Questões de Concurso

Uma carga pontual Q é colocada em uma cavidade no interior de um condutor neutro isolado, conforme a figura a seguir. Seja r a distância de um ponto a Q e ∈₀ a permissividade elétrica do vácuo.O ponto pode estar dentro ou fora da casca condutora.
A intensidade do campo elétrico no ponto é igual a Q / ( 4 π∈₀r² )

Na interferência de duas ondas sonoras harmônicas de frequências levemente diferentes, a intensidade do som que se ouve muda de máxima para mínima a cada 0,2 s. A diferença entre as frequências das duas ondas sonoras é de

Uma haste fina e uniforme presa por um pino em O e livre para girar, rotaciona em um plano horizontal com velocidade angular constante ω, conforme a figura a seguir.


No instante t = 0, um pequeno inseto parte de O e se move com velocidade constante v em relação à haste em direção à outra extremidade. O inseto chega na outra extremidade no instante t = T e para. A velocidade angular do sistema permanece constante e igual a ω durante todo o tempo. A magnitude do torque  no sistema, em torno de O, como função do tempo, é melhor representada pela figura

Uma bola de massa m = 0,5 kg está presa por um fio de comprimento L = 0,5 m.
A bola se movimenta em uma trajetória circular no plano horizontal, conforme a figura a seguir.
A tensão máxima que o fio pode suportar é de 324 N.
O valor máximo possível da velocidade angular da bola é de

Uma esfera de massa m que estava em movimento retilíneo com energia cinética de 3 J sofreu uma colisão frontal elástica com outra esfera de massa 2m que estava parada, na qual ambas as esferas se deformaram elasticamente. Durante a colisão

Uma mola de peso P e constante elástica k está suspensa na posição horizontal por dois fios de massas desprezíveis. Cada fio faz um ângulo θ com a vertical, conforme a figura a seguir. A deformação da mola é igual a

Uma estrela de magnitude -6 tem emissão máxima no comprimento de onda de 1210 nm. Considerando-se que a constante de deslocamento de Wein é 2,898 x 10^-3 m.K., é correto afirmar que esta estrela

Durante a noite percebemos inúmeras estrelas com brilhos e cores diferentes. Na tabela abaixo, com valores aproximados para as magnitudes, constam algumas das estrelas mais brilhantes do céu de Belém, no meio do ano. Pelos dados da tabela, é correto afirmar que, em ordem decrescente de luminosidade, as estrelas ficariam ordenadas por

Durante a Segunda Guerra Mundial, os alemães possuíam uma artilharia de longo alcance, capaz de sair da Alemanha e atingir a França, por exemplo. Assim, um projétil de longo alcance poderia ser lançado da superfície da Terra (massa M) com velocidade descrita por v = (v_r, v_r) , onde é a sua componente tangencial e v_r a sua componente radial. Considerando-se G como sendo a constante de Gravitação Universal, ao se desprezar o atrito com a atmosfera e os efeitos da rotação da Terra (raio R), a altitude máxima H que pode ser obtida pelo projétil em sua trajetória é de

No dia 27/07/18, o planeta Marte (período sideral de 687 dias) estava em máxima aproximação com a Terra. Por conta desta oposição, um observador resolveu reproduzir os cálculos feitos por Copérnico para determinar a distância Marte-Sol em Unidades Astronômicas. Segundo suas observações, este planeta só ficou em quadratura no dia 30 de novembro. Considerando que cos 58º ≅ 0,5 , o observador calculou, corretamente, que a distância Marte-Sol é de, aproximadamente,

No dia do início do equinócio de março em 2022, um observador em Belém irá se encantar com o brilho de Vênus, popularmente conhecida como Estrela D’Alva, que estará em máxima elongação oeste.Além desse planeta, será possível observar Marte, Saturno, Júpiter e Mercúrio. Nesse dia, Vênus poderá ser observada, da Terra, na direção da constelação de

A Lua cheia do dia 21/12/10 foi especial, em razão do eclipse e por ter ocorrido, coincidentemente, no solstício de Verão. Moradores da cidade de Belém (Lat.: -01° 27' 21'' e Long.: -48° 30' 16'') se reuniram no Forte do Presépio para acompanhar este belo momento e observar o eclipse total da Lua. A altura máxima da Lua, naquela noite, foi, aproximadamente, igual a

Quando um fóton interage com as camadas mais internas de um átomo, transferindo a respectiva energia para os elétrons dessas camadas, ele proporciona uma energia cinética aos elétrons capaz de ejetá-los para fora desse átomo. O espaço antes ocupado pelo elétron ejetado passa a ser ocupado por outro elétron de uma órbita mais externa, que possuía menor energia. Essa movimentação, que representa uma perda de potencial de energia balanceada pela emissão de um fóton característico, é comumente conhecida como

Abaixo temos uma representação esquemática de uma junção PN. Pelo processo de dopagem são inseridos na região da junção (região de depleção ou região de carga espacial) portadores do tipo N (elétrons) e portadores do tipo P (buracos). Essa distribuição de carga é, então responsável pelo surgimento de uma barreira de potencial eletrostático aos portadores que forem cruzar a junção. Através de um campo externo essa barreira pode ser reduzida permitindo o trânsito de portadores (polarização direta) e portanto o diodo permite a passagem de portadores em apenas uma direção. Considerando uma região de depleção na forma de um cubo, e que a densidade de carga em cada lado da junção é uniforme em módulo Q/L³ . Utilizando a Lei de Gauss dE/dx = Q/(ε L³) e a definição de tensão dV/dx = -E, a diferença total de tensão entre os extremos de cada lado da junção será:

