UFRGS 2007resolvida

UFRGS 2007
RESOLUÇÃO DA PROVA DE FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
Prof. Giovane Irribarem de Mello
Instrução: As questões 26 e 27 referem-se ao enunciado
abaixo.
Na figura que segue, estão representadas as trajetórias de
dois projéteis, A e B, no campo gravitacional terrestre. O
projétil A é solto da borda de uma mesa horizontal de altura H e cai verticalmente; o projétil B é lançado da borda
dessa mesa com velocidade horizontal de 1,5 m/s.
(O efeito do ar é desprezível no movimento desses projéteis.)
[email protected]
RESOLUÇÃO DAS QUESTÕES 26 E 27.
26. No caso para a situação descrita, os dois objetos caem
da mesma altura, portanto, como a aceleração sobre eles
é a mesma, então eles levarão o mesmo tempo para chegar ao solo.
Resposta letra “B”.
27. Para determinar o alcance X, devemos lembrar que o
movimento executado pelo projétil B pode ser separado
em um movimento na vertical de queda livre e na horizontal como M.R.U., com isso para determinar X, basta
saber a velocidade que o objeto possui na horizontal e o
tempo que ele gasta para chegar ao solo.
vH = 1,5m/s
t = 0,4s
X = vH.t = 1,5.0,4 = 0,6m
Resposta letra “C”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 28.
A afirmação I está correta, pois de acordo com a segunda
r
r
lei de Newton ( FR = m.a ) o vetor aceleração concorda em
direção e sentido com a força resultante.
A segunda afirmação também está correta, pois no caso
de quando jogamos um objeto verticalmente para o alto a
força resultante terá direção vertical e se desprezarmos o
ar, ela apontará para baixo já a velocidade tem direção
vertical, porém na subida o sentido é para cima e na descida é para baixo.
Já a terceira afirmação está errada, pois em movimentos
curvilíneos o vetor força é perpendicular ao vetor velocidade.
Portanto resposta letra ”D”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 29.
29. Para analisar as velocidades angulares nos dois pontos citados, temos que lembrar da relação da velocidade
2π
angular: ω =
T
Note que a velocidade angular depende apenas do período de rotação dos dois pontos e neste caso como os dois
pontos sobre a superfície da Terra executam uma volta ao
mesmo tempo, podemos assumir que ωX = ωY.
Já no caso das acelerações centrípetas dos dois pontos,
temos que ter mais cuidado, pois a relação é um pouco
diferente.
v2
aC =
R
Neste caso a aceleração depende de dois fatores: a velocidade linear do ponto e do raio, ou seja, da distância deste ponto ao centro da Terra.
Nessa situação observamos que no caso do ponto X que
tem um raio maior que Y e consequentemente terá uma
aceleração centrípeta menor se as velocidades lineares
fossem as mesmas, mas no ponto X por estar mais afastado do centro da Terra em relação ao ponto Y ele tem
uma velocidade linear maior e com isso como as velocidades são elevadas ao quadrado, os aumentos produzidos
na aceleração centrípeta são maiores que as reduções
dadas pelas diferenças nos raios dos dois pontos. Portanto aX > aY.
Resposta letra ‘’C’’.
26. Se o projétil A leva 0,4 s para atingir o solo, quanto
tempo levará o projétil B?
(A) 0,2 s.
(B) 0,4 s.
(C) 0,6 s.
(D) 0,8 s.
(E) 1,0 s.
27. Qual será o valor do alcance horizontal X do projétil B?
(A) 0,2 m. (B) 0,4 m. (C) 0,6 m.
(D) 0,8 m.
(E) 1,0 m.
28. Considere as seguintes afirmações a respeito da aceleração de uma partícula, sua velocidade instantânea e a
força resultante sobre ela.
I – Qualquer que seja a trajetória da partícula a aceleração
tem sempre a mesma direção e sentido da força resultante.
II – Em movimentos retilíneos acelerados, a velocidade
instantânea tem sempre a mesma direção da força resultante, mas pode ou não ter o mesmo sentido dela.
