Para determinar a velocidade do som em um experimento didático simples foram analisadas as ondas de som estacionárias (harmônicos) produzidas em um tubo cilíndrico aberto de 20cm geradas a partir de um tapa dado em uma de suas extremidades. Durante a produção do som um dos lados do tubo fica fechado pela mão. O espectro sonoro foi captado através de um microfone introduzido dentro do tubo e ligado a um software de análise das intensidades de cada frequência, sendo obtido o espectro sonoro da figura.
Considere a velocidade de propagação da onda de som utilizando as medidas do primeiro e o terceiro harmônico apenas, o valor médio delas é de aproximadamente:
A hidreletricidade ocupa posição central na matriz energética brasileira. A usina de Itaipu em particular é a maior usina hidrelétrica em operação no país e conta com um desnível (em relação às turbinas) para seu nível máximo de cerca de 200 m. A densidade da água é de 1kg/litro, admitindo o caso com o reservatório em sua capacidade máxima e que não houvesse perda de energia na cadeia de transformação da energia potencial da água em energia elétrica e no seu transporte ao local de consumo, a quantidade de litros de água que precisaria atravessar as turbinas da usina para abastecer a energia elétrica consumida por um chuveiro de 7500W operando a 80% de sua potência máxima durante um banho de 10min é de:
Para além das unidades fundamentais introduzidas da mecânica, no eletromagnetismo temos unidades como C (coulomb), V (volt), A (ampère), F (farad), T (tesla), H (henry), Ω(ohm). Considere as afirmações abaixo envolvendo as unidades físicas acima além de m (metro), s (segundo), J (joule).
I. T = Js/(m2 C)
II. V = Tm2 /s
III. H = Tm2 /A
IV. CV = J
São verdadeiras as relações:
Considere um circuito feito com uma bobina didática de alguns centímetros de raio e altura com milhares de voltas de fio de cobre ligada em série a uma lâmpada de 40W na tomada doméstica (AC) de 127V/60Hz. Considere as afirmações abaixo.
I. A lâmpada acende mais forte se ela é ligada sem a bobina.
II. O número de voltas de fio na bobina é indiferente à intensidade do campo magnético gerado.
III. Ao aproximar um imã da bobina se poderá sentir a oscilação elétrica de 60Hz.
IV. O uso de duas lâmpadas faria com que a corrente alternada ficasse menos intensa.
Estão corretas as afirmativas:
Em 1803 Thomas Young deu uma grande contribuição ao estudo da Luz apresentando seus resultados sobre difração de luz em uma fenda dupla. Na imagem abaixo vemos um desenho de Young retratando o fenômeno. Na imagem imediatamente abaixo vemos a imagem da difração e interferência da luz de um laser que incide sobre um fio de cabelo.
Considere as afirmações abaixo.
I. Young representou em seu desenho ondas na superfície da água, representando as cristas utilizando como analogia do fenômeno ocorrido com a luz.
II. Se a distância entre as fendas diminuir, a distância entre as interferências destrutivas aumenta.
III. A distância entre as interferências destrutivas pode ser utilizada para determinar a espessura do fio de cabelo.
IV. Quanto maior a distância das fendas ao anteparo que projeta as franjas de difração, menor a distância entre pontos de interferência destrutiva.
São verdadeiras as afirmações:
Um experimento simples para determinar o tempo de reação de pessoas consiste em se deixar uma régua cair por entre os dedos de uma pessoa. Mede-se a distância que a régua desce que está associada ao tempo que a pessoa demorou para perceber e reagir à queda fechando a mão e parando a régua.
Para um tempo de reação médio de 0,1s, considerando g = 10m/s2 , a distância de queda da régua é de
Em laboratórios é muito comum o emprego de centrífugas para acelerar o processo de decantação de particulados suspensos em solução ou de separação de líquidos em misturas. Para um experimento didático prende-se ao eixo de uma centrífuga de eixo R = 10cm através de um pino posicionado muito próximo a uma das arestas de um quadrado de acrílico uniforme de lado a=3cm e massa de 100g.
Se o atrito entre o corpo e o pino que o fixa ao eixo rotor é desprezível, considerando π=3, e que a inclinação do corpo seja de 0 = 45° com a centrífuga em operação, a respeito da frequência de rotação da centrífuga e a dependência do resultado com as dimensões do corpo, assinale a alternativa correta.:
No diagrama abaixo temos o desenho em escala de um automóvel. As linhas cinzas indicam a posição das molas dianteiras e traseiras bem como do centro de massa do automóvel (posicionado na intersecção entre as duas faixas cinzas correspondentes). Em virtude do motor ser um dos componentes de maior massa em carros de tração dianteira o centro de massa em geral fica mais próximo da frente (onde ele é disposto) do que da traseira.
Admita que as molas tanto traseiras quanto dianteiras tenham mesmo comprimento e que o carro é regulado para estar no nível (prumo) com a mesma compressão sobre todas elas. Sobre as constantes elástica das molas dianteiras, kD, e traseiras, kT , assinale a alternativa correta.
