Nome do Candidato: Instruções: ATENÇÃO:

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS FÍSICA E MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM FÍSICA Exame de Seleção Pmeo Semeste 13 Nome do Canddato: Instuções: A pova consta de (vnte questões, sendo que o canddato deve escolhe ente as opções ou A ou de mesma numeação, totalzando 1 (dez questões a seem esponddas. Os espectvos cálculos devem se apesentados exclusvamente nos espaços destnados a cada questão escolhda (fente e veso, de manea objetva, sem asuas. ATENÇÃO: Não seão acetas espostas sem uma justfcatva coeente das altenatvas assnaladas. Em caso do canddato esponde as opções A e de uma mesma numeação, seá consdeada apenas a opção A.

2 1A A caacteístca fundamental das máqunas Otto é a de na admssão (1 o tempo aspa uma mstua gasosa de a e combustível (gasolna, álcool, gás ou outo combustível. Depos que o clndo está cheo com esta mstua, a válvula de admssão, que estava abeta duante o 1 o tempo, fecha-se; então a mstua de a e combustível sofe a compessão ápda ( o tempo. A segu uma centelha elétca na vela de gnção deflaga a explosão e, consequentemente, a expansão ápda (3 o tempo da mstua gasosa. Fnalmente a válvula de escape abe-se, ocoendo smultaneamente a descaga da mstua gasosa paa a atmosfea e a exaustão do estante dos gases quemados (4 o tempo. Suponha que um moto opea segundo o cclo de Otto com taxa de compessão gual a 4 (quato e tendo um gás deal monoatômco como substânca de tabalho, calcule a efcênca do cclo e assnale a esposta coeta paa seu valo numéco, justfcando. a 1,% b 47,5% c 9,1% d 6,3% e 53,6%

3 1 É possível emove enega da água na foma de calo na tempeatua de congelamento (, o C à pessão atmosféca ou mesmo abaxo da dessa tempeatua sem que a água congele; quando sso ocoe, dzemos que a água está supe-esfada. Suponha que uma gota d água de 1, g seja supe-esfada até que a sua tempeatua seja a mesma que a do a nas vznhanças, -5, o C. Em seguda, a gota congela buscamente, tansfendo enega paa o a na foma de calo. Calcule a vaação da entopa da gota, justfcando a abodagem matemátca adotada quanto a evesbldade do pocesso, e assnale a esposta coespondente ao valo da vaação da entopa da gota, justfcando. Os caloes específco e de fusão do gelo são J/Kg.K e 333 J/g, espectvamente. a -1,1 J/K b -1,18 J/K c 1,1 J/K d,1 kj/k e -1,81 J/K

4 A Um acobata se solta de um dos tapézos e ealza um salto quáduplo duante o voo em deção a seu paceo no outo tapézo em,5 s. Duante o pmeo e o últmo quato de volta o acobata fca com o copo estcado, mplcando em um momento de néca I 1 = 19,9 kg.m ao edo do seu cento de massa. Duante o estante do voo ele pemanece encolhdo, mplcando em um momento de néca I = 3,93 kg.m. Calcule a velocdade angula ncal que o acobata deve te paa que possa ealza o salto quáduplo com seguança e assnale a altenatva coeta paa o valo numéco dessa gandeza, justfcando. a 3,3 ev/s b,3 ev/s c 1,6 ad/s d 6,8 ot/s e 16,1 ev/s

5 Um dsco unfome de ao R e massa M está gando com uma velocdade angula o. Ele é colocado sobe uma supefíce hozontal; o coefcente de atto cnétco é µ c. Enconte o toque pomovdo pelo atto sobe o dsco e o tempo necessáo paa que o dsco atnja o epouso, justfque seus cálculos e assnale a esposta coeta abaxo. a Toque=(3/µ c MgR; tempo=(4/3 o R/g b Toque =(1/3µ c MgR; tempo =(3/4 o R/g c Toque =(/3µ c MgR; tempo =(3/4 o R/µ c g d Toque =(/3MgR; tempo = o R/µ c g e Toque =(1/MgR; tempo =(1/4 o R/g

6 3A Um clndo sóldo de massa M está lgado a uma mola hozontal, sem massa e constante de mola k de,94 N/cm, de foma que ele possa ola sem deslzamento sobe uma supefíce hozontal. Se o sstema fo lbeado de uma posção de epouso em que a mola esteja dstendda de 3,9 cm o cento de massa do clndo executa um movmento hamônco smples. Detemne uma expessão paa o peíodo desse movmento em temos de M e k; e calcule a enega cnétca tanslaconal do clndo quando ele passa pela posção de equlíbo. Após apesenta seus desenvolvmentos matemátcos assnale a altenatva coeta paa as peguntas desse poblema. a Peíodo=(3M/k^1/ ;,8 mj b Peíodo=(M/k^1/ ; 5,6 mj c Peíodo=(3M/k^1/ ; 56 mj d Peíodo=(3M/k^1/ ;,6 J e Peíodo=(3M/k^1/ ; 5,6 mj