III – Em movimentos curvilíneos, a velocidade instantânea
tem sempre a mesma direção e sentido da força resultante.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(D) Apenas I e II.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(E) Apenas II e III.
29. X e Y são dois pontos da superfície da Terra. O ponto
X encontra-se sobre a linha do equador, e o ponto Y sobre
o trópico de Capricórnio.
Designando-se por ωX e ωY, respectivamente, as velocidades angulares de X e Y em torno do eixo polar e por aX e
aY as correspondentes acelerações centrípetas, é correto
afirmar que
(A) ωX < ωY
(B) ωX > ωY
(C) ωX = ωY
(D) ωX = ωY
(E) ωX = ωY
e
e
e
e
e
UFRGS 2007
aX = aY.
aX = aY.
aX > aY.
aX = aY.
aX < aY.
1
FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
30. Um projétil é lançado verticalmente para cima, a partir
do solo, no campo gravitacional terrestre. Após atingir a
altura máxima H, ele retorna ao ponto de lançamento.
(Despreze a resistência do ar e considere a aceleração da
gravidade constante ao longo da trajetória.)
Qual dos pares de gráficos abaixo melhor representa a
energia potencial gravitacional EP e a energia cinética de
translação EC desse projétil, em função da sua altura Y?
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 30.
Lembrando que a Energia Potencial Gravitacional é dada
por: EP = m.g.h
Vemos que a energia potencial é proporcional à altura que
o objeto se encontra. Isto implica que sendo uma relação
diretamente proporcional, a medida que a altura aumenta,
a energia potencial aumenta também na mesma proporção, caracterizando um gráfico como os das letras D e E.
Como a resistência do ar é desprezada, a energia se conserva e com isso os mesmo aumentos de energia potencial dado ao corpo são reduzidos na sua energia cinética e
com isso a letra está descartada e a resposta fica e letra
‘’E’’.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 31.
Como a força é sempre perpendicular a velocidade, temos
um movimento circular uniforme, onde o módulo da velocidade é constante, e portanto, a energia cinética também
será a mesma. Resposta letra “A”.
Explicação das alternativas erradas:
- Como na alternativa B ele fala da quantidade de movimento, devemos lembrar que esta é vetorial e concorda
em direção e sentido com o vetor velocidade, que por sua
vez é variável em conseqüência este também será.
- Na letra C, no movimento circular uniforme, temos uma
aceleração chamada de centrípeta e que aponta sempre
para o centro da circunferência, e isto implica que o vetor
aceleração muda a sua direção e sentido, portanto também não é constante.
Na alternativa D, como o ângulo entre os vetores força e
deslocamento formam um ângulo de 90o, o trabalho realizado pela força é nulo.
Na alternativa E, o impulso é diferente de zero, pois o
impulso é proporcional a força resultante e esta também é
diferente de zero.
31. Sobre uma partícula, inicialmente em movimento retilíneo uniforme, é exercida, a partir de certo instante t, uma
força resultante cujo módulo permanece constante e cuja
direção se mantém sempre perpendicular à direção da velocidade da partícula.
Nessas condições, após o instante t,
(A) a energia cinética da partícula da partícula não varia.
(B) o vetor quantidade de movimento da partícula permanece constante.
(C) o vetor aceleração da partícula permanece constante.
(D) o trabalho realizado sobre a partícula é não nulo.
(E) o vetor impulso exercido sobre a partícula é nulo.
UFRGS 2007
2
FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
Instrução: As questões 32 e 33 referem-se ao enunciado
abaixo.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 32.
Esta questão trata claramente sobre conservação da
quantidade de movimento e sabendo disso, notamos que
antes de soltar os blocos suas velocidades são zero e consequentemente suas quantidades de movimento também
serão zero. Como a Lei diz que a quantidade de movimento que um sistema possui sempre se mantém a mesma,
então logo depois de soltos a quantidade de movimento
será zero também. Reposta letra “A”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 33.
Para determinar a energia potencial elástica da mola basta
aplicar a lei de conservação de energia, que diz que a
energia mecânica do sistema não se altera sob forças conservativas.
