V EXAME NACIONAL DE CURSOS

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1 PRO O V EXAME NACIONAL DE CURSOS Instuções 00 - Vcê está ecebend: a) este caden cm enunciad das questões bjetivas, discusivas e elativas às suas impessões sbe a pva, bedecend à seguinte distibuiçã: PROVA CADERNO DE QUESTÕES Pates Questões Páginas Pes de cada pate Questões bjetivas Questões discusivas esp. LICENCIATURA Questões discusivas esp. BACHARELADO Rascunh das questões discusivas Impessões sbe a pva Licenciatua Bachaelad a40 a5 6a0 a5 4a60 5a55 56a60 a 3a5 6a8 9a3 b) Flha de Respstas destinada às espstas das questões bjetivas e de impessões sbe a pva. O desenvlviment e as espstas das questões discusivas, a caneta esfegáfica de tinta peta, deveã se dispsts ns espaçs especificads. 4 80% 0% 0% Veifique se este mateial está em dem e se seu nme na Flha de Respstas está cet. Cas cntái, ntifique imediatamente a um ds Respnsáveis pela sala. 3- Após a cnfeência, vcê deveá assina a Flha de Respstas, a caneta esfegáfica de tinta peta, e assinala gabait cespndente à sua pva,, 3 u 4. Deixa de assinala gabait implica anulaçã da pate bjetiva da pva. 4- Na Flha de Respstas, a macaçã das letas, cespndentes às suas espstas (apenas uma espsta p questã), deve se feita peenchend td alvél a lápis pet N u a caneta esfegáfica de tinta peta, cm um taç cntínu e dens. FÍSICA Exempl: A B C D E 5- Tenha cuidad cm a Flha de Respstas, paa nã a dba, amassa u mancha. 6- Esta pva é individual, send vedadas qualque cmunicaçã e tca de mateial ente s pesentes, cnsultas a mateial bibligáfic, cadens u antações de qualque espécie, u utilizaçã de calculada. 7- Vcê pde leva este Caden de Questões. 8- Quand temina, entegue a um ds Respnsáveis pela sala a Flha de Respstas e assine a Lista de Pesença. Cabe esclaece que nenhum gaduand deveá etia-se da sala antes de decids 90 (nventa) minuts d iníci d Exame. OBS.: Cas ainda nã tenha feit, entegue a Respnsável pela sala as espstas da Pesquisa e as eventuais ceções ds seus dads cadastais. Se nã tive tazid as espstas da Pesquisa vcê pdeá enviá-las dietamente a INEP (Edifíci - Sede d MEC, Anex I - Esplanada ds Ministéis, Blc "L" - Basília, DF - CEP ). 9- Vcê teá 4 (quat) has paa espnde às questões bjetivas, discusivas e de impessões sbe a pva. OBRIGADO PELA PARTICIPAÇÃO! MEC Ministéi da Educaçã Institut Nacinal de Estuds e Pesquisas Educacinais DAES Dietia de Avaliaçã e Acess a Ensin Supei Cnsóci Fundaçã Cesgani/Fundaçã Cals Chagas

2 . N iníci d sécul XX, Ruthefd estava envlvid numa pesquisa cuj bjetiv ea desceve e explica s fenômens que acmpanhavam a passagem das patículas alfa atavés da matéia. Um de seus aluns bsevu que, vez p uta, as patículas alfa, em vez de seguiem dieta u quase dietamente, eam defletidas pela matéia e se desviavam em ânguls cnsideáveis. Os gandes desvis supeendeam Ruthefd que, mais tade, declau que fi cm se alguém lhe tivesse dit que, a atia em uma flha de papel, a bala tivesse icchetead! Em 9, Ruthefd anunciu que descbia a azã pela qual as patículas alfa desviavam-se em ânguls gandes. 07/06/0-08:48 3. Uma patícula de caga q é tansptada lentamente dent d camp gead p uta patícula de caga Q a lng d pecus p ente s pnts A e B distantes de Q. Q B A q Sua descbeta implicu dietamente a p ) fmulaçã de um nv mdel atômic, planetái, em substituiçã a "mdel d pudim de passas". Cnsideand apenas a fça eletstática ente q e Q e send k a cnstante eletstática d mei, tabalh ealizad paa efetua esse tanspte vale descbeta da estutua d núcle atômic, cmpst p pótns e nêutns. q. Q k.. S q. Q k.. S pstulaçã da existência de óbitas estacináias paa s elétns que, dessa fma, nã seiam captuads pels pótns d núcle atômic. descbeta ds ais X, adiações eletmagnéticas emitidas pela matéia quand bmbadeada pelas patículas alfa. descbeta d nêutn, patícula eleticamente neuta que pssibilitaia a estabilidade d núcle atômic. q. Q k.. S q. Q k.. S ) ze. 4. Paa se apesentad numa feia de ciências, um gup de aluns cnstuiu um peiscópi paa bseva bjets em cima de um amái. Y P. Uma classe imptante de fças da natueza é cnjunt de fças cnsevativas, que pdem se btidas a pati de uma enegia ptencial. Sã cnsevativas as fças O X de esistência d a e gavitacinal. 0,50 m ) pes e ppulsa da hélice de um aviã. gavitacinal e eletstática. viscsa de um fluid e magnética. Cnsideand sistema de eixs X, Y na figua acima, a imagem, vista pel bsevad O, d pnt P, em mets, tem cdenadas de ),5 e 0,5 e,0 0,5 e,0,5 e 0 magnética e centífuga.,5 e,5 MECFIS0 - PROVA c

