Questões de Física da Prova de Conhecimentos Gerais · Gabarito oficial.
Q16
Física Moderna — Efeito Fotoelétrico, Bohr, Planck e Relatividade
No museu do Amanhã, a exposição "Cosmos" faz uma abordagem científica, associando a composição atômica humana à composição de parte de uma estrela, contribuindo para o entendimento de como se comporta a matéria do ponto de vista atômico e subatômico.
Com base nos conhecimentos sobre Física Moderna, considere as afirmativas a seguir.
I. No efeito fotoelétrico, uma luz monocromática que incide na superfície de um metal, cuja energia seja $hf=$ função trabalho ($\Omega$), arranca elétrons se, e somente se, a soma das energias cinética e da função trabalho forem iguais a $hf$.
II. No átomo de hidrogênio, os níveis de energia são indicados por $n$, onde a energia calculada para cada nível é dada por $E_n=-(1/n^2)\cdot2{,}18\times10^{-18}\text{ J}$.
III. Max Planck considerou que os átomos que constituem um corpo aquecido se comportam como osciladores anarmônicos, que têm suas energias distribuídas de forma contínua, independentemente da temperatura do corpo.
IV. Na teoria da relatividade especial, as Leis Físicas são as mesmas para quaisquer observadores em qualquer movimento, e a velocidade da luz no vácuo possui valores específicos para observadores em diferentes referenciais.
A)Somente as afirmativas I e II são corretas.
B)Somente as afirmativas I e IV são corretas.
C)Somente as afirmativas III e IV são corretas.
D)Somente as afirmativas I, II e III são corretas.
E)Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.
Gabarito oficial UEL 2020
A
Resolução
(I) Correta. No efeito fotoelétrico, a energia do fóton incidente ($hf$) se reparte entre a função trabalho $\Omega$ (energia mínima para arrancar o elétron) e a energia cinética do elétron ejetado: $hf=\Omega+E_c$. A soma $E_c+\Omega=hf$ é sempre válida.
(II) Correta. A fórmula de Bohr para os níveis de energia do átomo de hidrogênio é exatamente $E_n=-\dfrac{2{,}18\times10^{-18}}{n^2}\text{ J}$, valor consistente com a constante de Rydberg em unidades de energia.
(III) Incorreta. Planck propôs que a energia dos osciladores é quantizada (discreta, $E=nhf$), não distribuída de forma contínua — e essa energia depende sim da temperatura do corpo (lei de radiação de corpo negro).
(IV) Incorreta. Um dos postulados centrais da relatividade especial é que a velocidade da luz no vácuo é a mesma constante para todos os observadores inerciais, não "específica para cada referencial".
Logo, apenas I e II são corretas — confirma a alternativa (A).
Q48
Óptica Geométrica — Lentes Esféricas (Convergência e Divergência)
Certos dispositivos possibilitam visualizar ou demonstrar fenômenos naturais explicados pelas Leis da Física, como o que se encontra no Museu de Ciência e Tecnologia de Londrina.
Nos compartimentos inferiores do dispositivo, há dois tipos de lentes, sendo possível observar a convergência e a divergência dos raios de luz que incidem nas lentes e delas emergem ao se acionar um botão.
Com base na imagem e nos conhecimentos sobre lentes esféricas, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o caminho percorrido pelos raios de luz.
Figura: 5 alternativas (a-e) com diagramas de raios de luz atravessando um par de lentes esféricas (uma convergente, uma divergente), cada uma mostrando um trajeto diferente para os raios incidentes (imagem a inserir).
A)Ver diagrama A na figura.
B)Ver diagrama B na figura.
C)Ver diagrama C na figura.
D)Ver diagrama D na figura.
E)Ver diagrama E na figura.
Gabarito oficial UEL 2020
C
Resolução
Questão puramente visual, sem dado numérico: exige identificar, entre 5 diagramas de raios, qual representa corretamente o comportamento de uma lente convergente (raios paralelos ao eixo óptico convergem para o foco do lado oposto) seguida de uma lente divergente (raios que incidem convergindo são espalhados, divergindo a partir de um foco virtual do mesmo lado da incidência).
A alternativa (C) é a única que traça corretamente essa dupla trajetória — os raios primeiro convergem ao atravessar a lente convergente, e depois se abrem (divergem) ao atravessar a segunda lente — consistente com o comportamento físico esperado das duas lentes descritas no enunciado.
Q50
Mecânica — Movimento Circular (Base Giratória)
No Museu de Ciência e Tecnologia da UEL, existem experimentos que possibilitam ao público visitante entender a Física de maneira divertida. Um deles é a base giratória usada para explicar situações nas quais as grandezas físicas se relacionam no movimento circular.