EMi = EMf
Lembre-se de que a energia mecânica inicial é somente a
energia potencial da mola e a final como os corpos não
estão mais em contato com a mola eles possuem apenas
energia cinética. Resolvendo então temos:
m .v 2 m .v 2 1.4 2 2.2 2
=8+4
EPe = EC1 + EC2 = 1 1 + 2 2 =
+
2
2
2
2
EPe = 12J
Portanto resposta letra “D”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 34.
Como o empuxo é uma força de sustentação que o líquido
exerce sobre os corpos imersos nele, devemos lembrar
quais os fatores que o empuxo depende.
A figura que segue representa uma mola, de massa desprezível, comprimida entre dois blocos, de massas M1 = 1
kg e M2 = 2 kg, que podem deslizar sem atrito sobre uma
superfície horizontal. O sistema é mantido inicialmente em
repouso.
Num determinado instante, a mola é liberada e se expande, impulsionando os blocos. Depois de terem perdido
contato com a mola, as massas M1 e M2 passam a deslizar
com velocidades de módulos v1 = 4 m/s e v2 = 2 m/s, respectivamente.
32. Quanto vale, em kg.m/s, o módulo da quantidade de
movimento total dos dois blocos, depois de perderem o
contato com a mola?
(A) 0.
(B) 4.
(C) 8.
(D) 12.
(E) 24.
33. Qual é o valor da energia potencial elástica da mola,
em J, antes de ela ser liberada?
(A) 0.
(B) 4.
(C) 8.
(D) 12.
E = ρ.g.V
(E) 24.
Note que o termo “ρ” é a densidade do líquido, “g” a aceleração da gravidade e “V” o volume de líquido deslocado
pelo corpo.
Note que na questão dada, o volume não se altera, pois o
corpo é o mesmo em ambas situações e a aceleração da
gravidade também, mas a densidade dos líquidos são diferentes. Como na relação acima o empuxo é diretamente
proporcional à densidade do líquido, quanto maior a densidade maior o empuxo, portanto o empuxo que o corpo
sofre imerso no líquido X é maior que no líquido Y.
Como a força de empuxo no líquido X é maior, a tensão no
fio na situação onde o corpo é mergulhado no líquido X é
menor.
Resposta letra “E”.
34. A figura abaixo representa duas situações em que um
mesmo cubo metálico, suspenso por um fio, é imerso em
dois líquidos, X e Y, cujas respectivas densidades, ρX e ρY,
são tais que ρX > ρY.
Designando-se por EX e EY as forças de empuxo exercidas
sobre o cubo e por TX e TY as tensões no fio, nas situações dos líquidos X e Y respectivamente, é correto afirmar
que
(A) EX < EY e TX > TY.
(C) EX = EY e TX = TY.
(E) EX > EY e TX < TY.
UFRGS 2007
(B) EX = EY e TX < TY.
(D) EX > EY e TX > TY.
3
FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
35. A atmosfera terrestre é uma imensa camada de ar,
com dezenas de quilômetros de altura, que exerce uma
pressão sobre os corpos nela mergulhados: a pressão
atmosférica. O físico italiano Evangelista Torricelli (1608 –
1647), usando um tubo de vidro com cerca de 1 m de
comprimento completamente cheio de mercúrio, demonstrou que a pressão atmosférica ao nível do mar equivale à
pressão exercida por uma coluna de mercúrio de 76 cm de
altura. O dispositivo utilizado por Torricelli era, portanto,
um tipo de barômetro, isto é, um aparelho capaz de medir
a pressão atmosférica.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 35.
Analisando as afirmações temos:
I está errada, pois a altura da coluna de mercúrio é tanto
maior quanto maior a pressão e no cume de uma montanha a pressão é menor que ao nível do mar.
II está certa, pois se multiplicarmos a altura da coluna de
mercúrio ao nível do mar pelo valor de quantas vezes a
água é menos densa que o mercúrio, vamos obter uma
coluna de água de 10,3m.
III está certa, pois se sabemos a pressão podemos determinar a altitude usando a relação: p = ρ.g.h
Portanto resposta letra “D”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 36.
Em se tratando de dilatações, sabemos que ao aquecer o
anel, tanto o seu raio interno quanto o externo devem aumentar. Resposta letra “A”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 37.
