CONHECIMENTOS ESPECÍFICOS

Transcrição

1 SEDUCAM11_1_6N3445 CONHECIMENTOS ESPECÍICOS A figua acima epesenta o esquema de um expeimento do físico alemão Max Planck que evelou uma ealidade petubadoa paa o consenso científico de então. Usando uma montagem de placas gealmente utilizadas paa detecta o fenômeno de intefeência de ondas, Planck obsevou o compotamento das patículas atômicas quando submetidas ao mesmo pocesso. A espeito desse expeimento, julgue os itens a segui. 81 Esse expeimento evidencia a dualidade onda patícula, ou seja, as patículas atômicas emitidas apesentam popiedades tanto de patículas quanto de ondas. 8 Esse expeimento de Planck foi pecuso da modena teoia da elatividade. A enegia potencial de deteminado campo de foças bidimensional 1 é expessa pela elação U( x, y) = k( x + y ), em que k é uma constante de popocionalidade. Com base nessa elação, julgue os itens que se seguem. 83 A meno enegia potencial desse campo de foça apesenta valo negativo. 84 As componentes da foça que atua sobe uma patícula na pesença desse campo são X = -kx e Y = -ky. 85 O gáfico da função U(x,y) é simético em elação ao eixo U. O gáfico acima, conhecido po diagama de fases, epesenta temodinamicamente as fases da matéia em função da pessão P e da tempeatua T de uma mesma substância. Com elação ao diagama acima, julgue os itens subsequentes. 9 Uma substância na fase sólida ou na fase de vapo que se enconta a uma pessão abaixo da pessão do ponto tiplo, se aquecida ou esfiada, espectivamente, passaá dietamente de uma dessas fases paa a outa. 91 O diagama de fases seá o mesmo, qualque que seja a substância analisada. 9 O ponto P é denominado ponto tiplo ou ponto típlice, no qual as tês fases sólido, líquido e gasoso estão em equilíbio. A figua acima ilusta uma pista simplificada de uma montanhaussa, binquedo encontado em paques de divesões, composta de um tilho cuvado com um looping, apoiada sobe um plano hoizontal. Consideando que um pequeno bloco, de 1 g de massa, pode desliza sobe o tilho ilustado na figua acima, com atito despezível, e que o módulo da aceleação da gavidade local seja dado po 1 m/s, julgue os póximos itens. 86 Paa que o bloco se mantenha sobe a tajetóia definida pelo tilho, a meno velocidade atingida po ele ao passa pelo ponto E seá supeio a 3 m/s. 87 Medida em elação ao plano hoizontal, a enegia potencial gavitacional desse bloco, localizado no ponto A sobe o tilho, é igual a 1 7 egs. 88 Se o bloco fo abandonado sobe o tilho a pati do ponto A, sua velocidade, no looping, teá meno módulo quando passa pelo ponto C. 89 Se o bloco fo abandonado sobe o tilho a pati do ponto B, não completaá o looping. A figua acima epesenta o diagama pessão (p) vesus volume (V) de uma máquina témica ideal, conhecida como máquina de Canot, em que Q 1, T 1, Q e T coespondem, espectivamente, às quantidades de calo e às tempeatuas do fluido nas situações 1 e. Com base no diagama acima epesentado, julgue os póximos itens. 93 O endimento dessa máquina pode se aumentado, aumentando-se a difeença de tempeatua ente as fontes quentes e fias da máquina. 94 As tansfomações que ocoem de A paa B e de C paa D são isotémicas. 95 Nas tansfomações de D paa A e de B paa C, as tocas de calo com o meio exteno são máximas. 6