James P. Joule em junho de 1849 publicou o trabalho sob o título On the mechanical equivalent of Heat (Sobre o equivalente mecânico do calor), encaminhando de maneira determinante o estabelecimento da Lei da Conservação da Energia em meados do século XIX. Em sua última conclusão após a série de experimentos Joule escreve:
Por definição a unidade caloria que foi inventada para medir calor tinha como referência o calor específico da água, c =1 cal/g°C. Ao passo que joule é a unidade derivada para energia na mecânica. A equivalência entre duas quantidades físicas só pode se dar se elas puderem ser convertidas uma na outra. Dados: pontos do gelo e do vapor na escala Farenheit, respectivamente: 32°F e 212°F, considere g=10m/s2 . A conclusão de Joule leva aproximadamente a:
Considere o circuito elétrico abaixo com os resistores R1 a R4 ligados a uma fonte de tensão V. R1 = 40Ω, R3 = 80Ω. R2=R4 = R.
Para que com a chave na “posição A" a corrente que circula pelo circuito seja o dobro da corrente obtida com a chave na “posição B" qual das relações abaixo deve ser satisfeita para R.
Uma espira quadrada de 20cm de lado é posta para girar com velocidade angular constante em torno de seu eixo (conforme diagrama, em torno do eixo z). Na região há apenas o campo magnético da Terra, uniforme e de intensidade 20 µT (microtesla, µ = 10-6) na direção x do sistema de eixos. Assim, área exposta ao campo magnético evolui segundo A = 0,04 sin(ωτ) [m2].
Assinale a alternativa que apresenta qual deve ser a frequência angular da rotação do aro para que a tensão de pico na espira seja 1V:
Fornos de Microondas operam com radiação na frequência de 2450MHz (megahertz, M =106) que consegue excitar eficientemente o espectro rotovibracional da água. Além disso eles são construídos de maneira que se estabeleça em seu interior ondas estacionárias, assim um material como chocolate colocado no interior do forno ao ser retirado exibe o padrão de furos como se vê na imagem abaixo. Os furos indicam os locais onde o valor do campo elétrico da radiação é mais intenso (ventres consecutivos).
A partir da distância entre os furos observado na imagem acima podemos obter uma medida para a velocidade da luz. O erro entre valor para a velocidade da luz obtido no experimento retratado na figura com respeito ao valor padrão de 3 x 108 m/s é aproximadamente:
Abaixo temos uma representação esquemática de uma junção PN. Pelo processo de dopagem são inseridos na região da junção (região de depleção ou região de carga espacial) portadores do tipo N (elétrons) e portadores do tipo P (buracos). Essa distribuição de carga é, então responsável pelo surgimento de uma barreira de potencial eletrostático aos portadores que forem cruzar a junção. Através de um campo externo essa barreira pode ser reduzida permitindo o trânsito de portadores (polarização direta) e portanto o diodo permite a passagem de portadores em apenas uma direção.
Considerando uma região de depleção na forma de um cubo, e que a densidade de carga em cada lado da junção é uniforme em módulo Q/L3 . Utilizando a Lei de Gauss dE/dx = Q/(ε L3 ) e a definição de tensão dV/dx = -E, a diferença total de tensão entre os extremos de cada lado da junção será:
Assinale a alternativa correta.
Realiza-se um experimento didático de choque unidimensional entre dois corpos de massas M e m, onde M = 2m, que flutuam sobre um trilho de ar (atritos são considerados desprezíveis). Os corpos são inicialmente impulsionados um contra o outro por molas de constante elástica k a partir de uma mesma deformação x das molas (novamente desconsiderando-se forças dissipativas). A distância entre os corpos é muito maior que os comprimentos de elongação das molas. Ao se encontrarem o uso de uma massa aderente sobre um deles permite que o choque seja perfeitamente inelástico. As velocidades antes e após o choque pode ser avaliada por um sistema de foto de longa exposição e um estroboscópio. A velocidade do conjunto dependerá da velocidade inicial e, portanto, de k e de x, com respeito ao valor da massa m a velocidade do conjunto após o choque:
Como se sabe da vida prática um parafuso ou uma rosca quando oxidado podem concentrar forças resistivas bastante altas. Considere a situação em que uma pessoa ira utilizar o seu peso subindo sobre uma chave de boca no ponto indicado por X no desenho abaixo
Suponha que a chave tem dimensões A=15cm, B=30cm, C=6cm, a pessoa tem massa de 70kg. O diâmetro da rosca do parafuso, onde se aplica a força efetiva de resistência nos sulcos, é de 1cm a força efetiva é perpendicular ao eixo de rotação do parafuso. Com a chave paralela ao chão (90° com a vertical) ocorre a iminência do destravamento do parafuso. Considere g = 10m/s2 , e se, necessário, √409 ≈ 20 e √73 ≈ 8,5. Assinale a alternativa correta
