UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA CFM TESTE DE SELEÇÃO PARA MESTRADO E DOUTORADO 10/02/2004 Nome do Candidato: ATENÇÃO: Escolha apenas 10 questões, sendo que necessariamente uma de cada folha. 1A) O piso de um elevador exerce uma força normal, de baixo para cima, igual a 620N sobre um passageiro que pesa 650N. Quais são as reações dessas duas forças? O passageiro está sendo acelerado? Em caso afirmativo, qual o módulo, a direção e o sentido desta aceleração?
1) O múon é uma partícula instável que possui uma meia-vida de 2,2 x10 6 s quando medida em seu sistema próprio de referência (sistema fixo no corpo). Supondo que esta partícula se desloca com velocidade igual a 0,9c em relação à superfície da Terra, qual deve ser sua meia-vida medida em um laboratório fixo na Terra? Obs.: c = velocidade da luz no vácuo.
2) Quando olhamos a superfície de um lago numa tarde de Sol vemos muita luz refletida vinda da água. a a luz solar refletida na água é polarizada? Porquê? Qual a porcentagem máxima de polarização da luz refletida? b calcule o ângulo que o Sol faz com o horizonte quando a polarização (se é que ela existe) é máxima. c um barco vem passando bem na direção do reflexo da luz solar e queremos tirar uma foto dele. Porém com tanta luz refletida o barco quase desaparece. Como fazer para que o barco apareça realçado na foto? Faça um diagrama explicando sua solução.
2B) A trajetória de uma partícula carregada em um campo eletrostático coincide com as linhas de força? Explicar sua resposta.
3A) Um chuveiro elétrico típico tem uma potência de 5000W. Assumindo eficiência de 100% (isto é, toda energia elétrica consumida é convertida em calor) calcule: a quantos litros de água por minuto podemos aquecer com esse chuveiro de uma temperatura inicial 20 C para 40 C. b usando uma placa solar de 1m² de área (outra vez assuma 100% de eficiência), calcule quantos litros de água por minuto podemos esquentar com esse chuveiro de uma temperatura inicial de 20 C para 40 C. Dados: potência total do Sol: 4 x10 33 ergs/s=4 x10 26 J/s distância Terra-Sol: 1,5 x10 11 m 1 caloria aquece de 1 C, 1g de água 1 caloria = 4,16 Joules
3B) Em uma rede de difração com 500 fendas/mm incide luz monocromática com comprimento de onda igual a 5x10 5 cm. Determine a maior ordem de difração (m) que poderá ser observada. Considere incidência normal dos raios na rede.
4A) Um violão tem cordas de comprimento aproximadamente igual a 1m. O violão tem seis cordas : mi, lá, ré, sol, si, mi a faça um desenho mostrando como a corda vibra quando puxada, isto é, desenhe a onde que se produz ao puxar a corda. b o lá de um violão tem 440Hz como o lá de qualquer outro instrumento, porém podemos facilmente distinguir o lá do violino do lá do violão. Explique (faça desenhos se necessário). c o modo fundamental de vibração de todas as cordas (ítem a) é igual em forma. Dê o nome da quantidade física que descreve essa forma. d para que um violão não se deforme todas as cordas devem estar submetidas à mesma tensão (de outra forma o braço curvaria para cima ou para baixo). Se a tensão for a mesma em todas as cordas, o que deve então variar de uma corda para a outra para que elas some diferentes? e calcule a quantidade do item d para a corda lá (440Hz).
4B) Um avião a jato, cujas asas medem 20m, voa na direção norte com velocidade de 1000Km/h e está a uma altura tal que a componente vertical da indução do campo magnético da terra é 6 x10 5 T (Tesla). Qual é a diferença de potencial entre os extremos das asas? Em qual asa o potencial é maior?
5A) Resolva a equação de Schrodinger para uma partícula livre movendo-se em uma dimensão entre duas paredes colocadas a uma distância L uma da outra. Obtenha a expressão para a função de onda dependente do tempo e mostre que esta corresponde a um estado estacionário.
5B) Uma estação de rádio transmite ondas com freqüência de 89,3MHz (MegaHertz) com potência total itual a 43,0KW. Quanto valem a energia e o módulo do momento linear de cada fóton emitido? Quantos fótons ela emite por segundo? Os efeitos quânticos são perceptíveis na energia irradiada?
6A) É possível existir uma distribuição de cargas for a de uma região vazia de tal maneira que dentro desta região o campo elétrico seja constante, isto é: E=E 0 =constante? É possível um campo magnético variável no tempo existir sem o campo elétrico?
6B) Você dispõe de duas barras de ferro retangulares idênticas A e B, de comprimento L e largura e espessura L/6, porém, uma é magnetizada e a outra não. Usando somente as barras, explique como você procederia para a correta identificação das mesmas (desenhe).
7A) Explique como a asa de um avião dá sustentação ao mesmo durante o vôo. Faça desenhos indicando forças e velocidades envolvidas.
7B) Explique fisicamente porque um ciclista sobre uma bicicleta em movimento, que deseja fazer uma curva à esquerda, pode fazê-lo simplesmente inclinando a bicicleta para o lado esquerdo.
8A) A Teoria da Relatividade Especial estabelece um limite superior para a velocidade de qualquer partícula material. Existe também o mesmo tipo de limitação para o momento linear e para a energia da partícula? Explique e faça um esboço gráfico do comportamento do momento como função da velocidade.
8B) Uma partícula é descrita por uma função de onda dada por x =A exp x 2, onde e A são constantes positivas e reais. Quando o valor de aumenta, que efeito isto tem na incerteza na posição da partícula? E na incerteza no momento da mesma? Explique suas respostas.
9A) Gases perfeitos idênticos estão confinados em dois recipientes, de volumes V 1 e V 2, estão na mesma pressão P e têm o mesmo número de partículas N mas a diferentes temperaturas T 1 e T 2. Os recipientes são então conectados. Ache a mudança de entropia após o sistema atingir o equilíbrio.
9B) Dois fios finos paralelos e infinitos (não-condutores) separados por uma distância d, carregados com idêntica densidade de carga por unidade de comprimento no referencial próprio, moven-se com velocidade v, próxima de c. Calcule a força por unidade de comprimento entre os condutores em um sistema de referência em repouso e em um sistema de referência movendo-se com os fios. Compare os resultados.
10A) Um recipiente contendo água (ver figura abaixo) é colocado em equilíbrio sobre uma balança de braços. Colocamos então um objeto metálico em um pequeno barco que flutua no centro. Descreva o que ocorre quando o barco for deslocado para uma das extremidades do recipiente. Considere apenas as situações em que o barco se encontra no centro e em uma das extremidades.
10) Ao projetar uma estrutura em uma região sujeita a terremotos, qual deve ser a relação entre a freqüência típica de um terremoto e a freqüência da estrutura? A estrutura deve possuir um amortecimento grande ou pequeno? Explique suas respostas.