético através do solenóide varia: $\varepsilon=-\dfrac{\Delta\phi}{\Delta t}$. Com o ímã em repouso, dentro ou fora do solenóide, o fluxo é constante e não há corrente.

Pela lei de Lenz, o sentido da corrente se opõe à variação do fluxo. Na introdução do ímã o fluxo aumenta, e, na retirada, diminui. Como as variações são de sentidos opostos, as correntes induzidas também têm sentidos opostos. Não é necessária velocidade constante: basta haver variação de fluxo.