COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO 3ª SÉRIE EN SI N O F UN D AM EN T AL , M É D IO E P R O F IS S ION A L PROF: PAULO ROBERTO ANGÉLICO DISCIPLINA: FÍSICA N0 ALUNO(A): CA R G A E L ÉTR IC A Segundo a Física Quântica, a matéria é interpretada como sendo constituída por ÁTOMOS que, agrupados, formam todas as coisas que conhecemos. Os átomos são formados por duas regiões: um NÚCLEO onde estão confinados os prótons, nêutrons e outras partículas menores por meio de forças nucleares e a ELETROSFERA onde movimentam-se os elétrons: Para termos uma idéia das dimensões relativas dessas duas regiões, se pudéssemos aumentar o átomo de hidrogênio – o menor de todos, com apenas 1 próton e 1 elétron – de tal forma que seu núcleo alcançasse o tamanho de uma azeitona, o raio da eletrosfera seria do tamanho de um estádio de futebol. BLOCO 2 Convencionou-se chamar ENSINO MÉDIO TURMA : a carga elétrica N o r m a l m e n t e c a d a á t o m o é e l e t r i c a m e n t e n e u t r o, o u seja, tem quantidades iguais de carga negativa e positiva. Os prótons do núcleo e os elétrons das órbitas se atraem entre si. A esta força de atração recíproca chamamos de F OR Ç A E L ÉT R I CA . Os elétrons, entretanto, repelem outros elétrons e os prótons repelem outros prótons. Dizemos, por isto, que as partículas com carga de mesmo sinal se repelem: A massa do próton (ou do nêutron) é também muito diferente da massa do elétron. Se fosse possível compará-los numa balança obteríamos a seguinte relação: E partículas com carga de sinais opostos se atraem: Elétrons e prótons não se parecem com bolinhas. Nós os representamos assim apenas por ser mais simples. Os elétrons, por exemplo, se parecem mais com nuvens, estão espalhados em regiões c h a m a d a s OR B I T AI S . dos PR ÓT ON S d e PO S IT IV A e a d o s E L ÉT R O N S d e N E GA T IV A . O s n ê u t r o n s n ã o p o s s u e m c a r g a l í q u i d a . COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO Prótons e nêutrons estão fortemente ligados ao núcleo dos átomos. Já os elétrons podem ser facilmente transferidos de um corpo para outro por u m p r o c e s s o c h a m a d o E L ETR IZ AÇ Ã O . P a r a i s s o , é necessário fazer com que o número de elétrons se torne diferente do número de prótons. CON S ER V AÇ Ã O D A CA R GA EL É TR IC A Em um sistema isolado a quantidade de carga elétrica permanece constante. Mesmo ocorrendo um fenômeno qualquer, por exemplo uma reação química ou nuclear, a quantidade de carga elétrica é a mesma antes e após o fenômeno: O símbolo Se o número de elétrons for maior que o número de prótons, o corpo estará eletrizado negativamente; se o número de elétrons for menor que o de prótons, ele estará eletrizado positivamente. -2- Σ (Sigma) é o S grego e significa SOMA. SU B M Ú L TI PL O S D A UN ID A D E D E C AR GA C o m o a u n i d a d e C O UL O M B r e v e l o u - s e m u i t o g r a n d e , é comum a utilização de seus submúltiplos: QU AN TI Z A Ç ÃO DA C AR GA E L É TR I C A A menor chamada carga de encontrada CARGA livre na E L EM EN TA R . Natureza No é Sistema Internacional de Unidades (SI) seu valor é dado por: M A T ÉR I A E A N T IM AT É R I A Note como a carga elementar é pequena: A Teoria Relativística do Elétron, proposta por Paul Dirac previu (e foi comprovado em 1932) que toda partícula tem sua antipartícula, de mesma massa, mas com carga elétrica e outras propiriedades opostas. Em função da carga elementar, as cargas de elétrons e prótons são expressa por: Par t ícu l a An t ip ar tí cu la elétron (-) pósitron (+) próton (+) antipróton (-) nêutron (neutro) antineutron (neutro) Matéria e Antimatéria se aniquilam produzindo luz. T ES T E S QU AN TI D A D E D E C AR G A E L ÉT R I CA 01) Sobre os núcleos atômicos e seus constituintes, são feitas quatro afirmativas. I. A carga elétrica total de um corpo é sempre um número inteiro de vezes o valor da carga elementar: II. Os núcleos atômicos são constituídos prótons, nêutrons e elétrons. O próton é uma partícula idêntica ao elétron, porém de carga positiva. III. Nos núcleos atômicos está concentrada quase totalidade da massa do átomo. IV. As forças nucleares são as responsáveis por manter unidas as partículas que compõem os núcleos atômicos. Quais afirmativas estão corretas? O número inteiro n corresponde à diferença entre o número de prótons e elétrons do corpo considerado: por (A) (B) (C) (D) (E) apenas II apenas I e III apenas III e IV apenas I, II e IV I, II, III e IV a COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 02) Campos eletrizados ocorrem naturalmente no nosso cotidiano. Um exemplo disso é o fato de algumas vezes levarmos pequenos choques elétricos ao encostarmos em automóveis. Tais choques são devidos ao fato de estarem os automóveis eletricamente carregados. Sobre a natureza dos corpos (eletrizados ou neutros), considere as afirmativas a seguir: Se um corpo está eletrizado, então o número de cargas elétricas negativas e positivas não é o mesmo. II. Se um corpo tem cargas elétricas, então está eletrizado. III. Um corpo neutro é aquele que não tem cargas elétricas. Sobre as afirmativas acima, assinale a alternativa correta. I. (A) (B) (C) (D) (E) Apenas Apenas Apenas Apenas Apenas a afirmativa I é verdadeira. a afirmativa II é verdadeira. a afirmativa III é verdadeira. as afirmativas I e II são verdadeiras. as afirmativas I e III são verdadeiras. 05) Considere as afirmações abaixo relacionadas aos conceitos da eletrostática: I. Cargas de mesmo sinal se repelem; cargas de sinais opostos se atraem. II. A carga de um elétron tem o mesmo módulo, mas sinal oposto ao de um próton. III. A unidade de carga elétrica, no Sistema Internacional de Unidades, é o Coulomb. IV. Prótons e elétrons possuem a mesma massa de repouso. V. Um corpo carregado excesso de elétrons. (A) (B) (C) (D) (E) 06) Retiram-se 2.10 20 07) Adicionam-se 4.10 (A) (B) (C) (D) o fóton possui carga elétrica positiva. o fóton possui carga elétrica negativa. o fóton é uma partícula neutra. o princípio da conservação da carga elétrica não é satisfeito. (E) o fenômeno não pode ocorrer pois não existem elétrons positivos. elétrons de um corpo inicial- mente neutro. Qual a carga adquirida pelo corpo? (A) (B) (C) (D) (E) Analisando o fenômeno descrito, pode-se concluir que: tem I, II e III I, III e IV I, IV e V I e II II, III e V 03) A matéria, em seu estado normal, não manifesta propriedades elétricas. No atual estágio de conhecimentos da estrutura atômica, isso nos permite concluir que a matéria: 04) Uma caixa de paredes finas no vácuo, exposta a raios gama pode tornar-se o palco de uma “criação de par”, evento no qual um fóton de alta energia termina sua existência com a criação de um elétron negativo e um elétron positivo (pósitron) com cargas iguais em módulo. positivamente Estão corretas apenas as alternativas: (A) (B) (C) (D) (E) é constituída somente de nêutrons. possui maior número de nêutrons que de prótons. possui quantidades iguais de prótons e elétrons. é constituída somente de prótons. é constituída somente de elétrons. -3- + + + + – 0,32 C 3,2 C 32 C 320 C 320 C 21 elétrons a um corpo inicial- mente neutro. A carga total no corpo passa a ser igual a: (A) + 64 C (B) − 64 C (C) + 640 C (D) − 640 C (E) + 6,4 C 08) Na eletrosfera de um átomo de magnésio temos 12 elétrons. Qual a carga elétrica de sua eletrosfera? (A) -12 C (B) -1,6.10 -19 C (C) -19,2 C (D) -1,92.10 (E) -1,92.10 -18 20 C C COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO M A T ER I A I S C ON D UT OR E S LI GA Ç ÃO À T ER R A Em alguns tipos de átomos, especialmente os que compõem os metais tais como ferro, ouro, cobre e prata, a última órbita eletrônica perde um elétron com grande facilidade. Estes elétrons livres se desgarram das últimas órbitas eletrônicas e ficam vagando de átomo para átomo, sem direção definida. Os átomos que perdem elétrons também os readquirem com facilidade dos átomos vizinhos, para voltar a perdê-los momentos depois. No interior dos metais os elétrons livres vagueiam por entre a rede de átomos, em todos sentidos. Devido à facilidade de fornecer elétrons livres, os M E T AI S s ã o u s a d o s p a r a f a b r i c a r o s f i o s d e a p a r e l h o s e l é t r i c o s : e l e s s ã o B ON S CON D UT OR E S d o f l u x o d e elétrons livres. A água pura (H2O) e o sal de cozinha (NaCl) não são condutores quando separados, mas quando misturados ocorre a dissociação das moléculas de água e sal, produzindo os íons + + Na , Cl , H e OH a montagem M A T ER I A I S I S OL AN T E S Os materiais que possuem pequena quantidade de portadores de carga elétrica livres são maus condutores de eletricidade. São exemplos de maus condutores a borracha, água pura, madeira seca, plástico entre outros. Eles não permitem a passagem do fluxo de elétrons ou deixam passar apenas um pequeno número deles. M A T ER I A I S S EM I CO N D UT OR E S Os íons positivos são atraídos em direção ao eletrodo negativo, enquanto que os íons negativos, para o eletrodo positivo. Este movimento de íons livres torna a solução condutora de eletricidade. Faça Ao estabelecermos um caminho de condutores entre um objeto carregado e a superfície da Terra, estamos fazendo a sua ligação à terra Esta ligação causa a neutralização do objeto. O fio verde de um chuveiro e o terceiro pino da tomada de um computador são exemplos de ligação à terra. Um fato importante a ser lembrado é que a pele humana também é condutora de eletricidade. Quanto mais úmida a pele, mais condutora ela é. É muito perigoso mudar a chave de um chuveiro ligado. Seus átomos têm grande dificuldade em ceder ou receber os elétrons livres das últimas camadas eletrônicas. São os chamados materiais ISOLANTES. O vidro é um material isolante, mas geralmente uma camada de vapor d’água se forma na sua superfície tornando-o condutor. CON D UÇ Ã O EM SO L UÇ Ã O EL E TR O LÍ TI C A EX P ER IM EN TO : -4- da figura e acrescente vagarosamente um pouco de sal no recipiente com água, misturando bem. Observe o que acontece com o brilho da lâmpada. Se utilizar uma lâmpada de 110 Volts retire a pilha e ligue os fios diretamente na tomada (CUIDADO!!). Troque o sal por açúcar e descreva suas observações. Materiais que podem se comportar algumas vezes como isolantes e algumas vezes como condutores são chamados de SEMICONDUTORES. O germânio e o silício, quando puros, não são bons condutores nem bons isolantes, mas tornam-se excelentes condutores quando apenas um átomo em 10 milhões é substituído por uma impureza que adiciona ou retira elétrons da rede. M A T ER I A I S SU P ER CO N D UT OR E S Os materiais comuns, mesmo os condutores, resistem ao fluxo de corrente através deles. Entretanto, num SUPERCONDUTOR a resistência é nula. Estabelecendose uma corrente em um anel supercondutor, ela se manterá inalterada por um longo tempo, sem necessidade de bateria ou de qualquer outra fonte de energia. O mercúrio sólido perde completamente sua resistência elétrica em temperaturas inferiores a 4,2 Kelvin (-268,8°C). COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO T ES T E S 09) Duas chapas metálicas, com cargas elétricas de sinais contrários, são interligadas por um fio metálico condutor, conforme a figura. (A) (B) (C) (D) (E) P AL A VR AS CR UZ A D AS 1 2 3 4 5 Através do fio deslocam-se: 6 elétrons de B para A prótons de A para B prótons de A para B e elétrons de B para A prótons de B para A e elétrons de A para B elétrons de A para B 7 8 1. 2. 10) (A) (B) (C) (D) (E) Os corpos que acumulam eletricidade são: bons condutores. maus condutores. supercondutores. neutros. orgânicos. 11) Maria estava aprendendo na escola as propriedades de condução de eletricidade dos materiais. Seu professor de Física disse que materiais usados em nosso cotidiano, como madeira, borracha e plástico são, normalmente, isolantes elétricos, e outros, como papel alumínio, pregos e metais em geral, são condutores elétricos. O professor solicitou a Maria que montasse um instrumento para verificar experimen-talmente se um material é condutor ou isolante elétrico. Para montar tal instrumento, além dos fios elétricos, os componentes que Maria deve utilizar são: (A) água e sal. (B) pilha e lâmpada. (C) capacitor e resistor. (D) voltímetro e diodo. (E) bobina e amperímetro. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Ao se ligar um condutor eletrizado à Terra, ele perde sua eletrização. II. A pele seca é mais condutora de eletricidade do que a pele úmida. III. Os elétrons livres são os responsáveis pela condução elétrica em todo e qualquer corpo. E L E T R I C O Propriedade que é nula nos materiais supercondutores. Material que não permite a passagem do fluxo de elétrons ou deixa passar apenas um pequeno número deles. São bons condutores de eletricidade. Partícula responsável pela condução elétrica nos metais. Ligação que causa a neutralização de um corpo eletrizado. Exemplo de material semicondutor muito usado em circuitos eletrônicos. Material que se comporta como supercondutor a baixas temperaturas. Materiais que podem se comportar algumas vezes como isolantes e algumas vezes como condutores. QU E S TÕ E S 1) Sobre o experimento da condução em solução eletrolítica realizado em sala, explique por que a lâmpada não acende quando se troca sal de cozinha por açucar. 2) Em climas secos as pessoas estão mais sujeitas a levar choques quando tocam objetos metálicos. Explique por que isto ocorre. 3) Materiais isolantes podem Explique e dê um exemplo. 12) Analise as afirmações abaixo: I. -5- Está(ão) correta(s): (A) (B) (C) (D) (E) Apenas Apenas Apenas Apenas Apenas I II. III. I e II. I e III. ser eletrizados? COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO -6- E L ETR IZ AÇ Ã O P OR A TR IT O E L ETR IZ AÇ Ã O P OR IN D UÇ Ã O Ao atritar-se dois corpos isolantes inicialmente neutros, provoca-se um contato intenso entre partes dos corpos. Tal contato permite a troca de elétrons, eletrizando-se positivamente o corpo que cede elétrons e negativamente o que recebe elétrons. No processo de INDUÇÃO, a eletrização de um condutor neutro ocorre por simples aproximação de um corpo eletrizado, SEM QUE HAJA CONTATO ENTRE ELES. As cargas do objeto neutro (induzido) são separadas (polarizadas) pela aproximação do corpo eletrizado (indutor), ficando as cargas de mesmo sinal do indutor o mais distante possível dele. Cederá elétrons o átomo cujos elétrons da última camada estão menos fortemente ligados ao seu núcleo em relação aos átomos que compõe o outro material. A eletrização por atrito ocorre, por exemplo, quando esfregamos uma folha de papel em uma régua de plástico: Para manter o objeto induzido eletrizado, mesmo após o afastamento do indutor, devemos ligar o lado mais distante à Terra. Ao se ligar um condutor eletrizado à Terra, ele se descarrega do lado da ligação. Ao se desfazer a ligação com a Terra o corpo induzido f i c a e l e t r i z a d o c o m C AR G A C ON TR ÁR I A à d o i n d u t o r : Inicialmente tanto o papel como o plástico estão neutros, ou seja, possuem a mesma quantidade de carga positiva e negativa. Com o atrito ocorre transferência de elétrons de um corpo para outro. O papel perde elétrons e fica eletrizado com carga positiva. O plástico ganha elétrons e fica eletrizado com carga negativa: Na Eletrização por Atrito, os corpos ficam carregados com: • CA R G A S D E M E SM O V A L OR ( M Ó D UL O) e • CA R G A S D E S IN A IS C ON TR ÁR I O S . Este fato é uma consequência Conservação da Carga Elétrica. do Princípio da EX P ER IM EN TO : A p ó s f a z e r a m o n t a g e m d a f i g u r a , aproxime o canudinho atritado e observe o que acontece com a fita de papel alumínio. (Não encoste o canudinho na fita). Toque o disco de cartolina com a mão e afaste o canudinho. Descreva e explique suas observações: COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO -7- E L ETR IZ AÇ Ã O P OR CO N TA T O T ES T E S A eletrização por CONTATO consiste em encostar um objeto já eletrizado 1 em um outro, eletricamente neutro 2. 13) Atrita-se um bastão de vidro com um pano de lã inicialmente neutros. Pode-se afirmar que: Durante o contato as cargas irão se redistribuir entre os dois objetos, eletrizando o corpo neutro com cargas de MESMO SINAL do eletrizado. (A) (B) (C) (D) (E) só a lã fica eletrizada. só o bastão fica eletrizado. ambos se eletrizam com cargas de mesmo sinal. ambos se eletrizam com cargas de sinais opostos. nenhum dos corpos se eletriza. 14) Passando-se um pente nos cabelos, verifica-se que ele pode atrair pequenos pedaços de papel. A explicação mais coerente com este fato é que, ao passar o pente nos cabelos, ocorreu: (A) eletrização do pente e não dos cabelos, que faz cargas passarem aos pedaços de papel e os atrai. (B) aquecimento do pente, com conseqüente eletrização do ar próximo, que provoca o fenômeno descrito. Se os corpos forem iguais, após a separação eles f i c a r ã o e l e t r i z a d o s c o m a M ESM A C AR G A ( m e s m o valor e mesmo sinal). (C) eletrização do pente, que induz cargas no papel, provocando a sua atração. (D) deseletrização do pente, que agora passa a ser atraído pelos pedaços de papel que sempre estão eletrizados. (E) eletrização do papel, que induz cargas no pente neutro, provocando a sua atração. 15) O eletroscópio de folhas representado na figura está carregado positivamente. Se uma pessoa tocar na EX P ER IM EN TO : V o c ê p o d e o b s e r v a r a e l e t r i z a ç ã o p o r esfera A ele se descarrega porque: contato através do pêndulo elétrico: (A) os elétrons do eletroscópio passam para a pessoa. (B) os nêutrons eletroscópio. da pessoa passam para o (C) os prótons do eletroscópio passam para a pessoa. (D) os elétrons da pessoa passam para o eletroscópio. (E) os prótons da pessoa passam para o eletroscópio. 16) Se um condutor eletrizado positivamente for aproximado de um condutor neutro, sem tocá-lo, pode-se afirmar que o condutor neutro: Primeiro deve-se atritar o canudinho com um pedaço de papel e em seguida encostá-lo no círculo de papel alumínio. Descreva e explique o que acontece: AN T ES d o C ON T AT O D E PO I S d o CON T AT O (A) conserva sua carga total nula, mas eletrizado. (B) eletriza-se negativamente e é eletrizado. (C) eletriza-se positivamente e é eletrizado. (D) conserva a sua carga total nula e pelo eletrizado. (E) fica com a metade da carga eletrizado. é atraído pelo atraído pelo repelido pelo não é atraído do condutor COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 17) Os corpos eletrizados por atrito, contato e indução ficam carregados respectivamente com cargas de sinais: (A) iguais, iguais e iguais. (B) iguais, iguais e contrários. (C) contrários, contrários e iguais. (D) contrários, iguais e iguais. (E) contrários, iguais e contrários. -8- CAM P O E L ÉT R I CO A principal característica de uma carga elétrica é a sua capacidade de interagir com outras cargas. Na Teoria do Eletromagnetismo o CAMPO ELÉTRICO tem o papel de mediador dessa interação. É através dele que uma carga “sente” a presença de outras cargas. 18) Duas pequenas esferas metálicas, de massas desprezíveis, estão suspensas, em repouso, por fios leves e isolantes. O sinal da carga de cada esfera está indicado na figura e a ausência de sinal indica que a esfera está eletricamente neutra. Uma propriedade importante do campo elétrico é que e l e é u m a GR AN D EZ A V E TO R I AL e , p o r t a n t o , d e v e Das situações indicadas nas figuras são possíveis somente: (A) I, II e III. ser caracterizado por I N T EN SI D A D E , DIR E Ç ÃO e S EN TI D O . (B) I, II, III e IV. (C) II, III e IV. (D) II, III, IV e V. (E) III, IV e V. 19) Em uma aula, o Prof. Paulo apresenta uma montagem com dois anéis pendurados, como representado na figura. Um dos anéis é de plástico – material isolante – e o outro é de cobre – material condutor. A direção do campo de uma carga puntiforme é RADIAL e seu sentido é DIVERGENTE se a carga for positiva e CONVERGENTE se a carga for negativa. Inicialmente, o Prof. Paulo aproxima um bastão eletricamente carregado, primeiro, do anel de plástico e, depois, do anel de cobre. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que: (A) os dois anéis se aproximam do bastão. (B) o anel de plástico não se movimenta e o de cobre se afasta do bastão. (C) os dois anéis se afastam do bastão. (D) o anel de plástico não se movimenta e o de cobre se aproxima do bastão. (E) os dois anéis ficam imóveis. A INTENSIDADE DO CAMPO DIMINUI COM A DISTÂNCIA, ou seja, o campo elétrico é bastante intenso próximo à carga e diminui progressivamente quando nos afastamos dela. O campo de uma carga elétrica só é nulo no infinito. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO SU P ER P O SI ÇÃ O D E C A M P OS EL É TR IC OS O campo elétrico de uma carga não pode ser alterado pela presença do campo elétrico de outra carga, no entanto, é comum representarmos a superposição desses campos através de uma soma vetorial. A figura a seguir representa a superposição dos campos de duas cargas puntiformes. Qual o sinal de cada carga? -9- EX P ER IM EN TO : A s o n d a s d e r á d i o s ã o c o n s t i t u í d a s d e campos elétricos e magnéticos oscilantes. O que pode acontecer se você colocar um radinho de pilha ligado dentro de uma caixa de leite longa vida vazia (ou enrolá-lo com papel alumínio)? E numa caixa de sapatos? Faça o experimento e explique suas observações. T ES T E S 20) Qual a intensidade da força que age sobre uma CAM P O E F OR ÇA EL É T R IC A Quando colocamos uma carga elétrica próxima de outra carga elas interagem através dos seus campos elétricos. Esta interação dá origem às FORÇAS ELÉTRICAS que fazem com que as cargas se aproximem ou se afastem. A força elétrica F que uma carga q sente, quando colocada num campo elétrico E de outras cargas, é dada por: (A) (B) (C) (D) (E) carga elétrica de 8µC quando colocada 5 campo elétrico de intensidade 5.10 N/C ? 