2 pontos (2)(3 2 ) 2 pontos. 1 ponto. Na solução da prova, use quando necessário:

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1 UFJF MÓDULO III DO PISM TRIÊNIO 0-0 PROVA DE FÍSICA Na olução da prova, ue quado eceário: 0,0 /, c,0x0 8 /, e9,0x0 - k, k/(4π 0 )9,0x0 9 N /C, e,6x0-9 C, ev,6x0-9 J, 09,0x0 - C /N, π,4. Quetão No odelo de Bohr para o átoo de Hidroêio, u elétro oete pode etar e ovedo e orbita be defiida idexada por u úero iteiro,,,... que idica e qual caada K, L, M,... o elétro etá. O raio da órbita de cada caada é dado por r a0, ode a0 é o raio de Borh e vale 0,5x0-0, e a velocidade de cada órbita é vv0/, ode v0 (/7)x0 8 /. Co bae eta iforaçõe, DETERMINE: a) A eeria potecial, e elétro-volt, de iteração etre o elétro e o próto do úcleo do átoo de Hidroêio quado o elétro etiver o ível. E pot k q q r E pot r a 0 E pot (9,0x09 N C )(,6x0 9 C) ( )(0,5x0 0 5,x0 ) 9 J 5,x0 9 J ( ),ev,6x0 9 J E pot ev b) A eeria ciética, e elétro-volt, quado o elétro etiver o ível. ev ev 0 E ci (9,0x0 K)(( 7 )x0 8 ) ()( ) 9 ( 758 ) x0 5 J,4x0 9 J ev,4x0 9 J ( ),5eV,6x0 9 J c) A eeria total, e elétro-volt, quado o elétro etiver o ível. E Tot E ci + E pot + ev 0 a 0,eV +,5eV,7eV poto

2 UFJF MÓDULO III DO PISM TRIÊNIO 0-0 PROVA DE FÍSICA Quetão E u laboratório de fíica experietal, u pequiador realiza o bobardeio de ua aotra decohecida co u laer de alta potêcia de fora a quebrar a liaçõe etre o átoo dete aterial. O fraeto do epalhaeto ão partícula que pode er carreada eletricaete. Co a iteção de aber alua propriedade dete aterial, trê fraeto paa por u filtro de velocidade de fora que todo o trê fraeto, ao deixar o filtro, teha exataete a ea velocidade v,0x0 /. Trê fraeto, idetificado coo, e, ao deixare o filtro de velocidade, etra e ua reião de capo aético cotate, de ódulo B0,5T que etá etrado o plao da folha, ai coo otra a fiura abaixo. A liha co eta repreeta a trajetória de cada fraeto. Coiderado x y,0, DETERMINE: a) O ial de cada cara. Jutifique ua repota. q < 0, q > 0 e q 0. A força aética é dada por F qv B coo a velocidade apota da equerda para direita a direção x e o capo aético etra o plao da folha. A rera da ão direita otra que o produto v B apota de baixo para cia. Coo a cara q e ove de cia para baixo, o ial deve er eativo para que a força eteja de cia para baixo. Coo a cara q e ove de baixo para cia, o ial deve er poitivo para que a força eteja de baixo para cia. Coo a cara q ão ofre ehu devio, a cara deve er ula para que a força eja ula. b) A aceleração que cada fraeto ete devido à ação do capo aético. a v (x0 ) R,0x0 (4 )x09,x0 9 a v (x0 ) R,0x0 (4 )x09,0x0 9 a v (x0 ) 0 R ( ),5 poto c) A frequêcia aular de cíclotro do ovieto circular de cada fraeto. ω v x0 R,0x0 ( )x06 ( ) 0,6667x0 6 ( ) ω v x0 R,0x0,0x06 ( ) ω v x0 R ( ) 0( ),5 poto 4

3 UFJF MÓDULO III DO PISM TRIÊNIO 0-0 PROVA DE FÍSICA Quetão Durate ua aula de projeto elétrico, o profeor pediu que o aluo cotruíe u circuito elétrico coo otrado abaixo. O reitore R, R, R e R4 tê reitêcia iuai a,0ω, 4,0Ω, 5,0Ω e 7,0Ω, repectivaete. O circuito é alietado por ua bateria de 6,0V co reitêcia itera deprezível. a) Qual a correte total que atravea ee circuito? Jutifique ua repota. + + R e R R R +R 4 R e Ω + 4Ω + 5Ω + 7Ω 0 Ω R e,ω V R e i i 6V,Ω 5A Tabé é poível chear a ete reultado uado a Lei de kirchhoff poto b) Qual a difereça de potecial etre a extreidade do reitor R? Jutifique ua repota. i V R, co R R + R 4 Ω. Etão: i 6V Ω 0,5A V R i 5Ω. 0,5A,5V 5

