Curso de Férias 2015

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1 1. Termometria (FÍSICA) PROF. AUGUSTO MELO C K F Temperatura é a gradeza que, associada a um sistema, represeta seu estado térmico, sedo caracterizada pela medida do grau de agitação molecular do corpo. 2. Trasferêcia de Calor CONDUÇÃO: É o processo de propagação de calor, predomiate os sólidos, o qual a eergia térmica passa de partícula para partícula do meio material. Dois ou mais sistemas físicos estão em equilíbrio térmico etre si quado suas temperaturas são iguais. Calor é a eergia térmica em trâsito de um corpo para outro ou de uma parte para outra de um mesmo corpo, trâsito esse provocado por uma difereça de temperatura. f Q t f K A Eergia térmica de um corpo é o somatório das eergias de agitação das suas partículas, e depede da temperatura do corpo e do úmero de partículas existetes. Potos fixos: 1º Poto fixo: poto do gelo temperatura a qual o gelo e a água permaecem em equilíbrio térmico, quado sob pressão ormal. 2º Poto fixo: poto do vapor temperatura a qual a água etra em ebulição, sob pressão ormal. f = fluxo de calor Q quatidade de calor t itervalo de tempo K costate de codutibilidade térmica A área módulo da difereça de temperatura espessura Covecção: É o processo de propagação de calor o qual a eergia térmica muda de local, acompahado o deslocameto do próprio material aquecido. Relações etre escalas: C K F Relações etre variações de temperaturas: 1

2 Irradiação: É o processo de propagação de calor o qual a eergia, deomiada radiate, apreseta-se a forma de odas eletromagéticas, pricipalmete como ifravermelhas. Calor sesível: Q c m Q mc Q ml Calor latete: Importate lembrar que a temperatura permaece ialterada durate todo o processo de mudaça de fase. Capacidade térmica: é a razão etre a quatidade de calor (Q) que o corpo troca (gahado ou perdedo) e a variação de temperatura ( Ɵ) que ele sofre esta troca. Sua uidade de medida o Sistema Iteracioal de Uidades ( S.I ) é o J / K, sedo que a mais usada é a cal / C. Vale destacar que a capacidade térmica é uma característica do corpo, portato, dois objetos de materiais diferetes podem apresetar à mesma capacidade térmica. C mc C Q 3. Calorimetria Potêcia: P ot t 4. Pricípio geral das trocas de calor Quado um corpo recebe ou cede uma certa quatidade de eergia térmica, podemos observar, como cosequêcia, uma variação de sua temperatura (calor sesível) ou uma mudaça em seu estado físico calor latete). Q 0 Q Q 0 A B Em um sistema termicamete isolado, a soma algébrica das quatidades de calor trocadas etre os corpos é igual é ula. A uidade de calor, o SI, é o Joule (J); Usualmete usamos a caloria (cal). Defie-se Caloria como sedo a quatidade de calor ecessária para que um grama de água pura, sob pressão ormal, teha sua temperatura elevada de 14,5 C para 15,5 C. Calor específico: O calor específico de uma substâcia represeta a quatidade de calor ecessária para que 1 grama da substâcia eleve a sua temperatura em 1 C Estados físicos da matéria Quado é aalisado microscopicamete um corpo os estados sólido, líquido e gasoso, ota-se que: No estado sólido, as partículas que costituem o corpo possuem uma grade vibração em toro de sua posição; No estado líquido, as partículas, além de vibrarem, apresetam movimeto de traslação o iterior do líquido; No estado gasoso, as partículas, além de vibrarem itesamete, também trasladam com grade velocidade o iterior da massa gasosa.

3 Processos de mudaça: Fusão: passagem de sólido para líquido; Solidificação: passagem de líquido para sólido; Vaporização: passagem de líquido para vapor; Codesação: passagem de vapor para líquido; Sublimação: passagem de sólido para vapor ou vapor para sólido, processo também cohecido como cristalização. 6. Dilatação térmica Ates do aquecimeto Depois do aquecimeto Dilatação liear L L0 L LL 0 L L0(1 ) Dilatação superficial A A A 0 A A0 A A0(1 ) 2 No caso de uma chapa furada, o furo dilata-se como se fosse uma ova chapa. 3

