Questões de Concurso

Um disco sólido uniforme e um aro de mesmo raio R são colocados lado a lado no topo de um plano inclinado de altura H. São largados a partir do repouso e descem o plano girando sem deslizar. A razão entre as velocidades do disco sólido v_d e a velocidade do aro v_a, quando estes chegam à base do plano inclinado, é dada por

(Dado: Momento de inércia do disco sólido com raio R: I = 1/2MR² ; momento de inércia do aro com raio R: I = MR² .)

Considere um sistema isolado de estrelas binárias no espaço. Em termos da constante de gravitação G, da distância entre as estrelas L e de suas massas M₁ e M₂, o período T de rotação das estrelas binárias quando as massas são diferentes (M₁ ≠ M₂) é dado por

Uma das principais técnicas utilizadas para a investigação na área de matéria condensada é a espectroscopia Raman. Uma amostra do material é irradiada por um feixe de laser intenso na região do visível próximo ao UV. A luz é geralmente espalhada numa direção perpendicular ao feixe do laser incidente. Uma explicação clássica para o espalhamento Raman (pois o efeito é quântico) pode ser dada considerando-se um campo elétrico da onda eletromagnética (feixe do laser) oscilando como E = E₀cos2πv₀t, sendo E₀ a amplitude de vibração e v₀ a frequência do laser. Considerando-se que a molécula sofre uma polarização dada por P = αE e que a molécula vibra com uma frequência v_m, o deslocamento molecular será dado por: x = x₀cos2πv_mt, onde x₀ é a amplitude de vibração da molécula. Considere que a vibração é pequena de tal forma que a polarizabilidade α é linear em x e pode ser expandida até primeira ordem em torno da posição de equilíbrio da molécula (sendo α₀ a polarizabilidade na posição de equilíbrio). A polarização resultante que explica os espectros observados da amostra é dada por

Um ponto quântico (quantum dot) é uma nanoestrutura (geralmente semicondutora) cujos elétrons têm sua energia quantizada, como num átomo. Estes materiais podem ser utilizados como marcadores luminosos em células. Uma vez fixados na célula e iluminados com luz, esses pontos quânticos agem como fontes de luz fluorescente e suas imagens podem ser vistas usando-se microscópio ótico. Este ponto quântico em uma dimensão pode ser estudado considerando-se um elétron confinado em um poço de potencial. Assim, os níveis de energia podem ser controlados mudando-se a largura L, a forma e a profundidade do poço de potencial. Considerando um elétron de massa m em um poço de potencial infinito de largura L, o comprimento de onda emitida pela transição de um elétron entre dois níveis de energia (n+1) e n é dada por

Obs: (c é a velocidade da luz no vácuo e h = h/2π e h é a constante de Planck).

Um bloco de massa 1 kg desliza em um trilho curvo com o formato de um arco de circunferência de raio 1 m, mostrado na figura a seguir. Considere que o bloco parte do repouso na posição A e que chega à posição B com velocidade de 2 m/s e a aceleração da gravidade é aproximadamente 10m/s² . O trabalho realizado pela força de atrito sobre o bloco é, aproximadamente,

A figura a seguir mostra duas hastes paralelas, I e II, infinitamente longas, separadas uma da outra por 12 cm e com densidades lineares de carga λ_I e λ_II, respectivamente. Se o campo elétrico no ponto A, distante 5 cm da haste I, é nulo, a razão λ_II / λ_I é de, aproximadamente,

Um cilindro com um pistão móvel contém 1 kg de gás nitrogênio a pressão de 1 atm. Em um processo isobárico, uma quantidade de calor igual a 25 kcal é adicionada ao gás e sua energia interna aumenta de 8 kcal. A variação de volume do gás nesse processo é de, aproximadamente,

Dados:

1 cal ≅ 4,18 J

1 atm ≅ 1,01 x 10⁵Pa

Um projétil metálico, de massa m e calor específico c , acerta uma placa metálica com velocidade v. Durante o impacto, 50% da energia cinética do projétil é convertida em calor absorvido pelo projétil. O aumento de temperatura do projétil é

O diagrama de espaço-tempo a seguir mostra dois eventos A e B. O evento A ocorre em x = 0 , t = 0 e o evento B ocorre no local e instante mostrado no diagrama em um referencial inercial. Sobre a separação espaço-temporal desses dois eventos é correto afirmar que

Se um determinado metal em uma fotocélula emite elétrons quando luz azul incide nele, também deve emitir elétrons quando é atingido por radiação na faixa do espectro identificada como

Uma lâmpada incandescente consiste de um filamento no vácuo. Em condições normais de funcionamento o filamento tem uma temperatura de 1600 K. Outra lâmpada com um filamento similar, que está em um bulbo preenchido com gás, tem o filamento com temperatura de 3200 K. Considere que ambos os filamentos, neste processo, se comportam como corpos negros. Analisando-se os espectros das radiações emitidas pelo filamento no vácuo e pelo filamento no ar, respectivamente, verifica-se que a razão entre os comprimentos de onda nos quais as intensidades das radiações são máximas é de

Um sistema termodinâmico pode passar do estado A ao estado B através de dois processos I e II mostrados no diagrama PV a seguir.

Se ΔU_I , ΔU_II são as variações de energia interna e ΔW_I , ΔW_II são os trabalhos realizados pelo sistema nos processos I e II, respectivamente,

Considere o sistema de esferas concêntricas mostrado na figura abaixo. A esfera mais interna é feita de um material isolante, com uma densidade de carga ρ (região 1). As regiões 2 e 4 estão vazias. A região 3 é uma casca esférica condutora com carga Q. Q e ρ são positivos.

O campo elétrico é nulo

O número máximo possível de franjas claras no experimento da fenda dupla de Young para distância entre as fendas igual a 2,5 vezes o comprimento de onda da luz incidente é

Luz se propagando no ar é refletida por vidro com índice de refração n . O ângulo de incidência no qual a luz refletida é totalmente polarizada é

Duas estrelas esféricas I e II emitem radiação com espectros de corpo negro. O raio da estrela I é 400 vezes maior que o raio da estrela II e a estrela I emite 10⁴ vezes a potência emitida por II. Analisando-se os espectros das radiações emitidas pelas estrelas I e II, respectivamente, verifica-se que a razão entre os comprimentos de onda nos quais as intensidades das radiações são máximas é igual a

Em um experimento de efeito fotoelétrico, mediu-se a corrente na placa coletora de elétrons versus o potencial elétrico da placa coletora em relação à emissora para três diferentes feixes de luz incidente monocromática, A B e C, em que variou a intensidade e/ou frequência da luz incidente. Os dados foram utilizados na construção do gráfico a seguir para as três situações indicadas.

Com base no gráfico, é correto afirmar que os feixes de luz

No espectro do hidrogênio o comprimento de onda da linha H_α é de 656 nm, enquanto que no espectro de uma galáxia distante o comprimento de onda da linha H_α é de 706 nm. A velocidade dessa galáxia em relação à Terra é de, aproximadamente,

Um fóton com energia de 10,2 eV colide inelasticamente com um átomo de hidrogênio estacionário que se encontra no estado fundamental. Depois de um intervalo de tempo da ordem de microssegundos, outro fóton com energia de 15 eV colide inelasticamente com o mesmo átomo de hidrogênio. Instrumentos são utilizados para observar o resultado dessas interações. Em um detector será observado

Dado: Níveis de energia do átomo de hidrogênio, E_n = -13,6eV/n², n = 1,2,3,...

Uma onda plana de luz monocromática incide ortogonalmente a um filme fino e uniforme de óleo que se forma sobre um prato de vidro. O comprimento de onda da fonte pode ser variado continuamente. Interferência totalmente destrutiva é observada na luz refletida para comprimentos de onda de 7000 Å e 5000 Å e para nenhum outro comprimento de onda entre esses dois. Se o índice de refração do óleo é 1,40 e do vidro é 1,50, a espessura do filme de óleo é de