Questões de Concurso Comentadas sobre física

Observe a figura a seguir:

Considere uma carga elétrica +Q₁ em um ponto A de uma região do espaço. No ponto B do mesmo espaço se encontra uma carga +Q₂ que dista de A uma distância d. A energia potencial elétrica necessária para deslocar a carga +Q₂ até o ponto C é

Atente para a seguinte figura, que representa um cilindro, de raio R, que rola num plano horizontal na direção xi, sem deslizar.



No cilindro, existe um ponto P, localizado a uma distância R/3 do centro, inicialmente localizado acima do centro. Depois de três voltas completas do cilindro, o vetor deslocamento do ponto P é

Três cargas elétricas de mesmo módulo estão fixas e perfiladas como mostra a seguinte figura.




As distâncias entre as cargas negativas é 2d e a distância entre a carga positiva e as negativas é d. Considerando-se E₀ a permissividade elétrica, é correto afirmar que a energia elétrica dessa configuração é

Uma tira metálica desliza com campo magnético B, como mostra a figura abaixo.

Esta experiência causa uma diferença de potencial V entre os pontos

Considere as afirmações abaixo alteradas a partir do trabalho de Hermano R. de Carvalho e Lucas A. do Nascimento, - “Copérnico e a teoria heliocêntrica: contextualizando os fatos, apresentando as controvérsias e implicações para o ensino das ciências” (RELEA, n.27, p 7, 2019). Analise as afirmativas a seguir e dê valores Verdadeiro (V) ou Falso (F).
( ) As grandes esferas de cristal encaixadas e girando uma dentro da outra, que são defendidas por Ptolomeu, não são refutadas por Copérnico. A própria teoria de Copérnico consistia apenas numa versão modificada do sistema ptolomaico transpondo os papéis da Terra e do Sol. ( ) Sob o aspecto da matemática e da quantidade de epiciclos que devem ser usados para explicar os movimentos dos corpos celestes Copérnico não constrói uma teoria tão diferente. Seu trabalho possui cálculos complexos e um número de círculos maior que do Almagesto. ( ) O modelo de Copérnico retira toda a complexidade dos movimentos aparentes de retrogressão e progressão observados para os planetas. Consegue atribuí-los completamente à Terra (de onde são observados os planetas) por conta de seu deslocamento em torno do Sol. Com isso, as irregularidades aparentes no céu ganham um modelo universal, e a autoridade do modelo ptolomaico (da astronomia matemática) é superada pela astronomia física. ( ) As navegações e as tentativas de reforma do calendário eram grandes motivações para se querer estudar os corpos celestes na época de Copérnico.


Considerando o modelo copernicano, suas realizações, contexto histórico, e as diferenças com o modelo ptolomaico-aristotélico, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta de cima para baixo. 

Também são materiais utilizados em filtros solares substâncias ativas inorgânicas, como micro e nanopartículas de ZnO e o TiO₂ - famosos na indústria de dispositivos semicondutores e da opto-eletrônica onde foram primeiramente descobertos, testados e compreendidos no contexto da física moderna de materiais (que explora as propriedades eletrônicas dos materiais utilizando a mecânica quântica). Nos dois casos se tratam de materiais semicondutores (característica normalmente associada à sua forma cristalina macroscópica), com aplicações bastantes intensas, em combinações com outros materiais, em, por exemplo, células solares e dispositivos emissores de luz.

Considere as afirmativas a seguir.

I. Por terem mais átomos que as ______, e por serem mais regulares na distribuição geométrica dos átomos, as micro/nanopartículas têm seus estados eletrônicos agrupados em conjunto mais denso nas energias dos estados eletrônicos (que ficam espalhados sobre a estrutura molecular) do que no caso de moléculas. Com o aumento de tamanho dessas partículas, mantida a regularidade geométrica, esse adensamento de estados eletrônicos aumenta e leva ao surgimento de ______ de valência e condução que estão separadas por uma lacuna vazia de estados, também conhecida como gap.

II. No gráfico a seguir temos a absorbância de nanopartículas de TiO2 (taxa de absorção de fótons pelo material comparada com a potência irradiada sobre o material, valor medido em um detector óptico). Se considerarmos que as transições ficaram suficientemente intensas em torno de 400 nm, o ______ (acessível pelo processo de excitação óptica) do TiO₂ pode ser estimado em cerca de ______ eV.

Assinale a alternativa que preencha correta e respectivamente as lacunas.