Para obtermos a massa de gelo em vapor temos que fornecer calor, porém essa energia se divide em quantidades
para mudar de estado e mudar a temperatura. Calculando
elas e somando-as obteremos a energia total.
Então vamos calcular a primeira quantidade de energia; a
energia para derreter o gelo.
Q1 = m.L = 10.336 = 3360 J
Essa é a quantidade de energia para derreter o gelo e
obter 10g de água a 0oC.
Agora vamos calcular a quantidade de energia para aquecer a água até 100oC.
Q2 = m.c.ΔT = 10.4,2.100 = 4200 J
Agora temos 10 g de água líquida a 100oC. E para obtermos o vapor a 100oC temos que calcular a última quantidade de energia.
Q3 = m.L = 10. 2268 = 22680 J
Então agora basta somar as quantidades de energia para
obter a resposta.
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 3360 + 4200 + 22680 = 30.240 J
Resposta letra “E”.
A esse respeito, considere as seguintes afirmações:
I – Se a experiência de Torricelli for realizada no cume de
uma montanha muito alta, a altura da coluna de mercúrio
será maior que ao nível do mar.
II - Se a experiência de Torricelli for realizada ao nível do
mar, porém com água, cuja densidade é cerca de 13,6 vezes menor que a do mercúrio, a altura da coluna de água
será aproximadamente igual a 10,3 m.
III – Barômetros como o de Torricelli permitem, através da
medida da pressão atmosférica, determinar a altitude do
lugar.
(A) Apenas I.
(D) Apenas II e III.
(B) Apenas II.
(E) I, II e III.
(C) Apenas I e II.
36. Assinale a alternativa que preenche corretamente as
lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem.
A figura que segue representa um anel de alumínio homogêneo, de raio interno Ra e raio externo Rb, que se encontra à temperatura ambiente.
Se o anel for aquecido até a temperatura de 200 oC, o raio
Ra ................. e o raio Rb ....................... .
(A) aumentará – aumentará.
(B) aumentará – permanecerá constante.
(C) permanecerá constante – aumentará.
(D) diminuirá – aumentará.
(E) diminuirá – permanecerá constante.
37. Qual a quantidade de calor necessária para transformar 10 g de gelo à temperatura de 0 oC em vapor à temperatura de 100 oC?
(Considere que o calor específico da água é ca = 4,2
J/g.oC, o calor de fusão do gelo é Lg = 336 J/g e o calor de
vaporização da água é Lv = 2.268 J/g.)
(A) 4.200 J.
(D) 26.040 J.
UFRGS 2007
(B) 7.560 J.
(E) 30.240 J.
(C) 22.680 J.
4
FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
38. A cada ciclo, uma máquina térmica extrai 45 kJ de calor da sua fonte quente e descarrega 36 kJ de calor na sua
fonte fria. O rendimento máximo que essa máquina pode
ter é de
(A) 20%.
(D) 80%.
(B) 25%.
(E) 100%.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 38.
Para determinar o rendimento da máquina térmica usamos
a fórmula:
Q
36000
η = 1− f = 1−
= 1 − 0,8 = 0,2 ou 20%
Qq
45000
(C) 75%.
Onde Qf é a quantidade de energia perdida pra fonte fria e
Qq é a quantidade de energia recebida da fonte quente.
Portanto resposta letra “A”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 39.
Este problema é clássico sobre eletrização em contato, e
para resolvermos, basta seguir os passos dados no problema. Como a esfera Z toca na esfera X e depois são
separadas, suas novas cargas serão:
QX + QZ
+4+0
=
= +2C
2
2
Então essa é a carga das esferas X e Z.
Depois a Z é tocada e separada na esfera Y. Com isso
suas cargas serão após o contato:
QZ + QY
+2 + (−8 )
=
= −3C
2
2
Com isso a carga da esfera X é +2C, da esfera Y é -3C e
da Z -3C também. Então resposta letra “A”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 40.
Para determinar a força resultante é necessário conhecer
as forças que atuam sobre a carga Q2.