3 5. Paa bte espect de emissã de uma deteminada substância utiliza-se uma fnte de luz cntend vap dessa substância e bsevam-se visualmente as aias emitidas cm auxíli de um espectscópi. O val da feqüência das adiações de cada uma das aias bsevadas pde se btid ) indietamente, medind-se a intensidade da adiaçã emitida utilizand-se um ftsens. dietamente, utilizand um feqüencímet acplad a espectscópi. indietamente, medind-se ângul da luz difatada a atavessa uma ede de difaçã. 07/06/0-08:48 7. N gáfic a segui estã epesentads, sem baas de es, pnts btids numa expeiência ealizada paa a veificaçã da lei de Hke. Na mntagem, num supte vetical, fi penduada uma mla em cuja extemidade infei fam clcadas, sucessiva e cumulativamente, 0 massas padã idênticas. A cada massa clcada fam medids s cespndentes alngaments sfids pela mla em elaçã a seu cmpiment inicial, sem caga. N eix y estã clcads s móduls ds pess dessas massas em newtns, P(N), e n eix x estã clcads s vales ds espectivs alngaments em milímets, x(mm). dietamente, p mei de uma célula ftelética acplada a espectscópi. indietamente, pel ceficiente angula da eta esultante d gáfic intensidade u feqüência da adiaçã. 6. Um tub flexível AB, de diâmet cnstante, fechad em sua extemidade A e abet em B, é pacialmente peenchid p mecúi. Em sua pate fechada, apisina uma ceta quantidade de gás. Quand se suspende u baixa a extemidade B, as altuas h, h e h 3 vã vaia, pemitind estud da vaiaçã d vlume d gás cm a pessã nele execida a uma tempeatua cnstante (lei de Byle). A h B P(N) 5,0 4,0 3,0,0, x(mm) h h 3 A pati ds pnts btids, pde-se afima que essa mla bedece à lei de Hke em td alngament estudad e sua cnstante elástica vale, apximadamente, 50 N/m. ) só bedece à lei de Hke ns alngaments iniciais, nde sua cnstante vale, apximadamente, 40 N/m. Paa a veificaçã dessa lei, é necessái calcula a pessã execida sbe gás e seu vlume. Paa cálcul da pessã e d vlume pecisa-se, espectivamente, medi as altuas bedece à lei de Hke em td alngament estudad e sua cnstante elástica vale, apximadamente, 500 N/m. h e h h e h 3 ) h e h só bedece à lei de Hke ns alngaments finais e sua cnstante elástica nesse tech vale, apximadamente, 00 N/m. h e h 3 h 3 e h nã bedece à lei de Hke em nenhum tech d alngament estudad e nã faz sentid detemina sua cnstante elástica. MECFIS0 - PROVA c 3

4 8. A adiaçã de uma estela visível a lh nu atinge a supefície da Tea cm uma intensidade da dem de 0 8 W/m. Admita que a feqüência da adiaçã visível seja da dem de 0 5 Hz e avalie a dem de gandeza da áea da pupila d lh human. Nessas cndições, pde-se afima que núme de fótns, p segund, iunds dessa estela, que atavessam a pupila de um bsevad, tem dem de gandeza, apximadamente, de 07/06/0-08: Dad: Cnstante de Planck: h 6, J. s 0 0 ) Um anel cilíndic de massa M e ai está penduad p um fi inextensível nele enlad, cnfme msta a figua. Send g a aceleaçã da gavidade lcal, a aceleaçã cm que fi desce veticalmente é g g ) g g 3 g 4 4 MECFIS0 - PROVA c

5 0. Um ptencial atativ tem a fma U() k, nde k é uma cnstante e é a distância ente cent de ataçã e a patícula de massa m. O mviment dessa patícula pde se assim descit: A enegia E é cnsevada, dada p. k E m multidimensinal. e mviment esultante é A enegia E é cnsevada, dada p k E mv, nde v é a velcidade e a lei das áeas nã seá satisfeita.. Cnsidee text: 07/06/0-08:48 "É bem pssível que nã exista um mviment pefeitamente igual que pssa sevi de medida exata d temp, pis td mviment pde se acelead u etadad, mas flux d temp abslut nã é passível de nenhuma mudança. A duaçã u peseveança da existência das cisas pemanece a mesma, sejam s mviments ápids, sejam eles lents u mesm quand nã há qualque mviment. Ptant, cumpe distingui temp daquil que sã apenas suas medidas sensíveis." (NEWTON, Isaac. Pincípis matemátics de filsfia natual, 687) Nesse tech, Newtn afima que temp tem as suas medidas sensíveis. ) nã depende de efeenciais. ds mviments aceleads pde se medid. deve se medid p mviments. abslut pde se medid.. Dis blcs de massas m e m estã ligads p uma mla de massa despezível e apóiam-se sbe uma supefície sem atit. Os blcs sã afastads e, em seguida, slts. m m O mment linea p e a enegia E sã. k p cnsevads, send E m, a lei 4 m das áeas seá satisfeita, mas mviment seá tidimensinal. O gáfic da velcidade de cada blc, em funçã d temp, é dad p v m m v m m t t A enegia E é cnsevada, dada p E mv k L m, nde v é a velcidade, v m v m L é mment angula e mviment é tidimensinal. m t m t ) O mment angula L e a enegia E sã v m e m cnsevads, send mviment é plana. E. m k L m e t MECFIS0 - PROVA c 5