4 UFJF MÓDULO III DO PISM TRIÊNIO 0-0 PROVA DE FÍSICA Quetão 4 Ua arrafa de Leyde é u capacitor de alta teão, ivetado por volta do ao de 745. Coite u pote cilídrico de aterial altaete iolate co folha etálica fixada a uperfície itera e extera do fraco, coo otra a fiura. U terial elétrico, atraveado a tapa do pote, faz cotato co a folha iterior; e u terial extero faz cotato co a folha exterior. Liado o teriai a ua bateria, pode-e acuular cara a uperfície etálica. A ideia de uar pote tapado veio da teoria atia de que a eletricidade era u fluido, e que poderia er arazeado a arrafa. Nu experieto de eletrotática, Aa quer cotruir arrafa de Layde co fraco de vidro. Ela ua doi fraco de aioee, A e B, de taaho iuai, a a epeura da parede de vidro do fraco A é 4,0 e a epeura da parede do fraco B é de,0. O teriai do doi fraco ão ubetido a ua teão de,0v, co o uo de bateria, durate batate tepo. Coidere que área total da folha etálica e cada ua da arrafa é de 0,0. a) Coiderado a arrafa de Layde coo capacitore de placa paralela, CALCULE o capo elétrico etre a parede do codutore para a arrafa A e B. E A V A d A,0V 4,0x0,0x0 V E B V B d B,0V,0x0 6,0x0 V b) Sabe-e que o capo elétrico etre a placa do capacitor é calculado aproxiadaete por Eσ/ε. Neta equação, σ é a deidade uperficial de cara acuulada o capacitor e te uidade de Coulob por etro quadrado, e ε4,5x0 - C /N é a pereabilidade elétrica do eio. Co bae eta iforaçõe, CALCULE a capacitâcia de cada arrafa. E σ ε V d Q Aε V d C Q V εa d C A εa (4,5x0 C N )(0,0 ) d A 4,0x0,5x0 0 F C B εa (4,5x0 C N )(0,0 ) d B,0x0 4,5x0 0 F c) Depoi dio, Aa otou u circuito e érie co o doi capacitore de Layde A e B. CALCULE a capacitâcia equivalete do circuito. + C C eff C A C eff C AC B (,5x0 0 F)(4,5x0 0 F) B C A +C B (,5x0 0 F)+(4,5x0 0 F),5x0 0 F poto 6

5 UFJF MÓDULO III DO PISM TRIÊNIO 0-0 PROVA DE FÍSICA Quetão 5 O pêdulo iple ideal coite e ua aa pequea (para que o atrito co o ar poa er deprezado) prea a u fio de aa deprezível e coprieto L, coo otra a fiura ao lado. Para ocilaçõe pequea, o período T e a frequêcia aular ω ão relacioado de fora que T π ω L, ode é a aceleração da ravidade. Co o ituito de deteriar o valor da aceleração da ravidade e ua caa, u aluo otou u pêdulo iple e ediu o período de ocilação para diferete coprieto do fio. Ele uou ua réua raduada e cetíetro e u eor de ovieto para deteriar a poição horizotal x do pêdulo e fução do tepo. a) O ráfico abaixo otra a poição horizotal do pêdulo para doi experieto, co coprieto de fio diferete, e fução do tepo. Co bae ee reultado, calcule a razão etre o coprieto do fio para o doi experieto. T 0,4 T 0, T L T L. 0,4 0, L. L 4 L L 4 L 4,5 poto b) O aluo realizou ova edida e otou o ráfico abaixo, do período do pêdulo ao quadrado e fução do coprieto do fio. Co bae ee reultado, calcule o valor da ravidade ecotrado pelo aluo. Teo de coiderar dua reoluçõe devido a u erro tiporáfico a fórula do texto da quetão: Uado a equação forecida o texto: T L, A icliação da reta é /; 4 0,5,5 poto Reolução co equação correta: T 4π L A icliação da reta é 4π 4 π 9,859 7