4 Dilatação aômala da água: Dilatação aômala é uma característica presete em algumas substâcias, com destaque para a água, ode há um comportameto irregular em relação às variações térmicas. No caso da água, o aquecimeto provoca uma cotração em seu volume o itervalo de temperatura etre 0 C e 4 C. Dilatação volumétrica V V V V V V V 0(1 ) = 3 COMPRIMENTO LARGURA ALTURA Dilatação dos líquidos: Etão, quado a temperatura de certa quatidade de água aumeta a partir de 0 0 C, ocorre dois efeitos que se opõem quato à sua maifestação macroscópica: a maior agitação térmica molecular produz um aumeto a distâcia média etre as moléculas, o que se traduz por um aumeto de volume (dilatação); as potes de hidrogêio se rompem e, devido a esse rompimeto, a ova situação de equilíbrio as moléculas se aproximam uma das outras, o que se traduz por uma dimiuição de volume (cotração). Ambos os efeitos estão sempre ocorredo. A predomiâcia de um ou outro efeito é que vai acarretar a dilatação ou cotração da água. Daí podermos cocluir que, de 0 0 C a 4 0 C, predomia o segudo efeito (rompimeto das potes de hidrogêio), acarretado cotração da água. No aquecimeto acima de 4 0 C, o efeito predomiate passa a ser o primeiro (aumeto da distâcia) e, por isso, ocorre dilatação. 7. Gases idealizados V V V 0 0 V V V V 0(1 ) V V V Líquido Recipiete Aparete Líquido Recipiete Aparete Os gases idealizados devem obedecer ao seguite modelo: 1. as moléculas costituites do gás devem se mover de forma desordeada; 2. as moléculas costituites do gás devem ser idepedetes uma das outras, isto é, a úica forma de iteração possível é a colisão que sofrem com as paredes do recipiete e etre si; 3. as moléculas do gás sofrem apeas colisões perfeitamete elásticas etre si e com as paredes do recipiete que as cotém; 4. as dimesões das moléculas do gás devem ser desprezadas quado comparadas com as distâcias etre as mesmas; 5. as forças itermoleculares só se maifestam durate as colisões; 6. cada colisão tem tempo desprezível quado comparadas com o tempo etre as colisões. Codições ormais de temperatura e pressão (CNTP): P 1 atm 76 cmhg CNTP T 0 C 273 K 4 Codições ambietes de temperatura e pressão (CATP):

5 P 1 atm 76 cmhg CATP T 25 C 298 K Lei geral dos gases: Equação de Clapeyro: Mistura de gases: P V T P V T o o i i o 0 i i PV RT Pfial Vfial P V P V T T T fial m M T Q Q FONTE QUENTE FONTE FRIA QFRIO T 1 1 Q T QUENTE FRIO QUENTE T Q QUENTE Eergia ciética de traslação do gás: Eergia ciética média: 8. Termodiâmica Ec 3 K T 2 Trabalho a pressão costate: Trabalho a pressão variável: Ec T PV T N Área 3 RT 2 Máquias frigoríficas: Q S T Etropia: Balaço Eergético: Q FRIA e T recebe calor Q 0 cede calor Q 0 ao troca calor Q 0 U TGas realiza trabalho T 0 Gás recebe trabalho T 0 ao realiza em recebe trabalho T 0 Q U aumeta a eergia itera U 0 dimiui a eergia itera U 0 ao varia a eergia itera U 0 Q T Variação de eergia itera: Primeira Lei da Termodiâmica: Seguda Lei da Termodiâmica: 3 U RT 2 U QT 5

6 9. Odulatória Iterferêcia: Mecâica Quato a atureza Eletromagética Uidimesioal Classificação Quato ao meio de propagação Bidimesioal Tridimesioal Logitudial Quato ao modo de vibração Trasversal Mista V F ' Frequêcia: Período: f t t T V Eq. fudametal da odulatória: Velocidade de propagação de odas trasversais em cordas tesas. ' m L 1 F V r d f A A A R R 1 2 A A A 1 2 Experiêcia de Youg Dd N 2 Se N é par Iterferêcia costrutiva Odas em fase Se N é ímpar Iterferêcia destrutiva Se N é par Iterferêcia destrutiva Odas em oposição Se N é ímpar Iterferêcia costrutiva d y 2 D Se é par: P é atigido por um máximo de itesidade; Se é ímpar: P é atigido por um míimo de itesidade. Difração: Christia Huyges ( ), o fial do século XVII, propôs um método de represetação de fretes de oda, ode cada poto de uma frete de oda se comporta como uma ova fote de odas elemetares, que se propagam para além da região já atigida pela oda origial e com a mesma frequêcia que ela. 6

7 Timbre: É esta propriedade do som que os permite distiguir uma fote soora de outra, mesmo que estejam produzido sos com a mesma frequêcia. Itesidade: Em termos de itesidade, os sos podem ser fortes ou fracos. E I S 2 2 t I kf A 10. Acústica Nível sooro: 10 N 10 I I 0 N 10log Míima itesidade física ou limiar de audibilidade (I o ): é o meor valor da itesidade física aida audível, vale: I o W m 2 I I 0 Acústica é o estudo das odas sooras; Odas sooras são mecâicas, logitudiais e tridimesioais; Odas sooras ão se propagam o vácuo; Som Máxima itesidade física ou limiar de dor (I máx ): é o maior valor da itesidade física suportável pelo ouvido, vale: Batimeto: I máx W 1 m 2 f f f BAT 2 1 Difração: Ifrassom: sos com frequêcias abaixo de 20 Hz. Não perceptível ao ser humao; Ultrassom: sos com frequêcias acima de Hz. Não perceptível ao ser humao; Som audível: sos com frequêcias perceptíveis ao ser humao (20 Hz a Hz) V V V Sólidos Líquidos Gases Qualidades fisiológicas do som Altura: É através da altura que podemos distiguir um som agudo (fiiho, alto), de um grave (grosso, baixo). d 7