Dentre os componentes mais comuns das substâncias ativas utilizadas na produção de protetores solares temos moléculas orgânicas, como o Avobenzone, também chamado 3 - (4-tert-Butylphenyl) - 1 - (4- methoxyphenyl)propane-1,3 -dione.

Em moléculas a excitação eletrônica pode levar à alterações estruturais (geométricas) na molécula, em virtude da redistribuição dos elétrons nos estados excitados em relação à distribuição no estado fundamental. O processo de alteração da geometria molecular pode então desencadear alteração na energia dos estados excitados e promover transições eletrônicas mais próximas em energia e mesmo produzir interações com o ambiente molecular. Assim, o processo de desexcitação pode ser acompanhado por uma complexa cadeia de transições eletrônicas graduais, em cascata, que resultam na emissão de fótons pouco energéticos que não oferecem riscos à estabilidade química das moléculas de DNA, como no infravermelho térmico.

Considere a energia associada à excitação por UVA de 360 nm e a energia de fótons mais energéticos da faixa do infravermelho, já seguros à saúde. Assinale a alternativa que apresenta o valor correto da diferença entre essas duas energias (com aproximação em dois algarismos significativos). 

As contribuições de Einstein para a ciência trouxeram uma grande quantidade de quebra de paradigmas na medida em que ele esteve envolvido diretamente no tratamento dos fenômenos que expuseram os limites de escala de validade da mecânica clássica (notadamente com respeito à cinemática, à mecânica e à gravitação, tendo ainda contribuição significativa na mecânica estatística e a descrição de fenômenos complexos como o movimento browniano).
Considere as afirmações a seguir que representam fenômenos experimentais que as contribuições Einstein estão relacionadas.
I. O tempo nos satélites de GPS passa de forma diferente que na Terra devido a velocidade e distância que orbitam. Para garantir a sua precisão de operação e funcionalidade é necessário a inclusão das correções relativísticas na contagem do tempo. II. A descoberta de Urano só foi possível a partir dos cálculos da Relatividade Geral, que indicaram a posição do planeta a ser explorada pelos telescópios. III. A cinemática relativística foi incorporada à teoria quântica moderna na medida em que elétrons em átomos pesados, principalmente em níveis eletrônicos mais profundos, podem apresentar valores altos para o momento. IV. Einstein é famoso pelo desenvolvimento do chamado princípio de incerteza, que ficou conhecido pelo experimento do gato de Schroedinger - que guarda relação até mesmo com a promissora tecnologia dos computadores quânticos.

Dentre as alternativas, assinale aquela que corretamente identifica as afirmações que consistem de interpretações adequadas e que representam quebras de paradigma da produção científica vindos do trabalho de Einstein. 

As equações de Maxwell descrevem todos os fenômenos eletromagnéticos em escala macroscópica, trouxeram uma revolução conceitual com a introdução da realidade dos campos e ainda revelaram a natureza da luz, como radiação eletromagnética.
Considere as afirmativas a seguir sobre a teoria de Maxwell.
I. Variações temporais no campo elétrico local produzem variações no campo magnético local, e vice-versa. II. Uma corrente elétrica constante gera um campo magnético ao seu redor que, por sua vez, gera um campo elétrico, que gera novamente um campo magnético e assim por diante. Esse é o princípio de geração de uma onda eletromagnética. III. Maxwell utilizou leis empíricas para a formulação de sua teoria mas a partir da teoria identificou um fenômeno que não havia sido medida anteriormente que resultou na Lei de Ampère-Maxwell. IV. A lei de Faraday relaciona campos magnéticos com tensão elétrica.

Estão corretas as afirmativas: 

A interferometria é uma das técnicas experimentais que mais impactaram a metrologia. Atualmente é empregada progressivamente para ampliar a precisão de medidas como a de massa, tendo participado, em 2019, da redefinição da massa no do sistema internacional de unidades. Na imagem abaixo vemos uma figura ilustrativa de uma balança que usa interferometria. Considere uma balança acoplada a um sistema óptico que ao se deslocar causa diferença no caminho de ida e volta de um feixe de laser vermelho fazendo-o interferir sobre o sensor que capta o feixe de referência e aquele que teve seu caminho óptico alterado.

