CONHECIMENTOS ESPECÍFICOS

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1 Consideando que um movimento no plano seja descito pela função vetoial t = Rt cos θ tι$ + senθ tj $, em que $ι e () () () () CONHECIMENTOS ESPECÍFICOS [ ] $J são vetoes unitáios nas dieções x e y, espectivamente, e R(t) e θ(t) são funções escalaes eais, julgue os itens a segui. 5 A condição suficiente paa que o movimento seja cicula é que R(t) seja constante, independente da foma da função θ(t). 52 A função t não pode se utilizada paa desceve () coetamente um lançamento oblíquo no plano. 53 Caso a patícula se enconte em um campo vetoial de uma foça, dado po Ft = αt, em que α é uma constante, então () () essa foça seá, necessaiamente, consevativa. 54 A componente da velocidade pependicula a t é expessa [ ] po v R t θ' t sen θ t ι $ cos θ t J$, em que θ (t) epesenta p = ( ) ( ) ( ) ( ) a deivada da função θ(t) em elação ao tempo. () M -a -a m A figua acima ilusta duas patículas, no espaço tidimensional, de dimensões despezíveis e de massas M e m ligadas igidamente po uma baa de massa despezível. Nessa figua, as patículas estão posicionadas nos pontos (x M, y M, z M ) = (,,0) e (x m, y m, z m ) = ( a, a,0). Com base nessas infomações, julgue os póximos itens. 55 Um dos autovaloes do momento de inécia seá necessaiamente nulo. 56 A inécia de um sistema físico qualque é epesentada pela gandeza escala massa. 57 A tansfomação linea capaz de diagonaliza o tenso de inécia do sistema físico da figua acima é aquela cuja otação é de 45º ao edo do eixo z na dieção hoáia ou na dieção anti-hoáia. 58 Os eixos pincipais desse sistema são o eixo z, o eixo y e o eixo x. 6

2 pob T2 T T3 velocidade A espeito da Teoia Cinética dos Gases, dos Conceitos da Temodinâmica e da figua acima que apesenta os gáficos de tês distibuições de Maxwell, todas elativas a exatamente os mesmos valoes dos paâmetos petinentes, excetuando-se as tempeatuas T, T2 e T3. Julgue os itens que se seguem. 59 Consideando-se o gáfico de tês distibuições de Maxwell apesentado acima, é coeto afima que T > T2 > T3. 60 De acodo com a distibuição das velocidades de Maxwell, deve have uma equipatição da enegia ente os gaus de libedade de um sistema po um valo igual a kt, 2 em que k é a constante de Boltzmann. 6 A figua abaixo apesenta coetamente o gáfico do compotamento funcional do calo específico mola a volume constante em função do númeo de gaus de libedade. númeo de gaus de libedade 62 Conceitua-se calo como a quantidade de enegia desodenada amazenada em um copo. 63 O que difee o tatamento dado à teoia cinética dos gases feito po Daniel Benoulli do tatamento feito po Maxwell é o uso de noções estatísticas po este último. 64 Ao longo do século XIX, a teoia cinética dos gases fundamentou-se em uma visão de mundo atomista, enquanto a teoia eletomagnética baseou-se em concepção segundo a qual o espaço deveia se um plenum. 7