8 Ressoâcia: Quado um sistema físico são ijetados impulsos de eergia periodicamete com uma frequêcia igual a uma de suas frequêcias prefereciais de vibração, o sistema passa a vibrar com amplitude progressivamete crescete, que tede ao maior valor possível. Neste caso, dizemos que o sistema em questão etrou em RESSONÂNCIA. Abertos: Tubos sooros: Reflexão: A reflexão do som ocorre da mesma forma que a reflexão da luz. Quado uma oda soora se propaga e ecotra um obstáculo, como uma parede, por exemplo, icide sobre a barreira e retora para o meio o qual estava se propagado. Persistêcia acústica é o meor itervalo de tempo para que dois sos ão se separem o cérebro. A persistêcia acústica do ouvido humao é de 0,1 s. d V t 2 Eco: ocorre quado t > 0,1 s. O observador ouve separadamete o som direto e o som refletido. Reverberação: ocorre quado t < 0,1 s. Há um prologameto da sesação auditiva. Reforço: ocorre quado t 0 s. Há somete um aumeto da itesidade soora. 2L Fechados: f V 2 f f L 1 Odas estacioárias: 4L N f o f NV 4 Efeito Doppler V S Vo ff Vs VF f Nf L 1 2L f V 2L f f 1 8

9 11. Óptica Geométrica Velocidade da luz o vácuo: Espectro Eletromagético c / m s Classificação das fotes de luz quato ao tamaho: Fote de Luz Putiforme Uma fote de luz é chamada de putiforme quado as suas dimesões são desprezíveis em relação à distâcia do objeto ilumiado. Fote de Luz Extesa Uma fote de luz é chamada de extesa quado suas dimesões são cosideráveis em relação à distâcia do objeto ilumiado. Meios Ópticos Num meio material, as luzes moocromáticas têm velocidades diferetes (meores que m/s), decrescedo o setido da luz vermelha para a luz violeta. Classificação dos feixes de luz Os feixes de luz admitem a seguite classificação: Classificação das fotes de luz: Paralelo divergete covergete Pricípios da Óptica Geométrica Pricípio da propagação retilíea da luz Nos meios trasparetes e homogêeos a luz se propaga em liha reta. Pricípio da idepedêcia dos raios de luz Corpos Ilumiados (ou Fote de Luz Secudária) São os que refletem a luz proveiete de uma fote de luz primária. 9 Quado ocorre cruzameto de raios de luz, cada um deles cotiua sua propagação idepedetemete da preseça de outros.

10 Pricípio da reversibilidade dos raios de luz Fases da Lua Aplicações do pricípio da propagação retilíea da luz Sombra e peumbra AS FASES LUNARES OCORREM AO MESMO TEMPO ão importado a localização do observador, porém ão são percebidas da mesma forma. No hemisfério Norte o aspecto da Lua é ivertido em relação ao visto por um observador o hemisfério Sul. Eclipse solar Câmara escura de orifício d D h H Feômeos ópticos Eclipse luar Refração regular e difusa 10

11 Refração seletiva Elemetos S = superfície refletora N = reta ormal RI = raio icidete RR = raio refletido i = âgulo de icidêcia r = âgulo de reflexão Reflexão Leis da reflexão 1ª Lei: O raio icidete, a reta ormal e o raio refletido pertecem ao mesmo plao (são coplaares). Reflexão seletiva 2ª Lei: O âgulo de icidêcia é igual ao âgulo de reflexão (i = r). Costrução das images os espelhos plaos A reflexão seletiva é resposável pelas cores dos objetos. A costrução da imagem de um poto objeto os mostra o mecaismo da formação das images em um espelho plao. A imagem e objeto são simétricos em relação ao espelho plao. Eatiomorfismo Espelhos plaos É o feômeo da simetria de dois objetos que ão podem se sobrepor. Espelho Plao É toda superfície plaa, polida e com alto poder refletor. 11

12 Campo visual de um espelho plao Chama-se campo de um espelho plao, para determiado observador, a região do espaço que pode ser cotemplada por ele pela reflexão da luz o espelho. Traslação de um espelho plao Cosidere um observador O parado diate de um espelho plao colocado a posição 1. Imagie que em um itervalo de tempo Δt, o espelho seja deslocado até a posição 2. Se houver movimeto relativo etre o observador ( ) e o espelho (movimeto retilíeo e uiforme), a velocidade cosiderada para o espelho será a velocidade relativa, assim: V 2V i E V O ode; Se o espelho e observador se deslocarem o mesmo setido: V V V R E O A região destacada correspode ao campo do espelho em relação ao observador O. Tamaho e altura míimas de um espelho Qual é o tamaho míimo e a altura míima de um espelho plao para que uma pessoa se veja ele de corpo iteiro? Se o espelho e o observador se deslocarem em setidos opostos: V V V R E O Associação de espelhos plaos circuferêcia com origem o vértice da associação. 12

13 O úmero de images formadas pela associação é determiado pela fórmula: o ode α é o âgulo formado pelos espelhos. Obs.: As images formadas por um úmero ímpar de reflexões são sempre eatiomorfas (ivertidas lateralmete) em relação ao objeto. Foco de um sistema óptico O foco de um sistema óptico qualquer é um poto que tem por cojugado um poto situado o ifiito (impróprio). Rotação de um espelho plao Costrução gráfica das images os espelhos esféricos Espelho côcavo 2 Espelho Esférico Deomia-se espelho esférico toda calota esférica em que uma de suas superfícies é refletora e a reflexão é regular. Espelho covexo Quato a posição: direita Características da imagem Quato a atureza: virtual Quato ao tamaho: meor 13

