UFPI PSIU · 3ª série 2009 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Duas partículas carregadas com cargas $q_1=-q_2=q$ ($q>0$) e massas iguais a $m$ estão a alturas $h_1$ e $h_2$, respectivamente, em relação à superfície da Terra, onde o campo elétrico tem intensidade de $150\,\mathrm{V/m}$ e aponta verticalmente para baixo, como mostra a figura abaixo. Suponha que as partículas são abandonadas e considerando a razão $m/q=30\,\mathrm{kg/C}$, a resistência do ar desprezível, pode-se afirmar que a razão $h_1/h_2$, tal que as partículas cheguem à superfície da Terra com velocidades iguais, vale:

O diagrama abaixo representa as linhas de força do campo elétrico e equipotenciais associadas a uma distribuição estática de cargas. Os pontos 1, 2 e 3 estão todos localizados em $y=0{,}6\,\mathrm{m}$. Com base nestas informações, é correto afirmar que:

O flash de uma máquina fotográfica contém um capacitor que armazena a energia usada no flash. Em uma dessas unidades, um flash dura um tempo de $\dfrac{1}{600}\,\mathrm{s}$, com uma potência luminosa média igual a $2{,}70\cdot10^{5}\,\mathrm{W}$. Se a energia elétrica é convertida em luz à taxa de 90% (a energia restante se transforma em energia térmica), pode-se afirmar que a energia elétrica que pode ser armazenada no campo elétrico do capacitor para obter o flash vale:

Considere o circuito representado na figura ao lado, onde uma bateria de força eletromotriz $\varepsilon=12\,\mathrm{V}$ está conectada a quatro resistores com resistências $R_1=1{,}0\,\Omega$, $R_2=3{,}0\,\Omega$, $R_3=4{,}0\,\Omega$ e uma resistência desconhecida $R$. Suponha que uma corrente elétrica de intensidade de $I=2{,}0\,\mathrm{A}$ atravesse o resistor $R_3$ ($R_3=4{,}0\,\Omega$). Pode-se afirmar que o valor da resistência $R$ vale:

A figura ao lado representa o gráfico da intensidade de corrente elétrica $I$ em função da diferença de potencial $V$, para um determinado sólido que não é ôhmico. Pode-se afirmar que a resistência elétrica deste sólido no ponto 1, vale:

Numa usina hidrelétrica, por exemplo, um gerador usa o fenômeno da indução eletromagnética para converter energia mecânica de uma turbina girando em energia elétrica. Suponha que uma barra magnética, de pequenas dimensões, é movimentada verticalmente para baixo com velocidade constante em direção ao centro de uma espira circular condutora, como mostra a figura abaixo. O instante em que o ponto médio da barra magnética cruza o plano da espira é $t_1$. Considerando-se que uma corrente positiva é aquela que circula a espira no sentido anti-horário, vista de cima na figura, a alternativa abaixo que melhor representa a dependência temporal da corrente elétrica induzida na espira é:

O conceito de largura de banda é extremamente importante na comunicação digital. Denota-se largura de banda, $\Delta f$, a faixa de frequências que pode ser transmitida através de um meio físico. O menor pulso ($\Delta t$) possível que pode ser transmitido através de um meio é relacionado com a faixa de incerteza frequência-tempo, $\Delta t\cdot\Delta f\approx1$. Uma largura de banda alta permite a transmissão de pulsos curtos numa alta razão. Uma linha telefônica padrão é limitada para enviar dados, porque sua largura de banda é baixa, enquanto que uma fibra óptica, que tem largura de banda alta $\Delta f>1\,\mathrm{GHz}$, permite transmitir pulsos de laser com duração $\Delta t<1\,\mathrm{ns}$. Como resultado, mais de $10^{9}$ pulsos/segundo podem ser enviados ao longo de uma fibra óptica, por isso uma rede de fibra óptica forma a coluna vertebral da internet. Considere um “canal” de TV que transmite pulso de duração $\Delta t=100\,\mathrm{ns}$. É correto afirmar que a largura de banda de frequências associada a este sinal tão curto é da ordem de:

O mapeamento da tireóide pode ser realizado com o isótopo de iodo, ${}^{131}I$ na forma de iodeto de sódio (NaI). O ${}^{131}I$ é um núcleo radioativo com meia-vida $T_{1/2}=8$ dias, que, quando se desintegra, emite um fóton de energia $E$. Suponha que um número $N_0$ núcleos de ${}^{131}I$ tenha sido injetado num determinado paciente. A quantidade de núcleos de ${}^{131}I$ que se desintegrou após 24 dias vale