7 3 Consdee que você está examnando as caacteístcas do sstema de suspensão de um cao de kg. A suspensão cede 1 cm, quando o peso do cao nteo é colocado sobe ela. Além dsso, a ampltude da osclação dmnu 5 % duante uma osclação completa. Estme o valo da constante de amotecmento paa o sstema de suspensão de uma únca oda, consdeando que cada uma supota 5 kg, e assnale a esposta coeta. a 11 g/s b 3 kg/s c 11 kg/s d 51 kg/s e 44 kg/s

8 4A Um longo solenóde com núcleo de a e de ao R tem n espas po undade de compmento, onde ccula uma coente dependente do tempo ( t I Max cos( t, onde I max é a coente máxma e é a feqüênca angula da fonte de coente. Assnale a opção que ndque a expessão da ntensdade do campo elétco do lado de foa do solenóde paa uma dstânca >R, medda em algum ponto sobe o cculo de ao, justfcando. A ( R E( ni o sn( t ( E( n I o sn( t C ( R E( ni o cos( t D ( E( ni o sn( t R E ( nenhuma das espostas anteoes.

9 4 Um campo magnétco oentado paa dento da págna vaa segundo ( t sn( t. A egão do campo tem seção tansvesal ccula com ao R. Assnale a esposta que dentfque o valo do campo elétco defndos nos ponto P1 e P espectvamente, justfcando. 1 R A ( E( 1 o cos( t, E( o cos( t, ( E o cos(, E o cos(, ( 1 1 t ( t R C ( E( 1 o cos( t, E( o cos( t, 1 1 D ( E( 1 o cos( t, E( o cos( t, E ( Nenhuma das espostas anteoes

10 ab 5A As placas de um capacto de placas paalelas com capactânca C são d lgadas a uma fonte de tensão gaantndo que as placas tenham uma dfeença de potencal constante V. Um delétco de constante delétca k é então ntoduzdo na lateal esqueda como mostado na fgua. Desconsdee foças de atto mecânco do conjunto. Maque a opção que ndque a foça esultante sobe o delétco nesta condção, justfcando. y x V A ( ( C ( D ( E ( 1 k 1 F CV a 1 k 1 F CV a 1 F CV 1 F CV ( k 1 a (( k 1 x a 1 F CV ka ( kx a ka ( kx a

11 5 Um capacto de placas paalelas é ncalmente caegado com uma caga Q em uma fonte de tensão e em seguda é desconectado dela. Uma placa delétca é ntoduzda até apoxmadamente a metade das placas (x ~ a/ e então é lbeada. Desconsdee efetos de foça de atto ente as placas e o delétco. y x Indque o tem que lsta as afmações vedadeas, justfcando. 1 A pat do nstante que o delétco é lbeado este é puxado paa dento das placas e a enega elétca amazenada no capacto dmnu. A foça tem sentdo postvo de x e tende a dmnu até chega a zeo. Quando x=a a enega potencal apesenta um mínmo. A enega amazenada aumenta a medda que o delétco enta, sendo máxmo quando x=a. A foça tende a aumenta expulsando o delétco paa foa da egão de campo elétco. 3 O delétco ao se lbeado apesenta o compotamento de osclado hamônco. A capactânca equvalente tem um máxmo quando x=a, e o potencal ente as placas aumenta a medda que este peneta em seu nteo. 4 O delétco apesenta um movmento osclante. O potencal elétco dmnu a medda que o delétco enta no nteo do capacto. A ( 1, 4 ( 1, C (, 4 D ( 3, 4 E ( 1, 3

12 6A Uma coente ccula no ccuto da fgua com sentdo convenconal ndcado pela seta. Maque a opção que ndque a magntude e deção do campo magnétco no ponto P. Justfque com cálculos. Consdee o veto untáo k otogonal ao plano da págna. Valoes postvos apontam paa foa do plano. A ( a b ( p k 6 ba ( ba ( p k 6 b a C ( D ( b a ( p k 1 ba b ( p k 1 a E ( b ( p k 4 a

