UDESC 2016.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Na Física atual, o menor tempo e o menor comprimento conceptíveis são denominados tempo de Planck $(t_P)$ e comprimento de Planck $(\ell_P)$, respectivamente. Essas duas grandezas são definidas a partir da combinação das constantes físicas fundamentais: $\hbar$ (constante de Planck reduzida $=h/2\pi$), $G$ (constante da Gravitação Universal) e $c$ (velocidade da luz no vácuo).

Considerando o Sistema Internacional de medidas (SI), assinale a alternativa que contém as corretas combinações entre $\hbar$, $G$ e $c$ para $t_P$ e $\ell_P$.

Um automóvel de passeio, em uma reta longa de uma rodovia, viaja em velocidade constante de $100\ \text{km/h}$ e à sua frente, à distância de $1{,}00\ \text{km}$, está um caminhão que viaja em velocidade constante de $80{,}0\ \text{km/h}$. O automóvel tem comprimento $4{,}50\ \text{m}$ e o caminhão $30{,}0\ \text{m}$.

A distância percorrida pelo carro até ultrapassar completamente o caminhão é, aproximadamente, igual a:

O conjunto mostrado na Figura 1, composto por dois blocos A e B, está com aceleração $\vec a$. O atrito entre os blocos é nulo e a massa deles é $m_A=5{,}0\ \text{kg}$ e $m_B=1{,}0\ \text{kg}$. Considerando que o bloco retangular B não desliza sobre o bloco triangular A, a magnitude da aceleração $\vec a$ do conjunto e a magnitude da força de contato entre os dois blocos são, respectivamente, iguais a:

Em uma colisão elástica frontal, em uma dimensão, entre duas partículas de massas $m_1$ e $m_2$, a partícula 2 estava em repouso antes da colisão. Analise as proposições em relação à colisão.

1. A quantidade de movimento e a energia cinética do sistema se conservam.
2. Se as massas são iguais, a magnitude da velocidade adquirida pela partícula 2, após a colisão, é igual à magnitude da velocidade da partícula 1, antes da colisão.
3. Se $m_1$ é maior que $m_2$, a magnitude da velocidade adquirida pela partícula 2, após a colisão, será maior que a magnitude da velocidade da partícula 1, antes da colisão.
4. Se $m_1$ é menor que $m_2$, o vetor velocidade da partícula 1, após a colisão, é igual ao vetor velocidade que ela tinha antes da colisão.

Assinale a alternativa correta.

Duas pequenas esferas estão separadas por uma distância de $30\ \text{cm}$. As duas esferas repelem-se com uma força de $7{,}5\times10^{-6}\ \text{N}$. Considerando que a carga elétrica das duas esferas é $20\ \text{nC}$, a carga elétrica de cada esfera é, respectivamente:

Um elétron com velocidade $\vec v$ se movimenta na presença de um campo magnético $\vec B$, conforme mostra a Figura 2, saindo do plano do papel.

Considerando a magnitude da velocidade do elétron igual a um décimo da velocidade da luz, e a magnitude do campo magnético igual a $1{,}0\ \text{T}$, o raio da órbita circular desse elétron é, aproximadamente, igual a:

Com relação aos fenômenos eletromagnéticos, analise as proposições.

1. Corrente elétrica induzida, em um circuito fechado, por um campo magnético variável no tempo sempre gera um campo magnético que se opõe à mudança desse campo.
2. Correntes elétricas, em circuitos fechados, podem formar dipolos magnéticos, mas nunca monopolos magnéticos.
3. Ao dividir-se um ímã ao meio, formam-se dois monopolos magnéticos, um polo sul e outro polo norte.
4. Força magnética atua em cargas elétricas em repouso e em movimento.

Assinale a alternativa correta.

Uma máquina a vapor foi projetada para operar entre duas fontes térmicas, a fonte quente e a fonte fria, e para trabalhar segundo o ciclo de Carnot. Sabe-se que a temperatura da fonte quente é de $127^\circ\text{C}$ e que a máquina retira, a cada ciclo, $600\ \text{J}$ desta fonte, alcançando um rendimento máximo igual a $0{,}25$.

O trabalho realizado pela máquina, por ciclo, e a temperatura da fonte fria são, respectivamente:

Uma placa de alumínio com um furo circular no centro foi utilizada para testes de dilatação térmica. Em um dos testes realizados, inseriu-se no furo da placa um cilindro maciço de aço. À temperatura ambiente, o cilindro ficou preso à placa, ajustando-se perfeitamente ao furo, conforme ilustra a Figura 3.

O valor do coeficiente de dilatação do alumínio é, aproximadamente, duas vezes o valor do coeficiente de dilatação térmica do aço. Aquecendo-se o conjunto a $200^\circ\text{C}$, é correto afirmar que:

A Figura 4 ilustra uma montagem experimental para estudo de ondas estacionárias em cordas esticadas, retratando um dos harmônicos de onda estacionária possível de ser gerada pelo experimento.

