Feevale · Verão 2016 — Física com resolução

4 questões de Física · gabarito conferido

Q31
Ondulatória — Ondas eletromagnéticas — Campos variáveis

As ondas eletromagnéticas foram previstas por Maxwell em meados do século XIX, e sua comprovação experimental veio depois com os trabalhos de Hertz. Hoje em dia, são muito utilizadas na comunicação. Sobre as ondas eletromagnéticas, pode-se dizer que

A)todas têm a mesma frequência.
B)todas têm a mesma amplitude.
C)são formadas por campo elétrico e por campo magnético constantes.
D)são formadas por campo elétrico e por campo magnético variáveis.
E)a velocidade é constante e igual a $300000\ \mathrm{km/s}$ em qualquer lugar.
D
Resolução comentada

Uma onda eletromagnética envolve campos elétrico e magnético que variam no tempo e no espaço. Campos constantes não descrevem a onda propagante considerada no enunciado.

Ondas de rádio, micro-ondas e luz visível podem ter frequências e amplitudes diferentes. No vácuo, propagam-se com a mesma velocidade:

$$c\approx3{,}0\times10^8\ \mathrm{m/s}$$

Em um meio transparente, a relação usual com o índice de refração é:

$$v=\frac cn$$

Por isso, não se pode afirmar que a velocidade tem esse mesmo valor em qualquer lugar. A característica comum pedida é a presença de campos elétrico e magnético variáveis.

Alternativa D.

Q32
Física moderna — Efeito fotoelétrico — Frequência e intensidade

O efeito fotoelétrico foi descoberto por Hertz no final do século XIX, e a explicação do fenômeno foi dada por Einstein no começo do século XX. Com base nessa explicação, são feitas três afirmações.

I. A energia contida no fóton depende da frequência da radiação incidente.

II. A radiação, ao incidir sobre uma superfície, pode arrancar elétrons desta.

III. A energia cinética do elétron arrancado de uma superfície depende da intensidade da radiação incidente.

Marque a alternativa correta.

A)Apenas a afirmação I está correta.
B)Apenas a afirmação II está correta.
C)Apenas a afirmação III está correta.
D)Apenas as afirmações I e II estão corretas.
E)Apenas as afirmações I e III estão corretas.
D
Resolução comentada

A energia de um fóton é proporcional à frequência da radiação.

$$E_\gamma=hf$$

Logo, a primeira afirmação é verdadeira. A segunda também é verdadeira: a radiação pode ejetar elétrons se houver energia suficiente para vencer a função trabalho do material.

$$hf\geq\phi$$

No modelo fotoelétrico de um fóton, a energia cinética máxima dos elétrons emitidos é:

$$K_{\max}=hf-\phi$$

Ela depende da frequência e do material, não da intensidade a frequência fixa. Aumentar a intensidade aumenta o número de fótons por unidade de tempo e pode aumentar a corrente fotoelétrica, mas não a energia cinética máxima. A terceira afirmação é falsa. Estão corretas a primeira e a segunda.

Alternativa D.

Q34
Óptica — Formação de imagens — Cristalino e acomodação

No processo de visão humana, o cristalino desempenha um papel importante na formação da imagem. Marque a alternativa correta sobre essa estrutura do olho humano.

A)Controla a quantidade de luz que entra no olho humano.
B)Controla a energia dos fótons da luz incidente.
C)Atua como lente divergente para acomodar a imagem.
D)Atua como lente convergente para acomodar a imagem.
E)Define as cores dos objetos.
D
Resolução comentada

O cristalino funciona como uma lente convergente, contribuindo para focalizar a luz na retina. A córnea também tem papel importante na refração do olho.

Na acomodação, a ação dos músculos ciliares modifica a forma do cristalino, alterando sua potência óptica.

$$P=\frac1f$$

Para objetos próximos, sua curvatura e sua potência aumentam, reduzindo a distância focal. Para objetos distantes, o cristalino fica mais plano.

O controle da quantidade de luz está associado à íris e à pupila. A seleção da alternativa depende da convergência e da acomodação, não de controle da energia dos fótons ou de definição das cores pelo cristalino.

Alternativa D.

Q37
Termologia — Calorimetria — Energia de combustão e massa de água

O álcool etílico é bastante utilizado em nosso país. Sabe-se que 1 kg de álcool etílico, ao ser queimado, libera uma energia equivalente a $30\times10^6\ \mathrm J$. Considere que toda essa energia é utilizada para elevar a temperatura em 1 °C de certa quantidade de água (calor específico $4000\ \mathrm{J\,kg^{-1}\,K^{-1}}$). O valor dessa massa de água é

A)$7{,}5\times10^1\ \mathrm{kg}$.
B)$7{,}5\times10^2\ \mathrm{kg}$.
C)$7{,}5\times10^3\ \mathrm{kg}$.
D)$1{,}3\times10^2\ \mathrm{kg}$.
E)$1{,}3\times10^3\ \mathrm{kg}$.
C
Resolução comentada

O enunciado determina que toda a energia liberada aqueça a água, sem perdas e sem mudança de fase. A variação de temperatura vale:

$$\Delta T=1\ ^\circ\mathrm C=1\ \mathrm K$$

Pelo calor sensível:

$$Q=mc\Delta T$$

Isolando a massa e usando o calor específico fornecido:

$$m=\frac Q{c\Delta T}$$

$$m=\frac{30\times10^6}{4000\cdot1}$$

$$m=7500\ \mathrm{kg}$$

$$m=7{,}5\times10^3\ \mathrm{kg}$$

Não se soma 273 à variação de temperatura: esse deslocamento se aplica à conversão de temperaturas absolutas, não de diferenças de temperatura.

Alternativa C.