Óptica — Refração — Dispersão da luz e reflexão total
A lapidação de pedras preciosas e semi-preciosas vem sendo incentivada como uma alternativa para o desenvolvimento econômico de nosso Estado. Alguns fenômenos físicos são responsáveis pela beleza das pedras lapidadas. A reflexão total é responsável pelo brilho intenso, enquanto que a dispersão da luz produz o colorido característico. Esses fenômenos estão representados na figura abaixo para um diamante. Com relação a esses fenômenos pode-se afirmar que:
a)O brilho do diamante independe do ângulo A indicado na figura;
b)O índice de refração da pedra preciosa não influencia no seu brilho;
c)O índice de refração do diamante varia com a freqüência da luz;
d)O raio luminoso incidente indicado na figura é de luz monocromática;
e)O ângulo limite de reflexão total no diamante independe da freqüência da luz.
Gabarito oficial
c)
Resolução
A dispersão ocorre porque o índice de refração de um meio transparente depende da freqüência (da cor) da luz: $n=n(f)$. Cada cor sofre um desvio diferente ao emergir, o que produz o colorido.
As demais alternativas são falsas: o brilho depende do ângulo de incidência interno (e, portanto, de $A$), pois a reflexão total só ocorre acima do ângulo limite; o ângulo limite depende de $n$ ($\operatorname{sen}\theta_L=1/n$) e, por isso, também da freqüência; e o raio incidente da figura é de luz branca (policromática), já que se decompõe ao emergir.
Alternativa correta: c)
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Mecânica — Trabalho e energia — Potência e força
Em grandes portos, como os de Vila do Conde, utilizam-se esteiras transportadoras para automatizar as operações de transporte de carga. Considerando que uma esteira horizontal, operando a $2\,\text{m/s}$, seja acionada por um motor de $300\,\text{kW}$, a intensidade da força de resistência que atua no sistema é de:
a)75.000 N
b)150.000 N
c)300.000 N
d)600.000 N
e)1.200.000 N
Gabarito oficial
b)
Resolução
Com a esteira em velocidade constante, a força do motor equilibra a força de resistência. A potência é $P=F\,v$:
Eletricidade — Eletromagnetismo — Supercondutor e campo magnético
O diagnóstico de doenças através de imagens do interior do corpo humano teve avanços consideráveis com a utilização do método de ressonância magnética nuclear. Esta tecnologia necessita de campos magnéticos intensos. Esses campos são produzidos por anéis supercondutores (resistência elétrica nula), nos quais circula uma corrente elétrica de intensidade constante. Pode-se afirmar que neste dispositivo
a)a intensidade do campo magnético independe da intensidade da corrente que circula no anel.
b)apesar do material que constitui o anel ser supercondutor, a potência elétrica dissipada no anel reduz gradativamente a intensidade do campo magnético.
c)pelo fato de o anel ser supercondutor, a intensidade do campo magnético é infinita.
d)a potência elétrica dissipada no anel é infinita.
e)a intensidade do campo magnético permanece constante porque a intensidade da corrente não varia.
Gabarito oficial
e)
Resolução
O campo magnético do anel é proporcional à corrente ($B\propto i$). Como a resistência é nula, a potência dissipada é $P=Ri^{2}=0$: não há perda de energia e a corrente se mantém constante. Logo, o campo magnético também permanece constante (finito, e não infinito).
Alternativa correta: e)
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Física moderna — Relatividade — Equivalência massa-energia
Na Amazônia usa-se muito carvão como fonte de energia. Por outro lado, em determinadas regiões com escassez de recursos energéticos, a energia nuclear tem sido a única opção, apesar dos riscos ambientais. Na ilha do Marajó, estima-se que a produção anual de carvão é da ordem de 100 toneladas. O poder calorífico do carvão é da ordem de $27\,\text{MJ/kg}$. Para produzir esta mesma quantidade de energia, utilizando combustível nuclear, é necessário converter integralmente em energia uma massa, em kg, de:
Dado: velocidade da luz $=3{,}0\times10^{8}\,\text{m/s}$.
Termologia — Termodinâmica — Expansão do gás e resfriamento
O botijão de um fogão a gás se resfria quando o fogão está ligado. A explicação para este resfriamento é:
a)Com base na Primeira Lei da Termodinâmica, a rápida expansão do “gás” reduz a temperatura do botijão;
b)Pela Conservação da Energia, o aumento de temperatura produzido pela chama se deve à perda de energia do “gás” armazenado no botijão;
c)A boa condutibilidade térmica do fogão facilita a troca de calor com o meio ambiente.
d)Resultado de um processo isotérmico;
e)Resultado de uma transformação isoentrópica.
Gabarito oficial
a)
Resolução
Ao sair do botijão, o gás se expande rapidamente, realizando trabalho sobre o ambiente. Como o processo é rápido, quase não há tempo para troca de calor ($Q\approx0$) e, pela Primeira Lei, $\Delta U=Q-W\approx-W<0$: a energia interna diminui e o gás (e o botijão) se resfria. Um processo isotérmico teria temperatura constante, e a chama não é a causa do resfriamento.