2 SEDUCAM11_1_6N3445 A ponte de Wheatstone, ilustada na figua acima, é uma montagem elética utilizada paa medi esistências eléticas. O cicuito é composto po uma fonte de tensão, um galvanômeto (G) e quato esistoes, sendo tês destes conhecidos. Paa detemina a esistência do esisto desconhecido, R x, a esistência do esisto vaiável, R, é ajustada até que a coente elética no galvanômeto seja igual a zeo. Dessa foma, diz-se que a ponte está equilibada. Consideando a ponte de Wheatstone acima devidamente equilibada, julgue os itens seguintes. 96 O valo da esistência elética do esisto desconhecido R x pode se deteminado pela expessão (R 1 R )/R A coente elética que passa pelos esistoes R 1 e R 3 é a mesma, independentemente do valo de suas esistências eléticas. 98 O potencial elético do ponto C é igual ao potencial elético do ponto B. A componente magnética da foça de Loentz,, quando uma caga q se desloca com velocidade em uma egião onde existe um campo com indução magnética B, é dada pela expessão = qv B. Julgue os itens a segui, tendo como efeência a expessão acima apesentada. 99 A foça esultante que atua sobe uma patícula lançada em uma egião onde existe um campo elético e um campo magnético pependiculaes ente si seá nula, independentemente da dieção da velocidade da patícula em elação ao campo elético e ao magnético. 1 Se a velocidade de uma patícula caegada fo paalela ao veto indução magnética, a dieção da foça magnética esultante sobe essa patícula seá paalela ao poduto v B. v Paa se estuda luz polaizada, pode-se utiliza o expeimento ilustado na figua I acima em que um feixe de luz, emitindo adiação em uma faixa de compimentos de onda ente 5 e 1. nm, incide pimeiamente em um polaizado, em seguida incide sobe um analisado, atingindo um detecto do tipo fotocélula (áea do catodo igual a m ). O pocedimento expeimental consiste em oda o analisado no sentido hoáio e medi a intensidade da luz tansmitida, I, em função do ângulo de otação,, medido em elação ao eixo y mostado na figua I. O esultado do expeimento é apesentado no gáfico da figua II acima. Admite-se que, paa esse expeimento, os polaizadoes são incapazes de polaiza a adiação infavemelha. Consideando a velocidade da luz, c = m/s; a constante de Planck, h = 6, J.s; 1 ev = 1, J; e 1 nm = m, julgue os itens que se seguem. 11 A intensidade máxima da luz infavemelha detectada é igual a 8 W. 1 Consideando 1 W de intensidade de enegia luminosa, paa a adiação de compimento de onda 8 = m, o númeo de fótons po segundo que incide na fotocélula é maio que O ângulo ente o eixo de polaização do polaizado e o eixo y mostado na figua é de º. 14 Se a janela da célula detectoa fo feita de vido com índice de efação n = 1,33 e a incidência do feixe luminoso fo pependicula à supefície da janela, o desvio sofido pelo aio luminoso seá de,7 o. RASCUNHO 7