6 Instuções: Paa espnde às questões de númes 3 e 4 cnsidee a figua que epesenta um lping, um dispsitiv utilizad feqüentemente em cents de ciências paa demnstações expeimentais. Nesse dispsitiv, uma esfea abandnada n tech inclinad d tilh, a pati de deteminada altua, pde pece tda a tajetóia cuva d tilh. 07/06/0-08:48 4. Supnha que esse dispsitiv pemita que tilh pssa se pecid p um pequen blc em fma de paalelepíped, de mesma massa da esfea, cm atit despezível. A altua mínima da qual esse blc u a esfea devem se abandnads, paa peceem tda tajetóia d lping é ) igual paa ambs, desde que a esfea nã gie. igual paa ambs, mesm que a esfea gie. sempe men paa a esfea, desde que ela gie. sempe men paa blc, que a esfea gie u nã. sempe mai paa blc, que a esfea gie u nã. 5. A figua msta as óbitas de quat satélites atificiais da Tea, tês elipses, descitas pels satélites S, S e S 3, nas quais a Tea cupa um ds fcs e uma cicunfeência, descita p S 4, em que a Tea está n cent. 3. Supnha que a esfea passe pel pnt mais alt da tajetóia cicula na cndiçã limite, ist é, sem tca na pate supei d tilh. Nessas cndições, nesse pnt, s esquemas que epesentam as fças que atuam sbe a esfea em elaçã a um efeencial fix n cent de ciências (I) e em elaçã a um efeencial na esfea (II) sã: T I II S S S 3 S 4 A supepsiçã dessas óbitas esulta na figua abaix. I II I II I II Sabend-se que satélite S 4 tem um peíd de 4,0 has, pde-se afima que peíd, em has, de S é,0 S é,0 I II S 3 é,5 S 3 é,0 ) S é 4,0 6 MECFIS0 - PROVA c

7 6. Uma fnte sna scila hizntal e hamnicamente cm feqüência angula de 0,0 ad/s e amplitude 0,300 m diante de um bsevad afastad, em epus, na mesma hizntal, num luga nde a velcidade d sm é 303 m/s. Se a feqüência d sm emitid f igual a 6,00 khz, a mai feqüência sna ecebida p esse bsevad seá, em khz, 7,60 6,36 ) 6,06 6,00 5,90 7. Radiaçã eletmagnética na faixa de micndas incide sbe uma fenda de lagua a = 6,0 cm. O pimei mínim de difaçã é bsevad num antepa a um ângul de 30q cm eix cental da fenda, nmal a plan que cntém a fenda. Dads: Pde-se cnclui que a. sen T no c f O c 3, m/s cmpiment de nda da adiaçã incidente é, apximadamente, 5, cm. a feqüência da adiaçã incidente é 5,0 GHz. a feqüência da adiaçã incidente é 50 MHz. segund mínim de difaçã ce em T 60q. ) segund mínim de difaçã nã pde se bsevad. 8. Cnsidee uma patícula cnfinada numa caixa de cmpiment L. Se a funçã de nda assciada a essa patícula é dada p \(x) encnta essa patícula ente 6 4 f ' Dad: v f. v 3 x sen S, a pbabilidade de L L L 3 v v f e L é 07/06/0-08:48 9. A funçã tabalh, ) hf, paa tungstêni vale apximadamente 4,0 ev. O men val d cmpiment de nda paa que ca efeit ftelétic, nesse metal é, em mets, ), , , , , Segund se cnta, desde a adlescência Einstein efletia sbe algumas questões paa as quais as espstas dadas pela física da sua épca nã satisfaziam. Uma delas, cnhecida cm " espelh de Einstein", ea a seguinte: se uma pessa pudesse viaja cm a velcidade da luz, seguand um espelh a sua fente, nã pdeia ve a sua imagem, pis a luz que emegisse da pessa nunca atingiia espelh. Paa Einstein, essa ea uma situaçã tã estanha que deveia have algum pincípi u lei física ainda descnhecid que a "impedisse" de ce. Mais tade, a Teia da Relatividade Restita fmulada pel pópi Einstein mstu que essa situaçã seia ) impssível, pque a velcidade da luz que emege da pessa e se eflete n espelh nã depende da velcidade da pessa, nem da velcidade d espelh. impssível, pque a luz efletida pel espelh, jamais pdeia etna a bsevad, estand n mesm efeencial. impssível, pque estand à velcidade da luz, a distância ente a pessa e espelh se eduziia a ze, tnand s dis cps indistinguíveis ente si. pssível, pque a pessa e espelh estaiam num mesm efeencial e, nesse cas, seiam válidas as leis da física clássica que admitem essa situaçã. pssível, pque a luz é cmpsta de patículas, s fótns, que nesse cas pemanecem em epus em elaçã à pessa e, ptant, nunca pdeiam atingi espelh.. Os níveis de enegia d átm de hidgêni sã dads 3,6 p En ev, send n,,3,... núme quântic n pincipal. O espect visível cespnde apximadamente à egiã cmpeendida ente s cmpiments de nda de 380 nm a 760 nm. Pde-se afima que ) Dads: h # 4, ev. s c 3, m/s paa tansições ente cntínu e estad fundamental, cmpiment de nda está n espect visível. paa tansições ente segund e pimei estads excitads, cmpiment de nda está n espect visível. ) 3 tds s decaiments estã na egiã das adiações ultaviletas. 3 MECFIS0 - PROVA c 7 tds s decaiments estã na egiã das adiações infavemelhas. só é pssível calcula decaiments e elaciná-ls cm cmpiments de nda se a teia elativística f levada em cnta.

8 6,05. Um núcle de ádi, 88 Ra, em epus, emite uma patícula alfa,,07 86 Rn. 4,003 D, e se tansfma em adôni, Dad: 07/06/0-08:48 u (unidade unificada de massa atômica) 93,50 MeV/c Pde-se afima que a enegia final de cada patícula é,30 MeV/c. a enegia de ecu d adôni é de 4,65 MeV/c. ) adôni fica em epus e a enegia da patícula alfa é 9,3 MeV/c. mment da patícula alfa é 83 MeV/c, mesm val numéic d mment d adôni. mment da patícula alfa é 4,65 MeV/c, igual em val numéic a mment d adôni. 3. Supnha que uma espaçnave viaje cm velcidade v 0,80 c, nde c é a velcidade da luz. Supnd que se pssa despeza s temps de aceleaçã e desaceleaçã da nave duante uma jnada de ida e vlta que leva ans, medids p um astnauta a bd, pdese afima que um bsevad que pemaneceu na Tea teá envelhecid, em ans, 9,6 Dads: 0 5 J ' t v c J ' t' ) 0 4. Patículas chamadas múns sã ciadas na atmsfea, a ceca de 0 km de altitude, atavés da clisã de ais cósmics cm núcles atômics e se mvem cm velcidade v 0,99 c em dieçã a sl. A vida média d mún em epus n sl é,. 0 8 s. Se a azã ente temp gast pel mún, desde que é ciad nas altas camadas da atmsfea até atingi sl, e sua vida média é 4,30, n efeencial d sl, pde-se afima que essa azã n efeencial d mún é 0,605 ) 4,30 5,9 c Dads: 3, m/s J # 7, 'L' J'L 30,6 7 8 MECFIS0 - PROVA c