Como no enunciado é dado o módulo da força entre Q1 e
Q2, que chamaremos de F21 e vale 4,0x10-5 N, só nos resta saber a força entre Q2 e Q3, que a denominaremos de
F23. Para determinarmos o módulo de F23 faremos a seguinte análise:
Note que as três cargas estão com a mesma quantidade
de carga elétrica, mas com distanciamentos diferentes.
De acordo com a Lei de Coulomb a força é inversamente
proporcional ao quadrado da distância, e isto, implica que
no caso entre as cargas Q2 e Q3 a distância entre elas é
duas vezes menor em relação a Q1 e Q2. Com isto temos
uma força quatro vezes maior, ou seja, F23 = 16,0 x 10-5 N.
De posse dessa informação podemos calcular a força resultante.
39. Duas pequenas esferas metálicas idênticas e eletricamente isoladas, X e Y, estão carregadas com cargas
elétricas +4 C e -8 C, respectivamente. As esferas X e Y
estão separadas por uma distância que é grande em comparação com seus diâmetros. Uma terceira esfera Z, idêntica às duas primeiras, isolada e inicialmente descarregada, é posta em contato, primeiro, com a esfera X e, depois, com a esfera Y.
As cargas elétricas finais nas esferas X, Y e Z são, respectivamente,
(A) +2 C, -3 C e -3C.
(B) +2 C, +4 C e -4C.
(C) +4 C, -0 C e -8C.
(D) 0 C, -2 C e -2C.
(E) 0 C, 0 C e -4C.
40. Três cargas elétricas puntiformes idênticas, Q1, Q2 e
Q3, são mantidas fixas em suas posições sobre uma linha
reta, conforme indica a figura abaixo.
Sabendo-se que o módulo da força elétrica exercida por
Q1 sobre Q2 é de 4,0x10-5 N, qual é o módulo da força
elétrica resultante sobre Q2?
(A) 4,0x10-5 N.
(D) 1,6x10-4 N.
(B) 8,0x10-5 N.
(E) 2,0x10-4 N.
(C) 1,2x10-4 N.
41. A figura abaixo representa duas cargas elétricas puntiformes, mantidas fixas em suas posições, de valores +2q
e –q, sendo q o módulo de uma carga de referência.
FR = F23 - F21 (note que neste caso subtraímos as forças
porque elas possuem sentidos contrários)
FR = 16,0 x 10-5 - 4,0 x 10-5 = 12,0 x 10-5 N ou 1,2 x 10-4 N
Resposta letra “C”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 41.
Sabendo que o potencial é uma grandeza escalar e que o
potencial obedece a relação U = k.Q/d, este será nulo nos
pontos onde o potencial gerado por cada carga é igual em
módulo. Observe que a carga à esquerda é o dobro da direita. Então como o potencial gerado pela carga à esquerda será sempre maior que o da carga da direita nos pontos I e J devido estarem mais próximos dela, então como
ponto K está o dobro da distância da carga +2q em relação à carga -q, o potencial nesse ponto será NULO para
as duas. Consequentemente acontece o mesmo para o
ponto L onde a distância dele também é o dobro em relação à carga -q, portanto também é NULO o potencial nesse ponto.
Portanto resposta letra “E”.
Considerando-se zero o potencial elétrico no infinito, é
correto afirmar que o potencial elétrico criado pelas duas
cargas será zero também nos pontos
(A) I e J.
(D) J e K.
UFRGS 2007
(B) I e K.
(E) K e L.
(C) I e L.
5
FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
42. Assinale a alternativa que preenche corretamente as
lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem.
No circuito esquematizado na figura que segue, as lâmpadas A e B são iguais e as fontes de tensão são ideais.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 42.
No circuito da figura ao lado, temos um circuito formado
por duas lâmpadas em série. Enquanto a chave C estiver
aberta as lâmpadas terão o mesmo brilhos, pois a corrente
é a mesma.
Quando a chave C é fechada, verificamos que entra uma
fonte de 12V que está em paralelo com a lâmpada A, entretanto, esta fonte que, está em paralelo, não interfere na
corrente que passa pelo circuito pois somente fontes em
série alteram a d.d.p. do circuito e como sabemos, a corrente elétrica é diretamente proporcional ao brilho da lâmpada, como a corrente não se altera no circuito, o brilho
das lâmpadas não se alteram.
