Física Teórica 3. =4186 J/(kg K) L f-água. =6, mol -1 1 u =1, kg R=8,314 J/mol K k B =(9/5)T C = 1, J/K = R/N A

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1 Física Teórica 3 3 a prova - 2 o período de /12/2017 Atenção: Leia as recomendações abaixo antes de fazer a prova. 1. A prova consiste em 15 questões de múltipla escolha, e terá duração de 2 horas 2. Os aplicadores não poderão responder a nenhuma questão, a prova é autoexplicativa e o entendimento da mesma faz parte da avaliação. 3. É permitido o uso apenas de calculadoras científicas simples (sem acesso wifi ou telas gráficas). 4. É expressamente proibido portar telefones celulares durante a prova, mesmo no bolso. A presença de um celular levará ao confisco imediato da prova e à atribuição da nota zero. 5. Antes de começar, assine seu nome e turma de forma LEGÍVEL em todas as páginas e no cartão de respostas ao lado. 6. Marque as suas respostas no CARTÃO RESPOSTA. Preencha INTEGRALMENTE (com caneta) o círculo referente a sua resposta. 7. Assinale apenas uma alternativa por questão. Em caso de erro no preenchimento, rasure e indique de forma clara qual a resposta desejada. 8. Analise sua resposta. Ela faz sentido? Isso poderá ajudar você a encontrar erros. 9. Nas questões marcadas com asterisco (**), a resposta só será considerada se o retângulo abaixo da questão contiver algum cálculo, ou rascunho, que justifique corretamente a resposta. 10.Caso alguma questão seja anulada, o valor da mesma será redistribuído entre as demais. 11.Escolha as respostas numéricas mais próximas do resultado exato. Constantes e conversões : 1 m 3 =10 6 cm 3 =10 3 L 1atm=101,3kPa ρ água = 10 3 kg/m 3 c água =4186 J/(kg K) L f-água =3, J/kg L v-água =22, J/kg T F =(9/5)T C +32 T K =T C +273 N A =6, mol -1 1 u =1, kg R=8,314 J/mol K k B = 1, J/K = R/N A c=3, m/s g=9,8m/s 2 σ = 5, W/K m 2 v som-ar a 20ºC =343m/s n água =1,33 Espectr. Radiação Visível: λ = [azul,vermelho] [400,700]nm Ondas: D(x,t)=A sen (kx - ωt+ϕ 0 )= A sen (k(x-vt)+ϕ 0 ) = A sen (ϕ) k=2π/λ ω=2π/t v = λf = ω/k v corda = (T c /μ) 1/2 I=P/Área I A 2 β=(10db) log (I/I 0 ), I 0 =1, W/m 2 f = v onda v obs f v ± v onda fonte 0 Superposição : D( r,t) = A sen (k r 1 ωt+ ϕ 01 ) + A sen (k r 2 ωt+ ϕ 02 ) = 2Acos(ΔΦ/2)sen(k r ωt); ΔΦ = kδr + ΔΦ 0 ; r = (r 1 +r 2 )/2; D estacionária (x,t)=2a sen (kx)cos(ωt); f bat =f 1 - f 2 Tubo aberto-aberto: L=mλ m /2; f m =mf 1 ; m=1, 2, 3...; Tubo aberto-fechado: L=nλ n /4; f n =nf 1; n=1, 3, 5,... Ótica: Máximos dupla-fenda : m λ= d sen (θ m ) d y m /L; m = 0,1, 2 Mínimos fenda simples : p λ= a sen (θ p ) a y p /L ; p=1 2, 3 Δm = 2ΔL/λ; m = 0, 1, 2 sen(θ 1 ) =1,22 λ/ D círculo

2 1) Quando a luz passa do ar para a água: A) sua velocidade, comprimento de onda e freqüência mudam. B) sua velocidade muda, mas sua freqüência e comprimento de onda não mudam. C) sua freqüência muda, mas sua velocidade e comprimento de onda não mudam. D) sua velocidade e comprimento de onda mudam, mas sua freqüência não muda. E) seu comprimento de onda muda, mas sua velocidade e freqüência não mudam. 2) Considere as ondas em uma corda de guitarra vibrando e as ondas sonoras produzidas pela guitarra que se espalham pelo ar. As ondas na corda e as ondas sonoras devem ter : A) o mesmo comprimento de onda B) a mesma velocidade C) a mesma frequência D) a mesma amplitude E) mais de uma das respostas acima é correta 3) Para a onda mostrada na figura ao lado, o comprimento de onda é: A) 8 m. B) 4 m. C) 2 m. D) 1 m. E) impossível determinar com as informações fornecidas na figura. 4) Dois pulsos estão viajando um em direção ao outro a 10 cm/s em uma corda longa em t = 0 s, como mostrado ao lado. Qual o diagrama abaixo mostra corretamente a forma da corda em 0,5 s? A) B) C) D) E) 5) Um dado ponto em uma corda por onde passa uma onda senoidal apresenta maior velocidade quando A) o módulo da aceleração é máximo B) o módulo do deslocamento é máximo C) o módulo do deslocamento é mínimo D) o módulo do deslocamento é metade da amplitude E) o módulo do deslocamento é um quarto da amplitude