0,4 N 4 N 40 N 400 N n.d.a. num 21) Meteorologistas mediram a distribuição de cargas elétricas no interior das nuvens de tempestade, chamadas de “cúmulos nimbos”, e encontraram um perfil para essa distribuição de cargas semelhante ao mostrado na figura. Nessa figura, é mostrado ainda o solo sob a nuvem, que fica carregado positivamente por indução, além dos pontos X, Y, Z e W em destaque. IM P OR T AN T E : S e a c a r g a f o r n e g a t i v a , o s e n t i d o d a força é contrário ao sentido do campo. B LIN D A G EM E L ETR O ST ÁT IC A O interior de um corpo CONDUTOR fica blindado contra influências elétricas provenientes de cargas situadas no exterior desse condutor. Este fenômeno é conhecido como BLINDAGEM ELETROSTÁTICA. NO INTERIOR DE CORPOS CONDUTORES O CAMPO ELÉTRICO É SEMPRE NULO. Uma pessoa no interior de uma gaiola eletrizada não leva choque mesmo que toque nela. Já uma pessoa fora da gaiola vira churrasquinho se tocar a grade. (A) (B) (C) (D) (E) Desse modo, entre a parte superior e a parte inferior da nuvem, bem como entre a parte inferior da nuvem e o solo, são produzidos campos elétricos da ordem de 100N/C. Pode-se afirmar que o sentido do vetor campo elétrico entre os pontos X e Y e entre os pontos Z e W é, respectivamente, para baixo e para cima. para cima e para baixo. para cima e para cima. para baixo e para baixo. para a direita e para a esquerda. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO FO R Ç A E L ÉTR IC A – L E I D E CO U LOM B O cientista francês Charles Coulomb (1738-1806) conseguiu estabelecer experimentalmente uma expressão matemática que nos permite calcular o valor da força entre dois pequenos corpos eletrizados. Coulomb verificou que o valor dessa força (seja de atração ou de repulsão) é tanto maior quanto maiores forem os valores das cargas nos corpos, e tanto menor quanto maior for a distância entre eles. - 10 - 23) Duas cargas positivas, separadas por uma certa distância, sofrem uma força de repulsão. Se o valor de uma das cargas for dobrado e a distância duplicada, então, em relação ao valor antigo de repulsão, a nova força será: (A) o dobro (B) o quádruplo (C) a quarta parte (D) a metade (E) igual –7 –2 24) Duas cargas Q = 4.10 C e q = 5.10 C estão no vácuo separadas por uma distância de 6 m. A intensidade da força de repulsão eletrostática entre elas vale: (A) 5 N (B) 30 N (C) 50 N (D) 500 N (E) n.d.a. • A intensidade da Força Elétrica é proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. • A direção da força é a da reta que une as cargas. • O valor da Constante Eletrostática K depende do meio na qual as cargas estão imersas: T ES T E S 22) Quando a distância entre duas partículas eletrizadas se reduz à metade, a intensidade da força eletrostática entre elas: (A) permanece a mesma (B) quadruplica (C) dobra (D) se reduz à metade (E) se reduz a um quarto do valor inicial 25) Determine a intensidade da força elétrica entre as cargas da figura. (A) 14 N (B) 10 N (C) 9 N (D) 5 N (E) n.d.a. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 11 - T EN SÃ O E L É TR I C A T ES T E S A figura abaixo mostra uma pilha ligada a duas placas metálicas paralelas. 26) Determine a intensidade do campo elétrico uniforme que surge entre as placas da figura: (A) 24 V/m (B) 12 V/m (C) 6 V/m Ao conectar a pilha, as placas adquirem cargas elétricas de sinais opostos. Cada uma dessas cargas carrega consigo seu campo. A superposição desses campos resulta em um campo elétrico aproximadamente uniforme na região entre as placas: A intensidade do campo elétrico depende da distância d entre as placas e também de uma grandeza chamada T EN SÃ O E L ÉT R I CA , q u e é u m a c a r a c t e r í s t i c a d a p i l h a . Quanto maior a tensão elétrica, mais cargas se acumularão nas placas fazendo com que o campo elétrico aumente de intensidade. Por outro lado, se aumentarmos a distância entre as placas, o campo elétrico terá sua intensidade reduzida. Essa relação entre o campo, a tensão e a distância entre as placas é matematicamente expressa por: Se existirem elétrons livres entre as placas, eles sentirão a presença do campo e se movimentarão em direção à placa positiva devido à atuação de uma força elétrica. (D) 0,16 V/m (E) 3 V/m 27) Considere duas grandes placas planas, paralelas, carregadas com cargas iguais e contrárias. Quando dizemos que entre elas existe um campo elétrico uniforme, isto significa que: (A) não aparece força elétrica sobre uma carga colocada entre as placas. (B) a tensão entre as placas é alternada. (C) o valor do campo é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as placas. (D) o campo elétrico entre as placas é sempre nulo. (E) o campo elétrico tem o mesmo valor em todos os pontos situados entre as placas. 28) Durante a formação de uma tempestade, verificase que ocorre uma separação de cargas elétricas, ficando as nuvens mais altas eletrizadas positivamente, enquanto as mais baixas adquirem cargas negativas que induzem cargas positivas na superfície da Terra. À medida que vão se avolumando as cargas elétricas nas nuvens, as intensidades dos campos elétricos vão aumentando. Se o campo elétrico for inferior a 6 3.10 N/C, o ar permanecerá isolante e impedirá a passagem de carga de uma nuvem para a Terra ou entre nuvens. Baseando-se nestas informações, determine qual a altura máxima da nuvem para o surgimento de relâmpagos (Considere que o campo elétrico é uniforme). (A) 25 m (B) 50 m (C) 100 m (D) 150 m (E) n.d.a. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO CA P AC IT OR E S - 12 - A SS OC I AÇ Ã O D E C A P AC I TO R ES E M S É R I E Capacitores são elementos elétricos capazes de armazenar carga elétrica e, conseqüentemente, energia potencial elétrica. Eles são utilizados de várias maneiras em circuitos eletrônicos: • os capacitores podem ser utilizados para armazenar carga para utilização rápida. É isso que o flash faz. A diferença entre um capacitor e uma pilha é que o capacitor pode descarregar toda sua carga em uma pequena fração de segundo, já uma pilha demora mais tempo para descarregar-se. É por isso que o flash eletrônico em uma câmera utiliza um capacitor, a pilha carrega o capacitor do flash durante vários segundos, e então o capacitor descarrega toda a carga no bulbo do flash quase que instantaneamente. Isto pode tornar um capacitor grande e carregado extremamente perigoso, os flashes e as TVs possuem advertências sobre abrí-los por este motivo. Eles possuem grandes capacitores que poderiam matá-lo com a carga que contêm. • os capacitores também podem eliminar ondulações. Se uma linha que conduz corrente contínua (CC) possui ondulações e picos, um grande capacitor pode uniformizar a tensão; • Os capacitores adquirem a mesma carga elétrica Q. • A tensão U entre os terminais da associação é igual à soma das tensões em cada capacitor. • A tensão em cada capacitor é inversamente proporcional à respectiva capacitância. A SS OC I AÇ Ã O D E C A P AC I TO R ES E M P A R A L E LO • Os capacitores ficam sujeitos à mesma tensão U. • A carga total Q acumulada pela associação é igual à soma das cargas de cada capacitor. • A carga de cada capacitor proporcional à sua capacitância. é diretamente EN ER GI A A R M AZ EN A DA N O S C A P AC IT OR E S • um capacitor pode bloquear a corrente contínua (CC). Se você conectar um pequeno capacitor a uma pilha, então não fluirá corrente entre os pólos da pilha assim que o capacitor estiver carregado (o que é instantâneo se o capacitor for pequeno). Entretanto, o sinal de corrente alternada (CA) flui através do capacitor sem qualquer impedimento. Isto ocorre porque o capacitor irá carregar e descarregar à medida que a corrente alternada flutua, fazendo parecer que a corrente alternada está fluindo; O gráfico abaixo representa a carga elétrica Q de um capacitor em função da ddp U nos seus terminais. Como, nesse caso, Q e U são grandezas diretamente proporcionais, o gráfico corresponde a uma função linear, pois a capacidade eletrostática C é constante. Considerando que o capacitor tenha adquirido a carga Q quando submetido à tensão U do gráfico, a energia elétrica W e lé t r i c a armazenada no capacitor corresponde à área do triângulo sombreado. Os capacitores podem ser esféricos, cilíndricos ou planos, constituindo-se de dois condutores denominados armaduras que, ao serem eletrizados, num processo de indução total, armazenam cargas elétricas de mesmo valor absoluto, porém de sinais contrários. T ES T E S 29) A unidade de capacitância Internacional de Unidades é o: (A) Coulomb. (B) Volt. (C) Watt. (D) Farad. (E) Joule. no Sistema COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 30) No cotidiano empregam-se capacitores nos circuitos eletrônicos de rádios, TVs, computadores, etc. Uma de suas finalidades é: (A) armazenar carga e energia elétrica. (B) evitar passagem de corrente alternada no circuito. (C) produzir a energia elétrica do circuito. (D) diminuir a resistência elétrica. (E) produzir ondulações em corrente contínuas. 31) Um capacitor é ligado aos terminais de uma bateria de 12V. Verifica-se que a carga adquirida, em valor absoluto, é de 24 nC. A capacitância desse capacitor é igual a: (A) 0,5 nF (B) 1,0 nF (C) 2,0 nF (D) 288 nF (E) 36 nF 32) Determine a carga elétrica armazenada capacitor representado na figura abaixo: - 13 - COR R EN T E EL É TR IC A A corrente elétrica é um movimento ordenado de cargas elementares. Pode ser um simples jato de partículas no vácuo, como acontece num tubo de TV, em que um feixe de elétrons é lançado contra a tela. No entanto, na maioria dos casos, a corrente elétrica não ocorre no vácuo, mas sim no interior de um condutor. Por exemplo, aplicando uma voltagem num fio metálico, surge nele uma corrente elétrica formada pelo movimento ordenado de elétrons. Não se pode dizer que todo movimento de cargas elétricas seja uma corrente elétrica. No fio metálico, por exemplo, mesmo antes de aplicarmos a voltagem, já existe movimento de cargas elétricas. Todos os elétrons livres estão em movimento, devido à agitação térmica. No entanto, o movimento é caótico e não há corrente elétrica. no (A) 3,0µC (B) 0,33µC (C) 16µC (D) 48µC ( E ) 8 µC 33) Um capacitor plano de capacitância 2,0nF é ligado aos terminais de uma bateria e adquire carga de -8 6,0x10 C. Determine a tensão da bateria. (A) 0,03 V (B) 0,3 V (C) 3,0 V (D) 30 V (E) 300 V 34) Determine a capacitância equivalente associações de capacitores a seguir: a) Quando aplicamos a voltagem, o movimento caótico continua a existir, mas a ele se sobrepõe um movimento ordenado, de tal forma que, em média, os elétrons livres passam a se deslocar ao longo do fio. das Quando aplicamos uma voltagem nos terminais de um fio condutor ele fica polarizado, surgindo no interior deste um campo elétrico. Os elétrons livres sentem esse campo e são forçados a se movimentar numa dada direção devido à ação de uma força elétrica. b) COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 14 - CA R G A S L I VR E S S EN TI D O C ON V EN CI ON AL D A C OR R EN T E • No condutor metálico, as cargas livres são os elétrons, que se movimentam em sentido contrário ao do campo elétrico. O sentido convencional da corrente elétrica é o do deslocamento de cargas livres positivas no condutor (mesmo que elas inexistam), ou seja, é o mesmo sentido do campo elétrico. • N o c o n d u t o r l í q u i d o ( e l e t r ó l i t o ), a s c a r g a s l i v r e s são íons positivos e negativos. • No condutor gasoso (plasma) as cargas livres são tanto íons quanto elétrons. E F EI TO S D A C OR R EN T E E L ÉT R I C A E F EI TO T ÉR M IC O Todo fio que conduz eletricidade se aquece (Efeito Joule). Esse efeito é a base de funcionamento dos aquecedores elétricos, chuveiros elétricos, secadores de cabelo, lâmpadas incandescentes, etc. E F EI TO LUM IN O SO Em determinadas condições, a passagem da corrente elétrica através de um gás rarefeito faz com que ele emita luz. As lâmpadas fluorescentes e os anúncios luminosos são aplicações desse efeito. Neles há a transformação direta de energia elétrica em energia luminosa. E F EI TO QU ÍM IC O Algumas reações químicas tais como a eletrólise da água só ocorrem na presença de correntes elétricas. Esse efeito é utilizado, por exemplo, no revestimento de metais por cromagem. E F EI TO M AG N ÉT IC O Cargas em movimento produzem campos magnéticos. Um condutor percorrido por uma corrente elétrica cria, na região próxima a ele, um campo magnético. Este é um dos efeitos mais importantes, constituindo a base do funcionamento dos motores, transformadores, etc. E F EI TO E L ETR O M AG N ÉT IC O Antenas transmissoras (rádio e telefone celular) são percorridas por correntes que oscilam em altíssimas freqüências. Esta oscilação produz uma onda eletromagnética que se propaga no ar. E F EI TO M E CÂ N I CO O campo magnético produzido por uma corrente alternada pode ser utilizado para mover ímãs. Colocar automóveis em movimento ou tocar música nos fones de ouvido são alguns exemplos deste efeito. TI P OS D E C OR R E N T E E L ÉTR IC A Dependendo da voltagem aplicada, a corrente elétrica que surge num circuito elétrico pode ser contínua ou alternada. Vimos que pilhas e baterias fornecem voltagens contínuas, ou seja, não ocorre mudança do sentido do campo elétrico no interior dos condutores. Como o campo elétrico é fixo os elétrons livres se movimentarão, em média, todos no mesmo sentido, ou seja, eles avançam. No caso das tomadas residenciais, a voltagem é alternada. Este tipo de voltagem faz com que o campo elétrico no interior dos condutores ora aponte para um lado ora aponte para outro. Desta forma os elétrons livres no interior do condutor executarão um movimento de vai-e-vem. Eles não avançam pelo condutor, apenas oscilam pra lá e pra cá 60 vezes por segundo, ou seja, numa freqüência de 60 Hertz. IN T E N S I D AD E DA C OR R EN T E E L ÉT R I CA A intensidade da corrente elétrica é a quantidade de carga que atravessa uma superfície transversal de um condutor, dividida pelo intervalo de tempo que leva para isso acontecer. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 15 - 35) Assinale a alternativa INCORRETA: (A) Ao movimento ordenado de cargas elétricas dá-se o nome de corrente elétrica. (B) Cargas em movimento produzem campos magnéticos. (C) Todo fio que conduz eletricidade se aquece. (D) Antenas transmissoras de rádio e televisão são percorridas por altíssimas correntes contínuas. (E) O sentido convencional da corrente elétrica é oposto ao real. 39) (UCPR) Uma corrente elétrica de 10 A é mantida em um condutor metálico durante 2 minutos. Pede-se a carga elétrica que atravessa o condutor. (A) 120 C (B) 1200 C (C) 200 C (D) 20 C (E) 600 C 36) (UEL/2000) Quando uma corrente elétrica passa por um condutor ela provoca alguns efeitos muito importantes. Considere os seguintes efeitos da corrente elétrica: 40) (UEL/1995) Pela secção transversal de um condutor de eletricidade passam 12,0 C a cada minuto. Nesse condutor a intensidade da corrente elétrica é: (A) 0,08 A (B) 0,20 A (C) 5,0 A (D) 7,2 A (E) 12 A I. Efeito Joule ou térmico: um condutor percorrido por corrente elétrica sofre um aquecimento. II. Efeito químico: uma solução eletrolítica sofre decomposição quando é percorrida por corrente elétrica. III. Efeito luminoso: a passagem da corrente elétrica através de um gás rarefeito, sob baixa pressão. IV. Efeito fisiológico: a corrente elétrica ao atravessar organismos vivos produz contrações musculares (choques elétricos). V. Efeito magnético: um condutor percorrido por corrente elétrica cria, na região próxima a ele, um campo magnético. Na nossa residência, os efeitos que acompanham a corrente elétrica são: (A) (B) (C) (D) (E) sempre 41) (UFSM/1999) Uma lâmpada permanece acesa durante 5 minutos por efeito de uma corrente de 2A, fornecida por uma bateria. Nesse intervalo de tempo, a carga total liberada pela bateria é: (A) 0,4 C (B) 2,5 C (C) 10 C (D) 150 C (E) 600 C I e II II e III III e IV IV e V I e V 37) (UFSE) Se uma superfície transversal de um condutor é atravessada em 10 s por uma quantidade de carga igual a 5 C, a corrente elétrica nesse condutor vale: (A) 50 A (B) 2 A (C) 5 A (D) 15 A (E) 0,5 A 38) Em uma superfície transversal de um fio condutor passa uma carga de 10 C a cada 2 s. Qual a intensidade de corrente neste fio? (A) 5 A (B) 20 A (C) 200 A (D) 2000 A (E) 0,2 A 42) (PUC) Uma lâmpada permanece acesa durante 1 hora, sendo percorrida por uma corrente elétrica contínua de intensidade igual a 0,5 A. Qual a quantidade de carga elétrica que passou pela lâmpada? (A) 30 C (B) 300 C (C) 900 C (D) 1800 C (E) 3600 C 43) Pela secção reta de um fio condutor mantém-se uma corrente contínua de intensidade 0,5A. Durante quanto tempo deve ser mantida essa corrente para que a carga total transportada seja igual a 30C? (A) 15 s (B) 30 s (C) 45 s (D) 1 min (E) 2 min COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO R E S IS T OR ES Observando o interior de um chuveiro elétrico percebemos que existe um fio metálico enrolado d e n t r o d e l e . E s t e f i o é c h a m a d o d e R E SI S TO R e é feito de uma liga de níquel e cromo (em geral 60% de níquel e 40% de cromo). - 16 - Ele usou fio grosso, fio fino, fio comprido, fio curto, fio de cobre, fio de prata, ou seja, variou bem todas as possibilidades. Depois ele reuniu suas observaçõ es em tabelas. Ohm percebeu que na maioria dos experimentos, a divisão do valor da voltagem pela intensidade da corrente dava sempre um mesmo resultado. Calcule e comprove: Pi lh as Vo lta ge m Co r r en te Vo lta ge m ÷ Co r r en te 1 1,5 V 0,3 A 2 3,0 V 0,6 A 3 4,5 V 0,9 A 4 6,0 V 1,2 A 5 7,5 V 1,5 A Ohm também fez o gráfico da Voltagem versus a Corrente e notou que se unisse os pontos do gráfico obteria uma reta: Quando abrimos a torneira, a pressão da água liga os contatos elétricos fazendo com que um grande número de elétrons livres passe a se deslocar, estabelecendo uma corrente elétrica dentro do fio. Nas ligações residenciais a corrente é alternada, ou seja, os elétrons executam um movimento de vai-evem com uma freqüência igual a 60 Hz. Nesse movimento os elétrons colidem entre si e também contra os átomos que constituem o fio. Portanto, os elétrons encontram uma certa DIFICULDADE para se deslocar, isto é, a força devido aos choques origina uma certa RESISTÊNCIA à passagem da corrente. Quando um elétron se choca com um átomo, tanto ele como o átomo começam a VIBRAR MAIS. Este aumento da energia de vibração acarreta um AUMENTO DE TEMPERATURA do fio. É por isso que a gente treme no frio. Tremendo a gente vibra mais e se esquenta. Quando George Ohm transformou seus dados experimentais em uma reta, ele estava propondo a chamada PRIMEIRA LEI DE OHM: PR I M EIR A L E I D E O HM George Simon Ohm (1787-1854) foi um físico alemão que realizou experimentos em circuitos elétricos. Ohm notou que se ele dobrasse a voltagem aplicada a um mesmo circuito, a corrente elétrica também dobrava: Desconfiado de que existia uma REGULARIDADE neste fato, Ohm repetiu várias vezes o experimento com diversas voltagens e materiais diferentes. O resultado da divisão entre a voltagem e a corrente é chamado de RESISTÊNCIA ELÉTRICA. A resistência está intimamente relacionada às forças devido aos choques que atuam nos elétrons em movimento dentro do fio condutor. Um condutor é dito ÔHMICO se sua resistência permanece constante independentemente do valor da tensão aplicada a ele. Neste caso a corrente estabelecida é diretamente proporcional à voltagem aplicada. Se a voltagem dobra, a corrente também dobra e assim por diante. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO CON D U TO R ES N ÃO Ô H M IC O S O que é notável na Primeira Lei de Ohm é a variedade de substâncias e o extenso campo de valores de intensidade de campo elétrico em que ela é obedecida com bastante precisão. No entanto, ela falha em algumas circunstâncias. Campos elétricos muito intensos podem levar a alterações drásticas no número de elétrons livres no interior dos condutores. Por exemplo: duplicando uma voltagem muito elevada, a corrente elétrica pode quadruplicar e não apenas duplicar como era esperado. Nestes casos o valor da resistência não é mais constante e depende da tensão aplicada. - 17 - 46) Na instalação elétrica de um chuveiro de 220 V e 20 Ω, o fusível deve suportar uma corrente elétrica de pelo menos: (A) (B) (C) (D) (E) 200 A 4400 A 11 A 220 A 20 A 47) Ligando-se uma lâmpada à tomada de uma residência, uma voltagem de 120V será aplicada às extremidades do filamento da lâmpada. Verifica-se, então, que uma corrente de 2,0 A passa pelo filamento. Qual é o valor da resistência desse filamento? (A) 240 Ω (B) 120 Ω (C) 60 Ω (D) 30 Ω (E) n.d.a. Dispositivos que não obedecem a Primeira Lei de Ohm são chamados NÃO-ÔHMICOS ou NÃO-LINEARES. Estes dispositivos são indispensáveis na eletrônica (diodos, transistores, etc.). Se todas as coisas começassem a obedecer a Primeira Lei de Ohm a tecnologia eletrônica (e a vida) entraria em colapso. 