Especial de Sábado

Ganhadores do Premio Nobel de Física

Borges e Nicolau

x

1985
Klaus von Klitzing pelo descoberta da quantização do Efeito Hall.

Klaus-Olaf von Klitzing (1943), físico alemão

O físico estadunidense Edwin Herbert Hall (1855-1938), verificou que uma tira metálica percorrida por corrente elétrica e imersa em um campo magnético, gera um campo elétrico. Esse efeito, descoberto em 1879, foi denominado  Efeito Hall.

Klaus von Klitzing descobriu o efeito Hall quantizado, o que permite medir com grande precisão a condutividade elétrica. Por esta descoberta foi distinguido, em 1985, com o Prêmio Nobel de Física. Sua descoberta permitiu o estabelecimento de um novo padrão internacional para a unidade de medida de resistência elétrica, o ohm.

Saiba mais. Clique aqui e aqui

Próximo Sábado: Ganhador do Premio Nobel de 1986:
Ernest Ruska, pela invenção do microscópio eletrônico. Gerd Binning e Heinrich Rohrer, pela invenção do microscópio de varredura por tunelamento.

Física Animada

Simulado - Resolução

Questões de múltipla escolha

Questão 1:
É dada a associação de resistores esquematizada abaixo. 

Cada resistor tem resistência elétrica R. A resistência equivalente entre os terminais A e B, com a chave Ch aberta e fechada são, respectivamente iguais a:

a) R e 2R
b) 5R e 2R
c) 8R/3 e 2R
d) 8R/3 e 3R
e) 4R/3 e R

Resolução:

Com a chave Ch aberta, temos:

R_equiv = R + R.2R/(R+2R) + R = R + 2R/3 + R = 8R/3

Com a chave fechada, os resistores do trecho central da associação ficam em curto circuito. Assim, temos: 

R_equiv = R + 0 + R = 2R

Resposta: c

Questão 2:
Duas lâmpadas incandescentes, L₁ e L₂, de mesma resistência R = 3,0 Ω são associadas em paralelo. Entre os extremos A e B da associação é ligado um gerador ideal de  força eletromotriz E = 12 V.

Repentinamente a lâmpada L₂ queima, isto é, seu filamento se rompe. Pode-se afirmar que a intensidade da corrente que percorre a lâmpada L₁:

a) dobra de valor
b) permanece a mesma e igual a 4,0 A
c) permanece a mesma e igual a 2,0 A
d) passa de 4,0 A para 2,0 A
e) anula-se

Resolução:

A intensidade da corrente que percorre a lâmpada L₁ não se altera e é igual a: 
U = R.i => 12 = 3,0.i => i = 4,0 A

Resposta: b

Questão 3:
Três lâmpadas incandescentes de mesma resistência R = 3,0 Ω são associadas em série. Entre os extremos A e B da associação é ligado um gerador de força eletromotriz E = 30 V e de resistência interna r = 1,0 Ω. 

Repentinamente a lâmpada L₂ queima, isto é, seu filamento se rompe. A tensão elétrica entre os pontos C e D, antes e após a lâmpada L₂ queimar são, respectivamente, iguais a:

a) 9,0 V e 9,0 V;
b) 10 V e zero;
c) 9,0 V e zero:
d) 10 V e 30 V;
e) 9,0 V e 30 V.

Resolução:

Cálculo da intensidade da corrente elétrica antes de L₂ queimar

i = E/(r+3R) => i = 30/(1,0+3.3,0) => i = 3,0 A

U_CD = R.i = 3,0.3,0 => U_CD = 9,0 V

Quando a lâmpada L₂ queima, a intensidade da corrente cai a zero e a ddp entre os pontos C e D é a própria fem do gerador: U_CD = E = 30 V.

Resposta: e

Questão 4:
<sup>Um eletricista substitui um chuveiro elétrico de uma residência que estava ligado em 127 V por outro, de mesma potência, mas ligado em 220 V. O novo chuveiro:

a) passará a consumir mais energia elétrica;
b) passará a consumir menos energia elétrica;
c) será percorrido por uma corrente elétrica de maior intensidade;
d) será percorrido por uma corrente elétrica de menor intensidade;
e) apresentará menor resistência elétrica.</sup>

Resolução:

De i = P/U, sendo P o mesmo, concluímos que ao mudar a tensão de 127 V para 220 V, o novo chuveiro será percorrido por uma corrente elétrica de menor intensidade.

Resposta: d

Questão 5:
A preocupação com possíveis “apagões” está tomando conta das mentes dos moradores e administradores da cidade de São Paulo, estimulando-os a buscar soluções alternativas para o uso mais racional da energia elétrica. Nesse sentido, a instalação de aquecedores solares de água está gradativamente aumentando, permitindo que se evite a utilização do chuveiro elétrico nos dias de forte insolação. De fato, esse arcaico modo de aquecer água por efeito resistivo é um vilão, sobretudo nos horários de pico, sendo fácil calcular esse desperdício de energia. Se cada um dos integrantes de uma família de quatro indivíduos demora em média 20 minutos em seu banho diário, usando o chuveiro elétrico, ao longo de um mês inteiro de 30 dias, a energia elétrica utilizada por um chuveiro de 4 000 W, para aquecimento de água para banho, soma um total, em kWh, de

A) 20.
B) 60.
C) 160.
D) 280.
E) 320.

Resolução:

E_el = P.Δt = (4000/1000)kW.4.(1/3).30h => E_el = 160 kWh

Resposta: c

Questão 6:
Um resistor de resistência elétrica igual a 25 ohms e sob tensão de 10 volts dissipa, em 1 minuto, uma energia de:

A) 1,2.10² J
B) 5,0.10² J
C) 7,5.10² J
D) 2,4.10² J
E) 2,0.10² J

Resolução:

E_el = P.Δt = (U²/R).Δt = (10)²/25W.60s => E_el = 240 J

Resposta: d

Questão 7:
O condutor ACD do esquema está imerso numa região onde existe um campo magnético de indução B uniforme. O condutor está situado no plano da folha, é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i; o campo magnético B é perpendicular ao plano da folha, e orientado para o leitor.

O módulo da resultante das forças magnéticas que agem sobre o condutor, devido ao campo magnético B, é igual a:

a) Bil√2
b) Bil
c) 2Bil√2
d) 2Bil
e) 3Bil

Resolução:

Pela regra da mão esquerda determinamos os sentidos das forças magnéticas que agem nos condutores AC e CD. Suas intensidades são iguais: F₁ = F₂ = Bil

Pelo Teorema de Pitágoras, calculamos a intensidade da força magnética resultante:

F_m = √[(Bil)²+(Bil)²] => F_m = Bil√2

Resposta: a

Questão 8:
Um próton (massa m e carga elétrica e) e um dêuteron (massa 2m e carga e) são lançados, com mesma velocidade v, perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético uniforme de intensidade B. Sejam R_p e R_d os raios das trajetórias descritas, respectivamente, pelo próton e pelo dêuteron. A razão R_p/R_d é igual a:

a) 1/2      b) 1      c) 2      d) 3      e) 4

Resolução:

O raio da trajetória é dado por: R = mv/IqI.B
Para o próton e para o dêuteron, temos:
R_p = mv/eB e R_d = 2mv/eB
Logo, R_p/R_d = 1/2

Resposta: a

Questão 9:
Um ímã aproxima-se de uma espira, a atravessa e depois afasta-se.

A corrente elétrica induzida, em relação o observador O, tem sentido, respectivamente:

a) anti-horário durante a aproximação e horário durante o afastamento.
b) horário durante a aproximação e anti-horário durante o afastamento.
c) horário durante a aproximação e durante o afastamento.
d) anti horário durante a aproximação e durante o afastamento
e) anti-horário durante a aproximação e nula durante o afastamento.

Resolução:

Pela Lei de Lenz, quando o polo norte se aproxima, surge na face da espira voltada ao observador O, um polo norte que se opõe à aproximação. Logo, na aproximação o sentido da corrente induzida é anti-horário. Quando o ímã se afasta surge na face da espira, voltada ao ímã, um polo norte que se opõe ao afastamento do polo sul do ímã. Na face voltada ao observador O, a face da espira é sul e o sentido da corrente induzida é horário.

Resposta: a

Questão 10:
A função trabalho do molibdênio é 4,20 eV. Um fotoelétron do molibdênio é emitido com energia cinética máxima de 4,08 eV. Sendo a constante de Planck
h = 4,14.10^-15 eV.s, pode-se afirmar que a frequência do fóton incidente, que emitiu aquele fotoelétron, é igual a:

a) 1,0.10¹⁴ Hz
b) 5,0.10¹⁴ Hz
c) 8,0.10¹⁴ Hz
d) 1,0.10¹⁵ Hz 
e) 2,0.10¹⁵ Hz

Resolução:

E_c = hf - Φ => 4,08 = 4,14.10^-15.f - 4,20 => f = 2,0.10¹⁵ Hz

Resposta: e

Simulado - Resolução

Questões de múltipla escolha

Questão 1:
Considere as afirmações:
I. No vácuo a luz não se propaga.
II. Para que a luz se propague em linha reta basta que o meio seja transparente.
III. A luz proveniente de uma estrela, incide na atmosfera e daí, necessariamente, propaga-se em linha reta até atingir a Terra.

Tem-se:

a) Só I é correta.
b) Só II é correta.
c) Só III é correta.
d) Todas as afirmações são incorretas.
e) Todas as afirmações são corretas.

Resolução:
  
I) Incorreta. 
A luz se propaga no vácuo e em meios materiais transparentes.

II) Incorreta. 
O meio deve ser homogêneo e transparente.

III) Incorreta. 
A atmosfera não é um meio homogêneo.
 
Resposta: d

Questão 2:
A que distância, de uma câmara escura de orifício de profundidade 20 cm, deve-se posicionar um objeto para que a altura de sua imagem seja 2,5 vezes maior que a do objeto?

a) 4 cm      b) 8 cm      c) 10 cm      d) 12 cm      e) 24 cm

Resolução:
  
i/o = p’/p => 2,5 = 20/p => p = 8 cm
 
Resposta: b

Questão 3:
Uma calota esférica de pequena abertura e de raio R = 20 cm é espelhada na superfície interna e na superfície externa. Dois objetos retilíneos de mesma altura, O₁ e O₂, são dispostos perpendicularmente ao eixo principal e à mesma distância de 15 cm das faces refletoras. A distância entre as imagens conjugadas pela calota é igual a:

a) 10 cm      b) 15 cm      c) 20 cm      d) 24 cm      e) 36 cm

Resolução:
  
Face côncava:
1/f = 1/p+1/p’ => 1/10 = 1/15+1/p’ => p’ = +30 cm (imagem real, na frente da face côncava)

Face convexa:
1/f = 1/p+1/p’ => 1/-10 = 1/15+1/p’ => p’= - 6 cm (imagem virtual, atrás da face convexa e portanto na frente da face côncava)

A distância entre as imagens é (30–6) cm = 24 cm
 
Resposta: d

Questão 4:
^{Dois pulsos, A e B, são produzidos em uma corda esticada, que tem uma extremidade fixada numa parede, conforme mostra a figura.}

<sup>Quando os dois pulsos se superpuserem, após o pulso A ter sofrido reflexão na parede, ocorrerá interferência:

a) construtiva e, em seguida, os dois pulsos seguirão juntos no sentido do pulso de maior energia.
b) construtiva e, em seguida, cada pulso seguirá  seu caminho, mantendo suas características originais.
c) destrutiva e, em seguida, os pulsos deixarão de existir, devido absorção da energia durante a interação.
d) destrutiva e, em seguida, os dois pulsos seguirão juntos no sentido do pulso de maior energia.
e) destrutiva e, em seguida, cada pulso seguirá seu caminho, mantendo suas características originais.

Resolução:
  
O pulso A sofre reflexão com inversão de fase. Ao se superpor ao pulso B ocorre interferência destrutiva. Após a superposição os pulsos prosseguem como se nada tivesse ocorrido.
 
Resposta: e</sup>

Questão 5:
Formam-se ondas estacionárias ao longo de uma corda esticada de comprimento 8,0 m. É possível reconhecer, na figura de interferência formada, seis nós (incluindo as extremidades da corda) e cinco ventres. Considerando que a velocidade de propagação das ondas nessa corda é de 6,4 m/s, O comprimento de onda e a frequência, das ondas que se superpõem, são respectivamente iguais a:

a) 3,2 m e 2,0 Hz 
b) 3,2 m e 0,50 Hz
c) 1,6 m e 2,0 Hz
d) 1,6 m e 0,50 Hz
e) 4,8 m e 4,0 Hz

Resolução:
  
5.(λ/2) = 8,0 m => λ = 3,2 m
v = λ.f => 6,4 = 3,2.f => f = 2,0 Hz
 
Resposta: a
                                                        
Questão 6:
Quando um carro dobra uma esquina e sai de meu campo de visão, eu continuo, por algum tempo, a ouvir o ronco de seu motor. O fenômeno que explica esta ocorrência é a:

a) refração
b) ressonância
c) reflexão
d) difração
e) polarização

Resolução:
  
O fenômeno que explica a ocorrência é a difração, que consiste em uma onda contornar obstáculos.
 
Resposta: d

Questão 7:
Um objeto AB é colocado diante de um espelho esférico côncavo, como mostra a figura. C é o centro de curvatura, F é o foco principal e V é o vértice do espelho.

A imagem obtida é:

a) real, invertida, ampliada e localiza-se entre F e V.
b) real, invertida, reduzida e localiza-se entre C e F. 
c) real, invertida, reduzida e localiza-se entre F e V. 
d) virtual, direita, ampliada e localiza-se entre C e F.
e) virtual, direita, reduzida e localiza-se entre C e F.

Resolução:
  
Estando o objeto situado antes do centro de curvatura C, a imagem formada é real, invertida, menor do que o objeto e localiza-se entre C e F.
 
Resposta: b

Questão 8:
Um raio de luz propagando-se no ar incide na superfície de um líquido contido num recipiente. O índice de refração absoluto do ar é 1 e do líquido é  . Sabendo-se que o ângulo de incidência é 60°, o ângulo de refração r é igual a:
Dados: sen 30° = 0,5; sen 60° = √3/2

a) 15°      b) 30°      c) 45°      d) 60°      e) 90º

Resolução:
  
Pela Lei de Snell-Descartes podemos escrever:

n₁.sen i = n₂.sen r.

Sendo n₁ = n_ar = 1, n₂ = n_líquido = √3 e i = 60°, temos:

1.sen 60°= √3.sen r => 1.√3/2 = √3.sen r => sen r = 1/2 => r = 30°
 
Resposta: b

Questão 9:
Uma fonte de luz puntiforme F está situada num líquido de índice de refração  . O índice de refração do ar é igual a 1. Na figura a seguir representamos um raio de luz que incide na superfície de separação segundo um ângulo i.

Analise as proposições:

I) o ângulo limite deste par de meios é igual a 45°
II) para i = 30° ocorre  reflexão total.
III) Para i = 60° ocorre refração.
 
Tem-se:

a) só I é correta
b) só I) e II são corretas.
c) só II) e II) são corretas
d) só II é correta
e) só III) é correta. 

Resolução:
  
I) Correta
sen L = n_menor/n_maior => sen L = 1/√2 = √2/2 => L = 45°
 
II) Incorreta
i = 30° < L = 45°. Portanto, ocorre refração. Observe que sempre a refração é acompanhada de reflexão. Mas esta não é total.

III) Incorreta
i = 60° > L = 45°. Portanto ocorre reflexão total. Observe que, nesta situação,nenhuma luz refrata.
 
Resposta: a

Questão 10:
A frequência fundamental emitida por um tubo fechado de comprimento 60 cm é três vezes maior que a frequência fundamental emitida por um tubo aberto, preenchido pelo mesmo gás. O comprimento do tubo aberto é igual a:

a) 60 cm      b) 120 cm      c) 240 cm      d) 360 cm      e) 480 cm

Resolução:
  
f_fechado = 3.f_aberto => v/4.L₁ = 3.v/2.L₂ => L₂ = 6.L₁ => L₂ = 6.60 cm = 360 cm
 
Resposta: d