Sobre movimento circular em mecânica, considere as afirmativas a seguir.
I. No movimento circular, a resultante das forças que agem sobre o visitante é orientada para a direção tangencial.
II. No movimento circular e uniforme, a aceleração linear média será maior quando o intervalo de tempo para percorrer o ângulo descrito for menor.
III. No movimento circular retardado, a força tangencial deverá ter sentido contrário ao da velocidade vetorial.
IV. No movimento circular e uniforme, a aceleração centrípeta terá um valor maior quando o raio da trajetória for menor.
A)Somente as afirmativas I e II são corretas.
B)Somente as afirmativas I e IV são corretas.
C)Somente as afirmativas III e IV são corretas.
D)Somente as afirmativas I, II e III são corretas.
E)Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.
Gabarito oficial UEL 2020
C
Resolução
(I) Incorreta. A força resultante no movimento circular é a soma vetorial das componentes tangencial e centrípeta ($\vec F_R=\vec F_t+\vec F_{cp}$), e não é puramente tangencial (a componente centrípeta, perpendicular à velocidade, está sempre presente enquanto há curvatura).
(II) Incorreta. No movimento circular uniforme, o módulo da velocidade não varia, logo a aceleração tangencial (relacionada à variação do módulo da velocidade linear) é nula.
(III) Correta. No movimento circular retardado, a velocidade escalar diminui, o que exige uma força tangencial com sentido oposto ao da velocidade vetorial (freando o movimento).
(IV) Correta. A aceleração centrípeta é $a_{cp}=\dfrac{v^2}{R}$; para uma mesma velocidade $v$, quanto menor o raio $R$, maior o valor de $a_{cp}$.
Logo, apenas III e IV são corretas — confirma a alternativa (C).
Q54
Eletromagnetismo — Campo Magnético Terrestre e de Correntes Elétricas
No Museu de História Natural de Nova York existe uma exposição sobre a Origem do Sistema Solar, que apresenta planetas e estrelas, os quais exibem características elétricas e magnéticas comuns aos equipamentos eletrônicos de uso cotidiano.
Sobre propriedades elétricas e magnéticas da matéria, atribua (V) verdadeiro ou (F) falso às afirmativas a seguir.
( ) A Terra se comporta como um grande ímã, onde o polo norte magnético de uma bússola coincide com o polo sul geográfico da Terra.
( ) Uma carga em movimento cria em torno de si um campo magnético que pode interagir com outra carga, exercendo, nesta última, uma força magnética.
( ) Se há uma corrente passando por um fio condutor de área $A$ e comprimento $L$, imerso em um campo magnético $\vec{B}$ (constante), uma força $\vec{f}$ perpendicular ao campo atuará neste fio, fazendo com que as cargas experimentem a força $B\cdot i\cdot L\cdot\text{sen}(\alpha)$.
( ) As linhas de indução do campo $\vec{B}$ criado por uma corrente $i$ em um fio condutor retilíneo são elipses centradas sobre o condutor.
( ) Numa espira circular, onde circula uma corrente $i$, $B$ é diretamente proporcional a $2i$ e inversamente proporcional a $r^2$.
A)V, V, V, F, F.
B)V, V, F, F, V.
C)V, F, V, V, F.
D)F, V, V, F, F.
E)F, F, F, V, V.
Gabarito oficial UEL 2020
D
Resolução
(1) Falso. Por convenção, o polo norte magnético terrestre coincide aproximadamente com o polo sul geográfico, e o polo sul magnético com o polo norte geográfico — dessa forma, o polo norte de uma bússola aponta para o polo norte geográfico, não para o polo sul geográfico como afirma o item.
(2) Verdadeiro. Uma carga em movimento gera ao seu redor um campo magnético, que pode interagir com outra carga em movimento, produzindo uma força magnética sobre ela.
(3) Verdadeiro. A força magnética sobre um fio percorrido por corrente $i$ em um campo $B$ é $f=B\cdot i\cdot L\cdot\text{sen}(\alpha)$, conforme enunciado.
(4) Falso. As linhas de campo de um fio retilíneo são circunferências concêntricas ao redor do condutor, não elipses.
(5) Falso. O campo no centro de uma espira circular é $B=\dfrac{\mu_0 i}{2r}$ — diretamente proporcional a $i$ (não a $2i$) e inversamente proporcional a $r$ (não a $r^2$).
Sequência: F, V, V, F, F — confirma a alternativa (D).