14 Veremos agora o estudo aalítico dos espelhos esféricos. Através de duas equações poder-se-á determiar, umericamete, as características das images. f > 0 espelho esférico côcavo f < 0 espelho esférico covexo p > 0 objeto real p < 0 objeto virtual p > 0 imagem real (ivertida) p < 0 imagem virtual (direita) o > 0 objeto acima do eixo pricipal o < 0 objeto abaixo do eixo pricipal i > 0 imagem acima do eixo pricipal i < 0 imagem abaixo do eixo pricipal A > 0 imagem direita (virtual) A < 0 imagem ivertida (real) A < 1 imagem meor que o objeto A = 1 imagem igual ao objeto A > 1 imagem maior que o objeto o = Altura do objeto i = Altura da imagem p = distâcia do objeto ao vértice do espelho p = distâcia da imagem ao vértice do espelho f = distâcia focal (distâcia do foco ao vértice) R = raio de curvatura (distâcia do cetro de curvatura ao vértice do espelho) C = cetro de curvatura F = foco pricipal do espelho V = vértice do espelho A = aumeto liear trasversal Referecial de Gauss Côcavo f 0 Espelho Covexo f 0 f 0 Côcava R 0 f 0 Siais Lete Covexa R 0 f Plaa 1 0 R p' 0 Real A 0 (ivertida) Projetável p' 0 Imagem Virtual A 0 (direita) Não é projetada Meor A 1 Tama ho Igual A 1 Maior A 1 3. Leis da Refração (Válido para a luz da esquerda para direita) 1ª Lei da Refração: Equação de Gauss R f f p p' pp ' f p p' RI, RR e N são coplaares Equação do aumeto liear A i ' A p o p f ' A A f p f p f Regra de siais 14

15 2ª Lei da Refração: Lei de Sell Descartes 4. Âgulo Limite e Reflexão Total 1 se i 2 se R i R Se ocorrer icidêcia ormal (i = 0 ) ão haverá desvio, idepedetemete da refrigêcia dos meios. Sedo se L meor maior 1 2 Se i 0 R 0 Se o meio 2 é mais refrigete que o meio 1, o raio de luz refratado se aproxima da ormal. Para que ocorra reflexão total a luz: deve estar se propagado do meio mais refrigete para o meio meos refrigete. deve icidir com um âgulo maior que âgulo limite. 5. Dioptro Plao i R 1 2 i R Se o meio 2 é meos refrigete que o meio 1, se ocorrer a refração, o raio de luz refratado se afasta da ormal. i R H H real aparete objeto observador 1 2 i R 6. Dispersão da Luz 15

16 7. Lâmia de Faces Paralelas Cor Ídice de refração Vermelho 1,414 Alarajada 1,520 Amarela 1,590 Verde 1,602 Azul 1,680 Ail 1,701 Violeta 1,732 Equação dos Fabricates de Letes (Equação de Halley) Foi proposta por Edmod Halley 1 e mostra que a abscissa focal de uma lete (f) pode ser calculada a partir dos ídices de refração (do material que a costitui e do meio ode ela deverá estar imersa) e dos raios de curvatura de suas faces: 1 1 V 1 lete meio RFace 1 RFace 2 Temos que: d se ( i R) e cos R 8. Prismas Defiimos prisma como um cojuto de três meios homogêeos e trasparetes separados por duas superfícies plaas e ão paralelas. f 0 Côcava R 0 f 0 Face Covexa R 0 f Plaa 1 0 R Associação de letes justapostas V V V R 1 2 Associação de letes separadas: V V V V V d R Vergêcia de uma lete V i1 i2 A 2 mí ia Tedo-se uma lete esférica, um dado meio, defie-se vergêcia (V) como sedo o iverso da sua distâcia focal. 1 f 1 dioptria 1 di 1 m 1 "grau" metro 1 Observações: Quado a soma algébrica de f 1 e f 2 for igual a d (f 1 + f 2 = d) o sistema é afocal, isto é, a vergêcia da lete equivalete é igual a zero. Na associação de letes delgadas justapostas, a lete equivalete se situa a mesma posição das letes compoetes, mas a associação de letes separadas esta posição depede da distâcia que as separa e dos tipos das letes compoetes. Covergete V 0 Sistema Divergete V 0 Afocal V 0 1 Edmod Halley (8 de Novembro de 1656, Haggersto, perto de Lodres - 14 de Jaeiro de 1742, Greewich) foi um astrôomo e matemático britâico. 16

