Dinâmica — Impulso, Trabalho e Deslocamento sob Força Constante
Um corpo de massa m = 2 kg encontra-se em repouso quando passa a atuar sobre ele uma força resultante constante de módulo F = 4 N, que atua durante 5 s. A respeito do descrito, considere as seguintes afirmativas.
I. No instante em que a força deixa de atuar, a velocidade do corpo possui módulo igual a 36 km/h.
II. Durante os 5 s de atuação da força, o trabalho realizado por ela sobre o corpo é igual a 200 J.
III. Durante o intervalo de aplicação da força sobre o corpo, ele se deslocou por 50 m.
A aceleração do corpo é $a=F/m=4/2=2\text{ m/s}^2$.
I. Partindo do repouso, após 5 s: $v=at=2\cdot5=10\text{ m/s}=36\text{ km/h}$. Afirmativa verdadeira.
II. O deslocamento nesse intervalo é $d=\tfrac12 a t^2=\tfrac12\cdot2\cdot25=25\text{ m}$. O trabalho da força resultante é $W=Fd=4\cdot25=100\text{ J}$ (não 200 J). Afirmativa falsa.
III. Como calculado, o deslocamento é 25 m, não 50 m. Afirmativa falsa.
Alternativa correta: D (I).
Q39
Óptica — Refração e Tempo de Percurso em Meio Transparente
Um feixe de luz, proveniente do ar, penetra perpendicularmente em um recipiente que contém um líquido transparente de índice de refração igual a 1,50, e atinge o ponto P, no fundo do recipiente, $3{,}00\times10^{-9}\text{ s}$ após ter penetrado no líquido. Se o feixe for inclinado num ângulo θ em relação à vertical, tal que $\sin\theta=0{,}90$, o feixe atinge o recipiente num ponto Q, à direita de P, conforme mostrado na figura a seguir.
Considerando o índice de refração do ar igual a 1 e a velocidade de propagação da luz neste meio igual a $3{,}00\times10^8\text{ m/s}$, é CORRETO afirmar que, na situação em que o raio de luz incide obliquamente na interface ar-líquido, o intervalo de tempo desde o instante em que o feixe de luz penetra no líquido até o instante em que atinge o ponto Q é de
A velocidade da luz no líquido é $v=c/n=3{,}00\times10^8/1{,}50=2{,}00\times10^8\text{ m/s}$. Na incidência perpendicular, a profundidade do recipiente é:
Ondulatória — Doppler, Polarização, Espectro Eletromagnético e Difração de Elétrons
A compreensão dos fenômenos ondulatórios e o desenvolvimento de tecnologias que utilizam as propriedades das ondas é de fundamental importância para a sociedade atual. No campo da medicina, por exemplo, instrumentos de diagnóstico como o ultrassom são apenas uma das inúmeras aplicações desse conhecimento. A respeito dos fenômenos ondulatórios, considere as afirmativas a seguir.
I. O Efeito Doppler ocorre somente com ondas mecânicas, como as ondas sonoras.
II. Somente ondas transversais podem ser polarizadas.
III. No espectro eletromagnético, a componente azul da luz visível possui maior frequência que a componente vermelha, mas ambas se propagam no vácuo com a mesma velocidade.
IV. O experimento de difração de elétrons mostra que essas partículas, sob determinadas condições, podem exibir comportamento ondulatório.
I. O efeito Doppler também ocorre com ondas eletromagnéticas (por exemplo, no desvio para o vermelho/azul da luz de estrelas, ou em radares). Afirmativa falsa.
II. A polarização é um fenômeno exclusivo de ondas transversais, já que depende da orientação da oscilação perpendicular à direção de propagação. Afirmativa verdadeira.
III. No vácuo, toda onda eletromagnética se propaga com velocidade $c$, independentemente da frequência. Como $f=c/\lambda$ e o azul tem menor comprimento de onda que o vermelho, o azul tem maior frequência. Afirmativa verdadeira.
IV. O experimento de difração de elétrons (Davisson-Germer) comprova a dualidade onda-partícula, prevista por de Broglie. Afirmativa verdadeira.
Alternativa correta: A (II, III e IV).
Q41
Eletrodinâmica e Termologia — Circuito Simples Aquecendo Água
Um circuito elétrico é composto por uma bateria de força eletromotriz $\varepsilon=20\text{ V}$ e resistência interna $r=1\ \Omega$, conectada por fios ideais a um resistor $R=4\ \Omega$. Se toda a energia dissipada pelo resistor num intervalo de tempo igual a 10 s fosse utilizada para aquecer 20 g de água ($c=4\text{ J/(g}\cdot{}^{\circ}\text{C)}$), inicialmente a $25\text{ °C}$, a temperatura final da amostra de água seria igual a
Eletrostática — Trabalho da Força Elétrica em Campo Uniforme
Considere um capacitor de placas paralelas, distantes 5 cm entre si, conforme mostrado na figura a seguir.
A d.d.p. entre as placas é igual a 10 V e na região entre elas há um campo elétrico uniforme. Uma partícula eletrizada com carga $q=2\ \mu\text{C}$ se move a partir do repouso, entre os pontos A, cuja distância até a placa positiva é de 1 cm, e o ponto B, cuja distância até a placa negativa é também de 1 cm, sendo que a única força relevante na situação é a força elétrica a que a partícula fica sujeita. Com base na situação descrita, é CORRETO afirmar que a variação da energia cinética sofrida pela partícula entre os pontos A e B é de
