Questões de Concurso Público Prefeitura de São Paulo - SP 2016 para Professor - Física

Quando a temperatura ambiente torna-se suficientemente baixa, as águas dos lagos, dos rios e dos oceanos congelam a partir da superfície. Assim, abaixo dessa camada superficial de gelo, a água permanece na fase líquida. Isso permitiu, em uma era glacial primitiva, a sobrevivência, no seio dessa água líquida, de seres unicelulares que, evolutivamente, originaram todas as espécies vivas.

São listadas, a seguir, três propriedades da água:

( ) tem uma dilatação anômala entre 0 °C e 4°C;

( ) tem um calor específico muito elevado;

( ) é má condutora de calor.

Assinale R para a propriedade que é relevante para explicar esse comportamento da substância água descrito acima e N para a propriedade que não é relevante.

A ressonância magnética é um método moderno de diagnóstico que fornece imagens em duas ou três dimensões de diferentes planos do órgão inspecionado, que utiliza um forte campo magnético e ondas para a obtenção dessas imagens.

A possibilidade de realizar exames de ressonância magnética, inclusive em gestantes, deve-se ao fato de, além de não serem invasivos, as ondas por eles emitidas terem frequências próximas às das ondas

Diariamente a Terra é bombardeada por uma série de partículas eletricamente carregadas oriundas principalmente das reações nucleares ocorridas no Sol. A chegada dessas partículas à superfície da Terra, algumas com alta energia, provocaria sérios danos aos seres vivos. Somos protegidos de muitas dessas partículas pela atmosfera e pelo campo magnético terrestre.

Na figura a seguir, as linhas indicam, aproximadamente, a direção e o sentido do campo magnético em torno da Terra. Nela estão mostradas as trajetórias de duas partículas carregadas M e N que se aproximam da Terra e, representadas por segmentos orientados, suas velocidades .

Sobre a figura, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.

( ) A partícula M será defletida pelo campo magnético da Terra.

( ) A partícula N não será defletida pelo campo magnético da Terra.

( ) Sejam ou não defletidas, a interação dessas e de outras partículas carregadas com o campo magnético terrestre não lhes altera a energia cinética.

As afirmativas são, respectivamente,

Os esquemas a seguir mostram como é possível ligar duas lâmpadas de incandescência, uma de 25 W – 127 V e outra de 100 W – 127 V, a uma tomada de 127 V.

Tendo em conta os esquemas, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.

( ) Para que funcionem com seu brilho normal, as lâmpadas devem ser ligadas como ilustra o esquema 2.

( ) Nas condições normais de funcionamento, a resistência da lâmpada (2) é menor que a da lâmpada (1).

( ) Quando estão ligadas como ilustra o esquema (1), a lâmpada (1) brilha mais forte do que a lâmpada (2).

As afirmativas são, respectivamente,

As figuras a seguir ilustram a tarefa que o professor propôs para os alunos no laboratório de uma escola da rede municipal de São Paulo.

Inicialmente, os alunos devem pesar uma esfera metálica maciça suspensa por um fio de volume desprezível a um dinamômetro D₁ . Devem pesar, também, um recipiente com água que se encontra sobre o dinamômetro D₂ , como mostra a figura 1.

Em seguida a esfera é totalmente submersa na água, sem tocar as paredes do recipiente, como mostra a figura 2. Restabelecido o equilíbrio hidrostático, repetem-se as pesagens. Assim, os alunos podem constatar que o decréscimo na indicação do dinamômetro D₁ é igual ao acréscimo na indicação do dinamômetro D₂ .

Desse modo, o professor induziu os alunos a evidenciar, experimentalmente, o princípio

A tabela abaixo informa os calores específicos de algumas substâncias.

Substância Calor específico (cal/g.°C)

Areia 0,12

Vidro 0,20

Aluminio 0,22

Água 1,0

Gelo 0,50

Vapor 0,48

Mercúrio 0,03

Prata 0,05

Ferro 0,11

A partir dos dados da tabela, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.

( ) A água, por ter um calor específico muito elevado, é um excelente elemento termo-regulador. A ausência de água nos desertos, por exemplo, permite que ocorram enormes diferenças entre a máxima e a mínima temperaturas em um mesmo dia.

( ) Para resfriar uma peça aquecida, é comum mergulhá-la em água. Seria mais eficiente mergulhá-la em mercúrio. Só não se faz isso porque, além de o mercúrio ser muito caro, seus vapores são extremamente tóxicos.

( ) Se duas amostras de massas iguais, uma de água e outra de areia forem expostas ao Sol, de modo que recebam a mesma quantidade de calor durante o mesmo tempo e a temperatura da amostra de água aumentar 3°C, a temperatura de areia aumentará 25°C.

As afirmativas são, respectivamente,

A água (líquida) tem uma dilatação anômala entre 0°C e 4°C, como ilustra o gráfico a seguir, que mostra como sua densidade (μ) varia com a temperatura (θ).