17 12. Óptica da Visão. Acomodação Visual: Para que as images cojugadas pelo sistema óptico do globo ocular sejam ítidas, elas devem formar-se sobre a retia, cuja distâcia da imagem projetada o fudo do olho em relação ao cristalio é costate, em média 15 mm. Astigmatismo: V d 1 MÍOPE dre (ifiito) Pr 0,25 moto d 1 1 V d d próximo óximo Remoto m A correção é feita com letes cilídricas (tóricas) egativas apeas o meridiao vertical ou cirurgicamete. Presbiopia (vista casada): é a perda da acomodação visual relacioada à idade cohecido também como Vista Casada. Acredita-se que a Presbiopia seja o resultado da redução da elasticidade do cristalio e/ou dos músculos ciliares. Cosequêcia da presbiopia é a dificuldade de alterar o foco de uma distâcia para outra, por exemplo, os idivíduos que ão precisam de óculos para exergar à distâcia, geralmete otam uma dificuldade em ler materiais impressos. Ametropias: 13. Exercícios: Hipermetropia: 1 1 V d d N H 01. Alfredo Moser, um mecâico mieiro, desevolveu um sistema de ilumiação baseado em garrafas pet de dois litros preechidas com uma solução de água e cloro. Capaz de ilumiar ambietes fechados durate o dia, a lâmpada de Moser já é usada em diversos países. Sua istalação exige que ela seja adaptada o teto de forma que metade do seu corpo fique para fora da casa e metade para detro. A iteção é que a luz do sol icida a parte da garrafa que fica acima do telhado e seja desviada pelo líquido detro da garrafa para o iterior da residêcia. Uma ideia simples e eficiete que está baseada a propriedade da luz cohecida como a) idução. b) reverberação. c) iterferêcia. d) codução elétrica. e) refração. Miopia: 17

18 02. É comum aos fotógrafos tirar fotos coloridas em ambietes ilumiados por lâmpadas fluorescetes, que cotêm uma forte composição de luz verde. A cosequêcia desse fato a fotografia é que todos os objetos claros, pricipalmete os bracos, aparecerão esverdeados. Para equilibrar as cores, deve-se usar um filtro adequado para dimiuir a itesidade da luz verde que chega aos sesores da câmera fotográfica. Na escolha desse filtro, utiliza-se o cohecimeto da composição das cores-luz primárias: vermelho, verde e azul; e das cores-luz secudárias: amarelo = vermelho + verde, ciao = verde + azul e mageta = vermelho + azul. Dispoível em: Acesso em 20 maio 2014 (adaptado). Na situação descrita, qual deve ser o filtro utilizado para que a fotografia apresete as cores aturais dos objetos? a) Ciao. b) Verde. c) Amarelo. d) Mageta. e) Vermelho. 03. A figura represeta odas chegado a uma praia. Observase que, à medida que se aproximam da areia, as cristas vão mudado de direção, tededo a ficar paralelas à orla. Isso ocorre devido ao fato de que a parte da oda que atige a região mais rasa do mar tem sua velocidade de propagação dimiuída, equato a parte que se propaga a região mais profuda permaece com a mesma velocidade até alcaçar a região mais rasa, alihado-se com a primeira parte. O que foi descrito o texto e a figura caracteriza um feômeo odulatório chamado a) reflexão. b) difração. c) refração. d) iterferêcia. e) polarização. Texto para as questões 04 e 05 Com a explosiva evolução das comuicações, motivadas pela ecessidade de aumeto de capacidade de tráfego de voz, vídeo e dados de alta velocidade, costatemete os deparamos com ovos coceitos em tecologias em termo de meios de trasporte das iformações. É essa ideia que surge a fibra ótica, que garate ível elevado de fiabilidade em ível de trasmissão de siais e dados, voz e vídeo. Cabos de fibra óptica estão substituido fios de cobre para aumetar a velocidade de trasmissão de iformação digital. Estes cabos são feixes de fios de vidro extremamete puros que foram revestidas em duas camadas de plástico reflexivo. Uma fote de luz é ligada e desligada rapidamete a uma extremidade do cabo de trasmissão de dados digitais. 04. Ates do seu emprego as comuicações, as fibras óticas já viham sedo usadas para a ilumiação e ispeção das cavidades do corpo humao, o que possibilitou o desevolvimeto de técicas diagósticas como a edoscopia. O feômeo físico que permite guiar a luz, através de um feixe de fibras flexíveis, por um camiho curvo é a reflexão itera total. Para que esse feômeo ocorra, I. a luz deve icidir a partir de um meio de ídice de refração mais alto sobre a iterface com um meio de ídice de refração mais baixo. II. o âgulo de icidêcia da luz sobre a iterface de separação etre dois meios deve ser tal que o âgulo de refração seja de, o míimo, 90. III. a iterface de separação etre os meios itero e extero deve ser revestida com um filme refletor. Está(ão) correta(s) a) apeas I. b) apeas III. c) apeas I e II. d) apeas II e III. e) I, II e III. 05. Uma fibra óptica é um filameto flexível, trasparete e cilídrico, que possui uma estrutura simples composta por um úcleo de vidro, por ode a luz se propaga, e uma casca de vidro, ambos com ídices de refração diferetes. Um feixe de luz moocromático, que se propaga o iterior do úcleo, sofre reflexão total a superfície de separação etre o úcleo e a casca segudo um âgulo de icidêcia á, coforme represetado o deseho abaixo (corte logitudial da fibra). Com relação à reflexão total mecioada acima, são feitas as afirmativas abaixo. 18