O efeito fotoelétrico foi descoberto em 1887 por Heinrich Hertz ao observar que eletrodos expostos a luz ultravioleta emitiam descargas elétricas mais facilmente. O fenômeno foi tratado por Einstein em 1905 evocando hipóteses ad hoc como retomar a hipótese corpuscular sobre a natureza da luz que incide sobre o metal permitindo a troca de momento e a discretização da energia carregada pela luz. A energia dos elétrons retirados do metal pela interação com os fótons incidentes é dada pela equação representada na imagem abaixo, onde Φ é a função trabalho (energia para retirar o portador do material), e o produto hf é a energia carregada como quantia de radiação pela luz de frequência f, h é a constante de ação de Planck introduzida no tratamento do problema do corpo negro em 1900. O modelo de Einstein foi validado experimentalmente em 1914 por Robert Millikan que também usa a equação de Einstein para obter o valor da constante h. O experimento consiste em se obter a curva de E versus f representada acima. Por extrapolação da reta é possível determinar a função trabalho. Considere um material como o sódio após analisado tem função trabalho de 4,3 eV e frequência de corte de aproximadamente 10 x 10¹⁴ Hz. O valor da constante de Planck em eV.s é:

Em 1905 Albert Einstein estabeleceu a cinemática relativística, que prevê fenômenos como a dilatação temporal para referenciais com movimento relativo. Hoje, 112 anos depois, as correções relativísticas são empregadas, por exemplo, no sistema de GPS, que utiliza o tempo para medir distâncias e portanto posicionar os corpos na superfície do planeta a partir da recepção dos sinais enviados por satélites que estão a 20x10³ km da superfície. As correções devido à relatividade geral são ainda maiores, entretanto vamos considerar apenas a correção devida à relatividade restrita. Considere um satélite com velocidade relativa ao referencial terrestre de 4000m/s. A dilatação temporal que fará o período de um relógio no satélite em relação ao mesmo período T no referencial na Terra será dada por T’= T/ɣ, com ɣ sendo o fator de Lorentz que pode ser expandido em série conforme a fórmula abaixo: Dessa maneira a cada segundo dos relógios terrestres (T=1s) no tempo próprio do satélite haverá a redução de T’= 1- v² /(2c²) segundos. Assinale abaixo o número aproximado de microsegundos (10^-6 segundos) que o relógio do satélite estaria atrasado em relação à relógios na Terra ao final de um dia. Considere c=3x10⁸ m/s:

Na imagem abaixo temos o espectro de radiação do Sol medido na terra no alto da atmosfera, ao nível do mar e o ajuste pela equação de Planck para o corpo negro. A posição do pico do modelo do corpo negro satisfaz a lei do deslocamento Wien: λmax T = 2900 x 10^-6 Km, onde temos o comprimento de onda do máximo do espectro, λ_max, e a temperatura T do corpo negro em equilíbrio térmico com a radiação. A temperatura de equilíbrio térmico da superfície solar pelo modelo do corpo negro é de aproximadamente

Em 1803 Thomas Young deu uma grande contribuição ao estudo da Luz apresentando seus resultados sobre difração de luz em uma fenda dupla. Na imagem abaixo vemos um desenho de Young retratando o fenômeno. Na imagem imediatamente abaixo vemos a imagem da difração e interferência da luz de um laser que incide sobre um fio de cabelo. Considere as afirmações abaixo. I. Young representou em seu desenho ondas na superfície da água, representando as cristas utilizando como analogia do fenômeno ocorrido com a luz. II. Se a distância entre as fendas diminuir, a distância entre as interferências destrutivas aumenta. III. A distância entre as interferências destrutivas pode ser utilizada para determinar a espessura do fio de cabelo. IV. Quanto maior a distância das fendas ao anteparo que projeta as franjas de difração, menor a distância entre pontos de interferência destrutiva. São verdadeiras as afirmações:

Fornos de Microondas operam com radiação na frequência de 2450MHz (megahertz, M =106 ) que consegue excitar eficientemente o espectro rotovibracional da água. Além disso eles são construídos de maneira que se estabeleça em seu interior ondas estacionárias, assim um material como chocolate colocado no interior do forno ao ser retirado exibe o padrão de furos como se vê na imagem abaixo. Os furos indicam os locais onde o valor do campo elétrico da radiação é mais intenso (ventres consecutivos). A partir da distância entre os furos observado na imagem acima podemos obter uma medida para a velocidade da luz. O erro entre valor para a velocidade da luz obtido no experimento retratado na figura com respeito ao valor padrão de 3 x 10⁸ m/s é aproximadamente:

Considere um circuito feito com uma bobina didática de alguns centímetros de raio e altura com milhares de voltas de fio de cobre ligada em série a uma lâmpada de 40W na tomada doméstica (AC) de 127V/60Hz. Considere as afirmações abaixo. I. A lâmpada acende mais forte se ela é ligada sem a bobina. II. O número de voltas de fio na bobina é indiferente à intensidade do campo magnético gerado. III. Ao aproximar um imã da bobina se poderá sentir a oscilação elétrica de 60Hz. IV. O uso de duas lâmpadas faria com que a corrente alternada ficasse menos intensa.
Estão corretas as afirmativas: