Questões de Vestibular PUC - SP 2017 para Vestibular - Segundo Semestre

• Radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB em inglês), predição da teoria do Big Bang, é uma forma de radiação eletromagnética que preenche todo o universo, cuja descoberta experimental se deve a Arno Penzias e Robert Wilson. Em qualquer posição do céu, o espectro da radiação de fundo é muito próximo ao de um corpo negro ideal, cujo espectro tem uma frequência de pico de 160 GHz. Considerando a CMB distribuída isotropicamente pelo Universo, com velocidade de propagação de 3x10⁵ km.s^-1, determine o número inteiro aproximado de ondas dessa radiação por centímetro linear do Universo.

• Um átomo de hidrogênio gasoso, no seu estado fundamental, tem energia de -13,6eV. Determine a energia necessária, em eV (elétron-volt), que ele deve absorver para que sofra uma transição para o próximo estado de excitação permitido pelo modelo atômico de Bohr.

• Os filtros de “barro”, na verdade não são de barro, mas sim de cerâmica à base de argila. Esses filtros possuem pequenos poros que permitem a passagem lenta da água, do reservatório para a superfície externa, ocorrendo então a transformação da água do estado líquido para o estado de vapor. Essa transformação ocorre a partir do calor que a água da superfície externa absorve do filtro e da água em seu interior. A retirada do calor diminui gradualmente a temperatura da água que está dentro do filtro, tornando-a agradável para consumo.

Num dia de temperatura muito elevada e umidade do ar muito baixa, uma dona de casa enche com água seu filtro cerâmico à base de argila, que estava totalmente vazio, até a capacidade máxima de 6 litros. Decorrido certo intervalo de tempo, verifica-se que houve uma diminuição no volume total, devido à passagem de m gramas de água pelos poros da parede do filtro para o meio externo. Como consequência, ocorreu uma variação de temperatura de 5 kelvin na massa de água restante. Nessas condições, determine a massa de água m, aproximada, em gramas, que evaporou.

• O diagrama abaixo mostra um ciclo realizado por 1 mol de um gás monoatômico ideal. Determine, em porcentagem, o rendimento de uma máquina de Carnot que operasse entre as mesmas fontes térmicas desse ciclo.

• Determine o volume de água, em litros, que deve ser colocado em um recipiente de paredes adiabáticas, onde está instalado um fio condutor de cobre, com área de secção reta de 0,138mm² e comprimento 32,1m, enrolado em forma de bobina, ao qual será ligada uma fonte de tensão igual a 40V, para que uma variação de temperatura da água de 20K seja obtida em apenas 5 minutos. Considere que toda a energia térmica dissipada pelo fio, após sua ligação com a fonte, será integralmente absorvida pela água. Desconsidere qualquer tipo de perda.

Dado: resistividade elétrica do cobre = 1,72.10^-8Ω.m

• Duas fontes harmônicas simples produzem pulsos transversais em cada uma das extremidades de um fio de comprimento 125cm, homogêneo e de secção constante, de massa igual a 200g e que está tracionado com uma força de 64N. Uma das fontes produz seu pulso Δt segundos após o pulso produzido pela outra fonte. Considerando que o primeiro encontro desses pulsos se dá a 25cm de uma das extremidades dessa corda, determine, em milissegundos, o valor de Δt.

• Uma esfera de massa 1000g encontra-se em equilíbrio estático quando suspensa por uma mola ideal que está presa, por uma de suas extremidades, ao teto de um elevador que executa um movimento de ascensão com velocidade constante de módulo 2m.s^-1. Quando o botão de emergência é acionado, o elevador para subitamente e, então, o sistema mola+esfera passa a oscilar em MHS com amplitude de 10cm. Determine, em unidades do SI, a constante elástica da mola. Despreze a resistência do ar durante a oscilação.

Adote: √20 = 4,5