Assinale a alternativa que apresenta a escala do menor deslocamento da balança que poderia ser medida a partir da ocorrência de interferência destrutiva completa sobre o detector que registra a intensidade do feixe resultante da interferência de um laser que emite no vermelho com comprimento de onda de 700 nm. Admita que o registro temporal do deslocamento da balança não seja um problema e entenda como escala o valor que mais se aproxima em ordem de grandeza (potência de 10) do resultado.

Considere um teste em que uma pessoa fará testes com espelhos: um plano e outro côncavo. A montagem é apresentada abaixo onde o emoji representa a pessoa, o coração é o objeto, ambos mantidos fixos. As dimensões e características físicas do observador e do objeto não devem ser consideradas, assim como questões de altura e posicionamento que não estejam contidas no corte do plano indicado, que contém todos os raios de luz relevantes à análise. Os espelhos são representados por linhas sólidas e um espelho substitui o outro na posição indicada em cada teste. O espelho convexo tem em C seu centro de curvatura, e as linhas tracejadas são uma referência sugerida. 

Assinale a alternativa que tem uma afirmação correta.

A imagem abaixo é de um estudo do tratamento de câncer por nanopartículas magnéticas em que o campo magnético de imãs de neodímio são aplicados nas cobaias para concentrá-las na região dos tumores. 

Considerando, a partir da leitura desses dados, uma estimativa adequada para o valor do campo magnético (T), com um algarismo significativo, à uma distância de 10mm da superfície do ímã. Assinale a alternativa que apresenta uma estimativa adequada da corrente elétrica que seria necessária para produzir em um fio longo a essa mesma distância um campo desta mesma intensidade. Aproxime a constante magnética do ar pelo valor do vácuo: 4Π10^-7 H/m. 

Considere o experimento mental em que uma pessoa segurasse duas esferas, cada uma carregada com uma carga de 1,0C, separadas por uma distância de 100 cm. A intensidade da força elétrica entre essas esferas e o valor aproximado de massa na Terra que tem força peso equivalente a essa força (considere g=10m/s² ) é:

Nas imagens abaixo temos a representação lateral e frontal de um tubo de raios catódicos. Na visão lateral (imagem de cima) o feixe de elétrons (tracejado) parte da esquerda e incide sobre a tela de fósforo à direita (e emite luz visível).

Quando não há aproximação do imã ou de um campo magnético suficientemente intenso o feixe atinge o centro da tela.

Com o intuito de desviar o feixe, foi realizada uma sequência de aproximação dos pólos norte (N) ou sul (S) de um ímã na região do tubo próximo de onde ele se alarga (linha pontilhada no diagrama). Os cortes transversais A, B, C e D, tanto da tela quanto da região pontilhada coincidem. A sequência de experimentos é indicada na tabela: primeiro foi aproximado o pólo norte do ímã pelo lado A, depois o mesmo pólo pelo lado B, em seguida o pólo sul pelo lado C e por último o pólo norte pelo lado D.


Assinale a alternativa que preencha corretamente a última linha da tabela com a indicação da posição do ponto luminoso produzido na tela, utilizando a mesma referência dos pontos A, B, C e D, em cada situação da sequência (1, 2, 3 e 4) em que é observado. 

A expansão rápida de um gás caracteriza uma transformação adiabática quando ocorre o resfriamento do gás sem que haja tempo para perdas de calor. Sua aplicação em refrigeradores é bastante conhecida, bem como efeitos cotidianos como no ar que sai das latas de spray é mais frio, quando assopramos as mãos, e em inúmeros processos ligados aos fenômenos atmosféricos.

Considere uma quantidade fixa de um gás ideal que passa por uma expansão adiabática e tem sua temperatura reduzida pela metade. Assinale a alternativa que indica a melhor aproximação para a razão entre os volumes final e inicial (V₂ / V₁), necessária.

O rendimento típico de motores de combustão interna como automóveis é próximo a 33%. Uma máquina de Carnot com esse rendimento operando com um reservatório de calor à 1527ºC (temperatura semelhante à produzida pela combustão no interior do cilindro).
Assinale a alternativa que indica o valor da temperatura aproximada que deve estar a fonte/reservatório frio para que essa máquina de Carnot tenha essa mesma eficiência. 

Um vídeo do canal Veritasium sobre a importância dos campos do eletromagnetismo clássico serem importante na compreensão dos circuitos elétricos gerou grande adesão dos produtores de conteúdo em torno da solução usando campos e a Teoria dos Circuitos Elétricos.

