Universidade Federal do Piauí
PSIU · 3ª série · Física · questões 42–49
Enunciados transcritos da fonte, com figuras originais. Respostas, resoluções e níveis TEF revistos editorialmente. Eventuais divergências são descritas no próprio item; não equivalem a uma anulação oficial.
Em uma resistência, a potência elétrica dissipada muda se variarmos a intensidade de corrente elétrica que por ela passa. Nesse caso, a grandeza que permanece constante é:
Para a resistência mantida constante:
\[P=Ri^2\] \[P/i^2=R\]A razão entre potência e quadrado da corrente permanece fixa.
Considere dois condensadores de capacitâncias $C_1$ e $C_2$. O capacitor $C_1$ está inicialmente carregado com uma carga $Q$, enquanto que o outro está descarregado. Após conectar-se os dois capacitores em paralelo, as cargas finais nos condensadores $C_1$ e $C_2$ serão dadas respectivamente por:
A carga total se conserva e a tensão final é comum:
\[Q=(C_1+C_2)U_f\] \[Q_1=\frac{C_1}{C_1+C_2}Q\] \[Q_2=\frac{C_2}{C_1+C_2}Q\]As cargas só ficam iguais se as capacitâncias forem iguais.
Considere um tubo na posição vertical. Em seu interior existem duas bolas muito pequenas com idênticas massas M e cargas Q. Uma delas repousa no fundo do tubo enquanto a outra é solta de uma altura de 16 cm, descendo até uma altura de 1 cm. Uma vez que não existe nenhum atrito, ela sobe, retornando até a posição inicial. Considere que a energia total do sistema é conservada.
O ponto do trajeto onde a velocidade é máxima vale:
Nos dois extremos, a energia cinética é nula:
\[mgh_1+kQ^2/h_1=mgh_2+kQ^2/h_2\] \[kQ^2=mg h_1h_2\]A rapidez é máxima onde a força resultante vertical se anula:
\[mg=kQ^2/h^2\] \[h=\sqrt{h_1h_2}\] \[h=4\ \text{cm}\]A figura abaixo representa uma associação de três resistências iguais, de valor $12\,\Omega$. A voltagem entre os pontos $a$ e $b$ é de 24 volts. Dentre as alternativas abaixo marque a correta.
Os três resistores conectam os mesmos dois nós, apesar do desenho:
\[R_{eq}=12/3\] \[R_{eq}=4\ \Omega\]Cada um recebe 24 V:
\[i=24/12\] \[i=2\ \text{A}\]A corrente total é 6 A.
Duas partículas com cargas iguais e sinais opostos se movem em uma região livre de campos com velocidades paralelas entre si, mesmo sentido e módulos diferentes. Em um dado instante, as partículas penetram simultaneamente em outra região onde existe um campo magnético uniforme, $\vec B$, cuja direção é perpendicular ao plano da trajetória das partículas. As partículas realizam trajetórias circulares e se encontram depois de haver girado ângulos de $\theta_1=90^\circ$ e $\theta_2=150^\circ$. Desprezando a interação entre as partículas durante sua trajetória, a relação entre as massas das partículas será dada por:
As partículas se encontram após o mesmo intervalo:
\[\theta=\omega t\] \[\omega=\lvert q\rvert B/m\]Logo:
\[m_1/m_2=\theta_2/\theta_1\] \[m_1/m_2=150/90\] \[m_1/m_2=5/3\]Os sinais opostos mudam o sentido, não o módulo da frequência angular.
Uma radiação monocromática com comprimento de onda de $600\,\mathrm{nm}$ e uma potência de $0{,}54\,\mathrm{W}$ incide em uma célula fotoelétrica de sódio, cuja função trabalho é de $2{,}8\,\mathrm{eV}$. Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, o número de fótons por segundo, que se propaga na radiação, e a freqüência de corte para o sódio.
(Dados: $1\,\mathrm{eV}=1{,}6\times10^{-19}\,\mathrm{J}$; $h=6{,}63\times10^{-34}\,\mathrm{J\cdot s}$; $c=3{,}0\times10^{8}\,\mathrm{m/s}$)
A energia de cada fóton é:
\[E_f=hc/\lambda\] \[E_f\approx3{,}32\times10^{-19}\ \text{J}\]O fluxo de fótons é:
\[\dot N=P/E_f\] \[\dot N\approx1{,}63\times10^{18}\ \text{s}^{-1}\]O limiar depende da função trabalho:
\[f_0=W/h\] \[f_0\approx6{,}7\times10^{14}\ \text{Hz}\]Um átomo de hidrogênio está em um estado excitado n=2, com uma energia E$_{2}$ = −3,4 eV.
Ocorre uma transição para o estado n=1, com energia E$_{1}$ = −13,6 eV, e um fóton é emitido. A freqüência da radiação emitida, em Hz, vale aproximadamente:
(Dados: 1eV=1,6x10$^{−19}$J; h = 6,63 x 10$^{−34}$Js)
O fóton carrega a diferença positiva entre os níveis:
\[E_f=(-3{,}4)-(-13{,}6)\] \[E_f=10{,}2\ \text{eV}\] \[f=\frac{10{,}2(1{,}6\times10^{-19})}{6{,}63\times10^{-34}}\] \[f\approx2{,}5\times10^{15}\ \text{Hz}\]O comprimento de onda de De Broglie para uma partícula alfa com velocidade vα = 6,0 x 10$^{6}$ m/s é dado aproximadamente por:
(massa do próton = 1,6 x10$^{-27}$ kg; h = 6,63 x 10$^{−34}$Js)
Uma partícula alfa tem aproximadamente quatro massas de próton:
\[m_\alpha\approx6{,}4\times10^{-27}\ \text{kg}\] \[\lambda=h/(m_\alpha v)\] \[\lambda\approx1{,}7\times10^{-14}\ \text{m}\]A velocidade fornecida permite a aproximação não relativística.