48) Considere os gráficos a seguir, que representam a tensão U nos terminais de componentes elétricos em função da intensidade da corrente i que os percorre. T ES T E S 44) A tensão nos terminais de um resistor de 100 Ω, percorrido por uma corrente de 0,2 A é igual a: (A) (B) (C) (D) (E) 1000V 500V 100V 20V 2V 45) Um fio condutor, submetido a uma tensão de 1,5 V, é percorrido por uma corrente de 3,0 A. A resistência elétrica desse condutor é igual a: (A) 0,5 Ω (B) 2 Ω (C) 4,5 Ω (D) 9 Ω (E) 10,5 Ω Dentre esses gráficos, pode-se utilizar para representar componentes ôhmicos SOMENTE: (A) I (B) I e IV (C) I, II e III ( D ) I, II e IV ( E ) I, IV e V 49) Um resistor ôhmico de resistência elétrica 4Ω é submetido a uma tensão de 12V durante um intervalo de 20 segundos. A quantidade de carga elétrica ΔQ que atravessou o resistor foi, em coulombs, igual a: (A) 3 (B) 6 (C) 30 (D) 60 (E) 120 COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO S EG UN D A L EI DE OH M Todo chuveiro que se preze tem pelo menos duas possibilidades de aquecimento: INVERNO e VERÃO. Na posição inverno a água sai quente e na posição verão ela sai morna. Quando mudamos a chave de posição estamos modificando o que dentro do chuveiro? Se abrirmos o chuveiro, veremos que o resistor (fio enrolado) apresenta um comprimento maior na posição verão do que na posição inverno. Assim, quando mudamos a chave de posição, estamos mudando o comprimento do resistor. O fio é enrolado para caber bastante fio em um pequeno espaço. - 18 - Para que o filamento possa emitir luz ele tem que esquentar muito. A temperatura chega a ser superior O a 2200 C. Para esquentar muito ele deve ter resistência muito pequena, ou seja, ele deve ser muito curto. Mas se ele for muito curto e fino ele pode derreter facilmente. A solução encontrada foi aumentar a grossura do fio. Fios grossos tem menor resistência que fios finos e esquentam mais. GR O S S UR A DO F IO FI O G R O S S O FI O FIN O R E S IS T ÊN CI A PEQUENA GRANDE COR R EN T E ALTA BAIXA E SQ U EN T A MUITO POUCO Além de depender do comprimento e da espessura, a resistência também depende do material de que é feito o fio. Cada material possui uma resistência específica chamada RESISTIVIDADE ELÉTRICA. Quanto melhor condutor é um material, menor é o valor de sua resistividade. O fio mais curto, correspondente à posição inverno, apresenta uma resistência menor. Isto faz com que os elétrons avancem em maior número (corrente maior), transferindo mais vibração aos átomos dentro fio. Quanto maior a vibração, maior é a temperatura. COM PR IM EN TO DO F IO FI O C UR T O FI O C OM PR I DO R E S IS T ÊN CI A PEQUENA GRANDE COR R EN T E ALTA BAIXA E SQ U EN T A MUITO POUCO As lâmpadas incandescentes também apresentam um resistor. Ele é um filamento enrolado, na maioria das vezes de tungstênio (o mesmo material das pontas das canetas esferográficas). Uso Materiais a 20 O C Resistividade (ohm.metr o) Instalação residencial Cobre 1,7x10 - 8 Antena Alumínio 2,8x10 - 8 Lâmpada Tungstênio 5,6x10 - 8 Chuveiros Níquel-cromo 1,1x10 - 6 Capas de fios Borracha 10 1 3 a 10 1 6 Suporte de fios em postes Madeira 10 8 a 10 1 4 Apoio de fios em postes Cerâmica 10 1 0 a 10 1 4 COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO O físico George Ohm (de novo ele) estabeleceu uma outra lei física que leva em conta o comprimento, a espessura e o material de que é feito o condutor. Esta lei é conhecida como a SEGUNDA LEI DE OHM: - 19 - A SS OC I AÇ Ã O D E R E S IS T OR E S EM S ÉR I E Suponha que duas lâmpadas estejam ligadas à tomada, de tal modo que haja apenas um caminho para a corrente elétrica fluir, dizemos que as duas lâmpadas estão associadas em SÉRIE. A resistência também depende da temperatura. Os aparelhos elétricos ligados apresentam resistência maior do que quando desligados. Quanto mais quente, maior a resistência. Evidentemente, podemos associar mais de duas lâmpadas dessa maneira, como em uma arvore de Natal, onde geralmente se usa um conjunto de várias lâmpadas associadas em série. T ES T E S Em uma associação em série de resistências observamse as seguintes características: a 50) De acordo com a 2 Lei de Ohm, o fio condutor que apresenta MAIOR resistência elétrica é: (A) (B) (C) (D) (E) curto e grosso curto e fino longo e grosso longo e fino muito duro 51) Considere duas lâmpadas, A e B, idênticas a não ser pelo fato de que o filamento de B é mais grosso que o filamento de A. Se cada uma estiver sujeita a uma tensão de 110 volts: • Como há apenas um caminho possível para a corrente, ela tem o mesmo valor em todas as resistências da associação (mesmo que essas resistências sejam diferentes). • É fácil perceber que, se o circuito for interrompido em qualquer ponto, a corrente deixará de circular em todo o circuito. • Quanto maior for o número de resistências ligadas em série, maior será a resistência total do circuito. Portanto, se mantivermos a mesma voltagem aplicada ao circuito, menor será a corrente nele estabelecida. • A resistência única R, capaz de substituir a associação de várias resistências R1, R2, R3, etc., em s é r i e , é d e n o m i n a d a R E S IS T ÊN CI A EQ UI V AL E N T E do conjunto. (A) A será a mais brilhante resistência. (B) B será a mais brilhante resistência. (C) A será a mais brilhante resistência. (D) B será a mais brilhante resistência. (E) ambas terão o mesmo brilho. pois tem a maior pois tem a maior pois tem a menor pois tem a menor 2 52) Um fio de alumínio de espessura 1,4 mm possui 50 m de comprimento. Sua resistência elétrica, a O 20 C, é igual a: (A) 0,1 Ω (B) 0,5 Ω (C) 1,0 Ω (D) 1,5 Ω (E) 2,0 Ω EX EM P LO : C a l c u l e a r e s i s t ê n c i a e q u i v a l e n t e e n t r e o s terminais A e B da associação em série de resistores abaixo: COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO A SS OC I AÇ Ã O D E R E S IS T OR E S EM P AR AL E L O Se duas lâmpadas forem associadas de tal maneira que existam dois ou mais caminhos para a passagem da corrente, dizemos que as lâmpadas estão associadas em PARALELO. EX ER CÍ CI O S 53) Calcule abaixo: (b) A associação em paralelo é utilizada nas instalações elétricas residenciais. paralelo, • A corrente total i, fornecida pela bateria ou tomada, se divide pelas resistências da associação. A maior parte da corrente i passará na resistência de menor valor (caminho que oferece menor oposição). É possível interromper a corrente em uma das resistências da associação, sem alterar a passagem de corrente nas demais resistências. • Quanto maior for o número de resistências ligadas em paralelo, menor será a resistência total do circuito (tudo se passa como se estivéssemos aumentando a espessura da resistência do circuito). Portanto, se mantivermos inalterada a voltagem aplicada ao circuito, maior será a corrente fornecida pela pilha ou bateria. a resistência equivalente entre os terminais A e B das associações de resistores (a) Em uma associação de resistências em observamos as seguintes características: - 20 - (c) (d) (e) (f) EX EM P LO : C a l c u l e a r e s i s t ê n c i a e q u i v a l e n t e e n t r e o s terminais A e B da associação em paralelo de resistores abaixo: (g) COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO PO T ÊN CI A E L ÉT R I CA Correntes elétricas são produzidas em condutores pela ação de um campo elétrico aplicado, por exemplo, por uma bateria. Neste caso, a energia química da bateria está sendo transformada em energia cinética dos elétrons. A resistência do condutor, por sua vez, transforma a energia cinética em energia térmica. A dissipação de energia térmica n o r e s i s t o r é d e n o m i n a d a E F EI TO J OU L E . U m a m e d i d a d a d i s s i p a ç ã o d a e n e r g i a é d a d a p e l a P OT Ê N C IA E L ÉTR IC A . Vamos idealizar uma situação simples, onde há somente uma diferença de potencial entre as extremidades do condutor (uma bateria, por exemplo) e um resistor dissipando a energia. Neste caso valem as seguintes relações: T ES T E S 54) (A) (B) (C) (D) (E) O efeito Joule consiste na transformação: da energia nuclear em energia eólica. da energia eólica em energia elétrica. da energia elétrica em energia térmica. da energia solar em energia elétrica. da energia elétrica em energia eólica. 55) A intensidade da corrente elétrica que passa através de uma lâmpada é de 0,5 A quando sob tensão de 220 V. Qual a potência elétrica que a lâmpada dissipa? (A) 55 W (B) 110 W (C) 220 W (D) 440 W (E) 44 W 56) Um aparelho eletrodoméstico funciona com tensão de 110 V e potência de 3300 W. A corrente elétrica pelo aparelho, quando em pleno funcionamento, é: (A) 30 A (B) 3 A (C) 1 A (D) 33 A (E) 110 A - 21 - 57) Uma lâmpada dissipa uma potência de 110 W quando ligada a uma tomada de 220 V. Qual a resistência do filamento da lâmpada ligada? (A) 220 Ω (B) 100 Ω (C) 440 Ω (D) 484 Ω (E) 200 Ω 58) Um aparelho eletrodoméstico tem as seguintes inscrições na plaqueta: 6 V / 5 W. Pode-se concluir que a resistência do aparelho, em ohms, é igual a: (A) 7,2 (B) 1,2 (C) 0,83 (D) 4,16 (E) 30 59) Um resistor de 180 Ω dissipa uma potência de 7,2 W. Pode-se concluir que a intensidade da corrente elétrica que percorre o resistor é: (A) 0,4 A (B) 0,2 A (C) 4 A (D) 2 A (E) 20 A 60) Uma lâmpada é submetida a uma tensão de 110 V, consumindo a potência elétrica de 60 W. A corrente elétrica que atravessa a lâmpada tem intensidade mais próxima de: (A) 0,55 A (B) 3,5 A (C) 8,9 A (D) 1,8 A (E) 50 A 61) Determine a potência dissipada por um aparelho (A) (B) (C) (D) (E) de resistência elétrica 50 Ω quando ligado a uma tensão de 110 V. 2,2 W 5,5 W 242 W 0,45 W 50 W 62) Determine a intensidade da corrente elétrica em (A) (B) (C) (D) (E) um resistor de 70 Ω que dissipa 7000 W de potência. 1000 A 100 A 10 A 1 A 0,1 A COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 63) Uma lâmpada dissipa a potência de 60 W quando percorrida por uma corrente de 2 A. Determine a tensão à qual a lâmpada está ligada. (A) 15 V (B) 30 V (C) 60 V (D) 120 V (E) 240 V 64) Nas instalações residenciais de chuveiros elétricos, costuma-se usar fusíveis ou disjuntores que desligam automaticamente quando a corrente excede um certo valor pré-escolhido. Qual o valor do disjuntor que deve ser usado para instalar um chuveiro de 3600 W e 220 V? (A) 10 A (B) 15 A (C) 30 A (D) 70 A (E) 220 A 65) Um aquecedor elétrico dissipa 240 W quando ligado a uma bateria de 12 V. A corrente elétrica no aquecedor é igual a: (A) 0,05 A (B) 0,6 A (C) 1,67 A (D) 20 A (E) 2880 A 66) Um chuveiro elétrico tem uma potência de 4400 W quando ligado a uma voltagem de 220 V. Qual a corrente que percorre esse chuveiro? (A) 5 A (B) 10 A (C) 15 A (D) 20 A (E) 25 A 67) Na lâmpada do farol de um automóvel está escrito: 12V / 4A. Isso significa que a lâmpada deve ser ligada a uma voltagem de 12 V e percorrida por uma corrente elétrica de 4 A. Qual a potência dessa lâmpada? (A) 24 W (B) 36 W (C) 48 W (D) 60 W (E) 100 W - 22 - 68) A casa de um certo professor de Física tem dois chuveiros elétricos que consomem 4500 W cada um. Ele quer trocar o disjuntor geral da caixa de força por um que permita o funcionamento dos dois chuveiros simultaneamente com um aquecedor elétrico (1200 W), um ferro elétrico (1100 W) e 7 lâmpadas incandescentes de 100 W. Disjuntores são classificados pela corrente máxima que permitem passar. Considerando que a tensão na cidade seja de 220 V, o disjuntor de menor corrente máxima que permitirá o consumo desejado é, então, de: (A) 30 A (B) 40 A (C) 50 A (D) 60 A (E) 80 A 69) Um chuveiro elétrico é construído para a tensão de 220 V, dissipando, então, potência igual a 2000 W. Por engano, submete-se o chuveiro a tensão de 110 V. Admitindo que a resistência elétrica do chuveiro permaneça constante, a potência que ele dissipa passa a ser: (A) 500 W (B) 1000 W (C) 2000 W (D) 2500 W (E) Zero 70) Uma lâmpada incandescente de 60 W, construída para trabalhar sob 220 V, é ligada a uma fonte de 110 V. Suponha que a resistência elétrica da lâmpada permaneça constante, qual a potência dissipada pela lâmpada nessas condições? (A) 15 W (B) 30 W (C) 60 W (D) 120 W (E) 240 W 71) Uma lâmpada ligada a 120 V é percorrida por uma corrente de 0,5 A. Qual a potência dissipada pela lâmpada? (A) 100 W (B) 60 W (C) 40 W (D) 25 W (E) 10 W COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO EN ER GI A E L É TR I C A A potência de um aparelho indica a quantidade de energia elétrica que está sendo transformada em outras formas de energia num certo intervalo de tempo. Você pode calcular o consumo de um aparelho, isto é, da quantidade de energia elétrica que ele transforma em outras formas de energia – se souber sua potência elétrica e o tempo que ele fica ligado. - 23 - 73) A tabela abaixo mostra a relação de eletrodomésticos de uma residência e o tempo de utilização mensal médio de cada aparelho. Calcule o consumo elétrico mensal da residência em kWh. Item Po tên ci a (W att s) Tem p o M en s al (Ho r as ) 5 Lâmpadas 60 W 70 h 2 Lâmpadas 100 W 50 h 1 TV 200 W 180 h 1 Geladeira 150 W 450 h 1 Chuveiro 4200 W 15 h 1 Ferro 1200 W 5 h 1 Ap. De Som 85 W 30 h 1 Máq. Lavar 530 W 8 h 1 Rádio Relógio 5 W 720 h En er g ia (kW h ) TOTAL Os fabricantes geralmente informam a potência no próprio aparelho. 74) Em uma residência, durante 30 min, ficaram ligadas 5 lâmpadas de 100 watts, um ferro elétrico de 1500 watts e um chuveiro elétrico de 3000 watts. A energia elétrica dissipada, durante os 30 min, é, em kWh: (A) 0,50 (B) 1,0 (C) 2,0 (D) 2,5 (E) 5,0 75) Sabendo que 1 kWh custa R$ 0,45 pode-se afirmar que o custo da energia elétrica consumida por uma lâmpada de potência igual a 60 W acesa 8 horas por dia, num mês de 30 dias, é: (A) R$ 0,72 (B) R$ 1,44 (C) R$ 2,88 (D) R$ 7,20 (E) R$ 6,48 Uma unidade muito comum de energia é o quilowatt-hora (kWh): 1 KWh = 1000 Wh 72) Uma casa possui 10 lâmpadas que permanecem acesas 6 horas por dia. Sendo de 100 watts a potência elétrica de cada lâmpada, a energia gasta num mês, em quilowatt-hora, é de: (A) 10 (B) 30 (C) 60 (D) 120 (E) 180 76) (FURG-2002) O custo da consumidor residencial Quanto custa por mês durante cinco horas, lâmpadas de 100 W? (A) R$ 72,00 (B) R$ 30,00 (C) R$ 18,00 (D) R$ 15,00 (E) R$ 3,75 energia elétrica para um vale R$ 0,25 por kWh. (30 dias) manter acesas todos os dias, quatro COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 24 - PI L H AS E B AT E R I A S CON S TR UIN D O UM A P I LH A Em 1800 Alessandro Volta descobriu que empilhando alternadamente discos de metais diferentes (como prata e zinco, prata e cobre ou cobre e alumínio) e entremeando estes discos metálicos com discos de flanela embebidos em água e sal ou em vinagre, a pilha de discos produzia eletricidade. Com a montagem sugerida na figura abaixo você pode pôr em funcionamento um relógio despertador ou uma calculadora portátil. A tensão obtida com a associação é equivalente a uma pilha comercial de 1,5 Volts. o que é suficiente para fazer o relógio tocar. Sempre que metais diferentes forem colocados em contato através de um líquido salgado ou ácido (o vinagre, por exemplo), correrá um fluxo de elétrons de um metal para outro. O ácido do vinagre produz reações químicas nos metais. Devido a essas reações, o zinco armazena um excesso de elétrons em relação ao cobre, ocorrendo uma polarização de cargas. Surge então uma tensão elétrica. As pilhas líquidas de Volta, difíceis de transportar, foram hoje substituídas pelas pilhas secas. Nesta, um bastão de carvão é imerso em camadas pastosas de dióxido de manganês e cloreto de amônia. O conjunto é lacrado numa carcaça de zinco. Há uma lenta reação química, que produz uma tensão elétrica. Quando colocamos em contato o carvão e o zinco, através de um fio, a corrente flui, como na pilha úmida de volta. Nas pilhas, a reação química que produz a separação de cargas não é reversível. Sendo assim, uma vez esgotados os reagentes dessa reação, as pilhas "acabam" e não podem ser recarregadas. Já na bateria de automóvel esse processo é reversível e, por isso, ela pode ser recarregada. Você também pode utilizar frutas e legumes para construir uma pilha: COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO R E S IS T ÊN CI A IN T ER N A T ES T E S Sempre que uma corrente elétrica passa por um condutor, ele oferece uma certa oposição à - 25 - 77) Um gerador possui força eletromotriz sua p a s s a g e m q u e é d e n o m i n a d a r es i stên c i a in ter n a . Quando uma bateria possui pouco tempo de uso, sua resistência interna é muito pequena. Entretanto, à medida que ela vai sendo usada, esta resistência interna aumenta, podendo alcançar valores bastante elevados fazendo com que ela perca sua utilidade (A) (B) (C) (D) (E) ε = 6V e resistência interna r = 2Ω. A tensão nos terminais do gerador, quando percorrido por uma corrente de 1 A, é igual a: 6 V 4 V 2 V 1 V Zero como gerador de corrente. 78) Um gerador possui fem EQ U A ÇÃ O D O G ER A DO R Nas baterias e pilhas, o valor da Força Eletromotriz (fem) é uma característica do aparelho, dependendo apenas dos elementos químicos que entram em sua (A) (B) (C) (D) (E) ε = 90V e resistência interna r = 15 Ω. Calcule a intensidade de corrente de curto-circuito. 0,16 A 6 A 15 A 90 A n.d.a. composição. Uma pilha comum, por exemplo, possui uma fem cujo valor é ε = 1,5 V, quer ela esteja nova, quer já tenha sido usada durante um tempo qualquer. Com o uso prolongado, o que se observa é um aumento na resistência interna r da pilha. A equação do gerador apresentada abaixo nos mostra que a voltagem U diminui com o aumento de r e, portanto, a potência que a pilha é capaz de fornecer ao circuito externo também diminui, apesar de sua fem não ter se modificado. 79) Um gerador de resistência interna r = 2 Ω, quando percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i = 5 A, mantém entre seus terminais uma tensão U = 40 V. Qual é a sua força eletromotriz? (A) 20 V (B) 30 V (C) 40 V (D) 50 V (E) 60 V 80) Um gerador possui uma curva característica dada pelo gráfico abaixo. A resistência interna deste gerador é: Podemos “encarar” a equação acima como a assinatura de um gerador cuja fotografia é dada pelo gráfico abaixo: (A) 1/3 Ω (B) 30 Ω (C) 3 Ω (D) 40 Ω (E) 300 Ω COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO A SS OC I AÇ Ã O D E G ER A D OR E S Da mesma forma que os resistores, os geradores também podem ser associados em série ou em paralelo: - 26 - T ES T E S 81) Pilhas de lanterna estão associadas metálicos, segundo os arranjos. por fios SÉRIE • Note que o pólo positivo de uma pilha deve ser ligado ao pólo negativo da segunda pilha, o positivo desta no negativo da terceira e assim por diante. • É evidente que a associação em série terá uma resistência interna também igual à soma das resistências internas de cada pilha. EXEMPLO (A) (B) (C) (D) (E) Ligando-se resistores entre os pontos terminais livres, pode-se afirmar que as pilhas estão eletricamente em: paralelo em I, II, e III paralelo em III e IV série em I, II, e III série em IV e V série em III e V 82) Um rádio utiliza 4 pilhas de 1,5 V e resistência interna de 0,5 Ω cada uma. Considerando que as pilhas estão associadas em série, a força eletromotriz e a resistência interna equivalente são, respectivamente: (A) 1,5 V e 2 Ω (B) 6 V e 0,75 Ω ε (C) 6 V e 0,25 Ω = 4 V + 3 V + 2 V = 9 V r = 10 Ω + 7 Ω + 15 Ω = 32 Ω PARALELO • Na associação em paralelo há uma redução na resistência interna equivalente. • A associação em paralelo só deve ser realizada com geradores de mesma f.e.m. • A f.e.m. equivalente terá o mesmo valor da f.e.m. de cada gerador. EXEMPLO (D) 1,5 V e 0,5 Ω (E) 6 V e 2 Ω 83) A força eletromotriz entre os pontos A e B da associação de baterias abaixo é igual a: (A) (B) (C) (D) (E) zero 3 V 9 V 15 V 27 V 84) A força eletromotriz equivalente entre os pontos A e B da associação de pilhas abaixo é igual a: (A) 1,5V (B) 3,0V (C) 4,5V (D) 6,0V (E) 7,5V COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO PR OP R I E D A D ES D O S ÍM Ã S T o d o í m ã p o s s u i d o i s p ó l o s : N OR T E e SU L . P ó l o s - 27 - Uma barra de ferro não apresenta propriedades magnéticas pois os ímãs elementares estão todos desalinhados: magnéticos de mesmo nome se repelem e pólos magnéticos de nomes diferentes se atraem. Os pólos de um imã são inseparáveis: quebrando um ímã em duas ou mais partes, cada uma delas será um ímã completo. Os ímãs também atraem substâncias como o ferro, o níquel e o cobalto. Para tornar a barra magnetizada devemos alinhar seus ímãs elementares com o auxílio de um ímã permanente: LIN H A S D E IN DU Ç ÃO – C AM PO M AGN É TI C O Todo ímã possui uma região ao seu redor chamada de Campo Magnético. OR IG EM D O M AG N ET I S M O Todos os fenômenos magnéticos originam-se do movimento de cargas elétricas. No interior de um átomo existem elétrons que efetuam dois tipos de movimento: translação ao redor do núcleo (momento orbital) e rotação em torno do próprio eixo (momento de spin). Podemos representar um campo magnético B por meio de linhas de indução cujas características são: • as linhas de indução são fechadas: saem do pólo norte, penetram no pólo sul e se fecham passando pelo interior do ímã. O movimento que mais contribui para a magnetização da matéria é o SPIN do elétron. • a direção da tangente a uma linha de indução em qualquer ponto nos dá a direção do campo magnético B naquele ponto. • o espaçamento entre as linhas é uma medida do módulo de B. O campo magnético é forte onde as linhas estão mais próximas. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO CAM P O M AG N ÉT IC O D O PL A N E T A T ER R A O movimento de cargas elétricas no interior da Terra faz com que ela se comporte como um grande ímã. O campo geomagnético orienta as bússolas e alguns animais. 88) Fazendo uma experiência com dois ímãs em forma de barra, Mariana colocou-os sob uma folha de papel e espalhou limalhas de ferro sobre essa folha. Ela colocou os ímãs em duas diferentes orientações: T ES T E S 85) Quando um ímã permanente em forma de barra é partido ao meio, observa-se que: (A) as extremidades de uma das metades são pólos norte e as extremidades da outra metade são pólos sul. (B) as propriedades magnéticas desaparecem. (C) em cada uma das metades temos pólo norte e pólo sul. (D) numa metade, temos uma extremidade com pólo norte e a outra extremidade sem pólo e, na outra metade, temos uma extremidade com pólo sul e a outra extremidade sem pólo. (E) o número e o tipo dos pólos, em cada metade, dependerá do material de que é feito o ímã. 86) (UEL-1995) Considere o campo magnético nos pontos P1 , P2 , P3 , P4 e P5 nas proximidades de um ímã em forma de barra, conforme representado na figura a seguir. A intensidade do campo magnético é MENOR no ponto: (A) P1 (B) P2 (C) P3 (D) P4 (E) P5 87) Assinale a alternativa INCORRETA: (A) (B) Os ímãs originam campos magnéticos. Cargas elétricas em movimento originam campos magnéticos. (C) Os pólos de um ímã são inseparáveis. (D) As linhas de indução saem do pólo norte e chegam ao pólo sul magnético. (E) Pólos magnéticos de mesmo nome se atraem. - 28 - Nessas figuras, os ímãs estão representados pelos retângulos. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que as extremidades dos ímãs voltadas para a região entre eles correspondem aos pólos: (A) (B) (C) (D) (E) norte e norte na figura I e sul e norte na figura II. norte e norte na figura I e sul e sul na figura II. norte e sul na figura I e sul e norte na figura II. norte e sul na figura I e sul e sul na figura II. nenhuma das anteriores. 89) Os antigos navegantes usavam a bússola para orientação em alto mar, devido a sua propriedade de se alinhar de acordo com as linhas do campo geomagnético. Analisando a figura onde estão representadas estas linhas, podemos afirmar que: (A) o pólo sul do ponteiro da bússola aponta para o pólo Norte geográfico, porque o Norte geográfico corresponde ao Sul magnético. (B) o pólo norte do ponteiro da bússola aponta para o pólo Norte geográfico, porque as linhas do campo geomagnético não são fechadas. (C) o pólo sul do ponteiro da bússola aponta para o pólo Sul geográfico, porque o Sul geográfico corresponde ao Sul magnético. (D) o pólo norte do ponteiro da bússola aponta para o pólo Sul geográfico, porque o Norte geográfico corresponde ao Norte magnético. (E) o pólo sul do ponteiro da bússola aponta para o pólo Sul geográfico, porque o Norte geográfico corresponde ao Sul magnético. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 29 - EX P ER IM EN TO D E O E R S T ED T ES T E S Em 1820 o físico dinamarquês Hans Christian Oersted mos-trou que um condutor percorrido por uma corrente elétrica gera um campo magnético ao seu redor. 90) (UFMG-1995) Um fio condutor está colocado sobre uma bússola. O fio passa, então, a conduzir uma intensa corrente elétrica contínua, no sentido da esquerda para a direita. A alternativa que melhor representa a posição da agulha da bússola, após um certo tempo, é Ao estabelecer uma corrente elétrica no circuito a agulha da bússola se desviava, tendendo a se orientar em uma direção perpendicular ao fio. Interrompendose a corrente, a agulha retornava à sua posição inicial. L EI D E AM P ÈR E -M AX W E LL Em 1820, uma semana após a descoberta de Oersted, Andre-Marie Ampère quantificou a relação entre correntes elétricas e campos magnéticos. Por volta de 1850, James Clerk Maxwell verificou que campos elétricos variáveis no tempo também geravam campos magnéticos. 91) (VUNESP-1990) A figura a seguir representa um condutor retilíneo, percorrido por uma corrente i. O sentido do campo magnético no ponto P, localizado no plano da figura, é (A) (B) (C) (D) (E) contrário ao da corrente. saindo perpendicularmente da página. entrando perpendicularmente na página. para sua esquerda, no plano do papel. para sua direita no plano do papel. 92) (PUCSP-2003) Na experiência de Oersted, o fio de um circuito passa sobre a agulha de uma bússola. Com a chave C aberta, a agulha alinha-se como mostra a figura 1. Fechando-se a chave C, a agulha da bússola assume nova posição (figura 2). SENTIDO DO CAMPO MAGNÉTICO: Coloca-se a mão direita quase fechada com o polegar aberto junto ao fio condutor, no sentido da corrente. A curvatura dos dedos indica o sentido das linhas circulares do campo magnético. (A) (B) (C) (D) Quanto mais afastado do fio, menor é a intensidade do Campo Magnético, ou seja, o valor de B diminui com a distância. (E) A partir desse experimento, Oersted concluiu que a corrente elétrica estabelecida no circuito gerou um campo elétrico numa direção perpendicular à da corrente. gerou um campo magnético numa direção perpendicular à da corrente. gerou um campo elétrico numa direção paralela à da corrente. gerou um campo magnético numa direção paralela à da corrente. não interfere na nova posição assumida pela agulha da bússola que foi causada pela energia térmica produzida pela lâmpada. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 30 - 93) Um fio longo e retilíneo é percorrido por uma corrente contínua de intensidade 6 A. Calcule a intensidade do campo magnético no ponto P situado a 2 metros do fio. UN ID A D E S D O V E T OR C AM PO M AGN É TI C O P ER M E AB IL I DA D E M A G N É TI C A A permeabilidade magnética µ é uma grandeza que determina a resposta de um material a um campo magnético externo. M A T ER I A I S DI AM A GN É TI CO S : p o s s u e m µ l i g e i r a mente menor que 1. Enfraquecem o campo magnético externo. [Ouro e Prata] M A T ER I A I S P AR AM A GN É TI CO S : p o s s u e m µ l i g e i ramente maior que 1. Intensificam o campo magnético externo. [Alumínio] M A T ER I A I S F ER R OM A G N É TI C OS : O v a l o r d e µ é 94) Uma espira circular de 2 metros de raio é percorrida por uma corrente contínua de intensidade 4 A. Calcule a intensidade do campo magnético no centro da espira. bem alto e de-pende do campo magnético externo. Intensificam bastante o campo magnético externo. [Níquel, Cobalto e Ferro] VÁ C UO : O v a l o r d e µ é CON D U TO R R E TI LÍN E O M UI T O LON G O CE N T R O D E UM A E S PI R A CIR C UL AR D E R AI O R IN T E R I OR D E UM A B OB I N A O U SO L EN ÓI D E 95) Um solenóide que possui 10 cm de comprimento e 5 voltas de fio é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 8 A. Calcule a intensidade do campo magnético no interior do solenóide. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO CAM P O M AG N ÉT IC O - E L ETR O ÍM Ã Para aumentar a intensidade do campo magnético produzido por uma bobina basta adicionar um núcleo de ferro ou outro material ferromagnético no interior da mesma. - 31 - 3. Cargas elétricas lançadas com uma velocidade V numa direção que forma um ângulo θ não nulo com a direção das linhas de indução do campo magnético B sofrem a ação uma força magnética. T ES T E S Um eletroímã com muitas espiras e um ímã em forma de barra possuem as linhas de campo magnético muito parecidas: 96) Uma partícula de carga 4,0 C é lançada com uma velocidade de 10 m/s paralelamente às linhas de um campo magnético de intensidade B = 5 T. A força que age na partícula vale: (A) (B) (C) (D) (E) FO R Ç A M AG N ÉT IC A N A S CA R G A S EL É TR IC A S 1. Cargas elétricas em REPOUSO continuam em REPOUSO pois não sofrem ação de força magnética. 2. Cargas elétricas que se movem com VELOCIDADES PARALELAS à direção do campo magnético não sofrem ação de força magnética. As cargas descrevem um MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORME. 200 N 20 N 2 N 0,2 N zero 97) Uma carga de 5µC, viaja a 200 m/s no interior de um campo magnético de intensidade B = 400 T. A trajetória da carga é perpendicular às linhas de o campo magnético, ou seja, sen 90 = 1. Qual a intensidade da força magnética que atua na carga? (A) 0,04 N (B) 0,4 N (C) 4,0 N (D) 40 N (E) n.d.a. 98) Em uma região do espaço, existe um campo magnético de 400 T. Uma partícula com carga 20 µC e velocidade 1000 m/s é lançada, fazendo O 30 com a direção do campo. Então, atuará sobre O a partícula uma força de: (sen 30 = 0,5) (A) 2 N (B) 4 N (C) 6 N (D) 8 N (E) n.d.a. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO FO R Ç A M AG N ÉT IC A N O S FI O S C ON D UT OR E S Todo fio condutor percorrido por uma corrente elétrica sofre a ação de uma força quando situado numa região em que um campo magnético esteja presente. Para achar o sentido da força utilizamos a regra da MÃO DIREITA (regra do tapa). - 32 - 100) Lança-se um elétron nas proximidades de um fio comprido percorrido por uma corrente elétrica i e ligado a uma bateria. O vetor velocidade v do elétron tem direção paralela ao fio e sentido indicado na figura a seguir. Sobre o elétron, atuará uma força magnética F, cuja direção e sentido serão melhor representados pelo diagrama FO R Ç A M AG N ÉT IC A EN T R E F IO S P AR AL E L OS Dois fios condutores paralelos percorridos por correntes elétricas também sofrem a ação de forças magnéticas. A força será de atração se as correntes tiverem o mesmo sentido e de repulsão caso os sentidos das correntes sejam opostos. 101) Um fio condutor entre os pólos de um ímã em forma de U é percorrido por uma corrente i, conforme está indicado na figura. Então, existe uma força sobre o fio que tende a movê-lo: (A) na direção da corrente. (B) para fora do ímã. O campo magnético que circula cada um dos fios é o responsável pelo surgimento das forças magnéticas. (C) para dentro do ímã. (D) para perto do pólo S. (E) para perto do pólo N. T ES T E S 99) A figura representa uma carga elétrica positiva penetrando numa região com velocidade V dirigida perpendicularmente ao campo magnético B, que está orientado perpendicularmente para dentro do plano da figura. O vetor que melhor representa a força F que o campo magnético exerce sobre a carga é: 102) Dois fios paralelos, percorridos por correntes elétricas de intensidades diferentes, estão se repelindo. Com relação às correntes nos fios e às forças magnéticas com que um fio repele o outro, é CORRETO afirmar que: (A) as correntes têm o mesmo sentido e as forças têm módulos iguais. (B) as correntes têm sentidos contrários e as forças têm módulos iguais. (C) as correntes têm o mesmo sentido e as forças têm módulos diferentes. (D) as correntes têm sentidos contrários e as forças têm módulos diferentes. (E) nenhuma das anteriores. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 33 - IN DU Ç ÃO EL E TR OM AGN É TI CA T ES T E S Para gerar uma corrente elétrica, não precisamos de pilhas, baterias ou tomadas. Podemos fazê-lo utilizando um imã e uma bobina. Para demonstrar isso, vamos inicialmente ligar os extremos da bobina a um amperímetro de grande sensibilidade. Uma vez que não existe qualquer fonte de energia nesse circuito, não haverá qualquer passagem de corrente, e o ponteiro do instrumento indicará intensidade zero. 103) Um ímã, preso a um carrinho, desloca-se com velocidade constante ao longo de um trilho horizontal. Envolvendo o trilho há uma espira metálica, como mostra a figura. Pode-se afirmar que, na espira, a corrente elétrica: Aproximando e afastando um ímã da bobina, o ponteiro do amperímetro sofre um desvio, revelando que uma corrente percorre o circuito. Quando o ímã pára, o ponteiro retorna a zero, assim permanecendo enquanto o ímã não voltar a se mover. As correntes geradas recebem o nome de correntes induzidas, e o fenômeno é chamado INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA, descoberto por Michael Faraday em 1831 na Inglaterra. (A) é sempre nula. (B) existe somente quando o ímã se aproxima da espira. (C) existe somente quando o ímã está dentro da espira. (D) existe somente quando o ímã se afasta da espira. (E) existe quando o ímã se aproxima ou se afasta da espira. 104) (UEL-1998) Um ímã, em forma de barra, atravessa uma espira condutora retangular ABCD, disposta verticalmente, conforme a figura a seguir, L EI D E F AR A D AY S e m p r e q u e h o u v e r u m c am p o m a gn ét ico v ar iá v el através de uma superfície limitada por um circuito fechado, haverá em conseqüência uma corrente elétrica induzida no circuito. Se abrirmos a espira ap ar ec er á u m a d if er en ça d e p o ten c ia l ( v o l t a g e m ) denominada força eletromotriz induzida. L EI D E L EN Z O sentido da corrente induzida é tal que, por seus efeitos, opõe-se à causa que lhe deu origem, ou seja, a corrente induzida na espira aparece com sentido tal que o campo magnético que ela cria tende a contrariar a variação de fluxo através da espira. Nessas condições, espira: é correto afirmar que, na (A) não aparecerá corrente elétrica induzida nem quando o ímã se aproxima e nem quando se afasta da espira. (B) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, apenas quando o ímã se aproxima da espira. (C) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, tanto quando o ímã se aproxima como quando se afasta da espira. (D) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de B para A, tanto quando o ímã se aproxima como quando se afasta da espira. (E) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, apenas quando o ímã se afasta de espira. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO TR AN SF OR M A D OR E S A modificação de voltagem da corrente alternada é feita por transformadores, um dispositivo constituído de uma peça de ferro doce (cuja função é intensificar o campo magnético) em torno do qual são enroladas duas bobinas, uma denominada primário e outra denominada secundário que fornecem a MESMA POTÊNCIA. - 34 - 106) Próximo de sua casa, existe um transformador elétrico que diminui a tensão de fornecimento de 13800 V para a tensão de consumo de 220 V. Observando-se o transformador, percebe-se que ele apresenta 25 espiras externas (secundário). O número de espiras internas (primário) é um valor mais próximo de: (A) 250 (B) 500 (C) 1000 (D) 1500 (E) 2000 O transformador só é capaz de elevar ou abaixar TENSÕES ALTERNADAS uma vez que o seu funcionamento é baseado no fenômeno da indução eletromagnética. Correntes alternadas geram campos magnéticos variáveis no primário que por sua vez induzem correntes elétricas alternadas no secundário. O número de espiras de cada enrolamento possui papel fundamental no funcionamento dos transformadores: Para encontrar a intensidade da corrente elétrica que percorre os enrolamentos primários e secundários basta lembrar que a potência dissipada por eles é a mesma, então: Qu an to M AI OR fo r U M EN OR ser á i. T ES T E S 105) Para se construir um transformador que eleve a tensão de 110 V para 220 V, enrola-se, em torno de um núcleo de ferro, 300 voltas para constituir o enrolamento primário. Quantas voltas deve ter o secundário? (A) 50 (B) 100 (C) 150 (D) 300 (E) 600 107) (UFPR-2006) O fenômeno da indução eletromagnética permite explicar o funcionamento de diversos aparelhos, entre eles o transformador, o qual é um equipamento elétrico que surgiu no início do século 19, como resultado da união entre o trabalho de cientistas e engenheiros, sendo hoje um componente essencial na tecnologia elétrica e eletrônica. Utilizado quando se tem a necessidade de aumentar ou diminuir a tensão elétrica, o transformador é constituído por um núcleo de ferro e duas bobinas. Uma das bobinas (chamada de primário) tem N1 espiras e sobre ela é aplicada a tensão U1, enquanto que a outra (chamada de secundário) tem N2 espiras e fornece a tensão U2. Sobre o transformador, é correto afirmar: (A) É utilizado para modificar a tensão tanto em sistemas de corrente contínua quanto nos de corrente alternada. (B) Só aparece a tensão U2 quando o fluxo do campo magnético produzido pelo primário for constante. (C) Num transformador ideal, a potência fornecida ao primário é diferente da potência fornecida pelo secundário. (D) Quando o número de espiras N1 é menor que N2, a corrente no secundário é maior que a corrente no primário. (E) Quando o número de espiras N1 é menor que N2, a tensão U2 será maior que a tensão aplicada U1. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO TI P OS D E ON D A S - 35 - 1 1 1 ) O s o m s e p rop a ga n o ar co m v el oc id ad e On d a s sã o mo vi m en t o s os ci lató ri o s q u e p r op a g am en er gia s e m tran sp ort e d e ma té ria . (A) (B) (C) (D) (E) igu a l a 3 40 m / s. D et er m in e o v alo r d o co mp r i me n to d e o n d a d e u ma on d a son ora q u e s e p rop a ga n o a r co m u ma f r eq ü ên c ia d e 42 5 H z . 0, 7 5 m 0, 8 0 m 0, 8 5 m 0, 9 0 m 1, 0 m 1 1 2 ) A on d a mo s trad a n a f i gu ra a s e gu i r p o s su i E L EM EN TO S D E UM A ON D A T ES T E S 1 0 8 ) A d i stâ n c ia en tr e d u as cri s ta s co n s e cu t i va s (A) (B) (C) (D) (E) d e u ma on d a é d e n o min ad a d e: Pe ríod o Fr eq ü ên cia Co mp r i m en to d e on d a Am p l itu d e Ve lo cid ad e 1 0 9 ) U ma (A) (B) (C) (D) (E) on d a d e co mp r i m en to 1 , 2 c m t em v el oc id ad e d e 6 c m/ s . Qu al a f req ü ên c ia d e s sa o n d a ? 0, 5 H z 5, 0 H z 1, 0 H z 10 H z 72 H z (A ) (B ) (C ) (D ) (E ) A a mp lit u d e , p er íod o d es s a 2 c m, 2 c m e 4 c m, 5 c m e 8 c m, 5 c m e 4 c m, 4 c m e 4 c m, 4 c m e o c o mp r im en to d e on d a e o on d a são, re sp e cti v a me n t e: 0,1s 10s 5s 0,1s 0,05s 1 1 3 ) U ma on d a t e m v elo c i d ad e d e 15 0 m / s e (A) (B) (C) (D) (E) co mp r i me n to igu al a 12 5 c m. Su a f re q ü ê n c ia é i gu a l a : 12, 5 H z 75 H z 80 H z 10 0 H z 12 0 H z 1 1 4 ) A Rád io FOL H A FM o p e ra n a f r eq ü ên c ia d e 1 1 0 ) U ma (A) (B) (C) (D) (E) on d a t e m fr eq ü ên cia d e 4 H z e p rop a ga - s e c o m v elo ci d ad e d e 1 00 m / s. Qu a l é o s eu co mp ri m en t o d e on d a ? 10 m 15 m 20 m 25 m 30 m fr eq ü ên cia i gu al a 20 H e rtz. (A) (B) (C) (D) (E) 10 2, 1 MH z ( 1MH z = 1 00 0 KH z ). Con s id eran d o s e q u e a v el oc id ad e d e p rop a ga ção d a s on d a s el et ro ma gn éti ca s n a a tm o sf e ra é igu al a 30 0. 00 0 K m / s, o c o mp r i m en to d e on d a e mit id a p ela Rád i o FO LH A é ap ro xi ma d am en t e ig u al a: 2, 0 m 3, 0 m 4, 0 m 5, 0 m 6, 0 m COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 36 - ON D AS EL E TR OM AGN É TI CA S ON D AS D E R Á DI O E T V As on d a s E LE TR OM A G N É TI C AS s ão on d a s tr an s v er sa i s fo r mad a s p o r c a mp o s e lé tri co s e ma gn éti co s v ar iá v ei s. O ca mp o el étr ic o é p erp en d i cu la r ao ca mp o ma gn ét ico . As on d a s de rád i o e TV são o n d as el et ro ma gn éti ca s p rod u zid a s p e la v ib r açã o d e car ga s e l étr ica s e m an te n a s e u ti li zad a s e m te le co mu n ic açõ e s . TO D AS as on d a s e le tro m agn éti ca s p rop a ga m - s e n o vá cu o co m a v elo cid ad e d a lu z ( s ím b ol o: c ) . As on d a s AM e FM d if er e m p o r u m p r oc e s so ch a mad o M OD U LA Ç ÃO q u e con s i st e e m p r od u zir mod i fi caç õe s ou n a a mp litu d e ou n a fr eq ü ên cia d a on d a. E SP E CT R O EL E TR OM AG N É TC O A p ala v ra E SPE C T RO ( d o lati m S PE C T R UM, q u e si gn if ic a f an ta s ma ou ap ar içã o) fo i u sad a p or Is aac N e wto n , n o s é cu lo X VII, p a ra d e sc re v e r a fai xa d e c or e s q u e su rg e q u an d o a lu z b ran ca d o Sol atr a ve s s a u m p r i s ma d e v id ro . Atu a l men t e ch a m a- s e e sp ec tro el e tro ma gn ét ic o à fai xa d e fr eq ü ên ci a s q u e c ara ct er iza m o s d i v er so s tip o s d e on d a s el e tro ma gn é ti ca s. As on d a s n a fa ixa d e fr eq ü ên cia AM d e r ád i o s ão re fl et id a s p el a ion o s f er a e t êm u m gran d e a lca n ce sob r e a su p er fí c ie t er r e st re . N ota - s e q u e à n o i te, mu i ta s v ez e s, co n se g u im o s ca p tar m e lh or as e sta çõ e s mu i to d i stan t e s ( à s ve z es , d e ou t r os p aí s es ). E st e fato p od e se r e xp l ic ad o at ra v é s d a mu d a n ça n a al tu ra d a ca mad a d a ion o sf e ra. Du ran t e o d ia, e s ta ca mad a e stá m ai s b aix a e o alc an c e é me n or e à n o it e a c am ad a é mai s a lt a, p ro vo can d o al can c e mai or. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO As o n d a s d e T V e F M n ão s ão r e fl et id a s n a ion o s f era . Pa ra q u e e st as o n d a s at in ja m gr an d e s d i stân cia s sã o u ti liz ad a s e s taç õ es re tran s m i s so ra s e sat é lit e s d e t el ec o m u n ic açã o. O s sat é lit e s são col oca d o s e m órb ita at r av é s d e fo gu e t es , fi can d o ap rox i mad a m en te a 40. 00 0 k m d a Te rr a. As on d a s d e T V p o s su e m f r eq ü ên c ia a p a rti r d e 7 5. 10 H z ( 5 0 MH z ) e é co stu m e cl a s si fi cá -l a s e m b an d a s d e fr eq ü ên cia : B an d a Fr eq ü ên c i a V HF 54 a 2 16 MH z Ve ry H igh F re q u e n cy U HF 47 0 a 89 0 MH z Ul tra H i gh Fr eq u en cy Can a i s 2 a 13 14 a 8 3 M ICR O ON D AS O forn o d e m icr oon d as é a tu al m en te m u it o u sa d o p ara c ozin h ar e aq u ec er a li m en to s . I s so oc o rr e p orq u e su a s mi cro on d as são ab sor v id a s p el as mo lé cu la s d e á gu a e xi s ten t e s n a s su b stân ci a s. A ab s or ção d a s mi cro on d as p ro vo ca au m en to d a agi taç ão m ol ec u la r, cau san d o, en tão, el e va ção d a te mp er atu r a d o a li m en to. Re ci p i en t e s d e vid r o, ce râ mi ca e ou tr o s mat e ria i s, n o s q u ai s os ali m en t os e stã o con ti d os, n ão s ão aq u e cid os p el a s mi cro on d a s p orq u e n ã o a s a b s or v e m. - 37 - IN F R A V ER M E L H O A rad ia ção in fra v e rm e l h a, ta mb é m ch a mad a d e rad ia çã o t ér mi ca, n o s a q u e ce q u an d o e st a mo s e m torn o d e u m a fogu e ira . E sta s rad i aç õe s su r g e m d e vid o à vib ra ção d o s áto mo s q u e con st itu e m os m at er iai s . E mb or a in vi sí v e l a o o lh o h u ma n o, a rad ia ção i n f ra v er m elh a p od e s er p e rc eb i d a p or s u a s p rop ri ed ad e s d e aq u ec i m en to . S e o o lh o h u ma n o fo s se s en s í ve l à rad i açã o in fr a ve r m e lh a n ão h a ve ri a n e c es s id ad e d e i lu mi n aç ão art i fi ci al, p oi s tu d o s er ia b ril h an t e d u ran t e o d i a ou à n o i te. Os s er e s v i vo s s e d es taca ria m c o m n iti d e z p or s er e m mai s q u en te s e, p ortan to, mai s b ri lh a n te q u e o a mb ien te . Ap en a s o s ob j et o s fr io s fi car i am n eg ro s. LUZ V I SÍ V EL A Lu z vi sí v e l é u ma e st re ita fa ixa d e fr eq ü ên c i as en t re 3, 3× 10 H z e 7, 7 × 10 H z. É o ú n i co tip o d e on d a el e tro ma gn ét ica cap az d e s en si b i liza r os órgã o s h u man o s d a vi s ão. O q u e d i sti n gu e d u as cor e s, co mo a lu z v e r d e e a lu z a ma r ela é a FRE QÜÊ N C IA D A L UZ . 