Um dos modelos trazidos à discussão está representado na figura - um capacitor ideal é mantido à tensão constante por uma bateria (distante o suficiente para não perturbar o campo elétrico uniforme em seu interior). Estão representados três campos vetoriais: o campo elétrico, campo magnético e o vetor Poynting (proporcional ao produto vetorial dos outros dois).

O vetor de Poynting, tem unidade de W/m² , e é proporcional ao produto vetorial do campo elétrico (E) e magnético (B). O que faz com que o cálculo de seu fluxo sobre uma superfície em torno do fio leve à unidade de potência. Disso chega-se à expressão P = VI, da teoria de circuitos.
Considerando que  T.m/A e que  8,854187817.10^-12 C²/(N.m² ), assinale a alternativa que contém a expressão que permite determinar o vetor de Poynting (S) nas condições do problema.

Os oceanos são um exemplo de fenômeno complexo cuja análise hoje incorpora muito da linguagem da física moderna como a análise espectral (popularizada em problemas como o do espectro do corpo negro).

No gráfico abaixo extraído do canal de ciência Veritasium, é apresentada a composição de frequências de onda (espectro) de três regiões distintas do Oceano Atlântico: Mar do norte (pico bastante pronunciado), atlântico médio (pico intermediário) e atlântico norte.

Os espectros são obtidos a partir do sensoriamento das oscilações das ondas ao longo do tempo (em m) em cada região. 

Considere as afirmativas a seguir.

I. A técnica muito importante para decomposição das frequências de um sinal, utilizada em praticamente todas as áreas da ciência moderna, foi desenvolvida originalmente no trabalho de Joseph Fourier estudando inicialmente a propagação de calor.

II. Ondas no mar tem sua velocidade de propagação dependente da profundidade local.

III. Se um observador observa uma onda superficial (harmônica, bem definida) se deslocando em um trecho com velocidade de cerca de 10m/s com a frequência igual àquela mais presente nos espectros de todas as regiões, então a distância entre duas cristas sucessivas está na escala de 1m (metro).

Estão corretas as afirmativas: 

No VI Congresso Nacional de Educação em 2019, os graduandos/UFPE, Emerson S. da Silva, Lucas S. Costa, Ádriel D. J. Farias, Maria C. O. da Silva, apresentaram um estudo onde estudam o choque conceitual entre duas matrizes distintas do pensamento humano sobre a natureza. Abordam a similaridade entre essas concepções e as respostas dadas por estudantes do ensino médio e do primeiro ano do curso de Licenciatura em Física. Ao seguinte experimento mental.
“Um rapaz do alto de um mastro abandona uma pedra enquanto o navio está se movendo com velocidade constante. Desprezando o efeito do ar (vento) durante o movimento de queda, essa pedra cairá no pé do mastro, atrás ou à frente dele?”

Deste trabalho são extraídas (ou adaptadas) as afirmações seguintes, que tanto podem corresponder à citação dos pesquisadores, Apud, ou citação dos estudantes que participaram das atividades:
I. “A pedra cairá atrás do mastro, porque durante o tempo de queda da pedra o navio ____.” II. “Cairá ______, porque esta questão parte do princípio da inércia que afirma que todo corpo parado permanece parado e todo corpo em movimento permanece em movimento uniforme.” III. “______ de fato não reconheceu a ideia de inércia, porque deixou de imaginar como seria o movimento ______. Em sua experiência, todo movimento estava sujeito a resistência e ele fez deste o fato central de sua teoria do movimento.” IV. Título do Trabalho: “______ vs ______: uma análise criteriosa sobre o movimento dos corpos.”

Apesar das lacunas, todas essas afirmações são muito similares ao que se transmite no ambiente do ensino de física formal, remetendo ao debate entre os defensores de posições em torno dessa questão. Assinale dentre as alternativas aquela que preenche com termos adequados (em ordem respectiva quando houver mais de um) que se pode inferir pelo contexto.

Um alicate tem 1m de braço até a articulação e sua cabeça tem 10 cm de tamanho (medida entre o seu extremo e a articulação).

Considere as seguintes situações em que se pedem quantidades a serem calculadas. Lembre-se kgf: quilograma-força, tf: tonela-daforça.

I. Se uma força de 1000N é aplicada no seu extremo, a força disponível para o corte na extremidade da cabeça do alicate é ______.

II. Se for necessária uma força de 2 tf (toneladaforça) será necessária uma força de ______.

Assinale a alternativa que corretamente identifica os valores que devem preencher os espaços, respectivamente.