UPE SSA3 2026 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Dentre as tecnologias quânticas com grande repercussão de aplicações difundidas na sociedade, pode-se destacar o laser, sigla cujo nome em português significa Amplificação de Luz por Emissão Estimulada de Radiação. Sistemas atômicos e moleculares têm níveis de energia quantizados e bem definidos. Quando os elétrons em um átomo estão em um estado de maior energia, conhecido como estado excitado, eles podem mudar para um estado de menor energia por emissão espontânea ou estimulada de radiação.

No interferômetro de Michelson, pode ser empregado o laser de Hélio-Neônio, em que a principal transição responsável pelo processo de emissão estimulada ocorre entre o nível $2p_4$, com energia $E_1=18{,}70\text{ eV}$, e o nível $3p_2$, com energia $E_2=20{,}66\text{ eV}$, no átomo de neônio. O comprimento de onda dos fótons emitidos após a emissão estimulada entre esses níveis, em nanômetros, é:

Dados: $h=6{,}6\times10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}$ ou $h=4{,}14\times10^{-15}\text{ eV}\cdot\text{s}$ e $c=3{,}0\times10^8\text{ m/s}$.

A figura a seguir ilustra uma montagem experimental vertical para investigação dos efeitos da gravidade em cargas que se movimentam com vínculos circulares. Na montagem, duas pequenas esferas de massa $m=3{,}0\times10^{-2}\text{ kg}$ e cargas de módulo $q=1{,}0\times10^{-6}\text{ C}$ e sinais opostos estão ligadas por um fio isolante de comprimento $L=0{,}5\text{ m}$.

Desprezando-se os efeitos do atrito, qual é o menor módulo da velocidade horizontal $v_0$ de lançamento da carga $-q$ que possibilita um giro completo em torno de $+q$, em metros por segundo?

Dados: $g=10{,}0\text{ m/s}^2$ e $K=9\times10^9\text{ N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$.

Os avanços da pesquisa na ciência dos materiais melhoraram gradualmente a eficiência dos sistemas fotovoltaicos. Para elevar a vantagem do uso dos painéis solares, propõe-se reciclar energia luminosa de fontes artificiais, permitindo o uso de sistemas fotovoltaicos ao longo de 24 horas. Como resultado prático, sete horas de recarga em ambientes internos correspondem a $94{,}08\%$ da capacidade total da bateria de um telefone celular testado.

Fonte: J. Milanezi Junior et al., ICCMREA, 2014. Adaptado.

Uma bateria típica de telefone celular opera com tensão de $3{,}7\text{ V}$ e tem capacidade de $3.000\text{ mAh}$. Suponha que a bateria esteja sendo carregada movendo elétrons do terminal negativo para o positivo, isto é, contra o potencial elétrico.

Estime quantos mols de elétrons são transferidos durante a carga de sete horas.

Dado: módulo da carga do elétron $e=1{,}6\times10^{-19}\text{ C}$.

Dois anos de dados do Telescópio Espacial James Webb validaram a descoberta anterior do Telescópio Espacial Hubble de que a taxa de expansão do Universo é mais rápida — em cerca de $8\%$ — do que o esperado com base no modelo padrão da cosmologia. A taxa de expansão do Universo, chamada constante de Hubble, é medida em quilômetros por segundo por megaparsec. O modelo padrão prevê um valor de aproximadamente $67{,}5\text{ km/s/Mpc}$, enquanto os novos dados do Webb fornecem um valor médio de cerca de $73\text{ km/s/Mpc}$.

Fonte: CNN Brasil. Acesso em 10 ago. 2025. Adaptado.

Sabendo que a galáxia ESO 383-76 está a aproximadamente $200\text{ Mpc}$ da Terra, qual é a diferença de velocidade de afastamento calculada a partir do valor previsto da constante de Hubble pelo modelo padrão e do valor observado pelo telescópio Webb?

No início do século XX, com o advento da Teoria da Relatividade Restrita, proposta por Albert Einstein em 1905, surgiram diversos questionamentos sobre as implicações físicas do tempo e do espaço em movimento relativo. Um dos mais célebres é o chamado paradoxo dos gêmeos, em que um dos gêmeos, Alan, embarca em uma nave que viaja a uma velocidade comparável à da luz até uma estrela distante e depois retorna, enquanto o outro, Bruno, permanece na Terra. Quando se reencontram, Alan percebe que envelheceu menos do que seu irmão.

Essa aparente contradição é resolvida ao considerar

Um mecanismo fechado contém um sistema massa-mola no vácuo, de constante elástica $k$ desconhecida e cuja amplitude de oscilação pode ser inicialmente ajustada. A fim de descobrir o valor de $k$, sem abrir o mecanismo, um pesquisador o posiciona em cima de uma balança digital. Nota-se que, quando o mecanismo está sem funcionar, a balança marca $4{,}0\text{ kg}$.

Ajustando-se a amplitude inicial para $12{,}0\text{ cm}$, percebe-se que a balança marca valores que variam de $3{,}4\text{ kg}$ a $4{,}6\text{ kg}$.

Qual é a constante elástica da mola $k$?

Dado: $g=10{,}0\text{ m/s}^2$.

Carregamento sem fio, também conhecido como transferência de energia sem fio, é a tecnologia que permite a uma fonte de energia transmitir energia eletromagnética para uma carga elétrica através de uma lacuna de ar, sem cabos de conexão. Essa tecnologia está atraindo uma ampla gama de aplicações por sua conveniência e melhor experiência do usuário.

Fonte: X. Lu et al., IEEE Communications Surveys & Tutorials, v. 18, n. 2, 2016.

A figura a seguir ilustra um modelo de circuito de carga por indução composto de uma espira com $N=10$ voltas e raio $1{,}0\text{ cm}$, uma chave S, um amperímetro A e um resistor $R=60\ \Omega$. A chave S se fecha em $t=0$, e um campo magnético, de módulo $B$ e perpendicular ao plano da página, atravessa a espira com intensidade que varia com o tempo conforme o gráfico.

Estime o valor da medida do amperímetro em $t=1{,}5\text{ s}$.

Dado: considere $\pi=3$.