19 I. O feixe lumioso propaga-se do meio meos refrigete para o meio mais refrigete. II. Para que ela ocorra, o âgulo de icidêcia α deve ser iferior ao âgulo limite da superfície de separação etre o úcleo e a casca. III. O âgulo limite da superfície de separação etre o úcleo e a casca depede do ídice de refração do úcleo e da casca. IV. O feixe lumioso ão sofre refração a superfície de separação etre o úcleo e a casca. Detre as afirmativas acima, as úicas corretas são: a) I e II b) III e IV c) II e III d) I e IV e) I e III 06. A cada mês surgem o Brasil sete mil ovos egócios a área de beleza, segudo levatameto do Sebrae. Em fevereiro de 2012, havia quase 185 mil salões. Em fevereiro deste ao, o úmero saltou para 265 mil, um crescimeto de 43%. Acesso em 09/06/2015 Um salão de beleza projeta istalar um espelho que aumeta 1,5 vezes o tamaho de uma pessoa posicioada em frete a ele. Para o aumeto ser possível e a imagem se apresetar direita (direta), a pessoa deve se posicioar, em relação ao espelho, a) ates do cetro de curvatura. b) o cetro de curvatura. c) etre o cetro de curvatura e o foco. d) o foco. e) etre o foco e o vértice do espelho. 07. A carreira em Odotologia O profissioal formado em Odotologia é resposável pela saúde bucal das pessoas. Ele atua a preveção, diagóstico e tratameto de problemas relacioados à mordida, gegiva e detes. O detista realiza tratametos estéticos e também iterveções relacioada à saúde bucal. Ele está apto a idetificar doeças através de exames clíicos, radiográficos e laboratoriais e, a partir do diagóstico, propor o tratameto mais adequado e receitar medicametos. Espelhos esféricos côcavos são comumete utilizados por detistas porque, depededo da posição relativa etre objeto e imagem, eles permitem visualizar detalhes precisos dos detes do paciete. Na figura abaixo, pode-se observar esquematicamete a imagem formada por um espelho côcavo. Fazedo uso de raios otáveis, podemos dizer que a flecha que represeta o objeto c) se ecotra etre F e V e apota a direção oposta à imagem. d) se ecotra etre F e C e apota a direção oposta à imagem. e) se ecotra sobre F e apota a direção oposta à imagem. 08. Um feixe de elétros icide sobre uma superfície, demarcado os lugares ode a atige. Todavia, há um ateparo com duas aberturas etre a fote emissora de elétros e a superfície, coforme represeta o esquema a seguir. Atualmete, sabe-se que a radiação tem um comportameto dual, ou seja, ora se assemelha a partículas, ora a odas. Cosiderado que o diâmetro das aberturas é muito meor do que o comprimeto de oda radiação icidete, que tipo de resultado será demarcado a superfície, levado em cota o comportameto odulatório do feixe de elétros? a) b) c) d) e) a) se ecotra etre F e V e apota a direção da imagem. b) se ecotra etre F e C e apota a direção da imagem A equação de Gauss relacioa a distâcia focal (f) de uma lete esférica delgada com as distâcias do objeto (p) e da imagem (p ) ao vértice da lete. O gráfico dado mostra a ampliação (m) da imagem em fução da distâcia do objeto para uma determiada lete delgada.

20 11. Sobre o olho humao, cosidere as seguites afirmações: Se o objeto estiver a 6 cm da lete, a que distâcia a imagem se formará da lete e quais as suas características? a) Será formada a 3,75 cm da lete uma imagem virtual, direita e meor. b) Será formada a 30 cm da lete uma imagem real, direita e meor. c) Será formada a 30 cm da lete uma imagem virtual, ivertida e meor. d) Será formada a 3,75 cm da lete uma imagem real, direita e maior. e) Será formada a 3,75 cm da lete uma imagem virtual, ivertida e meor. 10. Um feixe de luz composto pelas cores azul e amarela icide perpedicularmete a uma das faces de um prisma de vidro. A figura que melhor pode represetar o feômeo da luz atravessado o prisma é Dados: ídice de refração da luz amarela o vidro do prisma 1,515; ídice de refração da luz azul o vidro do prisma 1,528; ídice de refração da luz de qualquer frequêcia o ar 1. a) b) c) d) e) I. A parte do olho deomiada cristalio tem comportameto semelhate ao de uma lete covergete. II. No olho míope, as images de objetos muito distates se formam ates da retia. III. A correção da hipermetropia é feita com letes divergetes. Está correto apeas o que se afirma em: a) I e II. b) II. c) III. d) I e III. e) I. 12. Cosidere as seguites afirmativas. I. Os meios trasparetes são meios em que a luz os percorre em trajetórias bem defiidas, ou seja, a luz passa por esses meios regularmete. II. Nos meios traslúcidos, a luz ão se propaga. Esses meios absorvem e refletem essa luz, e a luz absorvida é trasformada em outras formas de eergia. III. Nos meios opacos, a luz ão passa por eles com tata facilidade como os meios trasparetes: sua trajetória ão é regular. É(são) verdadeira(s): a) apeas I. b) apeas II. c) apeas III. d) I e III. e) II e III. 13. As letes fotocromáticas escurecem quado expostas à luz solar por causa de reações químicas reversíveis etre uma espécie icolor e outra colorida. Diversas reações podem ser utilizadas, e a escolha do melhor reagete para esse fim se baseia em três pricipais aspectos: (i) o quato escurece a lete; (ii) o tempo de escurecimeto quado exposta à luz solar; e (iii) o tempo de esmaecimeto em ambiete sem forte luz solar. A trasmitâcia idica a razão etre a quatidade de luz que atravessa o meio e a quatidade de luz que icide sobre ele. Durate um teste de cotrole para o desevolvimeto de ovas letes fotocromáticas, foram aalisadas cico amostras, que utilizam reagetes químicos diferetes. No quadro, são apresetados os resultados. Amostra Tempo de escurecimeto (s) Tempo de esmaecimeto (s) Trasmitâcia média da lete quado exposta à luz solar (%)