Um barco flutua em um lago onde a temperatura da água é de 4 °C, sendo V o volume da parte do barco submersa. Com a chegada de uma frente fria, a temperatura da água torna-se igual a 2°C. O barco continua a flutuar, sendo, nesse caso, V' o volume da parte do barco submersa.

Os volumes da parte do barco submersa V e V' são tais que

Observe a figura representada a seguir.

Uma esfera de aço de pequenas dimensões e com peso de módulo igual a 25 N, que estava em repouso, suspensa por um fio de 2,5 m de comprimento a um suporte, recebe um impulso horizontal.

A esfera passa a percorrer uma trajetória circular, de centro no ponto de suspensão do fio, num plano vertical e consegue chegar, no máximo a 0,50 m de altura acima de sua posição inicial.

O módulo da resultante das forças que atuam sobre a esfera no instante em que ela alcança essa posição mais alta é

Denomina-se “distância mínima de visão distinta” a menor distância entre um objeto e o olho de uma pessoa para que ela possa vê-lo com nitidez.

Um dia, caiu um cisco no olho de um oftalmologista. Ele, então, utiliza um espelho côncavo de 32 cm de raio para obter uma imagem ampliada de sua vista para melhor examiná-la.

Supondo que sua distância mínima de visão distinta seja 24 cm, seu rosto deve ficar a uma distância do espelho de, no mínimo,

Um dêutron e um próton penetram simultaneamente no interior de um capacitor plano carregado, normalmente à placa negativa, através de dois furos nela existentes, com velocidades respectivamente iguais a , e 2 , como ilustra a figura a seguir.

Suponha que essas velocidades sejam tais que nenhum dos dois consiga atingir a placa positiva. Assim, o dêutron inverte o sentido de movimento decorrido intervalo de tempo Δt, a uma distância d da placa negativa. Já o próton inverte o sentido de seu movimento decorrido um intervalo de tempo Δt’, a uma distância d` da placa negativa.

Lembre-se de que o dêutron é o núcleo do átomo do deutério, sendo constituído, portanto, por um próton e um nêutron. Despreze os efeitos de borda.

Esses intervalos de tempo Δt e Δt’ e essas distâncias d e d’ são tais que

Há evidencias de que a microcefalia é uma patologia neurológica relacionada à contaminação da gestante pelo zika vírus, transmitido pela picada do mosquito aedes aegypt. Normalmente, a microcefalia era diagnosticada após o nascimento do bebê, mas o aumento significativo de casos tem feito com que os profissionais da saúde façam investigações do cérebro do feto, ainda no período da gestação. Um dos exames utilizados é a ultrassonografia que, com a obtenção de imagens de estruturas internas, permite detectar a patologia.

Numa ultrassonografia, ondas de ultrassom são transmitidas através da barriga da gestante, ao interior do corpo da mãe e do bebê. As ondas que retornam ao aparelho são transformadas em sinais elétricos, amplificadas, processadas por computadores e visualizadas no monitor de vídeo.

O fenômeno físico, característico a qualquer tipo de onda, em que se baseia esse diagnóstico por imagem é

A tomografia foi uma grande revolução na área da radiologia diagnóstica desde a descoberta dos raios X. Com ela é possível a reconstrução tridimensional da imagem por computação, o que possibilita a visualização de uma fatia do corpo, sem a superposição de órgãos.

Os raios X utilizados nos exames de tomografia computadorizada podem ser produzidos em um tubo de gás, como o que está mostrado simplificadamente na figura a seguir.

O eletrodo C é o cátodo e o eletrodo A, o ânodo. O alvo P está ligado por condutores ao ânodo A e tem, portanto, o mesmo potencial que ele. Os elétrons emitidos pelo cátodo C partem do repouso e são acelerados por uma diferença de potencial V_p – V_c com cerca de 4,0.10⁴ Volts e atingem o alvo P com energia suficiente para produzir os raios X.

Sendo 1,6.10^–19 C o módulo da carga do elétron, a energia cinética dos elétrons ao colidirem com o alvo P é de

Os alunos ficaram incrédulos quando o professor de Biologia afirmou: “a combustão e a respiração celular são dois processos químicos similares”.

De fato, os dois processos são reações de oxi-redução com liberação de energia. A diferença é que, na combustão, a energia é liberada de uma só vez, abruptamente, enquanto, na respiração celular, a liberação de energia é lenta e controlada, portanto, diluída no tempo.

A grandeza física que caracteriza a diferença entre esses dois processos químicos é

A descoberta dos raios cósmicos foi extremamente importante, pois permitiu fazer a datação de materiais arqueológicos e, assim, conhecer grande parte da história do planeta Terra. Os raios cósmicos são partículas de alta energia que se deslocam no espaço com velocidades próximas à da luz. Ao atingirem a atmosfera, colidem com átomos nela existentes e ionizam o ar. O instrumento usado para medir essa ionização é o eletroscópio, que consiste em duas hastes metálicas que se repelem quando carregadas.