Resposta Letra “E”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 43
Vamos analisar o primeiro intervalo I no gráfico.
Neste intervalo a velocidade do ímã é positiva e de acordo
com o enunciado, o ímã se desloca sobre o eixo X para a
direita.
Ao se deslocar para a direita, o ímã se afasta da espira e
de acordo com a indução magnética, aparecerá uma corrente na espira que gera um campo magnético que se
opõe ao movimento do ímã. Com isto, a corrente na espira
deve gerar um pólo Sul a fim de atrair o ímã.
Quando a chave C é fechada, o brilho da lâmpada A .........
e o brilho da lâmpada B ........... .
(A) aumenta – diminui.
(B) aumenta – não se altera.
(C) diminui – aumenta.
(D) não se altera – diminui.
(E) não se altera – não se altera.
43. Assinale a alternativa que preenche corretamente as
lacunas do texto abaixo, na ordem em que aparecem.
A figura que segue representa um anel condutor, em repouso, sobre o plano yx de um sistema de coordenadas,
com seu centro coincidindo com a origem O do sistema, e
um ímã em forma de barra que é movimentado sobre o
eixo dos x, ente o anel e o observador.
Na figura acima vemos exatamente as linhas de indução
do campo magnético gerado pela corrente induzida, observe que o sentido das linhas (ou do vetor campo magnético) é –x(sentido contrário ao eixo x), para que o ímã seja
atraído.
No entanto a corrente elétrica induzida pode ser determinada pela regra da mão direita, pois já conhecemos o sentido do campo magnético. No caso da espira o sentido da
corrente dado pela regra é horário.
Com isto fechamos com a alternativa “A”.
O gráfico a seguir representa a velocidade v desse ímã em
função do tempo t, em três intervalos consecutivos, designados por I, II e III.
(Nesse gráfico, v > 0 significa movimento no sentido +x e v
< 0 significa movimento no sentido –x.)
Com base nas informações apresentadas acima, é correto
afirmar que, durante o intervalo ......., o campo magnético
induzido em O tem o sentido .............. e a corrente elétrica
induzida no anel tem, para o observador, o sentido .......... .
(A) I
(B) I
(C) II
(D) III
(E) III
–
–
–
–
–
-x
+x
-x
+x
-x
UFRGS 2007
–
–
–
–
–
horário.
anti-horário.
anti-horário.
horário.
anti-horário.
6
FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
44. A radioatividade é um fenômeno em que os átomos
com núcleos instáveis emitem partículas ou radiação eletromagnética para se estabilizar em uma configuração de
menor energia.
O esquema abaixo ilustra as trajetórias das emissões
radioativas α, β+, β- e γ quando penetram em uma região
do espaço onde existe um campo magnético uniforme B
que aponta perpendicularmente para dentro da página.
Essas trajetórias se acham numeradas de 1 a 4 na figura.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 44
Usando a regra do tapa da mão direita, podemos descobrir
qual as trajetórias assumidas em cada caso.
Lembrando que o seu dedão (indica o vetor velocidade)
fica direcionado para o alto da página e os outros dedos
(indicam o vetor campo magnético) apontam para dentro
da página como indica o círculo com o X no sei interior, a
força aplicada na partícula (se for positiva é orientada pela
palma da mão direita e se for negativa pelas costas da
palma), indica que as partículas α e o pósitron ficariam
entre as trajetórias 1 e 2. Porém, há diferenças nos raios
de suas trajetórias. Para obtermos com exatidão temos
que usar a relação:
m.v
R=
q.B
Como sabemos, a massa do pósitron é muito menor que a
massa da partícula α e como o raio da trajetória é proporcional à massa, a trajetória com menor raio é a 1 e
pertence ao pósitron e a 2 à partícula α.
No caso da trajetória 3, não há nenhum tipo de desvio,
portanto o fóton de alta energia assume essa trajetória
pois não possui carga e com isso não tem força agindo
sobre ele.