9 5. O Pincípi da Exclusã de Pauli, além de essencial paa a desciçã da física atômica, pssibilitu a cmpeensã d paamagnetism, d cmptament ds elétns em metais e de muits fenômens de baixas tempeatuas. Esse pincípi pemite afima que há patículas bsônicas, que fmam s núcles, e femiônicas, que fmam s elétns. s elétns cupam um únic nível de enegia, smente se spin f intei. há níveis atômics de enegia que seã peenchids apenas cm elétns de spin psitiv. 07/06/0-08:48 8. É cmum a utilizaçã dméstica de tansfmades, pincipalmente quand uma família muda de uma cidade paa uta e as tensões das edes eléticas dessas cidades sã difeentes, mas nã se usam tansfmades assciads a pilhas u bateias, paa tansfma a tensã nminal de uma pilha de,5 V paa 9,0 V, u de uma bateia de 9,0 V paa,5 V, p exempl. Iss ce pque s tansfmades só funcinam quand a tensã fnecida pela fnte, assim cm a cente p ela geada, sã cntínuas. ) mais de duas patículas de spin /, cm elétn, nã pdem cupa um mesm estad bital a mesm temp. nã funcinam quand assciads a pilhas u bateias, pque nã cicula cente p eles. s níveis atômics seã peenchids cm paes de elétns de mesm spin que esultam a final num spin psitiv. 6. Sabe-se que núme de núcles dn que decaem duante temp dt é dad p dn funcinam cm ambas as tensões e centes, mas só pdem abaixa a tensã, nunca eleva. funcinam cm ambas as tensões e centes, mas só pdem eleva a tensã, nunca abaixa. ONdt, nde O é a pbabilidade de um núcle se desintega p unidade de temp, e que a meia vida de um isótp adiativ é dada p In 0,69 T. Sabend-se que a meia vida d isótp O O 60 X é de 69 s, núme de núcles de,0 g desse isótp que se desintega em,0 s é, Dads: ) só funcinam quand a tensã fnecida pela fnte f altenada. 9. P um fi n espaç vazi passa uma cente senidal i i0 sen Z t de feqüência angula Z cnhecida. Essa cente gea camps eletmagnétics dependentes d temp e, sbe tais camps, pde-se dize que ),0. 0 0,5. 0 6, Núme de Avgad: n 6, ml e x x; x camp elétic é ze, pis nã há cagas eléticas, P0i e camp magnétic tem módul B. S, Cnsidee a equaçã de Maxwell: u w D H J. O wt segund tem, à dieita, chamad de cente de deslcament, é ecnhecid p muits autes cm a mai cntibuiçã de Maxwell à teia eletmagnética. O significad físic desse segund tem é camp magnétic é ze pis há induçã cm camp elétic cuj val é ves na dieçã adial. E 4S H 0 iˆ, nde ˆ é s camps sã difeentes de ze, paalels, e s cmpiments das ndas elética e magnética sã pependiculaes. msta que um camp elétic sempe gea um camp magnétic. apesenta uma intepetaçã física da distância pecida pela cente. ) s camps sã difeentes de ze, têm a mesma feqüência e pdem se btids eslvend-se as equa- ) gaanti a cnsevaçã da caga p mei da equaçã de cntinuidade. ções de Maxwell. pva a existência de cente elética fa de cndutes. s camps têm feqüências iguais, mas as ndas elé- msta que as deivadas tempais ds camps sã essenciais paa se bte as equações de nda. tica e magnética têm feqüências difeentes. MECFIS0 - PROVA c 9

10 30. Um ímã tem póls nte e sul. Ele é ctad a mei de fma que apaeçam nvs póls sul e nte junts, espectivamente, as antigs póls nte e sul. Pde-se cnclui cm base n eletmagnetism clássic que as cagas magnéticas sempe vêm as paes e nesse cas, nã há cagas eléticas. ) nã há cagas magnéticas e as fntes ds camps magnétics sã centes eléticas. as centes magnéticas sã mais intensas d que as centes eléticas. as centes eléticas sã mais intensas d que as centes magnéticas. as cagas eléticas vêm sempe as paes e, nesse cas, nã há caga magnética. 07/06/0-08:48 3. Na expeiência de Millikan, uma gtícula de óle de densidade 800 kg/m 3 é injetada numa câmaa fechada penetand na egiã ente duas placas paalelas dispstas hizntalmente a uma distância de 0 cm ente si. Se a difeença de ptencial ente a placa supei e a infei f 0 5 V, paa que uma gta cm excess de 5 elétns pemaneça cm velcidade cnstante duante a sua queda, seu vlume em m 3 deveá se, apximadamente, igual a ) e, C 0 5 g 0 m/s Dads: 3. Cnsidee aanj plan de esistes epesentads na figua abaix, n qual duas cadeias infinitas se inteceptam ns pnts a, b, c, e d. a d b c Se val de cada esistência é :, a esistência equivalente ente s pnts a e b, em hms, seá de ). ( 3 ) 4 0 MECFIS0 - PROVA c