14 14 As lu z e s co m a s co re s P RI MÁ RI A S p od e m s er co mb in ad a s d e aco rd o c om o d i ag ra ma a b ai xo : As m i croo n d a s ta m b é m sã o mu it o u t ili zad a s e m te le co mu n ic açõ e s . A s liga çõ e s d e t e le fon e e p rog ra ma s d e TV r ec eb i d o s " via sat él it e " d e ou tro s p a í s e s s ão f e i tas co m o e mp r e go d e mi cr oon d a s . O s t e le f on e s c el u la re s ta mb é m op e ra m co m mi cro on d a s . COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 38 - UL TR A VI OL E T A R A IO S G AM A Os ra io s u l tra v io le ta s são e m iti d o s p o r áto m os ex ci tad o s. U m a e xp o s iç ão f r eq ü en t e ou d e lon ga d u raç ão d a p el e h u man a a r ad i açõ e s u lt ra vi ol e ta p od e d a r or ig e m ao c â n ce r d e p e le . A lu z s ol ar con t é m u ma q u an t i d ad e ap r e ciá v el d es sa s rad ia çõ e s q u e sã o, e m gran d e p art e, ab so r vi d as p el a ca mad a d e O zô n io (O 3 ) d a at mo s f e ra ter r e str e. A d e s tru içã o d e st a ca mad a p od e fa zer co m q u e o c ân c e r d e p el e s e to rn e u m p rob l e ma s ér io p a ra t od o s n ó s. A r ad ia çã o ga ma é p r od u zid a p el a e mi s sã o d e p artí cu la s su b atô m ica s d e e l em en to s rad ioat i v os . Os ra io s ga m a p od e m c a u sa r d an o s ir rep ará v e i s às cé lu l a s an i ma i s. N a exp l osã o d e u ma a r ma n u cl e ar h á u m a en or m e e mi s s ão d e s ta s r ad ia çõ e s. E m q u an tid ad e s con t ro lad a s a rad iaç ão ga m a s er v e p ara d e st ru i r c é lu la s ca n ce ro sa s . E m c on tr ap ar tid a , o fato d e a r ad i aç ão u ltra v io le ta s e r cap az d e ma tar c é lu la s vi v as to rn a e s sa r ad i açã o ú t il n o co mb at e às b a ct éri a s. As lâ mp ad a s de u ltr a v iol et a são l ar ga m e n te e mp r e gad a s p ar a e st er il izar d ep en d ên c ia s h osp ita la re s, coz in h a s d e h o té i s, r e sta u ran te s e até m e s mo s i st e ma s d e ar- con d i cion ad o . (A ) Mi cro on d a s R A IO S X Os ra io s X fo ra m d e sc o b er to s em 1 89 5 p elo f ís ico al em ão W ilh e l m Rön tg en . Os rai o s X t ê m fr eq ü ên cia al ta e p o s su e m mu i ta en er gia . São cap az e s d e at ra v e s sar mu i ta s su b s tân cia s em b ora s eja m d et id o s p or ou t ra s, p r in c ip a l me n t e p e lo ch u mb o. Os r aio s X sã o p rod u z id os s em p r e q u e u m f e ix e d e el ét ron s d ota d o s d e e n er gi a in c id em sob re u m al vo ma t eri al. A en er gia c in éti ca d o f e ix e in c id en t e é p ar cia l me n te tran s fo r mad a em en er gia e l etro m agn ét ic a, d a n d o or ig e m ao s r aio s X. T ES T E S 1 1 5 ) As s oc i e a s col u n a s: ( ) Bac t eri ci d a (B ) In f ra v er m elh o ( ) Tr ata m en to d o Cân c er (C ) Lu z Vi sí v e l ( ) Rad i aç ão T ér mi ca (D ) Ul tra v iol et a ( ) Cor e s (E ) Rai o s Ga ma ( ) T el e fon e C elu lar 1 1 6 ) Qu al d o s c on ju n to s d e cor e s e s tá e m or d e m (A) (B) (C) (D) (E) cr e sc en t e d e f re q ü ên c ia ? v erd e, azu l , v er m elh o ama r elo, la ran j a, v er m e lh o azu l, v io le ta, v er m e lh o v erd e, azu l , vio l eta vi ol eta , azu l, v erd e 1 1 7 ) Pod erí a mo s n ota r a p r e s en ç a d e s er e s vi vo s (A) (B) (C) (D) (E) n a to tal es cu rid ã o s e n os s os o lh o s fo s s e m s en sí v ei s : aos ra io s u ltr a vio l eta s. à rad iaç ão ga ma . às m ic roon d a s. à rad iaç ão in fra v er m e lh a. aos ra io s X. 1 1 8 ) Ci en t i sta s d e s cob ri ra m q u e a exp o s iç ão d a s Os ra io s X sã o c ap az e s d e i mp re s s ion a r u ma ch a p a fot og rá fi ca e sã o mu i to u ti li zad o s em rad i ogr af ia s, já q u e co n s eg u e m atr a ve s s ar a p el e e o s mú s cu l o s d a p e s s oa, ma s são r et id o s p e lo s os so s . (A) (B) (C) (D) (E) cé lu l a s h u man as e n d ot el iai s à r ad ia çã o d o s te le fon e s c e lu la r es p o d e af et ar a r ed e d e p rot eç ão do c ér eb r o. As m ic roon d a s e mit id a s p e lo s ce lu la re s d e f lag ra m mu d a n ça s n a e st ru tu ra d a p rot e ín a d e s sa s cé lu l a s, p er mi tin d o a e n trad a d e tox in a s n o cé r eb ro . (Fo lh a d e S ã o Pa u lo , 2 5 d e Ju lh o d e 20 02 ). As mi cr oon d as g e rad a s p elo s te le fon e s c e lu la r es sã o on d as d e m e s ma n atu r eza q u e: o s o m, ma s d e m en o r fr eq ü ên cia . a lu z, m a s d e m en or f r e q ü ên cia . o s o m, e d e m e sm a fr eq ü ên cia . a lu z, m a s d e ma ior f req ü ên cia . o s o m, ma s d e ma io r f r e q ü ên cia . COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 1 1 9 ) Con s id e r e a s s eg u in t e s afi r ma çõ e s: 1 2 3 ) E m 18 95, o fí s ico al e mão Wi lh el m Co n rad I. A lu z am ar el a e a lu z v erd e t ê m a m e s ma fr eq ü ên cia . II . A lu z v e r me lh a e a lu z azu l t ê m, n o vá cu o, a m e s ma v e loc id ad e . II I. A l u z v iol et a t e m f req ü ên c ia in f er ior à d a lu z v er m elh a. É cor r eto con clu ir q u e: ( A ) So m en t e I e s tá cor r eta. ( B ) So m en t e II e stá c orr et a. ( C ) So m en t e II I e stá cor r eta . ( D ) So m en t e II e II I e stã o c orr eta s . ( E ) N en h u ma e s tá cor re ta. (A) (B) (C) (D) (E) 1 2 0 ) Is aac (A) (B) (C) (D) (E) N e wto n d e mon st rou , me s m o s e m con sid e rar o mod e lo o n d u lat óri o, q u e a lu z d o Sol , q u e v e mo s b ra n ca, é o re su ltad o d a co mp o s içã o ad e q u ad a d as d if er en te s cor e s. Con s id e ran d o h oj e o ca rát er on d u lat ór io d a lu z, p od e mo s a s s egu ra r q u e on d a s d e lu z cor re sp on d en t e s à s d if er en t e s cor e s t er ão s e mp r e, n o vá cu o : o m e s mo co mp ri m en t o d e on d a. a m e s ma f req ü ê n c ia. o m e s mo p e rí od o. a m e s ma a mp l itu d e. a m e s ma v e loc id ad e . 1 2 1 ) De n tr e (A) (B) (C) (D) (E) a s on d a s ab a i xo, re fl et id a n a I on o s f era ? Rai o s X On d a s AM On d a s FM On d a s VH F On d a s UH F q u al p od e se r (B) (C) a n atu re za e co mp o rta m en to s on d a s são f e ita s q u atr o afi r mat i va s : On d a s el et ro ma gn é ti ca s tam b é m n o vá cu o . de A fr eq ü ên cia d a lu z v i sí v el é d a ord e m d e 20 10 H z . II I. On d a s d e m e s ma f r eq ü ên c ia t ê m s em p r e a m e s ma a mp lit u d e . IV . O ra io X é u ma on d a e le tro ma gn éti ca. Con s id e ran d o a s af ir ma ti va s a ci m a, é cor re to con clu ir q u e : so m en t e so m en t e so m en t e so m en t e so m en t e I é cor re ta II é co rr eta I, II e II I sã o c o rr eta s I, II e I V são co rr eta s I e IV sã o cor re tas . (D) (E) con su mo d e en e rg ia e l é tri ca, se m p re ju d i ca r o con fo rto d o con s u m id or, é a tro ca d e lâ mp ad a s in c an d e sc en te s p o r l âm p ad a s flu or e sc en t e s . I sto s e d e v e ao f ato d e q u e a s lâ mp ad a s fl u or e s ce n t e s são ch a mad a s tam b é m d e lâ mp a d a s f ri as, e mit in d o l u z co m co mp r i me n to s d e on d a e sp ec íf ic o s n a r eg ião e sp ect ra l d a lu z vi s í ve l, en q u an to q u e a s lâ mp ad a s in can d e s ce n te s e m it e m um e sp ect ro la rgo e c o n tín u o, q u e a tin g e co mp r i me n to s d e on d a b e m a ci ma d o s d a lu z vi s í v el. Con si d e ran d o o e xp o sto , é cor r eto afi r mar q u e a s lâ mp ad a s in can d e sc en te s con so m e m ma i s en er gia p rod u zin d o a m e s ma q u an tid ad e de lu z v i sí v el que u ma flu or e sc en t e p orq u e e m it em : Mu it a ra d ia ção in fr a ve r m elh a. Mu it a ra d ia ção b eta. Mu it a ra d ia ção azu l. Mu it a ra d ia ção u lt ra v iol eta . Mu it a ra d ia ção ga m a. p ro p ag a m- s e II . (A) (B) (C) (D) (E) Ro en t ge n d e s cob r iu o s ra io s X, q u e são u sad o s p rin cip al m en t e n a á r ea m éd i ca e in d u str ia l. E s s e s r aio s s ão: rad ia çõ e s fo r mad a s p o r p a rtí cu l a s a lf a co m gran d e p od er d e p en et r ação . rad ia çõ e s f or mad a s p o r el étr on s d otad os d e gran d e s v e loc id ad e s. on d a s e le tro ma gn ét ic as de fr eq ü ên ci a s ma ior e s q u e a s d a s m ic r oon d a s. on d a s e le tro ma gn ét ic as de fr eq ü ên ci a s m en o re s d o q u e a s d a s on d a s lu m in o sa s . on d a s el etr o mag n é ti ca s d e fr eq ü ên cia s igu ai s às d a s on d a s in fr a ve r m e lh a s. 1 2 4 ) (U E L- 2 00 5) U ma alt e rn ati va p ara r ed u z ir o (A) 1 2 2 ) Sob r e I. - 39 - 1 2 5 ) U ma (A) (B) (C) (D) (E) on d a d e rád io é e mit id a p o r u ma e sta ção t ran s mi s s ora e r ec eb id a p o r u m ap ar elh o r e ce p to r si tu ad o a a lg u n s q u ilô m et ro s d e d i stân ci a. Par a q u e o cor ra a p rop a ga ção d a on d a d e r ád io , en tr e a e sta ção tra n s m i s sor a e o ap ar e lh o r ec ep t or, d e v e ex is ti r u m m eio m ate ria l q u alq u er . d e v e ex i sti r u m m ei o mat e ria l q u e con te n h a el ét ron s li vr e s . d e v e ex i sti r u m m ei o mat e ria l q u e con te n h a fót on s. d e v e ex is ti r ar . n ão é n ec e s sár ia a p re s en ça d e u m me io mat e ria l. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO FÍ SI C A Q U ÂN TI C A N a F í si ca Qu ân ti ca a ma tér ia é in te rp r et ad a co mo s en d o con st itu íd a p o r Á TO MO S q u e, ag ru p ad os, for m a m tod a s a s coi s as q u e co n h e c e mo s. Os áto mo s s ão f or mad o s p or d u a s re gi õe s : u m N Ú CLE O on d e e stão con f in ad o s o s p ró t on s, n êu t ron s e ou tra s p artí cu la s m en o r es e a E LE T RO S FE R A on d e m o vi m en ta m - s e o s e lé tron s : Se gu n d o a T eo ri a Qu â n tic a, p ró ton s e el é tr on s N ÃO S ÃO B OLIN H A S. N ó s o s r ep r e s en t am o s a s si m ap en as p or s e r mai s s i mp l e s . N a re ali d ad e el e s s e p ar ec e m mai s co m n u v en s, e stão e sp a lh ad o s e m re giõ e s ch a m ad a s OR BI T AI S. - 40 - A c ad a ca mad a el etr ô n ica e s tá a s so ci ad a u ma q u an tid ad e d e e n e rg ia b e m d e fin id a, con st itu i n d o os N Í VE I S DE E N E R G IA . Para q u e u m el ét ron m u d e d e n í v el e le t e m q u e e f etu a r u m S AL T O Q U ÂN TI CO re c eb e n d o ou e mit in d o en er gi a, o u s eja, e l e t e m q u e mu d ar a su a Q U AN T IDA DE d e en e rg ia. E st e s sa lto s q u ân ti co s n ã o p od e m a s su mi r q u alq u er v alo r ma s ap en as v alo r e s f i xo s ch a mad os PA C OT E S ou QU AN T UM d e E N E R GIA . N a lin gu a ge m d a Fí s ic a e st e s p aco t es d e en er g ia, e mit id o s ou ab s or vi d o s p el o át o mo sã o c h a mad os FÓ T ON S . O s fóto n s s e c omp orta m c om o p a rt ícu la s q u an d o i n t era g e m co m a ma té ri a e co mo on d as q u an d o s e p ro p ag a m, e st e fa to é co n h ec id o co mo DU AL ID ADE P AR TÍ C UL A - ON D A. A f r eq ü ên c ia d e s s e s fót on s ab so r vid o s e mit id o s é d et e r min ad a p ela E Q UA Ç ÃO PLAN C K: ou de N o ca so d o s e l étr o n s, e sta s n u v en s e s tão d i sp o sta s em re gi õ e s ch a mad as C AM A D AS E LE T RÔ N I CA S. N e sta s r e giõ e s se t e m mai s c h an ce d e en con t rar e l étro n s . Qu alq u e r on d a e l etr om agn éti ca (l u z vi s í ve l, o n d as d e r ád io , TV, m ic roon d as, et c. ) é con st itu íd a d e fó to n s. QU E S TÕ E S 126) De te r min e a en e rg ia a s so ci ad a a fó ton s q u e p os su e m as se gu i n t e s fr eq ü ên cia s : F = 5.10 E sta s c am ad a s possuem u ma p r op r ie d a d e in t er e s san t e. Se vo cê en c on t rar o e lé tro n s erá imp o s sí v el sab er a v el oc id ad e d e l e. S e v oc ê sou b e r a ve lo cid ad e d el e vo c ê ja ma i s o en c on t rará . E s te fat o é con h e cid o co mo PR I N C ÍP I O D A IN C E R T EZ A e fo i e n u n c iad o p or u m fí s ico f a mo so ch a mad o Wer n er H e ise n b er g. 14 Hz (luz visível) F = 3.10 17 Hz (raios X) COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 1 2 7 ) Se gu n d o a T eo ria Q u ân t ica, d o q u e a mat ér ia é for m ad a ? T ES T E S 1 3 3 ) N a q u e stã o a s e gu i r a s sin al e a a fi r mat i va (A) (B) (C) 128) - 41 - Os el ét ron s são p ar e c id o s co m b o lin h as ? Qu al a man ei ra c or re t a d e r ep r e s en tá -l o s s egu n d o a F í si ca Q u ân t i ca ? (D) (E) IN C OR RE TA . Cad a á to mo p o s su i n í v ei s d e en er gi a q u e p od e m s e r o cu p ad o s p o r s eu s e l étro n s. Qu alq u e r on d a el etr o m agn éti ca é con s titu íd a d e fót on s. Para tod os o s áto mo s d e t od o s os el e m en to s, os n í v ei s d e en e rg ia são igu ai s. Os n í v e is d e en er gia s ã o q u an t iza d o s, o u s eja, o átom o d e v er á ab s or v er ou e m iti r q u an tid ad e s es p e cí f ica s d e en er gi a. Para o s el ét ron s mu d are m d e u m n í v el d e en er gia p ara o u tro , o á tom o d e ve rá ab so r v er ou e m iti r en er gia . 1 3 4 ) N o Bra s il, a p r e ocu p a ção c o m a d e man d a 129) O q u e sã o a s ca mad a s el etr ôn i ca s d e u m áto mo ? 130) O q u e é o Pr in c íp i o d a In c ert eza . Qu em o en u n cio u ? 131) O que s ig n i fi ca Qu ân t ico ” ? a exp r es s ão “ Sal to cr e sc en t e d e en erg ia e lé tri ca v e m g er an d o e stu d os sob r e f or ma s d e oti m iza r su a u til iza ção . U m d o s m e c an i s mo s d e red u çã o d e c on su mo d e en er gi a é a m u d an ça d o s tip o s d e lâ mp ad a s u sa d os n a s re s id ên c ia s. De n tr e e s se s vá rio s tip os, d e st aca m - s e d o i s: a lâ mp ad a in c an d e sc en te e a f lu o re s c en t e, as q u ai s p o s su em ca ra ct er í sti ca s d i sti n ta s n o q u e s e r e f er e ao p ro c e s so d e e mi s sã o d e rad ia çã o. A lâ mp ad a i n ca n d e s c e n te ( lâ mp ad a co mu m ) p os su i u m f il a men to, e m g er al fe ito d e tu n g st ên io, q u e em i te rad iaç ão q u an d o p er co rri d o p o r u ma co rr en t e el ét ri ca . A l â mp ad a flu o r e sc en t e e m g era l u ti liz a u m tu b o, com e l etr od os em a mb a s as ext r e mid a d e s, r e ve st id o in t ern a men t e co m u ma ca m ad a d e fó s fo ro, con t en d o u m gá s co mp o st o p o r arg ôn i o e va p or d e m er cú r io. Qu an d o a lâ mp ad a é l i gad a se e stab e le c e u m flu xo d e el étr on s en t r e o s el et rod o s . E s s e s el ét ron s c ol id em co m o s át om o s d e m er cú r io tran s f erin d o en e rg ia p ara e le s (áto m os d e m er cú r io f ica m ex cita d os ). O s áto m os d e m er cú r io l ib era m e s sa e n er gi a e m iti n d o fóto n s u ltra v io le ta. T ai s fót o n s in t era g e m c om a ca mad a d e fó s fo ro, or i gin a n d o a e mi s sã o d e rad ia çã o. Con s id e ran d o o s p ro ce s s os q u e o co rr e m n a lâ mp ad a fl u or e s cen t e, p od e mo s a f ir ma r q u e a exp li ca ção p a ra a e m is s ão d e lu z en vo l v e o con ce ito d e 132) O q u e é o Fót on ? (A) (B) (C) (D) (E) col i são en tr e el ét ron s e áto mo s d e m er cú r io. e fe ito f oto el ét ri co . mod e lo on d u la tór io p ar a rad iaç ão. n í ve i s d e en er gia d o s á t omo s . e mi s sã o d e ra io s X. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO E F EI TO F O TO E L ÉT R I CO O e f ei to fot oe l étr ic o é a e mi s s ão d e el ét ron s p or u m ma te ri al, g era l m en t e m etá li co, q u an d o exp o sto a u m a rad i açã o el etro m agn ét ic a (c o mo a lu z) d e fr eq u ên ci a s u fi ci en te m en t e al ta, q u e d ep en d e d o ma t eri al. E le p od e s er ob s er v ad o q u an d o a lu z i n c id e n u m a p lac a d e m e tal, lit er al m en t e a rra n can d o d a p l aca e l étr on s. A gran d e d ú vi d a q u e s e tin h a a r e sp ei to d o e f e ito fot oe l étr ic o era q u e q u an d o s e au m en ta va a in t en sid ad e d a lu z, ao con t rár io d o e sp erad o , a lu z n ão ar ran c a va o s el é tron s d o m et al co m mai or en er gia c in ét ica . O q u e acon t ec ia er a q u e u ma ma ior q u an t id ad e d e e lé tron s er a ej etad o. Por e x e mp lo , a lu z v er m elh a d e b ai xa in t en s id ad e e sti mu la o s el é tron s p ara fo ra d e u ma p e ça d e m eta l. N a vi s ão c lá s s ica, a lu z é u ma on d a con t ín u a cu ja en e rg ia e stá e sp a lh ad a sob r e a on d a. Tod a v ia, q u a n d o a lu z fi ca ma i s in t en sa, ma i s e l étro n s s ão ej eta d os, con trad iz en d o , a s s im a v i são d a f ís ic a clá s si ca q u e su g e re q u e os m e s mo s d e v er ia m s e m ov er ma is r áp id o (en e r gia cin ét ica ) d o q u e a s on d a s. Qu an d o a lu z in c id en te é d e co r a zu l, e s sa mu d a n ça r e su l ta e m el é tron s mu ito m ai s ráp id os . A ra zão é q u e a l u z p o d e s e c o mp or tar n ão ap e n as co mo on d a s con tín u as , ma s ta mb é m co mo f e i xe s d i scr e to s d e en e rg ia ch a mad os d e fót on s. U m fót on azu l, p or ex e mp l o, con t é m ma is en er gi a d o q u e u m fót on v er m e lh o . A s s i m, o fót on a zu l a ge e s se n c ial m en t e c o mo u ma "b ol a d e b i lh a r" c om ma i s en e rg ia, d e sta f or ma tr an s mit in d o ma ior mo v i men to a u m el é tron . E st a in t erp re ta ç ão corp u s cu lar d a lu z ta mb é m e xp l ic a p or q u e a ma ior in t en s id ad e au m e n ta o n ú m e ro d e el ét ro n s ej etad o s - co m ma i s f óton s c ol id in d o n o m e tal, ma i s el ét ron s tê m p rob ab il id ad e d e se r e m atin gid os . A exp li ca ção s ati s fat ór i a p ar a e s se e f ei to fo i d ad a e m 1 90 5, p or Alb er t E i n st e in , q u e e m 1 92 1, d eu ao c i en ti s ta a le m ão o p r ê mio N ob el d e F í si ca. T ES T E S 1 3 5 ) O ef e ito f oto el ét ri co r e f er e - se à cap a ci d ad e (A) (B) (C) (D) (E) d a lu z d e r eti rar e lé tr on s d a su p er fí ci e d e u m m et al. Qu an to a e st e e f eit o, p o d e - s e afi r mar q u e a en er gia d o s e lé tro n s ej etad o s d ep en d e d a in t en sid ad e d a lu z in c id en t e. a en er gi a d o s el é tron s ej eta d o s é d i s cr et a, cor re sp on d en d o ao s q u an ta d e en er gi a. a fu n ç ão tra b alh o d e p en d e d o n ú m ero d e el ét ron s ej et ad o s. a v el oc id ad e d o s e lé tr on s ej et ad o s d ep en d e d a co r d a lu z in cid en t e . o n ú m ero d e el ét ron s ej et ad o s d ep en d e d a cor d a l u z i n c id en t e. - 42 - 1 3 6 ) Para ex p l ica r o e fe ito f oto el ét ri co, E i n s t ein , (A) (B) (C) (D) (E) e m 1 9 05, ap o iou - s e n a h ip ót e s e d e q u e : a en er gi a d a s on d a s el et ro ma gn é ti ca s é q u an ti zad a . o te mp o n ão é ab sol u to, m a s d e p en d e d o re f er en cia l e m r e laç ão a o q u al é m ed id o . os cor p o s c on tr ae m - s e n a d ir eç ão d e s eu mo v i men to. os e l étr on s e m u m át omo so m en t e p od e m ocu p a r d e t er min ad o s n ív e i s d i sc r eto s d e en er gia . a v e loc id ad e d a lu z n o vá cu o co rr e sp on d e à má xi ma v el oc id ad e co m q u e s e p od e tran s mi tir in fo r maç õe s . 1 3 7 ) Con s id e r e o te xto e a s a fi r maç õe s a s egu ir . O an o 2 00 5 foi d e cl ar ad o p ela ON U o " An o Mu n d i al d a Fí s ica " . U m d o s ob je ti vo s d es s a d e si gn a ção é co m em o rar o c en t en ár io d a p u b li ca ção d o s t rab a lh os d e A lb e rt E in st ein , q u e o p roj e tara m c o mo fí si co n o c en á ri o in t ern a ci on a l d a ép o c a e, p o st er ior m en t e, trou x e ra m -lh e f am a e r eco n h ec im en to. Um d os a rti go s d e E in st ei n p u b li cad o e m 1 90 5 e ra sob r e o e fe ito fot o el étr ico, q u e foi o p r in cip a l mot i vo d a s u a con q u i st a d o Pr ê m io N ob el e m 19 21 . A d e sc ri ção d e E in st ein p a ra o e fe ito fot oe l étr ic o te m or ig e m n a q u an t iza ção d a en er gia p rop o sta p or P lan c k em 1 90 0, o q u a l con sid e rou a e n e r gia e le tro m agn ét ic a irra d iad a p or u m co rp o n eg ro d e f or ma d e sc on t ín u a, e m p or çõ e s q u e fo ra m ch a mad a s q u an ta d e en er gia ou f óton s. E in st e in d eu o p as s o se gu in t e ad m it in d o q u e a en er gia el et ro ma gn éti ca t a mb é m s e p rop aga d e fo r ma d e sc on t ín u a e u sou es ta h ip ó te s e p a ra d e sc r e ve r o e f eit o fot oe lé tri co . E m r el aç ão ao e fe ito fot oe lé tri co n u m a lâ mi n a m etá li ca, p od e- s e af ir m ar q u e: I. A en e rg ia d o s el étr on s re mo v id o s d a l âm in a m etá li ca p elo s fóto n s n ão d ep en d e d o te mp o d e e xp o s içã o à lu z in cid en t e . II . A en er g ia d o s el étr on s re mo v id o s au m en t a co m o au m en to d o co m p ri m en to d e on d a d a lu z i n c id en t e. II I. Os fóton s in cid en te s n a lâ m in a m et ál ica , p ara q u e r e mo va m e lé tron s d a m e s ma, d e v e m t er u m a en er gia mín i ma. IV . A en er gia d e cad a e lé tron r e mo v id o d a lâ min a m etál i ca é igu al à en er gia d o f óton q u e o r e mo v eu . An al i san d o as a fi r ma ti va s, co n c lu i - s e q u e so m en t e ( A ) e stá co rr eta a a fi r mat i v a I. ( B ) e stá co rr eta a a fi r mat i v a I V. ( C ) e stã o c orr et a s a s a f ir ma ti va s I e I II . ( D ) e stã o c orr et a s a s a f ir ma ti va s II e IV . ( E ) e stã o c orr et a s a s a f ir ma ti va s II I e I V. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 43 - T EO R I A D A R E L AT IV I D A D E EX ER CÍ CI O S A ve lo c id ad e d a lu z n o vác u o é a v elo c id ad e m ai s el e vad a q u e é p o s s í ve l c on s egu ir n o u n i v er s o. E s sa ve lo cid a d e é con st an te e m q u a lq u er p on t o e é i n d e p e n d e n t e d a v e lo cid a d e d o ob s e r vad o r. 1 3 8 ) U ma n a v e e sp a cia l p a s s a 18 m e s e s via jan d o à v el oc id ad e V = 0, 8 c. De te r min e a d u ra ção d e sta v iag e m d o p on to d e v is ta d e u m ob s e rv ad o r f ix o n a T e rr a. ( Re sp : 3 0 m e se s ) OS P O ST U LA D O S D E EI N ST E IN E m 1 90 5 A lb ert E i n s t ein fo rm u lou a T eor ia d a R el ati v id ad e R e str ita q u e s e b as e ia e m d o i s p o st u lad os : 1. Po s tu l ad o d a R e lat i v id a d e: A s le i s d a fí s ica são a s m e s ma s p a ra o s ob s er vad or e s e m tod o s o s r ef e ren c iai s in er cia i s. 2. Po s tu l ad o d a V el o c id ad e d a Lu z : A v el oc id ad e d a lu z n o vá cu o t e m o m e s mo va lor e m t od a s as d ir e çõ e s e e m t od o s o s r e f er en cia i s in e rc ia is . 1 3 9 ) U m co s m on au t a d e ix a a T er ra n o an o 2 40 0 p ara u ma mi s s ão q u e d u rará 12 an o s. A v el oc id ad e d e cru z e iro d a n av e é V = 0, 94 c. E m q u e an o o co s m on au ta r eto rn ar á à T er ra ? (Re sp : 24 36 ) FA T OR D E LO R EN TZ DI L AT A Ç ÃO D O T EM PO Se gu n d o a T eo ria d a R el ati vi d ad e R e str ita, q u an to ma i s d ep re s s a s e mo v e u m ob j et o, m ai s d e vag a r o te mp o p a s sa e m c om p a raçã o a u m o b se r vad o r e m rep ou so. E s s e f en ô m en o só p od e s er p er c eb i d o q u an d o a v el oc id ad e d a n a v e fo r p róx i ma d a v el oc id ad e d a lu z e c o mp r o va a p o ss ib i li d ad e d e s e vi aja r p ar a o fu t u ro . 1 4 0 ) U ma n a v e d e 20 m et r os d e c om p ri m en t o p róp r io t ra fe ga n o e sp a ço c o m u ma v el oc id ad e V= 0, 6c . D et er min e o co mp r i me n to d a n a v e m ed id o p or u m ob s e rv ad o r f ix o n a T e rr a. ( Re sp : 1 6 m ) CONTRAÇÃO DO ESPAÇO O co mp ri m en t o d e u ma b a rr a m ed id o p o r u m ob s e rv ad o r em r el açã o ao q u al a b ar ra e st á e m rep ou so é d en om in ad o d e co mp ri m en to p róp r io. Se a b ar ra e s tá s e m o v en d o c o m v el oc id ad e v e m re laç ão ao ob s e r vad o r, o co mp r im en to q u e el e m ed e (n a d ir e ção p a ral el a ao mo v im en to ), é d ad o p or: O co mp ri m en t o d e u m a b arr a e m mo v i m en to é s e mp r e m en or q u e o c omp ri m en t o d a b ar ra e m rep ou so. 1 4 1 ) U ma n a v e e s p ac ia l co m v elo cid ad e V = 0, 8c p os su i u m co mp ri m e n to p róp ri o d e 15 m etr o s. D et e r min e o c omp ri m en t o d a n a v e m ed id o p or u m ob s er v ad or f ix o n a T er ra. (Re sp : 9 m ) COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 44 - A DI Ç ÃO D E V E LO CI D A D E S EN ER GI A R EL A TI V ÍS TI C A Se v oc ê c a min h a a 1 k m/ h ao l on g o d o c orr e d or d e u m tr e m q u e s e mo v e a 6 0 k m /h , su a v el oc id ad e e m r e la ção ao s olo é d e 61 k m /h s e vo c ê e sti v er ca m in h an d o n o m e s mo s en t id o d o mo v i men to d o tr e m, e d e 5 9 k m/h s e vo cê ca min h ar e m s en t id o co n trár io : E in st ein li gou n ão ap e n as o e s p aç o e o t e m p o, ma s ta mb é m ma s s a co m en e rg ia. U m p ed a ço d e mat é ria, m e s mo e st a n d o e m re p ou so e n ão in t era gin d o co m q u al q u er c oi sa, p o s su i u ma “en er gi a d e e xi st ên cia ”. E la é ch a ma d a d e en er g ia o u m as sa d e r ep o u so. E in st ein con clu iu q u e é n ec e s sá ri o en er gi a p a ra h a ve r m as s a, e q u e oco rr e l ib era ção d e en er gia se d e s ap ar ec e r ma s sa . A q u an t id ad e d e en erg ia e stá r ela ci on ad a à q u an t id ad e d e ma s sa p el a ma i s fa mo sa eq u aç ão d o sé cu l o vin t e: Para ob j eto s d o c o tid i an o e m mo vi m en to u n if or m e n ó s n or ma l me n te c om b in a m o s v el oc id ad e s d e a co rd o co m a Fó r m u la d e Ga l il eu : Ma s e sta re gr a n ã o se a p li ca à lu z, q u e se mp r e s e p rop a ga co m a m e sm a ve lo c id ad e. N o s c a so s e m q u e a s v el oc id ad e s e n vo l vid a s s ão i gu a i s ou p róx i ma s à d a lu z d e ve mo s u ti liz ar a Fó r m u la d e Lo r en t z: De v id o ao gr an d e va l or d a v elo cid ad e d a lu z (c = 30 0. 00 0. 00 0 m/ s ), u ma p eq u en a ma s sa co rr e s p on d e a u ma en or m e q u an tid a d e d e e n e rg ia. Qu an d o u m c orp o e stá e m m o vi m en to su a en er g ia au m en t a d e a cor d o co m a F ór mu l a d e E i n s t ein : O E L ÉTR ON - V OL T O e létr o n - vo lt é u ma u n id ad e d e en er g ia igu al ao trab a lh o r ea liz ad o s ob r e u m el ét ron q u an d o e st e s e d e sl oca at ra v és d e u ma d i f er en ç a d e p o t en c ial d e 1 v olt . É mu ito u sad a c om o m ed id a d e en er gia d e p art ícu la s. Po r ex e m p lo, as ma s sa s d e r ep ou so 2 ( mc ) d e u m el ét ron e d e u m p rót on são : EX ER CÍ CI O S 1 4 2 ) U m ob s er vad or s e d e s loc a n o e sp aç o co m v el oc id ad e 0, 6 c e v ai d e en con t ro a u ma n av e e sp a ci al q u e s e d e sl oca e m s en t id o con t rár io co m ve lo cid ad e 0, 8 c. Ca lcu l e a v el oc id ad e d e ap rox i ma ção d a n a v e e m re laç ão a o ob s er v ad or . EX ER CÍ CI O S 1 4 4 ) Cal cu le , e m Me V, o va l or d a e n e rg ia d e u m el ét ron a c el er ad o a u m a v el oc id ad e i gu a l a 80 % d a v elo cid ad e d a lu z ( v =0 , 8 c) . 1 4 3 ) U ma n a v e e sp a ci al se afa stan d o d a T er ra co m ve lo cid ad e 0, 3 c tran s p ort a um lab o rató rio d e Fí s ic a on d e s e p ro d u z e m p artí cu la s su b - atô m ica s q u e s e d e s lo ca m co m u ma v e lo cid a d e 0, 9 c e m r el açã o à n a v e. Qu al a v elo cid ad e d e sta s p a rtí cu l a s e m re laç ão à Te rra ? 1 4 5 ) Cal cu le , e m Me V, o va l or d a e n e rg ia d e u m p róton a c el er ad o a u m a v el oc id ad e i gu al a 60 % d a v elo cid ad e d a lu z ( v =0 , 6 c) . COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 149) (Fuvest-SP) Um automóvel faz uma viagem em 6 R E VI S Ã O - M OV IM EN T O UN IF OR M E horas e sua velocidade escalar varia em função do tempo aproximadamente como mostra o gráfico. 146) (Fuvest-SP) (A) (B) (C) (D) (E) Após chover na cidade de São Paulo, as águas da chuva descerão o Rio Tietê até o Rio Paraná, percorrendo cerca de 1000 km. Sendo de 4 km/h a velocidade média das águas, o percurso mencionado será cumprido pelas águas da chuva em aproximadamente: 30 dias 10 dias 25 dias 2 dias 4 dias 147) (Unaerp-SP) A distância entre Ribeirão Preto e (A) (B) (C) (D) (E) - 45 - Campinas é de 200 km e entre Campinas e São Paulo, de 120 km. Um ônibus de linha faz o percurso de Ribeirão Preto a São Paulo em 4 horas. No entanto, em uma das viagens foi necessário fazer o percurso de Campinas a São Paulo com velocidade média de 96 km/h. Sua velocidade média na primeira parte do percurso foi, em km/h, igual a: 72,7 92,7 80,0 66,7 60,0 148) (PUC-RS) O gráfico relaciona a posição x de um móvel em função do tempo t. (A) (B) (C) (D) (E) A velocidade escalar média do automóvel na viagem é, em km/h, igual a 35 40 45 48 50 MOVIMENTO VARIADO 150) Segundo a função horária V = 2 – 0,5 t (SI), no (A) (B) (C) (D) (E) instante t = 3 s, o movimento é progressivo e acelerado progressivo e retardado progressivo e uniforme retrógrado e retardado retrógrado e acelerado 151) (Mack-SP) O gráfico a seguir indica a velocidade em função do tempo de um corpo que se movimenta sobre uma trajetória retilínea. Assinale a alternativa correta. (Obs.: O ponto A é a origem dos eixos) A partir do gráfico, corretamente que: (A) (B) (C) (D) (E) pode-se concluir o móvel inverte o sentido do movimento no instante 5 s. a velocidade é nula no instante 5 s. o deslocamento é nulo no intervalo de 0 s a 10 s. a velocidade é constante e vale 2,0 m/s. a velocidade vale –2,0 m/s no intervalo de 0 s a 5 s e 2,0 m/s no intervalo de 5 s a 10 s. (A) (B) (C) (D) (E) o o o o o movimento é acelerado nos trechos AB e GH. movimento é acelerado nos trechos AB e CD. movimento é acelerado o tempo todo. movimento é retardado nos trechos CD e GH. móvel está parado nos trechos BC, DE e FG. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 152) (Mack-SP) Em certo instante passam pela origem de uma trajetória retilínea os móveis A, com MRU, e B, com MRUV. A partir desse instante, constrói-se o diagrama a seguir. 155) (Fuvest-SP) Dois objetos, A e B, de massas 1 kg (A) (B) (C) (D) (A) (B) (C) (D) (E) O tempo gasto pelo móvel B para ficar 32 m à frente do A, é, em segundos, igual a 8 7 6 4 2 (E) (A) (B) (C) (D) (E) 154) (FUC-MT) Um corpo é dotado de aceleração 2 (A) (B) (C) (D) (E) constante igual a 3 m/s . No instante inicial a velocidade é igual a 10 m/s. Qual é, em m/s, a velocidade, atingida após percorrer 16 m? 96 20 16 12 14 e 2 kg respectivamente, são simultaneamente lançados verticalmente para cima, com a mesma velocidade inicial a partir do solo. Desprezando a resistência do ar, podemos afirmar que A atinge uma altura menor do que B e volta ao solo ao mesmo tempo que B A atinge uma altura menor do que B e volta ao solo antes de B A atinge uma altura igual à de B e volta ao solo antes de B A atinge uma altura igual à de B e volta ao solo ao mesmo tempo que B A atinge uma altura maior do que B e volta ao solo depois de B 156) (FEMSC-SP) Uma pedra é lançada verticalmente 153) (PUC-SP) No instante em que a luz verde do semáforo acende, um carro ali parado parte 2 com aceleração constante de 2,0 m/s . Um caminhão, que circula na mesma direção e no mesmo sentido, com velocidade constante de 10 m/s passa por ele no exato momento da partida. Podemos, considerando os dados fornecidos, afirmar que: o carro ultrapassa o caminhão a 200 m do semáforo. o carro não alcança o caminhão. os dois veículos seguem juntos. o carro ultrapassa o caminhão a 40 m do semáforo. o carro ultrapassa o caminhão a 100 m do semáforo - 46 - (A) (B) (C) (D) (E) para cima de um edifício suficientemente alto, com velocidade de 29,4 m/s. Decorridos 4s, deixa-se cair outra pedra. Contado a partir do instante do lançamento da segunda, a primeira passará pela segunda no instante: 2 1/3 s Dado: g= 9,8 m/s 2s 3s 4s 6s 157) (Cesgranrio) Qual dos gráficos abaixo pode representar a variação da velocidade escalar, em função do tempo, de uma pedra lançada verticalmente para cima? (A resistência do ar é desprezível) COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO CINEMÁTICA VETORIAL 162) (FUC-MT) Um corpo descreve uma trajetória circular de diâmetro de 20 cm, com velocidade escalar de 5 m/s, constante. Nestas condições, a aceleração à qual fica submetido vale: 158) Os indivíduos da figura, que caminham na mesma calçada retilínea, estão: (A) (B) (C) (D) (E) (A) (B) (C) (D) (E) na mesma direção e no mesmo sentido na mesma direção e em sentidos opostos em direções opostas e no mesmo sentido em direções opostas e em sentidos opostos em direções e sentidos indefinidos - 47 - 2 250 m/s 2 250 cm/s 2 50 m/s 2 50 cm/s 2 2,5 m/s 163) (PUC-RS) Os ponteiros de um relógio realizam movimento circular que pode ser considerado uniforme. A velocidade angular, em rad/s, do ponteiro dos segundos vale: (A) π/30 159) (Fatec-SP) (A) (B) (C) (D) (E) Dados os vetores A, B e C, representados na figura, em que cada quadrícula apresenta lado correspondente a uma unidade de medida, é correto afirmar que a resultante dos vetores tem módulo: 1 2 3 4 6 160) Qual é a velocidade da correnteza de um rio, se (A) (B) (C) (D) (E) um barco se move a 50 km/h rio abaixo e a 14 km/h rio acima, mantendo a mesma velocidade própria? 18 m/s 15 m/s 5,0 m/s 5,0 km/h 36 km/h (B) π/20 (C) π/2 (D) π (E) 2π 164) (UFUb-MG) Uma fita cassete em funcionamento (A) (B) (C) (D) (E) apresenta num dado instante, uma das polias, com diâmetro de 2,0 cm, girando com uma frequência de 0,5 Hz. Sabendo que a outra polia, naquele mesmo instante, está com 5,0 cm de diâmetro, a sua frequência, em Hz, é: 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 165) (PUC-RS) As rodas de um carro tem 60,0 cm de (A) (B) (C) (D) (E) diâmetro e realizam 5 voltas por segundo. Pode-se concluir que a velocidade deste carro é, aproximadamente, 9,42 m/s 12,4 m/s 18,8 m/s 20,8 m/s 25,6 m/s MOVIMENTO CIRCULAR LEIS DE NEWTON 161) (FUC-MT) (A) (B) (C) (D) (E) No movimento circular uniforme, podemos afirmar que a direção do vetor velocidade tem sentido voltado para o centro da circunferência em questão. não existe aceleração e a velocidade tangencial é constante não existe aceleração e a velocidade tangencial não é constante existe aceleração e esta tem módulo constante existe aceleração e esta tem módulo variável 166) (FCC-SP) Uma força de módulo 10 N e outra de (A) (B) (C) (D) (E) módulo 12 N são aplicadas simultaneamente a um corpo. Qual das opções abaixo representa uma possível intensidade da resultante dessas forças? 0 1,0 N 15 N 24 N 120 N COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 48 - 167) (Fuvest-SP) Um veículo de 5,0 kg descreve uma 170) (Unifor-CE) No sistema representado abaixo, o trajetória retilínea que obedece à seguinte função horária: atrito e a resistência do ar são desprezíveis e a polia e o fio podem ser considerados ideais. Sabe-se que a intensidade da força F vale 60 N, que a massa do corpo M é de 4,0 kg, que a 2 aceleração da gravidade é de 10 m/s e que o corpo N está subindo com velocidade escalar constante. Nestas condições, a massa de N, em kg, vale: (A) (B) (C) (D) (E) O módulo da força resultante, em N, sobre o veículo vale 30 5 10 15 20 (A) (B) (C) (D) (E) 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 168) (FGV-SP) O gráfico a seguir refere-se ao movimento de um carrinho de massa 10 kg, lançado com velocidade de 2 m/s ao longo de uma superfície horizontal. A força resultante que atua sobre o carrinho, em módulo, é de 171) (ITA-SP) Um físico acha-se encerrado dentro de uma caixa hermeticamente fechada, que é transportada para algum ponto do espaço cósmico, sem que ele saiba. Então, abandonado um objeto dentro da caixa, ele percebe que o mesmo cai com movimento acelerado. Baseado em sua observação, ele pode afirmar com segurança: (A) Estou parado num planeta que exerce força (A) (B) (C) (D) (E) 0,5 N 2,0 N 4,0 N 20 N 40 N 169) (PUC-SP) De acordo com a figura, o bloco A de massa 100 kg desloca-se com velocidade constante de 40 m/s. A partir do ponto 1, situado a 10 m do ponto 2, começa a agir uma força constante de mesma direção. A intensidade mínima da força, para que o bloco não ultrapasse o ponto 2, é de: (A) (B) (C) (D) (E) 80 N 18000 N 8000 N 2000 N 12000 N gravitacional sobre os objetos em minha caixa. (B) Estou caindo sobre um planeta e é por isso que vejo o objeto caindo dentro da caixa. (C) Minha caixa está acelerado no sentido contrário ao do movimento do objeto. (D) Não tenho elementos para julgar se o objeto cai porque a caixa sobe com movimento acelerado ou se o objeto cai porque existe um campo gravitacional externo. (E) Qualquer das afirmações acima que o físico tenha feito está errada 172) (Puccamp-SP) No piso de um (A) (B) (C) (D) (E) elevador é colocada uma balança graduada em newtons. Um menino de massa 40 kg sobe na balança quando o elevador está descendo acelerado, com aceleração de 2 módulo 3,0 m/s , como representa a figura. 2 Se a aceleração da gravidade vale 9,8 m/s , a balança estará indicando um valor mais próximo de: 120 N 200 N 270 N 400 N 520 N COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO FORÇA DE ATRITO 176) (Fuvest-SP) As duas forças que agem sobre uma 173) (PUC-PR) Dois corpos A e B de massas 3 kg e 6 kg , respectivamente, estão ligados por um fio ideal que passa por uma polia sem atrito, conforme a figura. Entre o corpo A e o apoio, há atrito cujo coeficiente é 0,5. Considerando-se 2 2 g = 10 m/s , a aceleração dos corpos, em m/s , e a força de tração no fio, em newtons, valem, respectivamente: (A) (B) (C) (D) (E) 5 3 8 2 6 e 30 e 30 e 80 e 100 e 60 - 49 - (A) (B) (C) (D) (E) gota de chuva, a força peso e a força devida à resistência do ar têm mesma direção e sentidos opostos. A partir da altura de 125 m acima do solo, estando a gota com uma velocidade de 8 m/s, essas duas forças passam a ter o mesmo módulo. A gota atinge o solo com a velocidade, em m/s, de 8,0 35 42 50 58 MOVIMENTOS CURVILÍNEOS 177) (PUC-MG) Durante a exibição aérea da esquadrilha da fumaça, no dia 7 de setembro, um dos aviões realizou um looping de raio 30 m. No ponto mais alto da trajetória, o avião alcançou a velocidade de 20 m/s. Nesse ponto, o piloto, de massa 60 kg, exerceu sobre o assento uma força de intensidade igual a: 2 Dado: g = 10 m/s 174) (UFU-MG) O bloco da figura abaixo está em repouso e tem massa igual a 2 kg. Suponha que a força F = 4 N, representada na figura, seja horizontal e que o coeficiente de atrito estático das superfícies em contato vale 0,3. Ter-se-á, então, neste caso, que o valor da força de atrito 2 é: (g = 10 m/s ) (A) (B) (C) (D) (E) 4N 6N 2N 10N 20N (A) (B) (C) (D) (E) 600 400 300 200 100 N N N N N 178) (Esal-MG) Um piloto de Fórmula 1 com massa 175) (Mack-SP) A ilustração abaixo refere-se a uma certa tarefa na qual o bloco B, 10 vezes mais pesado que o bloco A, deverá descer pelo plano inclinado com velocidade constante. Considerando que o fio e a polia são ideais, o coeficiente de atrito cinético entre o bloco B e o plano deverá ser: (A) (B) (C) (D) (E) de 800 kg entra numa curva de raio 50 m, com velocidade constante de 144 km/h. Supondo não haver escorregamento lateral do bólido, a força de atrito estática entre pneus e piso é a da ordem de: Faltam dados 25 600 N 40 000 N 33 177 N 4 000 N 179) (Mack-SP) Uma massa de 2 kg gira num plano (A) (B) (C) (D) (E) 0,500 0,750 0,875 1,33 1,50 (A) (B) (C) (D) (E) horizontal com frequência trajetória permanecer frequência for aumentada força centrípeta, a razão final e inicial é: 1 √2 2 √3 √5 de 5 Hz. Se o raio da constante, mas a até que dobre a sua entre as velocidades COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO TRABALHO E POTÊNCIA 184) Quando são fornecidos 800 J em 10 s para um 180) (PUC-RS) Um corpo de massa igual a 5,0 kg é levantado verticalmente, com velocidade cons2 tante, a uma altura de 5,0m. Sendo g = 10 m/s , o trabalho realizado pela força-peso do corpo, durante esse levantamento, vale: 250 J –250 J 25 J –25 J 5J (A) (B) (C) (D) (E) 181) (Osec-SP) Um bloco com 4,0 kg, inicialmente em (A) (B) (C) (D) (E) (A) (B) (C) (D) (E) (A) (B) (C) (D) (E) repouso, é puxado por uma força constante e horizontal, ao longo de uma distância de 15,0 m, sobre uma superfície plana, lisa e horizontal, durante 2,0 s. O trabalho realizado, em joules, é de: 50 150 250 350 450 182) (Osec-SP) Uma força de 10 newtons aplicada (A) (B) (C) (D) (E) num corpo de 5,0 kg produz um movimento circular uniforme, de velocidade 2,0 m/s, sendo o raio da circunferência de 2,0 m. O trabalho, em joules, realizado pela resultante centrípeta, após uma volta é de: zero 10 20 125,6 251,2 183) (UFPE) O gráfico mostra a variação da força F, (A) (B) (C) (D) (E) que atua sobre um corpo, em função de sua posição x. Qual o trabalho, em joules, realizado pela força quando o corpo vai de x = 2 m para x=6m? 4 6 10 32 64 - 50 - motor, ele dissipa internamente rendimento desse motor é: 75% 50% 25% 15% 10% 200 J. O 185) (ITA-SP) Um automóvel de massa m = 500 kg é acelerado uniformemente a partir do repouso até uma velocidade de 40 m/s em 10 segundos. A potência desenvolvida por esse automóvel, ao completar esses 10 primeiros segundos, será: 160 kW 80 kW 40 kW 20 kW 3 kW 186) (Cesep-PE) A potência média mínima necessária (A) (B) (C) (D) (E) para se bombear 1000 litros de água a uma altura de 5,0 m em 0,5 h é, em watts, igual a: 28 42 64 80 96 187) (UFRGS) Um guindaste ergue verticalmente um (A) (B) (C) (D) (E) caixote a uma altura de 5 m em 10 s. Um segundo guindaste ergue o mesmo caixote à mesma altura em 40 s. Em ambos os casos o içamento foi feito com velocidade constante. O trabalho realizado pelo primeiro guindaste, comparado com o trabalho realizado pelo segundo, é igual à metade. o mesmo. igual ao dobro. quatro vezes maior quatro vezes menor. ENERGIA MECÂNICA 188) (UFRGS) Comparada com a energia necessária (A) (B) (C) (D) (E) para acelerar um automóvel de 0 a 60 km/h, quanta energia é necessária para acelerá-lo de 60 km/h a 120 km/h, desprezando a ação do atrito? A mesma O dobro O triplo Quatro vezes mais Oito vezes mais COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 51 - 189) (UFRGS) Uma pedra é lançada verticalmente 194) (UFRGS) Um carrinho de 5 kg de massa move-se para cima no campo gravitacional terrestre. Após o lançamento, qual a grandeza, associada à pedra, cujo módulo aumenta na subida e diminui na descida? Aceleração da gravidade Força gravitacional Energia cinética Energia potencial gravitacional Quantidade de movimento linear horizontalmente em linha reta com velocidade de 6 m/s. O trabalho necessário para alterar a velocidade para 10 m/s deve ser, em joules: 40 90 160 400 550 (A) (B) (C) (D) (E) 190) (UFRGS) Uma força resultante constante de (A) (B) (C) (D) (E) módulo igual a 40 N atua sobre um corpo que se movimenta em linha reta. Qual a distância percorrida por esse corpo durante o tempo em que sua energia cinética variou de 80 J? 0,5 m 2,0 m 40 m 80 m 3200 m (A) (B) (C) (D) (E) 195) (Fatec-SP) Um atleta de 60 kg, no salto com (A) (B) (C) (D) (E) vara, consegue atingir uma altura de 5 m. Podese dizer que ele adquiriu uma energia potencial gravitacional, em relação ao solo, de aproximadamente: 12 J 300 J 3000 J 6000 J n.d.a. 191) (UFRS) Um corpo é lançado verticalmente para (A) (B) (C) (D) (E) cima com velocidade de 20 m/s. Considere 2 g = 10 m/s . A energia cinética do corpo estará reduzida à metade do seu valor inicial, no momento em que ele atingir a altura de 5m 10 m 15 m 20 m 25 m 196) (Cesgranrio) Uma esfera de aço de massa 0,10 kg rola sobre o perfil de montanha-russa mostrado na figura abaixo. No instante representado, ela se move para baixo (veja seta) com energia cinética igual a 0,20 J. 192) (FM-Itajubá) Um corpo de 2,0 kg de massa, (A) (B) (C) (D) (E) inicialmente em repouso, é puxado sobre uma superfície horizontal sem atrito por uma força constante também horizontal de 4,0 N. Qual será sua energia cinética após percorrer 5,0m? zero 20 J 10 J 5J n.d.a. (A) (B) (C) (D) (E) Embora o atrito seja desprezível, a bola acabará 2 parando na posição: (considere g=10 m/s ) 1 2 3 4 5 193) (PUC-RS) Um corpo de 2,0 kg de massa é (A) (B) (C) (D) (E) abandonado da janela de um edifício a uma altura de 45 m. Supondo que ocorra um movimento de queda livre, com aceleração 2 gravitacional g = 10 m/s , ao atingir o solo, esse corpo terá uma energia cinética igual a: 900 J 600 J 400 J 300 J 200 J 197) (Fuvest-SP) Uma pedra com massa m = 0,10 kg é (A) (B) (C) (D) (E) lançada verticalmente para cima com energia cinética Ec = 20 J. Qual a altura máxima atingida 2 pela pedra? (g = 10 m/s ) 10 m 15 m 20 m 1m 0,2 m COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO 202) (PUC-SP) Um projétil de massa 15 g incide 198) (Med-Jundiaí) Um corpo de massa igual a 3,0 kg e velocidade escalar 12 m/s tem quantidade de movimento cujo módulo, em kg.m/s, é igual a: (A) (B) (C) (D) (E) 432 216 108 36 4 - 52 - (A) (B) (C) (D) (E) horizontalmente sobre uma tábua com velocidade 600 m/s e a abandona com velocidade ainda horizontal de 400 m/s. O impulso comunicado ao projétil pela tábua tem valor, em módulo: 1,5 N.s 3,0 N.s 6,0 N.s 9,0 N.s 15,0 N.s 199) (FEEQ-CE) Dois patinadores, um homem de massa 60 kg e um menino de massa 40 kg, estão, inicialmente, em repouso sobre uma superfície gelada, plana e horizontal. Suponha que eles se empurrem mutuamente conforme a figura: (A) (B) (C) (D) (E) Se o homem vai para a direita com velocidade de 2 m/s, o menino vai para a esquerda com velocidade de: 2 m/s 3 m/s 4 m/s 5 m/s 6 m/s 203) Uma bola de beisebol, de massa 145 g, é atirada (A) (B) (C) (D) (E) por um lançador com velocidade de 30 m/s. O bastão toma contato com a bola durante 0,01 s, dando a ela velocidade de módulo 40 m/s na direção e no sentido do lançador. A força média aplicada pelo bastão à bola é de intensidade: 0,101 N 1,450 N 14,50 N 145 N 1015 N 204) (Unesp-SP) A intensidade da resultante das forças que atuam num corpo, inicialmente em repouso, varia como mostra o gráfico. 