Questões de Física do ano 2007

Os conceitos de energia e trabalho, bem como as leis de conservação de energia e do momento linear, permitem que problemas possam ser resolvidos de maneira mais simples, nos quais a aplicação da 2. a lei de Newton resultaria em uma solução complexa. Tais conceitos são válidos em todos os ramos da ciência.

 Sendo a constante de Planck , e tomando como referência a lei de conservação de energia, julgue os itens a seguir.

 I Uma partícula que se move em um plano xy sob a ação de uma força cuja expressão, em termos dos vetores unitários i e j, é , está sujeita a uma força conservativa.

 II O teorema do trabalho-energia não é aplicável para o caso de um corpo que se move sujeito ao atrito.

III A função energia potencial para a força de interação entre dois átomos de uma molécula diatômica pode ser expressa, em termos aproximados, pela expressão  , em que a e b são constantes positivas e x denota a distância entre os átomos. Nesse caso, a distância de equilíbrio estável entre os átomos é 

A quantidade de itens certos é igual a

A fotografia acima mostra um agente policial verificando a presença de drogas em uma valise, usando um espectrômetro de massa, portátil, capaz de detectar a presença de drogas e(ou) explosivos em qualquer tipo de superfície, objeto ou, até mesmo, na pele de pessoas. No espectrômetro esquematizado acima, o material analisado é ionizado e esses íons, com carga, massa e velocidades variadas, entram em uma região com campos elétrico e magnético uniformes e perpendiculares entre si. As respectivas forças elétrica e magnética atuam na mesma direção, em sentidos contrários e, assim, apenas aqueles íons para os quais essas duas forças se cancelam mutuamente, isto é, íons com velocidades bem definidas, conseguem passar por uma fenda na saída dessa região e funcionam como um filtro de velocidades. Os íons que saem da fenda entram em uma região onde existe apenas o campo magnético uniforme, de modo que percorrem trajetórias circulares sob o efeito da força magnética, que faz o papel de força centrípeta.

 Com base nos conceitos relacionados ao texto e levando-se em conta o diagrama que esquematiza um espectrômetro de massa, assinale a opção correta.

Quando se mede o ponto de ebulição do enxofre usando um termômetro a gás, a volume constante, obtêm-se resultados diferentes conforme o gás utilizado: H ₂ , O ₂ , Ar ou N ₂ . À medida que se diminui a quantidade de gás, qualquer que seja ele, a densidade diminui e a temperatura medida se altera, mas, quando a densidade dos gases tende a zero, conclusão tirada por extrapolação, os termômetros fornecerão a mesma temperatura para o ponto de ebulição do enxofre. Desse fenômeno, surge o conceito de gás ideal, que fornece uma referência para o estudo dos gases reais.

Com relação aos gases ideais e com base no texto acima, assinale a opção correta.FFF

A) Usando-se um termômetro a gás, a volume constante, pode-se medir qualquer temperatura, desde que não seja muito alta.

B) O calor específico por mol, a volume constante, de um gás ideal é igual

C) Se em determinado volume forem misturadas quantidades iguais de mols de hélio e de metano, as velocidades quadráticas médias dos átomos de hélio e de metano serão iguais.

D) O teorema da equipartição de energia só se aplica aos gases ideais.

Entre as aplicações das ondas eletromagnéticas na faixa do visível, têm-se: leitura de códigos de barra, sistemas de segurança, equipamentos de som e vídeo, determinação precisa de comprimentos, bisturis cirúrgicos a laser e muitas outras. Pode-se observar também o show de cores em bolhas de sabão ou em filmes finos, bem como o espectro produzido pela luz na superfície de um CD, em que a interferência e a difração são alguns dos fenômenos que se manifestam. Com relação a esse tema, assinale a opção correta.FFF

A) A superposição de ondas eletromagnéticas monocromáticas oriundas de duas fontes coerentes, não superpostas, produz interferência destrutiva em todos os pontos do espaço caso estejam com uma diferença de fase de 180 0 .

B)

Para luz de comprimento de onda 8, ocorrerá interferência construtiva entre as ondas refletidas em ambos os lados de uma película fina de espessura t quando

C) Uma diferença de fase de meio ciclo ocorrerá sempre que o índice de refração do segundo meio material for maior do que o índice de refração do primeiro meio.

D) No caso da figura de interferência produzida em um anteparo por um dispositivo de dupla fenda, separadas entre si por uma distancia d, a condição para o primeiro máximo em P é  , em que é o comprimento de onda.

O conceito de momento angular, bem como a lei de conservação do momento angular, é aplicável a problemas que envolvem corpos em rotação, tanto na física newtoniana quanto na física atômica. Com relação a esta parte importante da física, assinale a opção incorreta.