Para gerar ondas estacionárias, entre os pontos A e B, o experimento permite ajustes na tensão da corda, por controle manual, e na frequência de perturbação periódica, por regulagem do motor.

Considere a montagem experimental retratada na Figura 4, o conhecimento sobre ondas estacionárias, e analise as proposições.

1. As ondas estacionárias não são ondas de propagação, mas resultam da interferência entre as ondas incidentes, propagando-se de A para B, e das ondas refletidas pelo ponto fixo B, propagando-se de B para A. Portanto, em determinadas condições de ajustes de frequência e tensão na corda, ocorrerá a ressonância e, consequentemente, a formação de harmônicos de onda estacionária.
2. A densidade linear de massa da corda utilizada no experimento não interfere na geração das ondas estacionárias, isto é, cordas mais espessas ou menos espessas, submetidas às mesmas condições de perturbação e tensão, gerarão o mesmo harmônico de onda estacionária.
3. Fixando a frequência de perturbação da corda, e partindo-se de um estado de ressonância, é possível atingir um harmônico superior apenas mediante o aumento da tensão da corda.
4. Ondas estacionárias não são decorrentes de fenômenos de interferência e ressonância.

Assinale a alternativa correta.

Os olhos dos seres humanos podem ser considerados sistemas ópticos. Eles são a janela de entrada da luz e, consequentemente, responsáveis pela formação das imagens que resultarão em nossa visão. Quando a formação de imagens no olho não é nítida, há alguma anomalia.

Considerando as anomalias relativas à visão humana e os estudos sobre lentes, analise as proposições.

1. Um encurtamento do bulbo do olho, se comparado ao comprimento normal do bulbo, é característico de pessoas com hipermetropia. Neste caso, a imagem forma-se depois da retina e não sobre ela, prejudicando sua nitidez. Para correção desse problema de visão, utilizam-se lentes convergentes.
2. Um olho com miopia apresenta um alongamento do bulbo, quando comparado ao comprimento normal. Com isso, a imagem dos objetos acabará por se formar após a retina, prejudicando a nitidez da imagem formada. Para correção desse problema de visão utilizam-se lentes divergentes.
3. A dioptria de uma lente, também chamada de grau da lente, corresponde numericamente ao inverso da distância focal, medida em metros.
4. Uma lente convergente de distância focal igual a $30\ \text{cm}$ está imersa no ar. Quando se coloca um objeto de $5\ \text{cm}$ de altura, a $40\ \text{cm}$ de distância da lente, obtém-se uma imagem real, invertida, maior e localizada a $120\ \text{cm}$ da lente.

Assinale a alternativa correta.

Para se chegar à descrição atual sobre a natureza da luz, caracterizada pelo comportamento dual onda-partícula, houve debates épicos entre propositores e defensores de modelos explicativos divergentes. Sobre a natureza da luz, um dos debates que ficou marcado na história da Ciência envolveu grandes estudiosos, tendo de um lado Isaac Newton e de outro Christiaan Huygens.

Focado no debate Newton-Huygens, relativo à natureza da luz, analise as proposições.

1. Dois aspectos centrais alimentavam o debate entre Newton e Huygens; o primeiro de natureza metodológica e o segundo que envolvia a aceitação ou não do conceito de vácuo e as suas implicações.
2. Newton e Huygens tinham concepções diferentes sobre o espaço físico e a natureza da luz, porém concordavam que os modelos explicativos para a propagação da luz teriam que ser alcançados a partir de um modelo mecânico.
3. O debate Newton-Huygens ocorreu exclusivamente devido à divergência sobre o conceito de vácuo, mas ambos defendiam a natureza ondulatória da luz.
4. Assumindo perspectivas teóricas e metodológicas diferentes, Newton propôs uma explicação corpuscular para a luz, enquanto Huygens defendia uma visão ondulatória para a luz.

Assinale a alternativa correta.

No contexto histórico da virada do século XIX para o século XX, Lord Kelvin proferiu uma palestra e afirmou que não havia mais muitos pontos obscuros para serem resolvidos pela Física. Destacou que existiam apenas dois problemas: o primeiro referente à não detecção do vento de éter, resultado nulo do experimento de Michelson-Morley, e o segundo, relacionado à partição de energia, emissão e absorção da radiação de corpo negro.

Em relação ao avanço na construção de conhecimento em Física, decorrente dos dois problemas apontados por Lord Kelvin, assinale a alternativa correta.

Em uma residência unifamiliar moram quatro pessoas. A Tabela 1 fornece a potência e o tempo efetivo de funcionamento dos principais aparelhos domésticos presentes na casa dessa família.

Sabendo-se que o preço de energia elétrica por $\text{kWh}$ custa R$ $0{,}40$; que o período para o cálculo da conta de energia elétrica mensal é de $30$ dias e que a família gasta mensalmente R$ $200{,}00$ com a conta de energia elétrica, assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, o nome do aparelho com maior consumo mensal, o impacto percentual na conta mensal do aparelho de maior consumo e o valor pago mensalmente, devido ao consumo dos equipamentos elétricos da família que não estão relacionados na Tabela 1.