3 A mecânica desenvolveu-se a pati de obas como Física, Meteoologia e Sobe o Céu (De Caelo), de Aistóteles, culminando nos estudos empeendidos po Einstein no início do século XX aceca da teoia especial da elatividade. A espeito da históia desse amo da física, julgue os itens a segui. 65 A pimeia lei de Newton ealiza algo impensável paa uma filosofia da natueza de cunho aistotélico ao identifica uma classe de movimentos ao epouso. 66 A doutina dos quato elementos desenvolvida pelo pé-socático Empédocles foi suplantada pelas explicações aistotélicas sobe a constituição das coisas. 67 A teoia especial da elatividade povou a inexistência do Éte. 68 A filosofia da natueza de Aistóteles foi aceita de maneia ampla e iestita duante a Idade Média, sendo contestada, posteiomente, po Galileu. 69 Duante a Idade Média, conhecida como Peíodo das Tevas, o desenvolvimento da física passou po uma fase de estagnação, ompida apenas ao final do século XV. 70 A noção de espaço de caáte atomista foi amplamente citicada pela filosofia aistotélica, que contestava a ideia de vazio e sustentava a concepção de luga. 7 Depeende-se da filosofia de Aistóteles uma ambiguidade quanto ao papel que o meio cumpia em sua elação com o movimento; segundo esse auto, o meio ea tanto a condição de possibilidade do movimento quanto à azão de sua dissipação. 72 O conceito de impetus é o pecuso imediato da noção de inécia. No que se efee à teoia de fluidos, julgue os itens seguintes. 76 A equação de Benoulli, expessa po p + ρgh + ρv 2, 2 em que g é a aceleação da gavidade, p é a pessão, h é altua do elemento de fluido, v é a velocidade e é a densidade, é uma decoência dieta da consevação da enegia. 77 Em um escoamento lamina de um líquido viscoso em um tubo cilíndico, as pates do fluido mais póximas da paede do cilindo movem-se a velocidades mais altas do que a pate cental. 78 A velocidade do fluido, ao este se desloca em estutua tubula, é maio nas egiões em que as seções tansvesais do tubo são menoes, o que decoe imediatamente da consevação da massa. Com elação a campos eléticos e magnéticos estáticos, julgue os itens a segui. 79 De acodo com a lei de Gauss, em campos estáticos, cagas eléticas não podem existi dento de uma supefície fechada. 80 O esultado da integal de linha do campo elético ao longo de um pecuso fechado independe do caminho utilizado na integação. m v B M Consideando a figua acima, que ilusta um pojétil de massa m lançado com uma velocidade v conta um bloco B de massa M inicialmente em epouso, julgue os itens subsecutivos. 73 Consideando-se que v = 3 m/s, m = kg, M = 0 kg e que o pojétil tenha cedido apenas um quato de sua enegia cinética ao bloco B, é coeto afima que o pojétil atavessou o bloco. 74 Considee as situações S e S2 descitas abaixo e que o bloco B esteja sobe uma supefície com atito. S: O bloco B é feito de mateial maleável, e o pojétil, ao atingi B, fica peso e oscilando no inteio do bloco sem pede enegia consideável com esse movimento de oscilação. S2: O bloco B é de mateial duo, e o pojétil, ao atingi B, fica paado no inteio do bloco. Em face dessas infomações, é coeto afima que o bloco B se moveá po uma distância maio na situação S2 que na situação S. 75 Se, ao se choca com o bloco B, o pojétil fica peso a ele e ambos passaem a se move juntos com a velocidade v f, então a quantidade de enegia cinética que foi tansfomada em outa foma de enegia seá dada po μv 2, em que μ é a massa 2 eduzida do sistema. 8

4 Consideando as equações de Maxwell D H = J + t E B B E = t H D, em que,,, e J são, e espectivamente, os vetoes campo elético, densidade de fluxo magnético, campo magnético, densidade de fluxo elético e densidade de coente elética, julgue os itens que se seguem. B E = t 8 A equação, estabelece que a vaiação da densidade de fluxo magnético com o tempo tem como esultado um campo elético. Poém, se fo constante, E = 0, epesentando assim a equação paa um campo elético estático. D t 82 Nas equações de Maxwell, o temo é não nulo somente em meios condutoes. B V R V2 R2 Com base no cicuito apesentado na figua acima no qual V epesenta uma fonte DC de 00 V e V2 epesenta uma fonte CA de 00 V eficazes com fequência de 60 Hz; R é um esisto de 00 ohms e R2 é um esisto de 220 ohms e consideando que as fontes têm esistências intenas despezíveis, julgue os itens seguintes. 83 A fonte CA não pode fonece potência aos esistoes devido à pesença da fonte CC em séie no cicuito. 84 Pelo pincípio da supeposição, ao se soma a potência fonecida pela fonte CC (estando a fonte CA em epouso) à potência fonecida pela fonte CA (estando a fonte CC em epouso) obtém-se um esultado incoeto paa a potência dissipada no esisto de 220 ohms. 9

