Semicondutores são peças-chave para os dispositivos eletrônicos modernos. Compostos de substâncias tetravalentes, como o germânio ou o silício, os semicondutores são dopados com outras substâncias tri– ou pentavalentes (tipos P ou N, respectivamente) se tornando bons condutores de corrente elétrica. Elementos como o germânio ou o silício são colocados em operação de maneira conjunta formando um “diodo”, um dispositivo com uma junção P–N. Quando uma diferença de potencial elétrico (U) é aplicada nas extremidades do dispositivo, o diodo permite a passagem de uma corrente elétrica (i) apenas em um sentido, mas não no sentido oposto.
Considere um diodo emissor de luz (sigla em inglês: LED) que esteja funcionando normalmente, ligado aos terminais de uma bateria.
Baseando-se nas informações descritas acima, assinale a alternativa que apresenta o desenho que melhor ilustra uma situação hipotética do correto funcionamento de um LED em dois momentos distintos (I) e (II).
As alternativas são desenhos; o resumo de cada uma, lido da figura, está abaixo.
Dois momentos: o LED ligado no sentido direto conduz, e invertido não conduz. Quando o LED funciona, há diferença de potencial na bateria ($U\neq0$), há corrente ($i\neq0$) e o LED emite luz. Quando a polarização é invertida, a bateria mantém $U\neq0$, mas o diodo bloqueia a corrente ($i=0$) e o LED fica apagado.
Em nenhum caso pode haver corrente com $U=0$ (sem fonte, não há corrente), nem luz sem corrente, nem corrente sem luz no funcionamento normal. Só uma alternativa traz, ao mesmo tempo, o momento (I) com luz, $i\neq0$ e $U\neq0$ e o momento (II) com $i=0$, $U\neq0$ e sem luz.
Durante um ensaio com uma amostra de um material transparente e homogêneo, um aluno do Curso de Materiais da FATEC precisa determinar de que material a amostra é constituída. Para isso, ele utiliza o princípio da refração, fazendo incidir sobre uma amostra semicircular, de raio $r$, um feixe de laser monocromático, conforme a figura.
Utilizando os dados da figura e as informações apresentadas na tabela de referência, podemos concluir corretamente que o material da amostra é
Tabela de referência (índices de refração $n$): ar, 1,00; resina, 1,50; policarbonato, 1,59; cristal dopado, 1,60; cristal de titânio, 1,71; cristal de lantânio, 1,80.
Lembre-se de que: $n_I\cdot\operatorname{sen}\theta_I=n_R\cdot\operatorname{sen}\theta_R$
O feixe passa pelo centro da amostra, e os dois raios têm comprimento $r$. Na figura: $\operatorname{sen}\theta_I=\dfrac{2}{r}$ e $\operatorname{sen}\theta_R=\dfrac{3}{r}$. O meio de incidência é a amostra ($n_I$ desconhecido) e o de refração é o ar ($n_R=1{,}00$).
$$n_I\cdot\frac{2}{r}=1{,}00\cdot\frac{3}{r}\ \Rightarrow\ n_I=\frac{3}{2}=1{,}50$$
Esse índice de refração é o que aparece na tabela para um dos materiais.
Um aluno do curso de Cosméticos da FATEC trabalha em uma indústria farmacêutica fazendo aprimoramento de Filtros Solares Físicos e Químicos (FSF e FSQ, respectivamente). Para isso, ele estuda as radiações solares chamadas de UVA e UVB, montando um quadro esquemático.
Baseando-se nas informações apresentadas no quadro, é certo afirmar que
Em um mesmo intervalo $\Delta t$, a UVB tem mais ciclos que a UVA, ou seja, maior frequência. Como as duas se propagam com a mesma velocidade, $v=\lambda f$ implica que a UVB tem menor comprimento de onda.
Conferência das demais: a UVA penetra mais (epiderme, derme e hipoderme) que a UVB (só epiderme), mas tem frequência menor e comprimento de onda maior; os efeitos das duas são diferentes (bronzeamento e vermelhidão, por exemplo); e o quadro mostra que ambas são refletidas pelos FSF e absorvidas pelos FSQ.
Durante o estágio realizado por uma aluna do curso de Mecânica de Precisão da FATEC, ela faz uma análise de um material por meio de um sistema mecânico que tensiona a peça de maneira longitudinal. Esse sistema está interligado a um dispositivo eletrônico que registra a tensão aplicada e a deformação sofrida por essa peça.
Para saber o módulo de resiliência (energia acumulada durante essa deformação) dessa peça, ela esboça um gráfico com as duas grandezas.
De acordo com a leitura dos dados apresentados pelo gráfico podemos afirmar que o trabalho realizado pela força tensora até atingir a deformação máxima de 10 mm é, em joules, de
O gráfico é uma reta que passa pela origem, e o trabalho da força variável é a área sob o gráfico, que é um triângulo de base $10\,\text{mm}=0{,}010\,\text{m}$ e altura $500\,\text{N}$.
$$W=\frac{500\cdot0{,}010}{2}=2{,}5\,\text{J}=2{,}5\times10^{0}\,\text{J}$$
Numa aula de laboratório do curso de Soldagem da FATEC, um dos exercícios era construir um dispositivo eletromecânico utilizando duas lâminas retilíneas de metais distintos, de mesmo comprimento e soldadas entre si, formando o que é chamado de “lâmina bimetálica”.
Para isso, os alunos fixaram de maneira firme uma das extremidades enquanto deixaram a outra livre, conforme a figura.
Considere que ambas as lâminas estão inicialmente sujeitas à mesma temperatura $T_0$, e que a relação entre os coeficientes de dilatação linear seja $\alpha_A>\alpha_B$.
Ao aumentar a temperatura da lâmina bimetálica, é correto afirmar que
Como $\Delta L=L_0\,\alpha\,\Delta T$, com o mesmo $L_0$ e o mesmo $\Delta T$, a lâmina de maior $\alpha$ (A) se dilata mais que a B. Como estão soldadas, a lâmina que quer se alongar mais fica com o lado externo da curva: o conjunto se curva, e o lado de A, que é o mais longo, fica na parte externa da curvatura.
A lâmina A está em cima, então a curva tem a convexidade voltada para cima e a extremidade livre se desloca para baixo. As duas lâminas formam uma peça única, de modo que ambas se curvam no mesmo sentido, e a lâmina bimetálica não permanece reta.