Podemos simular o funcionamento de um eletroscópio, usando duas pequenas esferas condutoras suspensas, lado a lado, a um suporte externo por fios isolantes de mesmo comprimento. Quando carregadas, as esferas se repelem, como ilustra a figura a seguir.

Suponha que as esferas carregadas estão em repouso, com os fios formando ângulos iguais com a vertical.

A esse respeito, assinale a afirmativa pode não ser verdadeira.

No laboratório do colégio, o professor propôs a seguinte tarefa: montar, em um banco óptico, duas lentes esféricas de mesmo eixo principal com o objetivo de formar um sistema afocal. Os alunos têm a seu dispor quatro lentes, sendo duas convergentes e duas divergentes de distâncias focais (em módulo) menores que as das lentes convergentes. Dispõem, também, de dois pequenos canhões de laser capazes de emitir feixes luminosos estreitos.

Os alunos devem montar duas lentes no banco óptico, fazer incidir sobre uma delas os dois feixes paralelamente ao eixo principal e, por tentativas, variando a distância entre as lentes, conseguir que, depois de atravessá-las, os dois feixes continuem paralelos ao eixo principal.

Para isso, analise os quatro arranjos a seguir.

É possível conseguir formar um sistema afocal com os arranjos

As figuras a seguir ilustram o experimento proposto pelo professor e realizado pelos alunos no laboratório de uma escola da rede de ensino da cidade de São Paulo.

Sobre a tampa horizontal da mesa do laboratório há um recipiente contendo água em equilíbrio hidrostático. O recipiente possui dois pequenos furos que estão obstruídos (figura 1). Quando os furos são desobstruídos, a água jorra através deles, seguindo as trajetórias mostradas na figura 2.

A respeito das evidências mostradas no experimento realizado, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.

( ) Os líquidos em equilíbrio exercem forças normais às superfícies com as quais está em contato.

( ) São necessários enormes acréscimos de pressão para provocar pequenos decréscimos no volume de um líquido. Assim, os líquidos podem ser considerados praticamente incompressíveis.

( ) Em um líquido em equilíbrio, a pressão aumenta com a profundidade.

As afirmativas são, respectivamente,

Leia com atenção as informações a seguir.

A aceleração da gravidade na superfície da Terra é da ordem de 10 m/s² ; a constante de gravitação universal vale 6,67.10–11 N.m2 /kg² ; e o raio médio da Terra é 6400 km.

De posse dessas informações, é possível estimar a massa da Terra em, aproximadamente,

A figura a seguir mostra (esquematicamente) como funciona o “espectrômetro de Dempster”.

Em uma região limitada há um campo magnético uniforme , perpendicular ao plano da figura, apontando para dentro. Quando partículas carregadas penetram nessa região perpendicularmente ao campo magnético , sua trajetória no interior do espectrômetro é um semicírculo.

Por meio de um dispositivo apropriado, fazem-se partículas carregadas penetrarem no espectrômetro com a mesma energia cinética.

A tabela a seguir apresenta as características de três partículas, sendo e o módulo da carga do elétron.

           Partícula        Massa        Carga elétrica

  Próton              m                   +e 

 Dêutron            2m                  +e

    α (alfa)             4m                 +2e 

Sejam R_pr, R_d e R_α os raios dos semicírculos percorridos no interior do espectrômetro, respectivamente, pelo próton, pelo dêutron e pela partícula α.

Esses raios são tais que

Um carro estava trafegando em uma estrada, em um trecho retilíneo e em declive. Com o objetivo de poupar combustível, o motorista colocou o motor do carro em “ponto morto”. Assim, ele percorreu um trecho de 1,6 km de extensão em declive, descendo 30 m com o velocímetro do carro indicando que a velocidade se manteve constante.

Considerando a massa do carro e de seus ocupantes em 1,2 t e a aceleração da gravidade local em 10 m/s² , é possível estimar o módulo da resultante das diversas forças de atrito, que se opõem ao movimento do carro durante esse trecho, em

A figura a seguir ilustra, esquematicamente, o dispositivo utilizado para regular a iluminação em um quarto de criança.

Uma lâmpada de incandescência de 60 W é ligada a uma tomada, em cujos terminais há uma diferença de potencial constante V+ – V– , por intermédio de um condutor metálico JK com a forma de um arco de circunferência de 90° de centro em O. O circuito se fecha por meio do cursor OC. Quando a extremidade C do cursor é conectada em J, a lâmpada acende com seu brilho normal, quando é levado até o ponto L, a lâmpada apaga. O brilho da lâmpada pode ser regulado conectando a extremidade C do cursor a qualquer ponto do condutor circular entre J e K.

A resistência do condutor JK é três vezes maior que a resistência da lâmpada. Já as resistências do cursor e dos demais fios de ligação são desprezíveis.

Considerando constante a resistência da lâmpada, quando o cursor OC for colocado na posição em que forma 30° com a direção OJ, podemos estimar que o brilho da lâmpada de 60 W será equivalente ao de uma lâmpada de