21 Cosiderado os três aspectos, qual é a melhor amostra de lete fotocromática para se utilizar em óculos? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) O âgulo etre dois espelhos plaos é de 20. Um objeto de dimesões desprezíveis é colocado em uma posição tal que obterá várias images formadas pelo cojuto de espelhos. Das images observadas, assiale a opção abaixo, quatas serão eatiomorfas. a) 8 b) 9 c) 10 d) 17 e) Uma proposta de dispositivo capaz de idicar a qualidade da gasolia vedida em postos e, cosequetemete, evitar fraudes, poderia utilizar o coceito de refraçăo lumiosa. Nesse setido, a gasolia ăo adulterada, a temperatura ambiete, apreseta razăo etre os seos dos raios icidete e refratado igual a 1,4. Desse modo, fazedo icidir o feixe de luz proveiete do ar com um âgulo fixo e maior que zero, qualquer modificaçăo o âgulo do feixe refratado idicará adulteraçăo o combustível. Em uma fiscalização rotieira, o teste apresetou o valor de 1,9. Qual foi o comportameto do raio refratado? a) Mudou de setido. b) Sofreu reflexão total. c) Atigiu o valor do âgulo limite. d) Direcioou-se para a superfície de separação. e) Aproximou-se da ormal à superfície de separação. 16. A figura abaixo apreseta um diagrama Pressão Volume. Nele, os potos M, N e R represetam três estados de uma mesma amostra de gás ideal. 17. Um mergulhador precisa echer seu taque de mergulho, cuja capacidade é de 2 3 1,42 10 m, a uma pressão de 140 atm e sob temperatura costate. O volume de ar, em m 3, ecessário para essa operação, à pressão atmosférica de 1 atm, é aproximadamete igual a: a) b) c) 2 d) 4 e) A água de uma piscia tem 2,0 m de profudidade e superfície com 50 m 2 de área. Se a itesidade da radiação solar absorvida pela água dessa piscia for igual a 800 W/m 2 o tempo, em horas, para a temperatura da água subir de 20 0 C para 22 0 C, por efeito dessa radiação, será, aproximadamete, igual a Dados: desidade da água 1 g/ cm ; calor específico da água 1 cal / gc; 1cal 4 J. a) 0,8 b) 5,6 c) 1,6 d) 11 e) 2,8 19. Um dos materiais que a artista Gilda Prieto utiliza em suas esculturas é o broze. Esse material apreseta calor específico igual a 0,09 cal/g 0C, ou seja, ecessita-se de 0,09 caloria para se elevar em 1 grau Celsius a temperatura de 1 grama de broze. 3 Assiale a alterativa que idica corretamete a relação etre as temperaturas absolutas T, M T N e dos respectivos estados M. N e R. a) b) TR TM T N. T T T. R M N c) TR TM T N. d) TR TM T N. e) TR TM T N. T R Se a escultura apresetada tem uma massa de broze igual a 300 g, para que essa massa aumete sua temperatura em 2 0 C, deve absorver uma quatidade de calor, em calorias, igual a a) 6 b) 18 c) 27 d) 36 e) 54 21

22 20. A eergia cotida os alimetos Para determiar o valor eergético de um alimeto, podemos queimar certa quatidade desse produto e, com o calor liberado, aquecer determiada massa de água. Em seguida, mede-se a variação de temperatura sofrida pela água depois que todo o produto foi queimado, e determia-se a quatidade de eergia liberada a queima do alimeto. Essa é a eergia que tal alimeto os forece se for igerido. 6W / (mc). 22. Em 2009, foi costruído a Bolívia um hotel com a seguite peculiaridade: todas as suas paredes são formadas por blocos de sal cristalio. Uma das características físicas desse material é sua codutividade térmica relativamete baixa, igual a A figura a seguir mostra como a temperatura varia através da parede do prédio. No rótulo de um pacote de castaha de caju, está impressa a tabela a seguir, com iformações utricioais sobre o produto. Cosidere que 150 g de castaha teham sido queimados e que determiada massa m de água, submetida à chama dessa combustão, teha sido aquecida de 15 0 C para 87 0 C. Sabedo que o calor específico da água líquida é igual a 1 cal/g 0C e que apeas 60% da eergia liberada a combustão teha efetivamete sido utilizada para aquecer a água, é correto afirmar que a massa m, em gramas, de água aquecida era igual a a) b) 5000 c) d) 7500 e) A mudaça do estado físico de determiada substâcia pode ser avaliada em fução da variação da temperatura em relação ao tempo, coforme o gráfico a seguir. Cosidere que a 0C o composto ecotra-se o estado sólido. No gráfico, ecotra-se a substâcia o estado líquido os potos a) I, II e IV b) III, IV e V c) II, III e IV d) I, III e V e) I, IV e V 2 W / m, Qual é o valor, em do módulo do fluxo de calor por uidade de área que atravessa a parede? a) 125 b) 800 c) 1200 d) 2400 e) Um dos métodos de obteção de sal cosiste em armazear água do mar em grades taques abertos, de modo que a exposição ao sol promova a evaporação da água e o resíduo restate cotedo sal possa ser, fialmete, processado. A respeito do processo de evaporação da água, aalise as afirmações a seguir. II. III. I. A água do taque evapora porque sua temperatura alcaça 100 C. Ao absorver radiação solar, a eergia ciética de algumas moléculas de água aumeta, e parte delas escapa para a atmosfera. Durate o processo, lihas de covecção se formam o taque, garatido a cotiuidade do processo até que toda a água seja evaporada. Está(ão) correta(s) a) apeas I. b) apeas II. c) apeas III. d) apeas I e II. e) I, II e III. 24. Uma das atrações mais frequetadas de um parque aquático é a piscia de odas. O deseho abaixo represeta o perfil de uma oda que se propaga a superfície da água da piscia em um dado istate. 22