5 Um capacito de placas condutoas paalelas apesenta ente as placas um dielético não condutivo impegnado com esfeas de Z cobe. As esfeas de aios não despezíveis são posicionadas de foma a não se tocaem nem tocaem nas placas do capacito. A pati dessas infomações, julgue os póximos itens, elativos às popiedades eléticas dos mateiais. θ 85 Considee que o dielético tenha sido tocado pelo vácuo e que uma mesma tensão contínua tenha sido aplicada ente as placas. Nessa situação, se a distância ente as placas aumenta, a quantidade de cagas amazenadas nas placas diminuiá. 86 A capacitância não se alteaá se as esfeas de cobe foem etiadas, ficando todo o meio ente as placas peenchido pelo mesmo dielético. Y Ø X Em um sistema de coodenadas esféicas (, θ, φ ) que epesentam os campos adiados paa uma antena dipolo idealizada no Sistema Intenacional de Unidades (SI), as equações são as seguintes: E IΔzωμ E = [ sen( θ) sen( ωt β) ] θ$ 4π H I Δ z β = [ sen( θ) sen( ωt β) ] φ$ 4π em que é o veto campo elético, é o veto campo magnético, I é a intensidade de coente na antena, Δz é o H Consideando a figua acima, que apesenta uma espia condutoa cicula posicionada em uma egião onde existe um campo magnético apontando paa foa do papel e que vaia com o tempo, julgue os itens subsecutivos. 87 Uma foça eletomotiz suge devido à vaiação do fluxo magnético, a qual induz na espia uma coente. Caso a espia seja etiada, essa foça eletomotiz desapaeceá. 88 Apenas a vaiação do fluxo magnético na egião intena limitada pela espia condutoa contibui paa o sugimento da coente induzida na espia. 89 Se o fluxo vaia e o sentido de sua vaiação fo modificado, de modo que, em vez de diminui passe a aumenta, o sentido da coente elética na espia não se alteaá. compimento da antena, ω é a fequência angula, μ é a pemeabilidade magnética do meio, t é o tempo, β é a constante de fase e θ $ e φ $ são, espectivamente, vetoes unitáios nas dieções θ e φ. Com base na figua, que apesenta um sistema de coodenadas esféicas, e nas infomações acima, julgue os itens subsequentes. 90 As equações expessam os campos de uma onda plana unifome. 9 Não existe difeença de fase ente os campos elético e magnético. 0

6 Explosões nucleaes ocoidas duante testes subteâneos geam ondas sísmicas caacteísticas que podem se detectadas po estações sismológicas. Sabendo-se o tempo exato que o sinal da onda sísmica levou paa chega a tês difeentes estações, é possível detemina a oigem da explosão. Nesse sentido, considee que um país tenha explodido uma bomba nuclea localizada em uma base seceta na posição A e que essa base esteja alinhada a duas estações sismológicas localizadas nos pontos B e C nas fonteias leste e oeste de A, espectivamente. Considee, ainda, que o solo no qual a onda sismológica viaja com velocidade de m/s seja unifome. Com base nessas infomações, julgue os itens a segui. 92 Caso também sejam geadas ondas no a, o sinal dessas ondas chegaia às estações mais cedo que o sinal das ondas sísmicas do solo. 93 As ondas sísmicas descitas são exemplos de ondas eletomagnéticas. 94 Considee que a estação em B tenha ecebido o sinal da onda às 4 h 30 min. e que a estação em C tenha ecebido às 4 h 40 min., do mesmo dia. Considee, ainda, que a distância ente B e C seja igual a km. Nessa situação, a explosão ocoeá a.800 km de B na dieção de A. 95 Se, no techo ente B e C, essa onda tive uma fequência de 2,0 Hz, então o compimento dessa onda seá de 2,0 km. Aceca dos telescópios de eflexão e de efação, julgue os póximos itens. 0 Os telescópios de efação são melhoes que os de eflexão, quanto ao bilho das imagens, po apesentaem maioes objetivas e não ocasionaem poblemas devido à abeação comática. 02 No telescópio de eflexão, empega-se um espelho convexo, enquanto no telescópio de efação, utiliza-se a lente objetiva. A espeito do expeimento de dupla fenda de Young, julgue os itens subsecutivos. 03 O padão de fanjas do efeido expeimento é fomado pela intefeência causada pela luz monocomática de uma única fonte que sofe difação ao passa po um sistema com duas fendas pequenas. 04 Mediante esse expeimento, pode-se detemina o compimento da onda de luz monocomática incidente utilizando-se a distância ente as fanjas. Ao manusea instumento musical, um musicista pendeu uma coda com o dedo esquedo, a uma distância de 0,5 m da extemidade em que ela está fixa, impedindo a coda de viba nesse ponto e não a empuando conta o baço do instumento, e, com a mão dieita, fez viba a coda. Consideando que a tensão dessa coda, que apesenta 20,0 g de massa e,50 m de compimento, seja igual a 300 N e que a velocidade do som no a seja de 300 m/s, julgue os itens subsequentes. 96 A velocidade da onda na coda é supeio a 40 m/s. 97 A coda iá viba no 4.º hamônico com uma onda de compimento igual a 0,5 m. Considee que duas cianças estejam bincando em dois balanços pesos em uma única baa de feo, com uma pequena folga que a pemite viba na hoizontal. A equação de deslocamento que dita o movimento de um dos balanços, desconsideando-se o amotecimento, é dada po x(t) =,6 cos(0,5t). Com base nessa situação, julgue os itens seguintes. 98 O fenômeno de essonância ocoeá caso as codas dos dois balanços tenham o mesmo compimento e supotem cianças de mesma massa. 99 Esse sistema é de movimento hamônico simples, cuja aceleação a(t) é popocional ao quadado da velocidade angula e ao negativo do deslocamento, dado, nesse caso, pela expessão a(t) =!0,4 cos(0,5t). 00 A fequência natual de oscilação desse sistema é supeio a 0,7 Hz.