11 33. N cicuit abaix as capacitâncias ds dis capacites sã iguais C C C. A chave S está abeta, capacit C está caegad a uma tensã V e capacit C está descaegad. 07/06/0-08: Supnha que essa máquina tem esevatói fi a 7,0qC e sua eficiência é 40,0%. Paa que essa eficiência aumente paa 50,0% deve-se aumenta a tempeatua d esevatói quente, em kelvin, de S 9,00 8, 30,0 Dad: K Tf T q C C ) 00 Após a chave S se fechada, a ) caga em cada capacit seá igual à metade da caga inicial amazenada n capacit C e a enegia ttal amazenada n sistema seá metade da enegia inicial amazenada em C. caga amazenada ns dis capacites seá a mesma e a enegia amazenada n sistema seá igual à enegia inicial amazenada em C. tensã ns dis capacites seá igual à tensã inicial V n capacitad C e a enegia seá cnsevada. V tensã ns dis capacites seá e a caga amazenada em cada capacit seá igual a caga inicial amazenada em C. tensã n sistema se anula e a cagas amazenadas ns dis capacites se igualam. Instuções: Paa espnde às questões de númes 34 e 35 cnsidee uma máquina peand n cicl de Cant tabalhand ente duas tempeatuas, T f e T q send T f T q Cnsidee uma nda sna ppagand-se adiabaticamente atavés de um tub cilíndic que cntém um gás ideal à tempeatua T. Pde-se afima que a velcidade de ppagaçã da nda, v, nã depende de T. ) é ppcinal a T. vaia lineamente cm T. é ppcinal a T. é invesamente ppcinal a T. p U RT M 37. A temdinâmica é uma teia sbe pcesss eais macscópics, baseada em alguns pstulads fundamentais. Pde-se afima que as leis da temdinâmica Dads: pv J cnstante pdem se deduzidas de uma teia mais fundamental e mantêm as simetias da mecânica clássica. pdem se deduzidas de uma teia mais fundamental e mantêm as simetias da mecânica quântica. v B B U dp V dv 34. Pde-se afima que send uma máquina evesível, sistema auxilia que absve tabalh d cicl tem sempe entpia cnstante. send uma máquina evesível, sistema auxilia que absve tabalh d cicl está sempe à pessã cnstante. cicl de Cant, cm td pcess eal, é ievesível e a entpia d sistema auxilia nunca é cnstante. ) cespndem a uma desciçã estatística da natueza aliada a pincípis dinâmics fundamentais; devid a sua natueza estatística, simetias micscópicas nã sã mais evidentes em pcesss macscópics. necessitam de uma teia cmpleta d cas paa seem inteiamente cmpeendidas; devid a sua natueza estatística, simetias maccóspicas nã sã mais evidentes em pcesss micscópics. ) cicl de Cant, tem fases nde sistema auxilia tem entpia cnstante e fases nde a pessã é cnstante. cicl de Cant, tem fases de entpia cnstante e fases de tempeatua cnstante. MECFIS0 - PROVA c cespndem a uma desciçã estatística de natueza caótica aliada a pincípis dinâmics fundamentais cm sua natueza estatística. Simetias fundamentais sã explicitadas e explicadas em pcesss macscópics.

12 N de cntag ens N de cnta gens N de cn tagen s N de c ntage ns N de cntagens 38. O bjetiv de uma atividade expeimental é levanta a cuva caacteística de um esist R, ist é, gáfic V u i, nde V é val da tensã a que esse esist é submetid e i é a cespndente intensidade da cente elética que atavessa. O mateial dispnível paa essa atividade cnsta de: esist, R fnte de tensã cntínua, fixa, F estat, vltímet, V 07/06/0-08: Em cicuits elétics há necessidade d us de dissipades de cal em alguns elements paa que eles nã queimem, cm é cas das ventinhas utilizadas ns cicuits integads usads em cmputades. Cnsidee um cicuit elétic peand a tensã cnstante, cnectad a um dente s cinc elements,,, 3, 4 e 5, cujas esistências eléticas vaiam cm a tempeatua, cm epesentad ns gáfics a segui. R : R : vltímet, V esistência padã, R p t (ºC) t (ºC) Das mntagens a segui, a que satisfaz bjetiv da atividade é R : 3 4 R : V R p t (ºC) t (ºC) F R V R : 5 t (ºC) Dis elements que bigatiamente necessitam de dissipades de cal paa funcinaem cetamente sã F V R p V R V R p e e 4 e 4 3 e 4 ) 3 e A figua epesenta esquematicamente um cntad Geige-Mülle, detect de adiatividade. Ampla Geige-Mülle F R V R Cntad de pulss V R p Paa funcina cetamente, ele pecisa de um ajuste da tensã, pcess em que se btém a cuva caacteística epesentada pela figua F V R ddp(v) ddp(v) V ddp(v) ddp(v) F V R p R MECFIS0 - PROVA c ddp(v)

