Física

MARATONA PISM 3
PROFESSOR ALEXANDRE SCHMITZ
TÓPICO 1 - ELETROMAGNETISMO
FORÇA ELÉTRICA
ELETRICIDADE
ELETROSTÁTICA
CAMPO ELÉTRICO
ELETRODINÂMICA
POTENCIAL ELÉTRICO
MAGNETISMO
ELETROMAGNETISMO
EXEMPLO 1 - PISM
Considere as afirmativas a seguir:
I. A direção do vetor campo elétrico, em determinado ponto do espaço,
coincide sempre com a direção da força que atua sobre uma carga de prova
colocada no mesmo ponto.
II. Cargas negativas, colocadas em um campo elétrico, tenderão a se mover
em sentido contrário ao do campo.
III. A intensidade do campo elétrico criado por uma carga pontual é, em cada
ponto, diretamente proporcional ao quadrado da carga que o criou e
inversamente proporcional à distância do ponto à carga.
IV. A intensidade do campo elétrico pode ser expressa em newton/coulomb.
São verdadeiras:
a) somente I e II;
b) somente III e IV;
c) somente I, II e IV;
d) todas;
e) nenhuma
EXEMPLO 2 - PISM
Durante uma aula de projetos elétricos, o professor pediu que os
alunos construíssem um circuito elétrico como mostrado abaixo.
Os resistores R1, R2, R3 e R4 têm resistências iguais a 2,0Ω, 4,0Ω,
5,0Ω e 7,0Ω, respectivamente. O circuito é alimentado por uma
bateria de 6,0V com resistência interna desprezível.
a) Qual a corrente total que atravessa esse circuito? Justifique
sua resposta.
b) Qual a diferença de potencial entre as extremidades do
resistor R3? Justifique sua resposta.
EXEMPLO 3 - PISM
Um fio condutor rígido de massa igual a 200 g e
comprimento L=20 cm é ligado ao restante do circuito
através de contatos deslizantes sem atrito, como
mostra a figura abaixo. O plano da figura é vertical.
Inicialmente, a chave está aberta. O fio condutor é
preso a um dinamômetro e se encontra em uma região
com campo magnético de módulo B = 1,0T, entrando
perpendicularmente no plano da figura. Com base
nessas informações, faça o que se pede.
a) Calcule a força medida pelo dinamômetro com a chave
aberta, estando o fio rígido em equilíbrio.
b) Determine a direção e a intensidade da corrente elétrica no
circuito após o fechamento da chave, sabendo-se que o
dinamômetro passa a indicar leitura igual a zero.
c) Calcule a tensão da bateria, sabendo-se que a resistência total
do circuito é de 6,0 Ω.
TÓPICO 2 – Fenômenos Ondulatórios
1.1 – Reconhecer ondas
Ondas Mecânicas
Som
Onda em corda
Onda em mola
Ondas na água
Ondas estacionárias numa corda.
Onda inteira.
ONDA ELETROMAGNÉTICA
Ondas eletromagnéticas
luz
Raio x
Micro-ondas
Ondas de rádio
Ultravioleta
outras
EXEMPLO 4 - PISM
Considere uma onda eletromagnética que se propaga no
sentido positivo do eixo z, em um líquido com índice de
refração n=1,8 e que possui um comprimento de onda de 20,0
nm. Sobre esta onda eletromagnética, é CORRETO afirmar:
a) As componentes dos campos elétrico e magnético dessa
onda não serão perpendiculares à direção de propagação da
onda.
b) A velocidade de propagação dessa onda é igual a 1,66 x108
m/s.
c) A frequência dessa onda eletromagnética é 8,3 x 1012 Hz.
d) Essa onda é uma onda longitudinal por estar se propagando
em um líquido.
e) Com esse comprimento de onda, essa é uma luz que está na
faixa do infravermelho.
GABARITO B
EXEMPLO 5 - PISM
Uma corda de comprimento L = 10 m tem fixas ambas as
extremidades. No instante t = 0,0 s, um pulso triangular inicia-se
em x = 0,0 m, atingindo o ponto x = 8,0 m no instante t = 4,0 s,
como mostra a figura abaixo. Com base nessas informações, faça
o que se pede.
a) Determine a velocidade de propagação do pulso.
b) Desenhe o perfil da corda no instante t = 7,0 s.
TÓPICO 3 – FÍSICA MODERNA
A Física Moderna apoia-se basicamente em duas
teorias:
• Teoria dos Quanta (Max Planck) – 1900;
• Teoria da Relatividade (Albert Einstein) – 1905.
EXEMPLO 6 - PISM
Um acelerador de partículas linear é utilizado para acelerar
partículas a velocidades próximas à velocidade da luz (c=3 x108
m/s). Para este tipo de situação, a mecânica newtoniana deixa de
valer e temos que utilizar a mecânica relativística. Nesta
situação, uma das correções que temos de realizar é recalcular a
massa das partículas utilizando a expressão
onde v é a velocidade da partícula. Imaginando uma situação
onde um elétron (𝑚0 =9x 10−31 kg) é acelerado até atingir 80%
da velocidade da luz, DETERMINE:
a) A variação da massa do elétron.
b) A energia cinética relativística que ele adquire no
acelerador.
c) A energia cinética clássica e a diferença entre o valor
encontrado e a energia cinética relativística do item anterior.
EXEMPLO 7 - PISM
Segundo o modelo de Bohr, as energias dos estados que o
elétron pode ocupar no átomo de hidrogênio são dadas
aproximadamente por
, em que K = 13,6 eV e n é um número inteiro positivo (n = 1,
2, 3...). O eV (elétron-volt) é uma unidade de energia utilizada
em Física atômica que corresponde à energia adquirida por
um elétron quando acelerado por uma diferença de potencial
de 1 volt.
a) Calcule a energia necessária (em eV) para o elétron passar
do estado fundamental para o primeiro estado excitado no
átomo de hidrogênio.
b) Calcule o comprimento de onda λ do fóton emitido, quando
o elétron retorna ao estado fundamental.
BOA SORTE A TODOS!
Professor Alexandre Schmitz
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