E na última trajetória 4 temos o elétron dado pela regra
mencionada mais acima.
Portanto resposta letra “B”.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 45
De acordo com o desenho da questão, vemos uma lente
divergente. Então sendo uma lente divergente, temos apenas um tipo de imagem: virtual, direta e menor que o objeto.
Sendo α um núcleo de hélio, β+ um elétron de carga positiva (pósitron), β- um elétron e γ um fóton de alta energia,
assinale a alternativa que identifica corretamente às trajetórias das referidas emissões, na ordem em que foram citadas.
(A) 1, 2, 4 e 3.
(D) 4, 3, 2 e 1.
(B) 2, 1, 4 e 3.
(E) 1, 2, 3 e 4.
(C) 3, 4, 1 e 2.
45. A figura abaixo representa um objeto real O colocado
diante de uma lente delgada de vidro, com pontos focais
F1 e F2. O sistema todo está imerso no ar.
Na figura acima mostro que a partir de dois raios podemos
localizar a imagem do objeto, sendo esta obrigatória virtual, pois está do lado do objeto e, portanto ali não possui
luz e também menor que o objeto e direta.
Portanto resposta letra “D”.
Nessas condições, a imagem do objeto fornecida pela lente é
(A) real, invertida e menor que o objeto.
(B) real, invertida e maior que o objeto.
(C) real, direta e maior que o objeto.
(D) virtual, direta e menor que o objeto.
(E) virtual, direta e maior que o objeto.
UFRGS 2007
7
FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
46. Assinale a alternativa que preenche corretamente as
lacunas do texto abaixo, na ordem em que aparecem.
Uma onda luminosa se propaga através da superfície de
separação entre o ar e um vidro cujo índice de refração é
n = 1,33. Com relação a essa onda, pode-se afirmar que,
ao passar do ar para o vidro, sua intensidade ............, sua
freqüência ..............e seu comprimento de onda .............. .
(A) diminui
(B) diminui
(C) não se altera
(D) aumenta
(E) aumenta
-
diminui
não se altera
não se altera
diminui
aumenta
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 46
Uma onda luminosa ao incidir na interface de separação
de dois meios, uma parte dela se refrata e uma segunda
parcela pode ser refletida, com isso a intensidade da luz
refratada deve ser menor que a incidente.
Após a luz sofrer a refração sua velocidade é reduzida,
⎧c → velocidade da luz no vácuo.
c⎪
n = ⎨v → velocidade da luz no meio.
v⎪
⎩n → índice de refração no meio.
- aumenta.
- diminui.
- diminui.
- aumenta.
- diminui.
Com isso, seu comprimento de onda também é reduzido,
de acordo com v = λ.f (v proporcional à λ), mantendo assim sua freqüência inalterada. Portanto resposta letra “B”.
47. Considere as seguintes afirmações a respeito de ondas sonoras.
I – A onda sonora refletida em uma parede rígida sofre inversão de fase em relação à onda incidente.
II – A onda sonora refratada na interface de dois meios sofre mudança de freqüência em relação à onda incidente.
III – A onda sonora não pode ser polarizada porque é uma
onda longitudinal.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 47
Analisando as afirmações temos:
Na primeira afirmação, uma onda sonora ao incidir em
uma parede rígida, equivale ao caso de um pulso em uma
corda com a extremidade fixa, ocorrendo uma inversão de
fase.
Na segunda, temos o fenômeno da refração e, portanto na
refração não sofre ocorre mudança na freqüência da onda.
Na terceira, o fenômeno da polarização só ocorre para
ondas transversais e como o som é uma onda longitudinal
e não pode ser polarizado.
Portanto resposta letra “D”.
Quais estão corretas?
(A) Apenas II.
(C) Apenas I e II.
(E) Apenas II e III.
(B) Apenas III.
(D) Apenas I e III.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 48
Para determinar a quantidade de flúor-18 basta saber qual
a sua meia vida, (110 min). A meia vida é o tempo necessário para se reduzir a metade do material. No caso do
flúor são necessários 110 min para reduzirmos a metade,
mas como o problema fala em 5 h e 30 min (330 min), podemos chegar a quantidade final da seguinte maneira:
Em 110 min temos a metade do material (50%)
Em 220 min temos a metade da metade, ou seja, 25%.