13 07/06/0-08:48 QUESTÕES DISCURSIVAS - LICENCIATURA. Os esquemas abaix mstam duas fmas difeentes de epesenta as fças que atuam sbe um blc apiad cm atit sbe um plan inclinad, em epus, de ângul D cm a hizntal, cm apaecem em texts didátics de Física d ensin médi. I II N N C F A F A P X P X D P P Y D P PY N esquema I, text admite tês fças atuand sbe blc: pes P, a eaçã nmal d plan, N, e a fça de atit ente blc e plan, FA. N esquema II, text admite duas fças: pes P e a fça de cntat C, execida pel plan sbe blc. Nesse cas, admite-se que a eaçã nmal, N, e a fça de atit, FA, sã cmpnentes tgnais da fça de cntat, C, que é única e sempe igual a P. Em ambs s esquemas estã epesentads também s cmpnentes tgnais d pes P : P X paalel a plan, e PY, pependicula a plan. a) Sabend que em fenômens dessa escala só há inteações de natueza gavitacinal e eletmagnética, qual a natueza da fça de atit? Justifique. e Y b) Send P X P cmpnentes tgnais de P, pde-se esceve: P qualque val D? Justifique. P X PY. Essa elaçã é válida paa c) Em elaçã a esquema II, send FA e N cmpnentes tgnais de C, pde-se esceve: C FA fça C sempe igual a N. Send a P, essa elaçã é válida paa qualque val de D mesm que blc acelee? Justifique. d) Qual ds esquemas apesentads é cet paa qualque val de D? Justifique.. O tech apesentad a segui fi extaíd da ba Lectues n elements f chemisty, d físic, químic e médic esccês Jseph Black (78-799). "A fusã é univesalmente cnsideada cm pduzida pela adiçã de uma pequena quantidade de cal a um cp sólid, depis dele se aquecid até seu pnt de fusã, e etn de tal cp paa estad sólid depende da diminuiçã de uma pequena quantidade de cal após ele te esfiad d mesm núme de gaus. [...]. Encntei uma azã paa cnsidea essa afimaçã incnsistente em elaçã a muits fats quand atentamente bsevads. [...] Quand gel u uta substância é fundida, eu pens que ele ecebe uma gande quantidade de cal, mai que aquela que é peceptível nele, imediatamente depis p mei de um temômet. [...] Uma gande quantidade de cal peneta na substância nessa casiã sem apaentemente fazê-la mais quente. Esse cal, cntud, deve se intduzid paa lhe da fma de líquid [...]. Se assim nã fsse, na pimavea, uma quantidade muit pequena de cal fnecida pel a seia suficiente paa tansfma em água as imensas quantidades de gel e neve fmads a lng d inven. A fusã se faia em pucs minuts e inevitavelmente iia pduzi inundações catastóficas." a) Que elaçã aut faz ente fusã e tempeatua? b) Que cnceit temdinâmic aut antecipa nesses texts, em elaçã à mudança de fase? Justifique. c) Esse text pdeá se utilizad, em sala de aula, paa se discuti a difeença ente cal e tempeatua? Justifique. d) Ppnha uma expeiência simples, paa aluns de nível médi, que pssa cnfima a agumentaçã d aut. MECFIS0 3

14 07/06/0-08:48 3. Um expeiment bastante cnhecid paa detemina ceficiente de dilataçã linea de um tub metálic utiliza um pntei cilíndic (um aame, p exempl) em fma de L sbe qual se apóia tub em questã (pnt B). D ut lad, tub é fix num pnt A. Injetand vap de água fevente pel tub, seu cmpiment aumenta. Nesse pcess, tub faz gia pntei n qual se apóia, sem aastá-l. Tub Vap A Tub B Vap Mesa O ângul de gi, medid cm um tansfeid, pemite cálcul da vaiaçã de cmpiment d tub. a) Indique quais gandezas devem se cnsideadas paa que se pssa detemina ceficiente de dilataçã d tub. b) Obtenha uma expessã que pemita cálcul d ceficiente de dilataçã d tub, em funçã dessas gandezas. c) Supnha que tub tem cmpiment ",0 m e que seus cálculs dã paa aument de cmpiment val ' " 0,00 m. Cm se expessa cmpiment final desse tub? Justifique. d) Nesse expeiment, eix d pntei pde passa p uma canaleta, sem se deslca, cm na figua, u desliza sbe a mesa, à medida que é empuad pel tub. Essa difeença de pcediments casina alguma alteaçã na deteminaçã d ceficiente? Explique. 4. Supnha que únic mateial de que uma escla dispõe paa estud expeimental de óptica gemética sã algumas lupas. As salas de aula sã iluminadas cm lustes de lâmpadas fluescentes e pde-se disp de algumas tenas. Cm esse pecái mateial e uts encntads cmumente em sala de aula decide-se ealiza algumas atividades expeimentais simples. a) Desceva um pcediment simples ilustad p um esquema gáfic paa: I. Detemina a distância fcal de cada lupa (nã pecisa se em sala de aula). II. Obseva, cm uma das lupas, uma imagem vitual. b) Ppnha duas atividades a seem ealizadas em sala de aula, cada uma ilustada cm um esquema gáfic nde estejam epesentads a lente e sua distância fcal, bjet e a imagem cm suas espectivas abscissas e a psiçã d bsevad, epesentada pela leta O. Os bjetivs dessas atividades devem se, espectivamente: I. Veifica a equaçã de cnjugaçã, que elacina as psições d bjet e da imagem cnjugada p uma lente, usualmente expessa na fma, nde: p p' f f é a distância fcal e p e p' sã as abscissas d bjet e da imagem em elaçã à lente. II. Veifica a equaçã d aument linea tansvesal, usualmente expessa na fma nde y e y' sã as altuas d bjet e da imagem cnjugads cm essa lente. y' y p', nde: p 4 MECFIS0

15 07/06/0-08:48 5. Em 767, past, plític e físic-químic inglês, Jseph Piestley ( ) publicu The histy and pesent state f electicity. Nesse liv, ele esume cnheciment da eleticidade em seu temp e fmula, pela pimeia vez, a hipótese de que a intensidade da inteaçã ente patículas eleticamente caegadas vaia cm inves d quadad da distância ente elas. Essa hipótese sugiu da bsevaçã expeimental da fma cm pequens cps caegads eleticamente clcads n intei de uma esfea cnduta ca, também eleticamente caegada, inteagem cm ela. E fi cnfimada vinte ans mais tade pel físic fancês Chales Augustin de Culmb ( ) que fmulu a lei que leva seu nme, num ntável tabalh teóic e expeimental. a) Essa bsevaçã expeimental pssibilitu a Piestley faze uma analgia ente a inteaçã eletstática e a inteaçã gavitacinal de cps clcads n intei de um planeta c, devid à massa, pevista teicamente pela Lei da Gavitaçã Univesal de Newtn. Nessas situações, que há de cmum ente essas duas inteações? b) Desceva uma demnstaçã dessa bsevaçã expeimental que pssa se ealizada num museu de ciências u em sala de aula. Nessa demnstaçã, a esfea pde se substituída p uma supefície ca qualque. c) Um equipament semelhante a cnstuíd p Culmb paa cmpva a sua lei fi cnstuíd dez ans mais tade pel físic inglês Heny Cavendish (73-80) paa bte a cnstante gavitacinal, G. Cm é feita a medida da intensidade da fça de inteaçã eletstática u gavitacinal nesses equipaments? d) P cnvençã, a azã ente as intensidades das inteações fundamentais da natueza é btida a pati da intensidade da fça de cada inteaçã, em newtns, calculada ente dis pótns sepaads pela distância de fm, de cent a cent, n vácu. Detemine a dem de gandeza da azã ente as intensidades da inteaçã eletmagnética e gavitacinal, utilizand s dads abaix. Dads: Massa d pótn: m p,7.0 7 kg Caga elética elementa: e,6.0 9 C Cnstante gavitacinal: G 6,6.0 N.m / kg Cnstante eletstática d vácu: k 9 9,0.0 N.m / C fm (femtômet) 0 5 m MECFIS0 5