3 6-8) Os gráficos a seguir ilustram os padrões de intensidade de luz em função das distâncias aos máximos centrais, y, observados em uma tela quando escolhemos diferentes conjuntos de fendas múltiplas as quais a luz atravessa. As escalas horizontais, y, são as mesmas nas oito figuras, mas as escalas verticais, indicando as intensidades, são arbitrárias, podendo mudar a cada figura. Percebem-se nas figuras os efeitos conjuntos de difração e interferência. 6) Quais figuras representam redes de difração com maior distância entre as fendas: A) 1, 2, 7 e 8 B) 3, 4, 5 e 6 C) 1, 2, 3 e 4 D) 5, 6, 7 e 8 E) 1, 3, 5 e 7 7) Quais figuras representam redes de difração com maior abertura das fendas: A) 1, 2, 7 e 8 B) 1, 2, 3 e 4 C) 3, 4, 5 e 6 D) 5, 6, 7 e 8 E) 1, 3, 5 e 7 8) Quais figuras representam redes de difração com maior número de fendas: A) 3, 4, 5 e 6 B) 1, 2, 3 e 4 C) 5, 6, 7 e 8 D)1, 3, 5 e 7 E) 2, 4, 6, e 8.

4 9) Um estudante observa o comportamento de um laser incidindo em um interferômetro de Michelson. Após anotar o quanto teve de mover um dos espelhos para contar a passagem de 100 franjas luminosas, ele retorna o interferômetro à sua posição original e troca o laser utilizado por outro de MAIOR comprimento de onda. I) Para contar a passagem do mesmo número de franjas luminosas, ele terá de mover mais ou menos o espelho? II) Se ele andar a mesma distância com o espelho, ele contará mais ou menos franjas luminosas? A) I menos; II menos. B) I mais; II mais. C) I mais; II menos. D) I menos; II mais. E) É impossível afirmar sem saber quanto o espelho andou no primeiro experimento. 10)** Duas antenas de rádio estão a 10 km de distância em um eixo norte-sul em um litoral. As antenas transmitem sinais de rádio AM idênticos, em fase, a uma freqüência de 4,70 MHz. Um navio a vapor, a 200 km de distância das antenas, viaja para o norte a uma velocidade de 15 km/h e passa a leste das antenas. Um rádio a bordo do navio é sintonizado para a frequência de transmissão. A recepção do sinal de rádio no navio é um máximo em um determinado instante. O intervalo de tempo até a próxima ocorrência de recepção máxima é aproximadamente: A) 5,1 min B) 3,8 min C) 6,4 min D) 7,7 min E) 8,9 min 11) ** Uma corda com um vibrador de freqüência fixa em uma extremidade é submetida a tensões variáveis. A corda é fixa nas duas extremidades. Quando a tensão é 20 N, verifica-se uma ressonância com 3 anti-nodos. Que tensão causaria uma ressonância com 2 anti-nós nesta corda? A) 30 N B) 45 N C) 80 N D) 8,9 N E) 13 N

5 12)** Um carro movendo-se a 36 m/s passa um carro de polícia parado cuja sirene tem uma frequência de 500 Hz. Qual é a mudança na freqüência (em Hz) ouvida por um observador no carro em movimento enquanto ele passa pelo carro da polícia? (A velocidade do som no ar é de 343 m/s.) A) 416 B) 208 C) 104 D) 52 E) )** Uma onda estacionária está oscilando com uma frequência de 690 Hz em uma corda presa nas duas extremidades, como mostrado na figura abaixo. A velocidade das ondas que formam o padrão estacionário observado nessa corda é mais próxima de A) 140 m/s B) 410 m/s C) 210 m/s D) 280 m/s E) 70 m/s

6 14)** Uma fonte de luz branca é constituída de uma mistura das seguintes cores: azul (comprimento de onda de 400 nm), verde (comprimento de onda de 500 nm), laranja (comprimento de onda de 600 nm) e vermelho (comprimento de onda de 700 nm). Um estudante observa os padrões de interferência gerados por esta luz quando ela incide sobre uma rede de difração com 100 linhas/mm em um anteparo a 2,0 metros de distância. Qual o espaçamento entre os primeiros máximos de interferência das cores verde e laranja? (Considere, para a resolução deste problema, a aproximação para pequenos ângulos) A) 2,0 cm B) 4,0 cm C) 6,0 cm D) 8,0 cm E) 10,0 cm 15)** Uma fenda dupla é iluminada simultaneamente com luz laranja de 600 nm e com outra onda de comprimento de onda desconhecido. A franja brilhante correspondente a m=4 devido ao comprimento de onda desconhecido se sobrepõe à franja clara laranja correspondente a m=3. Qual é o valor do comprimento de onda desconhecido? A) 300 nm B) 450 nm C) 550 nm D) 650 nm E) 750 nm