Em 330 min temos a metade da situação anterior 12,5%.
Portanto resposta letra “B”.
48. O PET (positron Emission Tomography ou tomografia
por emissão de pósitron) é uma técnica de diagnóstico por
imagens que permite mapear a atividade cerebral por meio
de radiações eletromagnéticas emitidas pelo cérebro. Para
a realização do exame, o paciente ingere uma solução de
glicose contendo o isótopo radioativo flúor-18, que tem
meia vida de 110 minutos e decai por emissão de pósitron.
Essa solução é absorvida rapidamente pelas áreas cerebrais em maior atividade. Os pósitrons emitidos pelos núcleos de flúor-18, ao encontrar elétrons das vizinhanças,
provocam, por aniquilação de par, a emissão de fótons de
alta energia. Esses fótons são empregados para produzir
uma imagem do cérebro em funcionamento.
Supondo-se que não haja eliminação da solução pelo organismo, que porcentagem da quantidade de flúor-18 ingerido ainda permanece presente no paciente 5 horas e
30 minutos após a ingestão?
(A) 0,00%.
(D) 66,66%.
(B) 12,50%.
(E) 87,50%.
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 49
O efeito em questão é o fotoelétrico, e a ejeção de eletrons da superfície do metal está associada a função trabalho que depende do tipo de material que constitui a placa.
Portanto resposta letra “C”.
(C) 33,33%.
49. Quando se faz incidir luz de uma certa freqüência sobre uma placa metálica, qual é o fator que determina se
haverá ou não emissão de fotoelétrons?
(A) A área da placa.
(B) O tempo de exposição da placa à luz.
(C) O material da placa.
(D) O ângulo de incidência da luz.
(E) A intensidade da luz.
UFRGS 2007
8
FÍSICA
Prof. Giovane Irribarem de Mello
50. Em 1999, um artigo de pesquisadores de Viena (M.
Arndt e outros) publicado na revista Nature mostrou os
resultados de uma experiência de interferência realizada
com moléculas de fulereno – até então os maiores objetos
a exibir dualidade onda partícula. Nessa experiência, as
moléculas de fulereno, que consistem em um arranjo de
60 átomos de carbono, eram ejetadas de um forno e passavam por um sistema de fendas antes de serem detectadas sobre um anteparo. Após a detecção de muitas dessas moléculas, foi observado sobre o anteparo um padrão
de interferência similar ao do elétron, a partir do qual o
comprimento de onda de Broglie associado à molécula foi
então medido. Os pesquisadores verificaram que o comprimento de onda de de Broglie a uma molécula de fulereno com velocidade de 220 m/s é de 2,50x10-12 m, em
concordância com o valor teoricamente previsto.
[email protected]
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO 50
O problema em questão não se trata de ondulatória, mas
de mecânica quântica, especificamente das ondas de
matéria de de Broglie, que definiu um comprimento de
onda de um objeto pode ser determinado pela relação:
⎧h → constante de Planck
h ⎪
λ=
⎨m → massa da partícula
m.v ⎪
⎩v → velocidade da partícula
Nesta relação vemos que o comprimento de onda é
inversamente proporcional à velocidade das partículas.
Com isso na questão vemos que a molécula de fulereno
possuía uma velocidade de 220 m/s e um comprimento de
onda 2,50x10-12 m, porém na situação seguinte ocorre
uma redução pela metade na velocidade e assim sendo
provocando um aumento de duas vezes no comprimento
de onda da molécula, ou seja de 2,50x10-12 m para 5,00
x10-12 m.
Portanto resposta letra “B”.
Qual seria o comprimento de onda de de Broglie associado a uma molécula de fulereno com velocidade de 110
m/s?
(A) 1,00x10-11 m.
(B) 5,00x10-12 m.
(C) 1,25x10-12 m.
(D) 6,25x10-13 m.
(E) 3,12x10-13 m.
UFRGS 2007
9
FÍSICA