16 07/06/0-08:48 QUESTÕES DISCURSIVAS BACHARELADO 6. Um capacit cilíndic, de ai inten R e exten R e cmpiment L, submetid a uma difeença de ptencial V é mstad na figua, semimegulhad num líquid cuja cnstante dielética é H. O líquid sbe até uma distância h devid às fças eléticas. Admita que a aceleaçã da gavidade é g. Z Z H 0 L R R H h h L a) Supnha que, n equilíbi, capacit seja cnstituíd de duas pates, uma paa z! h, e uta, paa z h. Calcule s camps elétics n intei de cada capacit, de md que as cndições de cntn sejam satisfeitas. b) Demnste que a enegia eletstática ttal amazenada n cnjunt é dada p SV U 0 lnr /R > L H0 H H c) Detemine a expessã d tabalh ealizad pela bateia em funçã da vaiaçã da enegia eletstática. d) Faça uma vaiaçã infinitesimal em h. Em seguida, calcule h supnd que a fça elética e pes d fluid se equilibam. Dad: Densidade de enegia u H 0 E 7. Um átm pde se bem epesentad p um ptencial unidimensinal, cnfme epesentad na figua, nde se vê uma baeia infinita em x 0 e uta finita em x a. V V Dads: Massa d elétn: m 9,3.0 3 kg ev,6.0 9 J h # 4, ev.s a x a) Esceva a equaçã de Schödinge e as suas sluções nas egiões 0 x a e x! a. b) Esceva as cndições de cntn necessáias paa detemina as cnstantes abitáias das sluções, supnd E V 0. c) Encnte a cndiçã paa que haja estads ligads, epesentand s autvales cm sluçã de uma equaçã gáfica. d) Estime val da enegia d estad fundamental paa a 0 0 m, V 0 0eV. 6 MECFIS0

17 07/06/0-08:48 8. Um ds desenvlviments mais imptantes da física nas últimas duas décadas fi a ealizaçã expeimental d esfiament e apisinament de um sistema de átms p feixes de lase. O esquema básic é mstad na Fig.. Um átm se mvend cm velcidade v (vc), n sentid cntái a um feixe de lase, é feiad nessa dieçã a absve fótns d lase numa tansiçã atômica essnante. Após a absçã, átm decai, emitind um fótn espalhad numa dieçã qualque. Num ds atigs iginais publicads nesta áea, é infmad que átms de sódi (Na, Z ), emitids de um fn cm velcidade inicial v 800m/s, sã feiads paa uma velcidade final de 00m/s, absvend fótns na tansiçã S / P 3/. Supnha que se pcue entende s pincípis básics d pcess descit n atig, utilizand s cnheciments de física mdena. Num deteminad liv, encnta-se que diagama de níveis de enegia envlvids nas tansições atômicas d Na é mstad na Fig.. Na V k (fótn incidente) E(eV) s 6s 5s 4s 6p 5p 4p 5d 4d 3d 5f 4f k' (fótn espalhad) 3p Fig : Esquema de feiament de átms p lases 3s Fig : Diagama de níveis de enegia d Na a) N diagama da Fig. nã apaecem s símbls S / e P 3/. N entant, sabend pel atig que a tansiçã essnante é ente esses dis níveis, epduza e cmplete a tabela abaix paa estes estads. Estad n quântic pincipal n n quântic bital " n quântic de spin m s n quântic mment angula j S / P 3/ b) Detemine, apximadamente, cmpiment de nda O L d lase e a vaiaçã de mment 'p que átm de sódi sfe a absve um fótn d lase. c) O átm pemanece n estad excitad P 3/ duante um temp médi W, denminad 'temp de vida', antes de decai paa estad S /. N atig, é mstad que a linha cespndente a decaiment P 3/ S / tem uma lagua '(,4.0 7 ev, cm indicad na Fig. 3. Utilize essa infmaçã paa estima W. 'E E 0 E Dads: h 6, J.s 4, e V.s hc, e V.m '('t t h Fig. 3: Linha cespndente a decaiment espntâne P 3/ S / d) Se lase f suficientemente intens, depis de absve um fótn átm só pdeá absve um ut após te decaíd d estad excitad paa fundamental. Usand esta infmaçã, estime a fça média que lase exece sbe s átms de sódi em tems de 'p e W. MECFIS0 7