200) (UFV-MG) Um trenó, com massa total de 250 (A) (B) (C) (D) (E) kg, desliza no gelo à velocidade de 10 m/s. Se o seu condutor atirar para trás 50 kg de carga à velocidade de 10 m/s, a nova velocidade do trenó será de: 20 m/s 10 m/s 5 m/s 2 m/s 15 m/s 201) (UFRN) Um carrinho de massa 2,0 kg move-se (A) (B) (C) (D) (E) com velocidade de 3,0 m/s quando passa a sofrer uma força, no mesmo sentido da sua velocidade, até que sua velocidade duplique de valor. O impulso da força aplicada tem, em N.s, módulo: 1 3 6 9 12 (A) (B) (C) (D) (E) Durante todo o intervalo de tempo considerado, o sentido e a direção desta resultante permanecem inalterados. Nestas condições, a quantidade de movimento, em kg.m/s (ou N.s), adquirida pelo corpo é: 8 15 16 20 24 COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 205) (Mack-SP) (A) (B) (C) (D) (E) No choque mecânico entre dois corpos, acontece sempre: conservação da energia mecânica conservação da quantidade de movimento separação dos corpos após o choque inversão de velocidades após o choque repouso de um dos corpos após o choque 206) (PUC-MG) Um caminhão de 8,0.10 (A) (B) (C) (D) (E) 3 kg de massa passa em baixo de uma ponte com 3 velocidade de 72 km/h. Uma pedra de 2,0.10 kg de massa cai do alto da ponte, dentro do caminhão. A velocidade com que o caminhão passa a se deslocar é: 58 m/s 16 m/s 80 m/s 29 m/s 20 m/s GRAVITAÇÃO 207) (FMABC-SP) Marte tem dois satélites: Fobos, (A) (B) (C) (D) (E) que se move em órbita circular de raio 9700 4 km e período 2,75.10 s, e Deimos, que tem órbita circular de raio 24300 km. O período de Deimos, expresso em segundos, é um valor mais próximo de: 4 2,2.10 4 8,2.10 5 1,1.10 6 2,2.10 7 1,1.10 - 53 - 209) (OSEC-SP) (A) (B) (C) (D) (E) Um observador, colocado na superfície da Terra, tem a impressão de que um satélite artificial se encontra parado a certa altura da superfície. Considerando a Terra uma esfera e ignorando seu movimento de translação, para um observador colocado no Sol: a velocidade do satélite é nula a aceleração do satélite é nula o satélite se encontra livre da ação gravitacional terrestre a órbita do satélite está contida num plano que passa pelos pólos a órbita do satélite está contida no plano do equador 210) (Cesgranrio) (A) (B) (C) (D) (E) Qual é, aproximadamente, o valor do módulo da aceleração de um satélite em órbita circular em torno da Terra, a uma altitude igual a 5 vezes o raio terrestre? 2 25 m/s 2 9,8 m/s 2 5 m/s 2 2 m/s 2 0,3 m/s ESTÁTICA 211) (ITA-SP) Um bloco de peso P é sustentado por fios, como indica a figura. O módulo da força horizontal F é (A) P sen θ (B) P cosθ θ (C) P sen θ cosθ θ (D) P cotgθ θ 208) (Fuvest-SP) Dentro de um satélite em órbita (A) (B) (C) (D) (E) em torno da Terra, a tão falada “ausência de peso”, responsável pela flutuação de um objeto dentro do satélite, é devida ao fato de que: a órbita do satélite se encontra no vácuo e a gravidade não se propaga no vácuo a órbita do satélite se encontra fora da atmosfera, não sofrendo assim os efeitos da pressão atmosférica a atração lunar equilibra a atração terrestre e, consequentemente, o peso de qualquer objeto é nulo a força de atração terrestre, centrípeta, é muito menor que a força centrífuga dentro do satélite o satélite e o objeto que flutua têm a mesma aceleração, produzida unicamente por forças gravitacionais. (E) P tgθ θ 212) (UFRS) A figura mostra uma régua homogênea em equilíbrio estático, sob a ação de várias forças. Quanto vale F, em N? (A) (B) (C) (D) (E) 1 2 2,5 3 5 COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 54 - 213) (PUC-RS) Uma caixa C, em repouso, é suspensa 216) (FESP-SP) Dois vasos comunicantes contêm, por uma corda na qual duas pessoas aplicam as forças F A de 40 N e F B de 30 N, conforme mostra a figura. Desprezando qualquer forma de atrito nas roldanas e a massa da corda, pode-se concluir que o peso da caixa é em equilíbrio, mercúrio de densidade 3 13,6 g/cm e óleo. A superfície livre do mercúrio está 2 cm acima da superfície de separação entre os líquidos, e a do óleo, 34 cm acima da referida superfície. A 3 densidade do óleo .e, em g/cm : (A) (B) (C) (D) (E) 10 30 40 50 70 (A) (B) (C) (D) (E) N N N N N 0,8 0,9 0,7 0,3 0,5 217) (FGV) A figura representa uma talha contendo água. A pressão da água exercida sobre a torneira, fechada, depende: 214) (Fatec-SP) Duas pessoas carregam uma carga utilizando uma corda que passa por uma roldana, conforme ilustra a figura. (A) do volume de água contida no recipiente (B) da massa de água contida no recipiente (C) do diâmetro do orifício em que está ligada a torneira (D) da altura da superfície em relação ao fundo do recipiente (E) da altura da superfície da água em relação à torneira 218) No elevador hidráulico da figura, o carro de (A) (B) (C) (D) (E) Podemos afirmar que cada uma delas exercerá uma força de intensidade 300 N menor que 300 N superior a 300 N, mas menor que 600 N 600 N n.d.a. massa 800 kg está apoiado num êmbolo de 2 área 40 cm PRESSÃO E HIDROSTÁTICA A mínima força F que deve ser aplicada no 2 êmbolo de área 8 cm para erguer o carro, é: 2 (Dado: g=10m/s ) 215) (PUC-MG) Uma (A) (B) (C) (D) (E) faca está cega. Quando a afiamos, ela passa a cortar com maior facilidade, devido a um aumento de: área de contato esforço força pressão sensibilidade (A) (B) (C) (D) (E) 3200 N 1600 N 800 N 160 N 80 N COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 221) Em TEMPERATURA 1965, Arno Penzias e Robert Wilson conduziram uma calibração cuidadosa de seu radiotelescópio nos laboratórios Bell, em New Jersey. Eles perceberam que o seu receptor reproduzia um padrão de "ruído" como se eles estivessem no interior de um recipiente cuja temperatura fosse de 3K. Este "ruído" parecia estar vindo de todas as direções do espaço. 219) A sonda espacial soviética Venera 7 foi a primeira a pousar no solo abrasador do planeta Vênus – em 15 de dezembro de 1970 – e a medir in loco a temperatura daquele o ambiente: 878 F. Ela enviou informações à Terra por 26 minutos antes de ser decomposta pelo calor e pela pressão do planeta. Na o escala Celsius a temperatura de 878 F é expressa pelo valor: (A) (B) (C) (D) (E) 170 270 370 470 570 - 55 - o C C o C o C o C o Arno Penzias e Robert Wilson A descoberta de Penzias e Wilson foi uma confirmação experimental da radiação isotrópica do Cosmos, que se acredita ser uma relíquia do BIG BANG. A enorme energia térmica liberada durante a criação do Universo começou a esfriar à medida que o universo expandiu. Alguns 12 bilhões de anos mais tarde, estamos em um universo que irradia como um corpo negro, agora esfriado a uma temperatura de 3 K. 220) Ninguém sabe ao certo, mas dizem que os o pneus de um F1 precisam passar dos 90 C para entregarem seu máximo. Como não existe lugar no planeta em que a temperatura atinja isso tudo, todo esse calor é conseguido com o atrito da bor-racha com o solo, por isso os pilotos ficam fazendo aquele zigue-zague antes da largada. Nelson Piquet, em um de seus muitos lances geniais na F1, inventou na década de 80 o cobertor elétrico para os pneus e conseguiu, assim, que seus pneus atingissem a temperatura ideal antes dos adversários. Na escala Celsius, a temperatura atual da radiação isotrópica do Universo vale: (A) (B) (C) (D) (E) -276,15 -273,15 -270,15 -273,12 -273,18 o C C o C o C o C o 222) Uma vela tem várias utilidades, uma delas é a de pagar promessas, outra, é estar a nossa disposição, junto com uma caixa de fósforos, quando acaba a luz. A chama da vela, como você já deve ter observado, não é homogênea, apresentando regiões com cores diferentes. Nestas regiões as temperaturas não são as mesmas. A temperatura da região AZUL da chama, na escala Kelvin, é: Piquet fazendo “chifrinho” em Mansell. A temperatura ideal dos pneus da F1, expressa na escala Fahrenheit, é: (A) (B) (C) (D) (E) 194 130 164 134 149 o F F o F o F o F o (A) (B) (C) (D) (E) 826,85 K 1373,15 K 1273,15 K 1173,15 K 1127,15 K COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 226) A imprensa tem noticiado as temperaturas DILATAÇÃO TÉRMICA lâminas metálicas são coladas como indica a figura. O material da lâmina A tem coeficiente de dilatação maior do que o da lâmina B. À temperatura ambiente as lâminas estão verticais. A temperatura é, então, elevada e em seguida diminuída até abaixo da temperatura ambiente. Durante o processo descrito, podemos afirmar que ambas as lâminas se encurvam, inicialmente, para: anormalmente altas que vêm ocorrendo no atual verão, no hemisfério norte. Assinale a opção que indica a dilatação que um trilho de 100 metros de comprimento sofreria devido a uma variação de temperatura de 20 °C, sabendo que o coeficiente linear de dilatação -6 térmica do trilho vale α = 12 x 10 por grau Celsius. 223) Duas a direita e ali permanecem. a esquerda e ali permanecem. a esquerda e depois para a direita. a esquerda e depois retornam vertical. (E) a direita e depois para a esquerda. (A) (B) (C) (D) à 224) O atrito com o ar, durante o vôo, faz a (A) (B) (C) (D) (E) encaixar um eixo de aço em um anel de latão, como mostrado nesta figura: À temperatura ambiente, o diâmetro do eixo é maior que o do orifício do anel. Sabe-se que o coeficiente de dilatação térmica do latão é maior que o do aço. Diante disso, são sugeridos a João alguns procedimentos, descritos nas alternativas abaixo, para encaixar o eixo no anel. Assinale a alternativa que apresenta um procedimento que NÃO PERMITE esse encaixe. Avião Concorde – Air France A fuselagem é feita de uma liga metálica cujo coeficiente de dilatação térmica linear é -6 o –1 α = 33·10 C . A dilatação linear da fuselagem o do avião, quando a mesma atingir 120 C, vale, aproximadamente: 10 15 20 25 30 cm cm cm cm cm (A) (B) (C) (D) (E) 2 -6 -1 (α = 17.10 °C ) de 4 m a 20°C para a instalação de água quente. O aumento do comprimento do cano, quando a água que passa por ele estiver a uma temperatura de 60°C, corresponderá, em mm, 1,02 1,52 2,72 4,00 4,52 Resfriar apenas o eixo. Aquecer apenas o anel. Resfriar o eixo e o anel. Aquecer o eixo e o anel. Nenhuma das anteriores. 228) Uma chapa de alumínio de superfície inicial 225) Em uma casa emprega-se um cano de cobre (A) (B) (C) (D) (E) 3,6 cm 2,4 cm 1,2 cm 0,12 cm 0,24 cm 227) João, chefe de uma oficina mecânica, precisa temperatura externa do avião Concorde aumentar. Esse aumento de temperatura causa uma dilatação na fuselagem do avião. À o temperatura de 20 C, a fuselagem mede 60 metros de comprimento. (A) (B) (C) (D) (E) - 56 - (A) (B) (C) (D) (E) 250 cm e coeficiente de dilatação linear -6 -1 α = 24.10 °C , inicialmente a 10°C, é aquecida até atingir a temperatura de 210°C. A dilatação superficial da chapa vale: 2 3,6 cm 2 3,0 cm 2 2,4 cm 2 1,8 cm 2 1,2 cm COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 57 - 231) Quando CALOR 229) Diariamente, Dona Leopoldina coloca uma lata o de refrigerante, cuja temperatura é de 30 C, numa caixa térmica contendo gelo e, após esperar algumas horas, bebe o refrigerante a o uma temperatura de aproximadamente 5 C. Nesse caso, é correto afirmar que a diminuição da temperatura do refrigerante se explica porque, no interior da caixa térmica, a lata de refrigerante: (A) (B) (C) (D) dois ou mais corpos atingem o equilíbrio térmico: suas temperaturas se igualam e eles não trocam mais calor. suas temperaturas se igualam e a quantidade de calor cedida por cada corpo é maior que a recebida. suas temperaturas se igualam e a quantidade de calor cedida por cada corpo é menor que a recebida. suas temperaturas se igualam e a quantidade de calor cedida por cada corpo é igual à recebida. (A) cede calor para o gelo, e este cede calor para ela, porém numa quantidade menor que a recebida. 232) Muito embora as idéias acerca de quente e frio sejam tão antigas quanto a humanidade e só no século XVI os primeiros termômetros tenham sido construídos, foi na segunda metade do século XIX que um modelo microscópico da matéria deu consistência aos conceitos de calor e temperatura: a teoria cinética dos gases. Assinale a alternativa que aponta resultados essenciais desse modelo. (B) recebe frio do gelo, para o qual cede calor, porém numa quantidade menor que o frio recebido. (C) cede calor para o gelo, e este cede calor para ela, porém numa quantidade maior que a recebida. (D) recebe frio do gelo, para o qual cede calor, porém numa quantidade maior que o frio recebido. 230) Certos povos nômades que vivem no deserto, onde as temperaturas durante o dia podem chegar a 50°C, usam roupas de lã branca, para se protegerem do intenso calor da atmosfera. Essa atitude pode parecer-nos estranha, pois, no Brasil, usamos a lã para nos protegermos do frio. O procedimento dos povos do deserto pode, contudo, ser explicado pelo fato de que: (A) a lã é naturalmente quente (acima de 50°C) e, no deserto, ajuda a esfriar os corpos das pessoas, enquanto o branco é uma "cor fria", ajudando a esfriá-los ainda mais. (B) a lã é bom isolante térmico, impedindo que o calor de fora chegue aos corpos das pessoas, e o branco absorve bem a luz em todas as cores, evitando que a luz do sol os aqueça ainda mais. (C) a lã é bom isolante térmico, impedindo que o calor de fora chegue aos corpos das pessoas, e o branco reflete bem a luz em todas as cores, evitando que a luz do sol os aqueça ainda mais. (D) a lã é naturalmente quente (embora esteja abaixo de 50°C) e, no deserto, ajuda a esfriar os corpos das pessoas, e o branco também é uma "cor quente", ajudando a refletir o calor que vem de fora. (A) O calor é constituído por uma substância indelével chamada calórico. (B) A temperatura de um gás é uma medida da quantidade total de energia nele contida. (C) O calor é constituído por uma substância gasosa chamada caloria. (D) A temperatura de um gás é uma medida da quantidade de energia cinética contida no movimento aleatório de translação de suas partículas. 233) Uma garrafa de vidro e uma lata de alumínio, cada uma contendo 330ml de refrigerante, são mantidas em um refrigerador pelo mesmo longo período de tempo. Ao retirá-las do refrigerador com as mãos desprotegidas, temse a sensação de que a lata está mais fria que a garrafa. É correto afirmar que: (A) a lata está realmente mais fria, pois a cidade calorífica da garrafa é maior que a da lata. (B) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, possuem a mesma condutividade térmica, e a sensação deve-se à diferença nos calores específicos. (C) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do alumínio ser maior que a do vidro. (D) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do vidro ser maior que a do alumínio. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 58 - 234) Um grupo de amigos compra barras de gelo 237) É hábito comum entre os brasileiros assar para um churrasco, num dia de calor. Como as barras chegam com algumas horas de antecedência, alguém sugere que sejam envolvidas num grosso cobertor para evitar que derretam demais. Essa sugestão é absurda, porque o cobertor vai aquecer o gelo, derretendo-o ainda mais depressa. é absurda, porque o cobertor facilita a troca de calor entre o ambiente e o gelo, fazendo com que ele derreta ainda mais depressa. é inócua, pois o cobertor não fornece nem absorve calor ao gelo, não alterando a rapidez com que o gelo derrete. faz sentido, porque o cobertor facilita a troca de calor entre o ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento. faz sentido, porque o cobertor dificulta a troca de calor entre o ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento. carnes envolvendo-as em papel-alumínio, para se obter um bom cozimento. O papel-alumínio possui um dos lados mais brilhante que o outro. Ao envolver a carne com o papelalumínio, a maneira mais correta de fazê-lo é: (A) (B) (C) (D) (E) 235) Indique • • • (A) (B) (C) (D) (E) a alternativa que associa corretamente o tipo predominante de transferência de calor que ocorre nos fenômenos, na seguinte seqüência: Aquecimento de uma barra de ferro quando sua extremidade é colocada numa chama acesa. Aquecimento do corpo humano quando exposto ao sol. Vento que sopra da terra para o mar durante a noite. convecção - condução - radiação. convecção - radiação - condução. condução - convecção - radiação. condução - radiação - convecção. radiação - condução - convecção. (A) Deixar a face menos brilhante em contato direto com a carne, para que as ondas eletromagnéticas na região do infravermelho sejam refletidas para o interior do forno ou churrasqueira e, com isso, seja preservado o calor próximo à carne. (B) Deixar a face menos brilhante em contato direto com a carne, para que as ondas eletromagnéticas na região do visível ao ultravioleta sejam refletidas para o interior do forno ou churrasqueira e, com isso, seja preservado o calor próximo à carne. (C) Deixar a face mais brilhante em contato direto com a carne, para que ele reflita as ondas eletromagnéticas na região do ultravioleta de volta para a carne, pois esta é a radiação que mais responde pelo aquecimento da carne. (D) Deixar a face menos brilhante em contato direto com a carne, para que as ondas eletromagnéticas na região do ultravioleta sejam refletidas para o interior do forno ou churrasqueira, e com isso seja preservado o calor próximo à carne. (E) Deixar a face mais brilhante do papel em contato direto com a carne, para que ele reflita as ondas eletromagnéticas na região do infravermelho de volta para a carne, elevando nela a energia interna e a temperatura. 236) Quando se coloca ao sol um copo com água (A) (B) (C) (D) (E) fria, as temperaturas da água e do copo aumentam. Isso ocorre principalmente por causa do calor proveniente do Sol, que é transmitido à água e ao copo, por condução, e as temperaturas de ambos sobem até que a água entre em ebulição. condução, e as temperaturas de ambos sobem continuamente enquanto a água e o copo continuarem ao sol. convecção, e as temperaturas de ambos sobem até que o copo e a água entrem em equilíbrio térmico com o ambiente. irradiação, e as temperaturas de ambos sobem até que o calor absorvido seja igual ao calor por eles emitido. irradiação, e as temperaturas de ambos sobem continuamente enquanto a água e o copo continuarem a absorver calor proveniente do sol. 238) O congelador é colocado na parte superior dos refrigeradores, pois o ar se resfria nas proximidades dele, _____________ a densidade e desce. O ar quente que está na parte de baixo, por ser _____________, sobe e resfria-se nas proximidades do congelador. Nesse caso, o processo de transferência de energia na forma de calor recebe o nome de _____________ . Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas. (A) (B) (C) (D) (E) aumenta - mais denso – convecção diminui - mais denso – condução aumenta - menos denso – condução diminui - menos denso – irradiação aumenta - menos denso – convecção COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 59 - 239) Uma batata recém cozida, ao ser retirada da 243) Quando passamos álcool sobre a nossa pele, água quente, demora para se esfriar. Uma justificativa possível para esse fato pode ser dada afirmando-se que a batata tem alta condutividade térmica. alto calor específico. baixa capacidade térmica. baixa quantidade de energia interna. baixo calor específico. sentimos que a região em contato com o álcool se esfria. Sobre esta sensação de frio, é correto afirmar: Sentimos frio porque o álcool evapora e retira calor da pele na região em que o álcool foi passado. Por ter baixo calor específico, o álcool abaixa a temperatura do ar em contato com a pele. O álcool aumenta a condutividade térmica do ar, abaixando sua temperatura. O calor latente de ebulição provoca uma diminuição da temperatura do álcool, esfriando a pele. O álcool em contato com o ar dilata-se e aumenta seu calor específico, evaporando a uma temperatura menor. (A) (B) (C) (D) (E) 240) Qual a quantidade de calor necessária para (A) (B) (C) (D) (E) aquecer 100g de uma substância de calor o o o específico 0,2 cal/g C de 10 C a 50 C, sem mudança de estado? 