7 Consideando que, em um sistema ideal, um lase emita luz de 565 nm polaizada veticalmente (0º) e que esse feixe luminoso incida sobe polaizadoes emovíveis que podem gia sobe o eixo do feixe de luz, julgue os itens a segui. 05 Caso o pimeio polaizado esteja com dieção de polaização a 45º e o segundo esteja a 90º com a vetical, 25% da luz conseguiá passa pelos dois polaizadoes. 06 Se o pimeio polaizado estive com dieção de polaização a 90º com a vetical, o feixe de luz não passaá po ele. Em junho de 203 foam comemoados os cem anos do modelo atômico de Boh, que consiste na ideia da quantização do momento angula. Consideando os conceitos da física modena desenvolvida a pati da metade do século passado, julgue os itens que se seguem. 07 A quantização do momento angula não está ligada à quantização da enegia poposta po Max Planck, em O sucesso inicial do átomo de Boh deve-se sobetudo à explicação quantitativa e qualitativa de como se davam as emissões das aias espectais, obsevadas em expeiências com o átomo de hidogênio. 09 Po possui inconsistências gaves, o modelo atômico fomulado po Ruthefod, que antecedeu ao modelo de Boh, não podeia se estável. 0 O modelo de Ruthefod foi concebido após te sido veificada expeimentalmente a alta densidade de cagas positivas do núcleo atômico. Assim, o núcleo do átomo deveia se compacto, consideavelmente meno que o átomo em si. Tal caacteística se manteve no átomo de Boh. O modelo atômico de Boh compovou que o efeito da inteação do spin dos elétons e do spin do póton que ocupa o núcleo é o que causa as estutuas finas no especto atômico. O paadoxo dos gêmeos é um expeimento mental impotante paa entende a elatividade especial e o efeito da dilatação tempoal. Esse expeimento consiste no fato de que enquanto um dos imãos fica em casa o outo faz uma viagem a uma velocidade póxima à velocidade da luz; no final da viagem, ao se encontaem, eles possuião idades difeentes. A pati dessas infomações, julgue os itens subsecutivos, a espeito da teoia da elatividade especial. 7 Nesse paadoxo, os efeenciais não são equivalentes, isto é, o imão viajante pode ealiza um expeimento a bodo da sua nave paa descobi que ele está em movimento e o imão que ficou em casa não pode. Isto poque, paa ealiza a viagem de ida e volta, aquele que viaja deve passa po momentos de aceleações e desaceleações. 8 A expessão da equivalência ente massa e enegia pode se usada paa explica o paadoxo dos gêmeos. 9 De acodo com o efeido paadoxo, ao final da viagem, o imão gêmeo que ficou em casa estaá mais velho que o imão que viajou. 20 A detecção de patículas elementaes denominadas múons em baixas altitudes, é uma evidência de como a dilatação tempoal de fato ocoe na natueza. A dualidade onda-patícula, evidenciada po difeentes expeimentos ealizados desde o final do século XIX, é um aspecto intigante da natueza. A esse espeito, julgue os itens seguintes. 2 Os pótons e nêutons confinados no núcleo atômico podem se modelados, inicialmente, a pati das suas funções de onda apisionadas a um poço de potencial finito. 3 O compotamento ondulatóio paa a matéia, po exemplo, paa elétons, apenas se manifesta quando essas patículas estão isoladas, nunca quando estão em gupos, como em um feixe de patículas. 4 Devido ao fato de a matéia se compota de foma simila às ondas, é possível concebe, po exemplo, intefeômetos de átomos. 5 A obsevação do padão de difação esultante da passagem de elétons de baixa enegia atavés de cistais se tonou um impotante diagnóstico paa o estudo da estutua intena destes cistais ou de supefícies. 6 O efeito Compton inveso ocoe quando fótons ecebem enegia de elétons quentes po intemédio de uma colisão. Nesse caso, a natueza copuscula da adiação eletomagnética é utilizada paa explica o fenômeno. 2

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