Simulado - Resolução

Questões discursivas

Questão 1:
É dada a curva característica de um resistor ôhmico.

Determine a resistência elétrica do resistor e os valores de X e Y.

Resolução:

Pela Lei de Ohm, temos: U = R.i => 20 = R.2,0 => R = 10 Ω

Como o resistor é ôhmico (R é constante), temos:

12 = 10.X => X = 1,2 A

Y = 10.3,6 => Y = 36 V

Questão 2:
Quantas horas uma lâmpada de 60 W poderia ficar acessa se consumisse a mesma energia elétrica de um chuveiro elétrico de potência 4.500 W, durante um banho de 20 minutos?

Resolução:

(E_el)_lâmpada = (E_el)_chuveiro

(P.Δt)_lâmpada = (P.Δt)_chuveiro
 
60W.Δt = 4500W.(1/3)h

Δt = 25 h

Questão 3:
Considere um ímã e uma espira dispostos conforme a figura.

Analise os casos abaixo e indique em quais deles surge corrente elétrica induzida na espira.

I) O ímã e a espira estão em repouso.
II) O ímã e a espira movem-se para a direita com a mesma velocidade.
III) O ímã e a espira movem-se para a esquerda com a mesma velocidade.
IV) O ímã aproxima-se da espira que está fixa.
V) O ímã afasta-se da espira que está fixa.
VI) O ímã está fixo e a espira gira em torno do eixo r.
VII) O ímã está fixo e a espira gira em torno do eixo s.

Resolução:

Surge corrente induzida na espira quando há variação do fluxo magnético gerado pelo ímã na superfície da espira.

Isso ocorre nos casos: IV), V) e VII).

Questão 4:
A função trabalho do potássio é 2,24 eV.

a) Qual é a frequência mínima, da radiação eletromagnética incidente na superfície do potássio, para que ocorra o efeito fotoelétrico?
b) Se a superfície do potássio for iluminada com luz de comprimento de onda 7,5.10^-7 m, ocorre o efeito fotoelétrico?
 
Dados: constante de Planck h = 4,14.10^-15 eV.s
velocidade de propagação da luz no vácuo c = 3,0.10⁸ m/s.

Resolução:

a) f₀ = Φ/h => f₀ = 2,24/4,4.10^-15 => f₀ ≅ 5,4.10¹⁴ Hz

b) c = λ.f => f = c/λ => f = 3,0.10⁸/7,5.10^-7 => f = 4,0.10¹⁴ Hz

Sendo f < f₀, concluímos que não ocorre efeito fotoelétrico.

Questão 5:
A fórmula de Böhr fornece os níveis energéticos para o átomo de hidrogênio:
E_n = 13,6/n² (eV) onde n corresponde ao n-ésimo estado estacionário. 

c) Calcule a freqüência do fóton emitido na transição do nível n = 4 para o nível n = 1 (estado fundamental ).
d) Qual é o comprimento de onda deste fóton? 
Dados: constante de Planck h = 4,14.10^-15 eV.s
velocidade de propagação da luz no vácuo c = 3,0.10⁸ m/s.

Resolução:

a) de E_n = 13,6/n² (eV), vem:

n = 4 => E₄ = 13,6/4² => E₄ = -0,85 eV
n = 1 => E₁ = 13,6/1² => E₁ = -13,6 eV

ΔE = E₄ - E₁ = -0,85 - (-13,6) => ΔE = 12,75 eV
ΔE = h.f => f = ΔE/h => f = 12,75/4,14.10^-15 => f ≅ 3,1.10¹⁵ Hz

b) c = λ.f => λ = c/f => λ = 3,0.10⁸/3,1.10¹⁵ => λ ≅ 9,7.10^-8 m