600 cal 700 cal 800 cal 900 cal 1000 cal (B) (C) (D) (E) 244) Quando você sai do banho sente frio, mas, tão 241) Um (A) (B) (C) (D) (E) bloco de 200g de um determinado material sofre uma variação de temperatura o de 50 C, sem mudança de estado, quando absorve 4000 cal. Calcule o calor específico o desse material, em cal/g C. 1,0 0,8 0,6 0,5 0,4 (A) (A) (B) (C) (D) 242) Quando uma pessoa cozinha um ovo numa (A) (B) (C) (D) (E) vasilha com água, pode diminuir a intensidade da chama do fogo que aquece a vasilha tão logo a água começa a ferver. Baseando-se na Física, assinale a alternativa que explica porque a pessoa pode diminuir a intensidade da chama e ainda assim a água continua a ferver. Durante a mudança de estado, a quantidade de calor cedido para a água diminui e sua temperatura aumenta. Durante a mudança de estado, a quantidade de calor cedido para a água e sua temperatura diminuem. Apesar do calor estar sendo cedido mais lentamente, na mudança de estado, enquanto houver água em estado líquido na vasilha, sua temperatura não varia. O calor é cedido mais lentamente para a água, aumentando a temperatura de mudança de estado da água. O calor é cedido mais lentamente para a água, diminuindo a temperatura de mudança de estado da água. (E) logo esteja seco, sente-se mais quente, mesmo que a temperatura ambiente seja a mesma. Sobre esse fenômeno, é correto afirmar: A sensação de frio é devida à condensação do vapor d’água, presente na atmosfera, sobre a pele. Ao evaporar, a água que está sobre o corpo retira calor da pele. Após secar o corpo, a água que é transferida para a toalha de banho evapora-se e fornece calor ao ambiente. Ao sair do banho, a água que está sobre a pele passa por um processo de liquefação e abaixa sua temperatura. Quando a pele está molhada, a água demora mais tempo para se fundir do que quando o corpo está seco. 245) Uma pessoa molhada sente, em relação a uma pessoa seca: (A) frio porque a temperatura externa é mais baixa que a do corpo. (B) calor porque a temperatura externa é mais alta que a da água. (C) calor porque a evaporação da água é um processo que fornece calor ao corpo. (D) frio porque a evaporação da água é um processo que retira calor ao corpo. 246) A primeira lei da termodinâmica trata da: (A) (B) (C) (D) (E) dilatação térmica conservação da massa conservação da quantidade de movimento conservação da energia irreversibilidade do tempo COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 247) Considere uma garrafa térmica fechada com (A) (B) (C) (D) (E) uma certa quantidade de água em seu interior. A garrafa é agitada fortemente por um longo período de tempo. Ao final desse período pode-se dizer que a temperatura da água aumenta, pois o choque entre as moléculas gera calor. aumenta, pois o ato de chacoalhar aumenta a energia interna da água. aumenta, pois o trabalho vai ser transformado em calor. diminui, pois a parede interna da garrafa térmica vai absorver o calor da água. permanece constante, pois a garrafa térmica não permite troca de calor. - 60 - 250) As atividades musculares de um tri-atleta exigem, diariamente, muita energia. Veja na tabela a representação desses valores. Corrida (15km) 80 kcal Natação (5km) 240 kcal Bike (20km) 160 kcal Um alimento concentrado energético produz, quando metabolizado, 4kcal para cada 10g ingeridos. Para as atividades físicas, o atleta, em um dia, precisará ingerir (A) (B) (C) (D) (E) 1,2 2,4 3,2 2,8 3,6 kg kg kg kg kg 251) No Brasil, o sistema de transporte depende do 248) Num dia quente de verão, sem vento, com a (A) (B) (C) (D) temperatura ambiente na marca dos 38°C, Seu Onório teria de permanecer bastante tempo na cozinha de sua casa. Para não sentir tanto calor, resolveu deixar a porta do refrigerador aberta, no intuito de esfriar a cozinha. A temperatura no interior da geladeira é de aproximadamente 0°C. A análise dessa situação permite dizer que o objetivo de Seu Onório será alcançado, pois o refrigerador vai fazer o mesmo papel de um condicionador de ar, diminuindo a temperatura da cozinha. não será atingido, pois o refrigerador vai transferir calor da cozinha para a própria cozinha, e isso não constitui um processo de refrigeração. será alcançado, pois, atingido o equilíbrio térmico, a cozinha terá sua temperatura reduzida para 19°C. não será atingido, pois, com a porta do refrigerador aberta, tanto a cozinha como o próprio refrigerador terão suas temperaturas elevadas, ao receberem calor de Seu Onório. (B) (C) (D) 252) A energia é um dos conceitos da física com 249) Um (A) (B) (C) (D) (E) gás ideal sofre uma transformação: absorve 50cal de energia na forma de calor e expande-se realizando um trabalho de 300J. Considerando 1cal=4,2J, a variação da energia interna do gás é, em Joules, de 250 -250 510 -90 90 (A) uso de combustíveis fósseis e de biomassa, cuja energia é convertida em movimento de veículos. Para esses combustíveis, a transformação de energia química em energia mecânica acontece na combustão, que gera gases quentes para mover os pistões no motor. nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o veículo. na ignição, quando a energia elétrica é convertida em trabalho. na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás. (A) (B) (C) (D) (E) aplicação mais visível no dia-a-dia. Para mover um carro, por exemplo, é necessário obter energia através da queima do combustível. Para os eletrodomésticos funcionarem, depende-se da energia elétrica. Mas nem toda energia gerada está disponível para ser transformada em trabalho útil. Para saber quanto dessa energia pode ser considerada "livre", ou seja, disponível para consumo, é necessário conhecer um outro conceito. O conceito a que o autor do texto se refere é o de: temperatura, que está relacionado à Lei Zero da Termodinâmica. energia interna, que está relacionado à Primeira Lei da Termodinâmica. energia interna, que está relacionado à Segunda lei da Termodinâmica. entropia, que está relacionado à Primeira lei da Termodinâmica. entropia, que está relacionado à Segunda lei da Termodinâmica. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 253) A turbina de um avião tem rendimento de 80% (A) (B) (C) (D) (E) do rendimento de uma máquina ideal de Carnot operando às mesmas temperaturas. Em vôo de cruzeiro, a turbina retira calor do reservatório quente a 127°C e ejeta gases para a atmosfera que está a 33°C negativos. O rendimento dessa turbina é de 80 % 64 % 50 % 40 % 32 % SOM 256) A (A) (B) (C) (D) (E) (A) (B) (C) (D) (E) determinada máquina térmica deve operar em ciclo entre as temperaturas de 27°C e 227°C. Em cada ciclo ela recebe 1000 cal da fonte quente. O máximo de trabalho que a máquina pode fornecer por ciclo ao exterior, em calorias, vale 1000 600 500 400 200 qualidade fisiológica do som que nos permite distinguir um som agudo de um som grave é denominada: intensidade timbre altura amplitude refração 257) Dois sons correspondentes a ondas sonoras do (A) 254) Uma - 61 - (B) (C) (D) (E) mesmo tipo têm alturas diferentes. O mais agudo tem: maior amplitude maior energia maior freqüência maior número de harmônicos maior período 258) Em geral, com relação à propagação de uma (A) (B) (C) (D) (E) onda sonora, afirmamos corretamente que sua velocidade: é menor nos líquidos que nos gases e sólidos é maior nos gases que nos sólidos e líquidos é maior nos líquidos que nos gases e sólidos é menor nos sólidos que nos líquidos e gases é maior nos sólidos que nos líquidos e gases 255) A refrigeração e o congelamento de alimentos são responsáveis por uma parte significativa do consumo de energia elétrica numa residência típica. Para diminuir as perdas térmicas de uma geladeira, podem ser tomados alguns cuidados operacionais: I. Distribuir os alimentos nas prateleiras deixando espaços vazios entre eles, para que ocorra a circulação do ar frio para baixo e do quente para cima. II. Manter as paredes do congelador com camada bem espessa de gelo, para que o aumento da massa de gelo aumente a troca de calor no congelador III. Limpar o radiador ("grade" na parte de trás) periodicamente, para que a gordura e a poeira que nele se depositam não reduzam a transferência de calor para o ambiente. Para uma geladeira tradicional é correto indicar, apenas, (A) a operação I (B) a operação II (C) as operações I e II (D) as operações I e III (E) as operações II e III 259) O som é uma onda mecânica longitudinal e ondas mecânicas são ondas: que se propagam no vácuo. que não transmitem energia. que transmitem matéria. que precisam de um meio material para se propagar. (E) de amplitude alta. (A) (B) (C) (D) 260) Numa experiência clássica, coloca-se em um (A) (B) (C) (D) (E) tubo de vidro, onde se faz o vácuo, uma lanterna acesa e um despertador que está despertando. A luz da lanterna é vista, mas o som do despertador não é ouvido. Isso acontece porque: o comprimento de onda da luz é menor que o do som nossos olhos são mais sensíveis que nossos ouvidos o som não se propaga no vácuo e a luz sim a velocidade da luz é maior que a do som o vidro da campânula serve de blindagem para o som, mas não para a luz. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 261) Um som de baixa freqüência é um som: (A) forte (D) fraco (B) agudo (E) intenso (C) grave 266) Morcegos podem produzir e detectar sons de 262) Marque a opção incorreta: (A) O som é constituído de (B) (C) (D) (E) ondas mecânicas longitudinais. As ondas mecânicas propagam-se nos meios sólidos, líquidos e gasosos. Uma onda sonora não se propaga no vácuo. Tanto a luz quanto o som são ondas eletromagnéticas. A velocidade de uma onda depende do meio de propagação. - 62 - (A) (B) (C) (D) (E) freqüência muito maiores do que aquelas a que o ouvido humano é sensível. Para caçar insetos que fazem parte da sua dieta, uma freqüência típica usada é 80 KHz. Se a velocidade do som no ar, à temperatura ambiente, é de 344 m/s, o comprimento de onda associado àquela freqüência vale: (1 KHz = 1000 Hz) 2,5 mm 3,0 mm 3,8 mm 4,3 mm 5,2 mm 263) O Efeito Doppler consiste em: (A) mudança na direção de propagação da onda, ao 267) O ouvido humano é capaz de ouvir sons entre passar por obstáculos. mudança na freqüência da onda, durante o processo de interferência. mudança na freqüência de uma onda, devido ao movimento relativo entre fonte e observador. mudança na velocidade de propagação da onda, quando esta muda de meio. mudança no comprimento de onda, quando a onda sofre difração. 20Hz e 20.000Hz aproximadamente. A velocidade do som no ar é de aproximadamente 340m/s. O som mais grave que o ouvido humano é capaz de ouvir tem comprimento de onda: 1,7cm 58,8cm 17m 6800m 6800km (B) (C) (D) (E) automóvel passa buzinando por um pedestre parado. A freqüência do som emitido pela buzina é de 500 hertz. O som percebido pelo pedestre terá uma freqüência ____________ 500 hertz quando o automóvel se ____________ do pedestre. Assinale a opção que completa corretamente as lacunas: (A) (B) (C) (D) (E) 264) Um (A) (B) (C) (D) (E) ÓPTICA 268) Uma árvore de 6,0 m de altura é observada por uma pessoa, situada a 10 m de distância. Determine a altura da imagem formada na retina do observador considerando que a distância da pupila à retina é de 2,0 cm. igual a – aproximar igual a – afastar maior do que – aproximar menor do que – aproximar maior do que – afastar 265) As seis cordas de um violão têm espessuras (A) a (B) o (C) a (D) a (E) o diferentes e emitem sons que são percebidos pelo ouvido de forma diferente. No entanto, com boa aproximação, pode-se afirmar que todas elas emitem ondas sonoras que, no ar, têm: mesma altura mesmo timbre mesma intensidade mesma velocidade mesmo comprimento de onda (A) (B) (C) (D) (E) 10 11 12 15 18 mm mm mm mm mm COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 63 - 269) Certa noite um professor de Física sonhou que 272) Os eclipses solar e lunar – fenômenos astro- estava conversando com uma árvore. No sonho fazia sol, e as sombras da árvore e do professor mediam, respectivamente, S = 2 m e s = 40 cm. Calcule a altura da árvore sabendo que a altura do professor é h = 1,80 m. nômicos que podem ser observados sem a utilização de instrumentos ópticos – ocorrem sob determinadas condições naturais. A época de ocorrência, a duração e as circunstancias desses eclipses dependem da geometria variável do sistema Terra-Lua-Sol. Nos eclipses solar e lunar as fases da Lua são, respectivamente: Minguante e Nova Minguante e Crescente Cheia e Minguante Nova e Cheia Cheia e Nova (A) (B) (C) (D) (E) 7m 8m 9m 10 m 12 m 270) Um observador nota que um edifício projeta (A) (B) (C) (D) (E) no solo uma sombra de 15 m de comprimento no instante em que um muro de 2 metros de altura projeta no solo uma sombra de 40 cm. Qual é a altura do edifício? 75 m 70 m 65 m 60 m 55 m 271) Numa noite de Lua cheia, dois alunos se propuseram a realizar uma experiência de Física. Um aluno ajudante posicionou um disco de cartolina de 2,0 centímetros de diâmetro a 2,2 metros de distância do olho de outro aluno observador de tal modo a encobrir totalmente a visão do disco lunar. (A) (B) (C) (D) (E) Sabendo que o diâmetro da Lua é igual a 3476 km, os alunos foram capazes, usando semelhança de triângulos, de calcular a distância média Terra-Lua. O valor encontrado foi: 380346 km 382360 km 384572 km 387215 km 389462 km (A) (B) (C) (D) (E) 273) Em um espelho plano, o ângulo entre o raio (A) (B) (C) (D) (E) refletido e o raio incidente é 72°. O ângulo de incidência é: 18° 24° 36° 72° 144° 274) Um indivíduo se encontra a 3 metros de um (A) (B) (C) (D) (E) espelho plano. A sua imagem, portanto, é: real e se encontra a 3 metros do espelho real e se encontra a 6 metros do espelho virtual e se encontra a 6 metros do espelho virtual e se encontra a 6 metros do indivíduo virtual e se encontra a 3 metros do indivíduo 275) Assinale a alternativa incorreta: (A) Espelho plano é uma superfície refletora em que ocorre reflexão ordenada da luz (B) A imagem produzida por um espelho plano é virtual, direita e enantiomorfa. (C) O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão (D) O campo visual do espelho depende da posição do observador e do tamanho do espelho (E) Durante a reflexão, o raio incidente, a reta normal e o raio refletido são paralelos. 276) A distância entre um objeto e sua imagem (A) (B) (C) (D) (E) conjugada por um espelho plano é 50 cm. A distância entre o espelho e o objeto é: 15 cm 20 cm 25 cm 50 cm 100 cm COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 64 - 277) Sentado na cadeira da barbearia, um rapaz 282) Um observador, de 1,70 m de altura, cujos olha no espelho a imagem do barbeiro em pé atrás dele. As dimensões relevantes são dadas na figura. A que distância (horizontal) dos olhos do rapaz fica a imagem do barbeiro? 0,5 m 1,3 m 0,8 m 1,8 m 2,1 m olhos se encontram a 1,60 m de altura do solo, está diante de um espelho plano, vertical e de forma retangular. Para que o observador veja toda sua imagem, por reflexão, no espelho, a altura mínima do espelho e a distância da borda inferior do espelho ao solo são, respectivamente: (A) (B) (C) (D) (E) 278) Através de um espelho plano, os ponteiros de (A) (B) (C) (D) (E) um relógio de parede são vistos como a figura abaixo. Determine a hora correta que o relógio está marcando. 8H 55min 7H 55min 8H 05min 7H 05min 4H 05min (A) (B) (C) (D) (E) 0,85m 0,80m 1,70m 1,60m 1,60m e e e e e 0,80m 0,85m no solo no solo 0,85m 283) Qual é o ângulo entre os espelhos da figura (A) (B) (C) (D) (E) abaixo? O 45 O 60 O 75 O 90 O 120 279) Um automóvel, de placa ZRN 2534, viaja atrás de outro automóvel. O motorista da frente olha pelo espelho retrovisor e vê a placa do carro de trás. Assinale a opção que indica corretamente como esse motorista vê a placa: 280) Na figura a seguir, E é um espelho plano e A e (A) (B) (C) (D) (E) B são dois pontos que distam do espelho 15m e 5m, respectivamente. Pode-se afirmar que a distância de A à imagem de B é de: 5m 10m 15m 20m 30m 284) O desenho representa a incidência de um raio luminoso sobre um espelho côncavo. Afirmase que o raio refletido: (A) (B) (C) (D) (E) não intercepta o eixo. não tem direção definida. passa pelo foco do espelho. passa pelo centro do espelho. reflete sobre si mesmo.. 285) A figura a seguir apresenta um objeto O, colocado defronte de um espelho côncavo. C é o centro de curvatura e F o foco do espelho. 281) Um raio luminoso incide perpendicularmente sobre um espelho plano, conforme a figura. Portanto, esse raio: (A) (B) (C) (D) (E) é é é é é absorvido pelo espelho refratado rasante ao espelho refratado perpendicularmente ao espelho refletido perpendicularmente ao espelho refletido rasante ao espelho (A) (B) (C) (D) (E) Onde se forma a imagem do objeto? À esquerda de O. Entre O e C. Entre C e F. Entre F e o espelho. À direita do espelho. COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 286) A imagem do objeto luminoso AB através do 289) Um estudante de Física deseja acender o seu espelho convexo: (A) (B) (C) (D) (E) é direita e está entre o vértice e o foco. é real e direita. é menor que o objeto e real. é invertida e virtual. está situada entre o foco e o centro de curvatura. - 65 - cigarro usando um espelho esférico e a energia solar. A respeito do tipo de espelho esférico e do posicionamento da ponta do cigarro, assinale a opção correta. Espelho Posição da ponta do cigarro (A) Côncavo Centro de curvatura do espelho (B) Côncavo Vértice do espelho (C) Côncavo Foco do espelho (D) Convexo Centro de curvatura do espelho (E) Convexo Foco do espelho 290) Isaac Newton foi o criador do telescópio refletor. O mais caro desses instrumentos até hoje fabricado pelo homem, o Telescópio Espacial Hubble (1,6 bilhão de dólares), colocado em órbita terrestre em 1990, apresentou em seu espelho côncavo, dentre outros, um defeito de fabricação que impede a obtenção de imagens bem definidas das estrelas distantes (O Estado de São Paulo, 01/08/91). 287) Com relação à formação de imagens em espelhos côncavos, considere as seguintes afirmações: I. Raios luminosos que incidem paralelamente ao eixo do espelho, quando refletidos, passam pelo foco. Qual das figuras a seguir representaria o funcionamento perfeito do espelho do telescópio? II. Raios luminosos, incidindo no centro de curvatura do espelho são refletidos na mesma direção. III. Raios luminosos, partindo do foco, são refletidos paralelamente ao eixo do espelho. IV. Uma imagem virtual produzida pelo espelho pode ser projetada num anteparo. (A) Apenas as afirmativas I, II e IV são corretas (B) Apenas as afirmativas II, III, e IV são corretas (C) Apenas as afirmativas I, II e III são corretas (D) Todas as afirmativas são corretas. (E) Nenhuma das afirmativas é correta. 288) Para examinar o dente de uma pessoa, o (A) (B) (C) (D) (E) dentista utiliza um pequeno espelho. A respeito do espelho utilizado e da distância do dente ao espelho podemos afirmar: É côncavo e a distância é maior que a distância focal. É plano. É convexo e a distância é qualquer. É côncavo e a distância é menor que a distância focal. É côncavo e a distância é igual à distância focal. 291) Uma substância possui índice de refração absoluto igual a 1,25. Sendo a velocidade de 8 propagação da luz no vácuo igual a 3,0×10 m/s, conclui-se que a velocidade de propagação da luz na referida substância é: (A) (B) (C) (D) (E) 8 2,0×10 8 2,4×10 8 2,8×10 8 3,2×10 8 3,6×10 m/s m/s m/s m/s m/s COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO 292) Sejam as afirmações acerca da refração da luz: I. Ela somente ocorre com desvio dos raios luminosos. II. O raio refratado se aproxima da normal no meio mais refringente. III. A refração somente ocorre do meio menos refringente para o mais refringente. IV. No meio mais refringente a velocidade da luz é menor. Estão corretas SOMENTE as afirmações: (A) I e II (B) I e III (C) II e III (D) II e IV (E) III e IV - 66 - ONDAS 2 9 6 ) Qu an d o (A) (B) (C) (D) (E) vo c ê an d a e m u m ve lh o ô n ib u s u rb an o, é f ác il p er ce b e r q u e, d e p en d e n d o d a fr eq ü ên cia d e g iro d o m oto r, d i f er en t e s co mp on en t e s d o ô n ib u s en tr a m e m vib ra ção . O f en ô m en o fí s ic o q u e es tá se p rod u z in d o n e st e ca so é con h e cid o co mo : E co Di sp er sã o Re f raç ão Re s s on ân cia Pola riz aç ão 2 9 7 ) E m u ma sal a d e p a r e d e s e sp e s sa s e u ma 293) Uma menina observa um objeto através de (A) (B) (C) (D) (E) uma lente divergente. A imagem que ela vê é: virtual, direita e menor que o objeto virtual, invertida e maior que o objeto virtual, direita e maior que o objeto real, invertida e menor que o objeto real, direita e maior que o objeto 294) A (A) (B) (C) (D) (E) imagem de um objeto luminoso, real, fornecida por uma lente de vidro no ar, cujos bordos são mais finos do que o centro (por exemplo, biconvexa) nunca pode ser: real, invertida e menor real, invertida e do mesmo tamanho real, invertida e maior virtual, direita e maior virtual, direita e menor (A) (B) (C) (D) (E) 298) A (A) (B) (C) (D) 295) A lente da historinha do Bidu pode ser representada por qual das lentes cujos perfis são mostrados a seguir? p orta l ig e ira m en t e en t rea b e rta é p o s sí v el ou v ir - s e n it id a m en t e o b aru lh o d o trân s ito d o lad o d e for a. E s se fa to p od e s er m ai s b em exp li cad o p elo (a ): E co Di fra çã o Re f le xão Re f raç ão E f eit o D op p l e r (E) p ri n c ip al d i fe r e n ça en tr e on d a s tran s v er sa i s e lon git u d i n ai s con s is te n o f ato d e q u e as lo n g itu d in ai s : N ão p r od u z e m e fe ito s d e i n t er f er ên c ia . N ão s e r e fl et e m. N ão s e r e fra ta m. N ão s e d i fr ata m . N ão p od e m s er p ol ar iza d as . 299) No (A) (B) (C) (D) (E) f en ô m en o d a r e fra ção d e on d a s, n ec e s sa ri am en te p e r ma n ec e con s tan t e : A a mp l itu d e d a on d a O c om p ri m en to d e on d a A v elo cid ad e d e p r op a g ação d a on d a A f r eq ü ên c ia d a on d a A in te r fe r ên c ia d a on d a 3 0 0 ) Qu an d o (A) (B) (C) (D) (E) d oi s fe n ô m en os on d u la tór io s s e su p erp õ em p rod u z in d o u ma mu tu a an iq u ila ção, d iz e mo s q u e o co rr eu : Re f raç ão Re f le xão E f eit o D op p l e r In t er fe r ên c ia con st ru t i v a In t er fe r ên c ia d e st ru t i va COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 67 - COLÉGIO ESTADUAL VICENTE RIJO - FÍSICA – 3ª SÉRIE – ENSINO MÉDIO - PROF. PAULO ANGÉLICO - 68 -