18 9. Cnsidee um sistema de dis níveis descit pel Hamiltnian H PB( N N ) 07/06/0-08:48 que epesenta a inteaçã ente mments magnétics de N elétns e um camp magnétic exten de módul B, na dieçã z. Nessa expessã, N e N epesentam, espectivamente, a ppulaçã de elétns cm mments magnétics paalels e antipaalels a camp exten aplicad. Detemine: a) A funçã de patiçã d sistema a pati da séie gemética b) As ppulações médias N e N, paa N. S(N) N. c) A magnetizaçã, p unidade de vlume, M também paa N. P ( N V N ) a altas e baixas tempeatuas, ist é, E P B e EP B!!, d) Esbce num mesm gáfic, as pbabilidades de cupaçã P N N e P N N em funçã da tempeatua d sistema. Dads: Z S(N) E e E n n N 0. Um blc de massa m está sbe uma cunha de massa m e ângul T, cnfme mstad na Fig.. N instante inicial, t 0, blc é abandnad, sb a açã da gavidade, se deslcand paa a dieita e a cunha, paa a esqueda, cnfme é indicad na Fig., paa um instante t! 0 ( mviment ce sem atit). y y m g g A y A B m T T D Fig. (t = 0) x x x D Fig. (t > 0) x a) Utilize as cdenadas x e y paa desceve mviment d blc de massa m e a cdenada x paa desceve mviment da cunha, cm mstad na Fig.. Esceva a Lagangiana L T V d sistema, em tems destas cdenadas (nã se pecupe cm fat de pnt A nã esta n cent de massa d blc pque ist nã influi na sluçã d pblema). b) Impnha a cndiçã de víncul cespndente a blc desliza sbe a cunha, encnte a elaçã ente as cdenadas y, x e x, e esceva a Lagangiana em tems das cdenadas genealizadas x e x. d wl wl xx xx c) Reslvend as equações de Lagange x 0, detemine a elaçã ente as aceleações x e x e a expessã dt wq wq paa x x. d) Faça um gáfic indicand a tajetóia d blc de massa m, n efeencial xy, desde instante inicial t 0 (y DtgT) até instante em que blc chega a vétice infei da cunha. 8 MECFIS0

19 FÍSICA QUESTÕES DISCURSIVAS Maque cm um 'X' a questã eslvida nesta página: Questã u Questã 6. N Ã O UTILIZE ESTE ESPAÇ O PARA SUA RESPOSTA - 9 -

20 FÍSICA QUESTÕES DISCURSIVAS Maque cm um 'X' a questã eslvida nesta página: Questã u Questã 7. N Ã O UTILIZE ESTE ESPAÇ O PARA SUA RESPOSTA - 0 -

21 FÍSICA QUESTÕES DISCURSIVAS Maque cm um 'X' a questã eslvida nesta página: Questã 3 u Questã 8. N Ã O UTILIZE ESTE ESPAÇ O PARA SUA RESPOSTA - -

22 FÍSICA QUESTÕES DISCURSIVAS Maque cm um 'X' a questã eslvida nesta página: Questã 4 u Questã 9. N Ã O UTILIZE ESTE ESPAÇ O PARA SUA RESPOSTA - -

23 FÍSICA QUESTÕES DISCURSIVAS Maque cm um 'X' a questã eslvida nesta página: Questã 5 u Questã 0. N Ã O UTILIZE ESTE ESPAÇ O PARA SUA RESPOSTA - 3 -

24 IMPRESSÕES SOBRE A PROVA As questões abaix visam a levanta sua piniã sbe a qualidade e a adequaçã da pva que vcê acabu de ealiza e também sbe seu desempenh na pva. Assinale as altenativas cespndentes à sua piniã e à azã que explica seu desempenh ns espaçs pópis (pate infei) da Flha de Respstas. Agadecems sua clabaçã. 4. Qual an de cnclusã deste seu cus de gaduaçã? Out. 07/06/0-08: As questões da pva apesentam enunciads clas e bjetivs? Sim, tdas apesentam. Sim, a maiia apesenta. Sim, mas apenas ceca de metade apesenta. Nã, pucas apesentam. Nã, nenhuma apesenta. 47. Cm vcê cnsidea as infmações fnecidas em cada questã paa a sua esluçã? Sempe excessivas. Sempe suficientes. Suficientes na maiia das vezes. Suficientes smente em alguns cass. Sempe insuficientes. 48. Cm vcê avalia a adequaçã da pva as cnteúds 4. Qual gau de dificuldade desta pva? definids paa Pvã/00, desse cus? Muit fácil. Ttalmente adequada. Fácil. Medianamente adequada. Médi. Difícil. Puc adequada. Muit Difícil. Ttalmente inadequada. Descnheç s cnteúds definids paa 43. Quant à extensã, cm vcê cnsidea a pva? Pvã/00. Muit lnga. 49. Cm vcê avalia a adequaçã da pva paa veifica as Lnga. habilidades que deveiam te sid desenvlvidas duante Adequada. cus, cnfme definid paa Pvã/00? Cuta. Muit cuta. Plenamente adequada. Medianamente adequada. 44. Paa vcê, cm fi temp destinad à esluçã da Puc adequada. pva? Ttalmente inadequada. Excessiv. Descnheç as habilidades definidas paa Puc mais que suficiente. Pvã/00. Suficiente. Quase suficiente. Insuficiente. 50. Cm que tip de pblema vcê se depau mais feqüentemente a espnde a esta pva? 45. A que has vcê cncluiu a pva? Descnheciment d cnteúd. Fma de abdagem d cnteúd difeente daquela Antes das 4h30min. a que estu habituad. Apximadamente às 4h30min. Falta de mtivaçã paa faze a pva. Ente 4h30min e 5h30min. Ente 5h30min e 6h30min. Espaç insuficiente paa espnde às questões. Ente 6h30min e 7h. Nã tive qualque tip de dificuldade paa espnde à pva. Cm vcê explicaia seu desempenh em cada questã discusiva da pva? Númes efeentes à FOLHA DE RESPOSTAS 47 LICENCIATURA BACHARELADO Númes das questões da pva Q Q Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q0 O cnteúd... nã fi ensinad; nunca estudei. nã fi ensinad; mas estudei p cnta pópia. fi ensinad de fma inadequada u supeficial. fi ensinad há muit temp e nã me lemb mais. fi ensinad cm pfundidade adequada e suficiente. 4 MECFISIP