3 SEDUCAM11_1_6N3445 Uma fonte de luz (compimento de onda 8 = 556,3 nm) incide em uma fenda simples de lagua a. A intensidade obsevada em um antepao é descita po I = I [ ] sen( β / ) ( β / ) em que πasen( θ ) β = e é o ângulo ente a pependicula ao plano do λ antepao e a eta que liga o cento da fenda ao cento do antepao dietamente à fente do feixe incidente. A pati dessas infomações e aceca das leis físicas básicas, julgue os itens subsecutivos. 15 O padão de intefeência obsevado quando um eléton passa pela fenda citada no texto uma única vez é semelhante ao padão de intefeência obsevado quando a luz passa pela mesma fenda. 16 Em um micoscópio eletônico, quanto maio o potencial de aceleação do eléton obsevado, meno o seu compimento de onda de Boglie. 17 Os fenômenos difação e intefeência são explicados a pati das leis físicas básicas da supeposição de ondas. 18 A intensidade luminosa no cento do antepao ( = o ) é nula. 19 Se a lagua a da fenda fo o dobo do compimento de onda da luz λ, haveá uma fanja escua no antepao em = 3 o. 11 Suponha o modelo de Boh paa o átomo de hidogênio, no qual a enegia associada a um nível n é dada po E n = (13,6 ev) n. Então, é coeto afima que o compimento de onda da fonte de luz é o esultado da tansição dos níveis n = 3 paa n = 1. O gáfico acima mosta o compotamento da amplitude A em função da fequência de oscilação T da foça aplicada em um oscilado mecânico amotecido, com massa m=1 kg, paa o caso de duas laguas de essonância ( A e ( B, associadas às cuvas A e B, espectivamente. A equação difeencial paa esse sistema é d x () t dx t + γ () + ω xt t, cuja solução é do () = cos( ω ) dt dt m tipo x( t) = Acos( ωt δ ), em que A é uma expessão dada po A( ω) = / m / 1 [( ω ω ) + ( γω) ] em que ω = k / m e γ = b/ m. A constante elástica e a constante de amotecimento são k e b, espectivamente., A pati das infomações acima, julgue os póximos itens. A figua acima ilusta o esquema conhecido como espalhamento Compton, no qual um fóton com compimento de onda 8 i incide em um eléton, inicialmente em epouso, que é espalhado com um ângulo N, oientado no sentido anti-hoáio da tajetóia inicial. O fóton muda sua tajetóia e é espalhado em uma dieção, no sentido hoáio em elação à tajetóia inicial, com um compimento de onda 8 f. Como esultado, tem-se que a difeença ente os compimentos de onda final e inicial, em meto, pode se definida pela elação: h 1 Δλ λ λ = (1 cosθ ) =,46 1 (1 cosθ ). f i mc Consideando as infomações acima e que, na equação, h é a constante de Planck e c é a velocidade da luz, julgue os itens subsequentes. 111 Na dedução da expessão paa )8 é coeto considea que a enegia de ecuo do eléton pode esta na egião elativística, o que significa que sua velocidade é meno que c/1. 11 Uma fonte tadicional de aios X que emite em um compimento de onda 8 i =,154 nm tem vaiação no seu compimento de onda meno que %. 113 O espalhamento Compton não pode se descito pela teoia eletomagnética clássica. 114 A lagua de essonância ( A é maio que a lagua de essonância ( B. 115 A viscosidade do sistema (associada à constante b) não afeta a fequência de essonância. 116 A constante elástica do sistema k é igual a 1 N/m. 117 O valo da foça é 1 vezes o valo da constante elástica k. Uma difeença impotante ente um sistema massa-mola, uma coda vibante ou um tubo sonoo é o fato de, no sistema massa-mola, have apenas uma fequência natual, ao passo que nos outos o númeo de fequências natuais tende ao infinito, dependendo das condições de contono do mateial. Po exemplo, paa um fio peso nas extemidades, a uma distância L, a elação ente a tensão aplicada, T, e a velocidade de popagação, v, de uma onda é do v T tipo seguintes. 1/. Consideando essas infomações, julgue os itens 118 Se a tensão em um fio vibante fo aumentada, o númeo de nodos aumenta. 119 Uma coda vibante de compimento L, pesa nas extemidades, apesenta um conjunto de n fequências natuais de vibação dadas po nv f n = L popagação da onda nessa coda., em que v é a velocidade de 1 No caso das vibações sonoas em tubos de tamanho L, abeto em uma extemidade e fechado na outa, todos os hamônicos estão pesentes. 8

4 SEDUCAM11_1_6N3445 PROVA DISCURSIVA Nesta pova, faça o que se pede, usando o espaço paa ascunho indicado no pesente cadeno. Em seguida, tansceva o texto paa a OLHA DE TEXTO DEINITIVO DA PROVA DISCURSIVA, no local apopiado, pois não seão avaliados fagmentos de texto escitos em locais indevidos. Qualque fagmento de texto além da extensão máxima de linhas disponibilizadas seá desconsideado. Na folha de texto definitivo, identifique-se apenas no cabeçalho da pimeia página, pois não seá avaliado texto que tenha qualque assinatua ou maca identificadoa foa do local apopiado. Na física, uma onda é uma petubação oscilante de alguma gandeza física no tempo e no espaço. Tais oscilações são, nomalmente, caacteizadas pelo compimento de onda e pela fequência com a qual tais oscilações ocoem. Essas duas gandezas estão elacionadas po meio da velocidade de popagação da onda, que, no caso de ondas mecânicas, depende das popiedades elásticas do meio. No caso unidimensional, a elação ente as ondas é dada pela equação 1 v t u u = x. No vácuo, a velocidade da onda depende da pemeabilidade e da pemissividade do meio de popagação. As ondas obedecem ao pincipio da supeposição e uma das consequências desse pincípio é o fenômeno do batimento, cujo gáfico da amplitude em função do tempo está esquematizado na figua abaixo. Tendo o texto acima como efeência inicial, edija um texto dissetativo abodando, necessaiamente, os seguintes aspectos: < classificação das ondas quanto a meio de popagação e dieção de popagação, dando exemplos; < elação ente velocidade, fequência e compimento de onda; < pincípio da supeposição; < ondas em intefaces e fendas, com exemplos; < batimentos, velocidade de fase e velocidade de gupo. 9

5 SEDUCAM11_1_6N3445 RASCUNHO