23 Um rapaz observa, de fora da piscia, o movimeto de seu amigo, que se ecotra em uma boia sobre a água e ota que, durate a passagem da oda, a boia oscila para cima e para baixo e que, a cada 8 segudos, o amigo está sempre a posição mais elevada da oda. O motor que impulsioa as águas da piscia gera odas periódicas. Com base essas iformações, e descosiderado as forças dissipativas a piscia de odas, é possível cocluir que a oda se propaga com uma velocidade de a) 0,15 m/s b) 0,30 m/s c) 0,40 m/s d) 0,50 m/s e) 0,60 m/s 25. Na figura abaixo, estão represetadas duas odas trasversais P e Q, em um dado istate de tempo. Cosidere que as velocidades de propagação das odas são iguais. Sobre essa represetação das odas P e Q, são feitas as seguites afirmações. I. A oda P tem o dobro da amplitude da oda Q. II. A oda P tem o dobro do comprimeto de oda da oda Q. III. A oda P tem o dobro de frequêcia da oda Q. Quais estão corretas? a) Apeas I. b) Apeas II. c) Apeas III. d) Apeas I e II. e) I, II e III. 26. Assiale a alterativa que preeche corretamete as lacuas do euciado abaixo, a ordem em que aparecem. A luz é uma oda eletromagética formada por campos elétricos e magéticos que variam o tempo e o espaço e que, o vácuo, são etre si. Em um feixe de luz polarizada, a direção da polarização é defiida como a direção da oda. a) paralelos - do campo elétrico b) paralelos - do campo magético c) perpediculares - de propagação d) perpediculares - do campo elétrico e) perpediculares - do campo magético a) I. b) II. c) III. d) I e III. e) II e III. 28. Dois egeheiros chegam à etrada de uma mia de extração de sal que se ecotra em grade atividade. Um deles está portado um decibelímetro e verifica que a itesidade soora é de 115 decibéis. Cosiderado as qualidades fisiológicas do som, qual é a defiição de itesidade soora? a) Velocidade da oda por uidade de área. b) Frequêcia da oda por uidade de tempo. c) Potêcia por uidade de área da frete de oda. d) Amplitude por uidade de área da frete de oda. e) Eergia por uidade de tempo. 29. Nossos setidos percebem de forma distita características das odas sooras, como: frequêcia, timbre e amplitude. Observações em laboratório, com auxílio de um gerador de áudio, permitem verificar o comportameto dessas características em tela de vídeo e cofrotá-las com ossa percepção. Após ateta observação, é correto cocluir que as características que determiam a altura do som e a sua itesidade são, respectivamete, a) frequêcia e timbre. b) frequêcia e amplitude. c) amplitude e frequêcia. d) amplitude e timbre. e) timbre e amplitude. 30. Pedriho estava com muita sede e echeu um copo com água bem gelada. Ates de beber observou que o copo ficou todo suado por fora, ou seja, cheio de pequeas gotículas de água a superfície extera do copo. É CORRETO afirmar que tal feômeo é explicado: a) pela sublimação da água existete o copo. b) pela porosidade do copo que permitiu que parte da água gelada passasse para o lado de fora do copo. c) pela vaporização da água do copo para fora do copo. d) pelas corretes de covecção formada em fução do aquecimeto da água gelada pelo meio ambiete. e) pela codesação dos vapores de água da atmosfera em cotato com o copo gelado. Questão Resposta E D C C B E A A A C Questão Resposta A A C B E E C B E D Questão Resposta C D B D B D E C B E 27. Sobre odas sooras, cosidere as seguites iformações: I. Decibel (db) é a uidade usada para medir a característica do som que é a sua altura. II. A frequêcia da oda ultrassôica é mais elevada do que a da oda soora. III. Eco e reverberação são feômeos relacioados à reflexão da oda soora. Está correto apeas o que se afirma em: 23