13 6 A fgua epesenta a sessão tansvesal de um cabo coaxal longo, com um conduto exteno de ao exteno c e ao nteno b, sepaado do conduto cental de ao a, po um mateal solante. Em uma patcula aplcação uma coente 1 sa paa foa do plano da págna pelo conduto cental e uma coente enta pelo conduto mas exteno. Maque a opção que epesente os campos magnétcos paa <a, c>>b e >c espectvamente, justfcando a escolha. A ( ( 1, ( b c b, 1 ( ( ( 1, ( b c b, ( C ( 1 ( a, 1 ( b c b, 1 ( D ( 1 ( a, 1 ( b c b, 1 ( c E ( Nenhuma das espostas anteoes a b c x 1 a b c x 1

14 7A Calcule os valoes espeados de ( x + y paa os autoestados do átomo de H a segu: 1, 31, 3, 3-. A ; ; ; ; ; C ; ; ; D ; ; E Nenhuma das anteoes

15 7 A função de onda, epesenta um estado que é uma combnação lnea dos tês autoestados otonomas do opeado Ô. O valo espeado do opeado Ô calculado paa os autoestados nos dá os autovaloes -1, 1 e confome ndcado em cada autoestado. Qual o valo espeado de Ô paa o estado? A 1 C D zeo E Nenhuma das anteoes

16 8A Em um expemento de eto espalhamento de Ruthefod com patículas alfa (massa 4u, o fexe de velocdade v (não elatvístco mpacta uma supefíce de um ceto mateal e ealza uma colsão elástca com um átomo na pmea monocamada, sendo espalhado no sentdo oposto ao ognal e com velocdade,6v. Que tpo de átomos compõe esta supefíce? Justfque sua escolha ente as opções abaxo. A Hdogêno (massa 1 u Hélo (massa 4u C Cabono (massa 1u D Oxgêno (massa 16 u E Slíco (massa 8 u

17 8 Consdee uma patícula sujeta a um potencal tpo osclado hamônco smples undmensonal com enega potencal. Caso este potencal seja alteado, adconando uma paede mpenetável fazendo com que a patícula nunca seja encontada em coodenadas com valoes negatvos de x, moste quas seão os níves de enega acessíves a essa patícula ente as opções abaxo, justfcando sua escolha. A ; ; ;... ; ; ;... C ; ; ;... D ; ; ;... E Nenhuma das anteoes

18 9A Qual a velocdade com que um dsco ccula devea vaja paa que paecesse elíptco com uma azão ente seu sem-exos mao e meno gual a dos? Indque a opção que desceve como estaa oentada a elpse, justfcando sua escolha. A. ; com o semexo mao oentado na deção paalela ao movmento.. ; com o semexo mao oentado na deção paalela ao movmento. C. ; com o semexo meno oentado na deção pependcula ao movmento. D. ; com o semexo meno oentado na deção pependcula ao movmento. E. Nenhuma das anteoes.

19 9 Depos de se poduzda em um pocesso de colsão em um aceleado uma patícula nstável deve se desloca po uma dstânca de, km até atng o detecto. Indque ente as opções a velocdade que essa patícula deve se desloca paa se detectada antes de deca. Consdee uma vda-méda de,6x1-6 s em elação ao seu pópo sstema de efeênca. Justfque sua escolha. A.,67c.,7c C.,9c D.,93c E. Nenhuma das anteoes.

20 1A Responda se as afmações abaxo são vedadeas (V ou falsas (F. Você deve esceve uma pequena justfcatva paa cada tem. Itens sem justfcatva seão desconsdeados. ( O modelo de oh paa o átomo não explcava o espalhamento de patículas alfa, numa expeênca ealzada po Ruthefod ( A solução da equação de Schoednge paa o átomo de hdogêno leva em conta os númeos quântcos de spn automatcamente, po meo da matzes de Paul. ( As patículas mas fundamentas da natueza podem se classfcadas como bósons ou fémons, sendo os fémons os quanta tocados po todas as nteações fundamentas. ( O sal de coznha (NaCl e o damante apesentam estutua cstalna, sendo sóldos ôncos.

21 1 Responda se as afmações abaxo são vedadeas (V ou falsas (F. Você deve esceve uma pequena justfcatva paa cada tem. Itens sem justfcatva seão desconsdeados. ( Uma tansção eletônca ente os níves 6s e 1s em um átomo de hdogêno não é obsevada expementalmente pos nesta tansção não havea consevação de enega. ( Um átomo de postôno composto po um póston e um eléton pode se descto de manea smla ao átomo de hdogêno, mantendo nalteados os valoes dos níves de enega dos obtas. ( De acodo com o Modelo Padão da físca de patículas, todos os léptons são consdeados patículas fundamentas. ( Ao aumentamos a tempeatua, semcondutoes e metas apesentam compotamento oposto nas suas condutvdades elétcas.

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