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Aqui no blog você tem todas as aulas que precisa para estudar Física para a sua escola e para os vestibulares. As aulas são divididas em trê...

sexta-feira, 4 de setembro de 2020

Sexta-feira extra

Ganhadores do Premio Nobel de Física

Borges e Nicolau
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2005
Roy J. Glauber - por sua contribuição à teoria quântica da coerência óptica.
John L. Hall e Theodor W. Hänsch - por suas contribuições ao desenvolvimento da espectroscopia de precisão a laser, incluindo a técnica de pente de freqüência óptica.


Roy J. Glauber (1925), John L. Hall (1934), físicos estadunidenses e 
Theodor W. Hänsch (1941), físico alemão
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Notícia de 04 de outubro de 2005
Nobel premia físicos por estudos sobre a luz


A Fundação Nobel anunciou que três físicos, dois americanos e um alemão, irão receber o Prêmio Nobel de Física de 2005 por seus trabalhos no campo da óptica, que permitiram a realização de medições extremamente exatas de tempo e distância.

Os americanos Roy Glauber e John Hall e o alemão Theodor Hänsch fizeram descobertas que permitiram o desenvolvimento de um sistema que usa lasers para determinar freqüências com absoluta precisão.
Os três físicos explicaram a diferença entre a luz de velas e a dos raios a laser num leitor de CDs e também por que a luz é capaz de medir o tempo de forma mais exata do que um relógio atômico.
Glauber, da Universidade de Harvard, tem 80 anos e ganhou a metade do prêmio de 10 milhões de coroas suecas (o equivalente a cerca de R$ 2,8 milhões). A outra metade foi para Hall e Hänsch, do Instituto Max Planck, da Alemanha.

GPS e telecomunicações
 


Glauber estabeleceu a base da óptica quântica, em 1963. Segundo a Academia Real de Ciências da Suécia, o americano "conseguiu explicar as diferenças fundamentais entre as fontes quentes de luz, como as lâmpadas de luz, com uma combinação de freqüências e fases, e lasers que dão uma freqüência e uma fase específica".
Décadas depois disso, Hall e Hänsch complementaram e avançaram as pesquisas.
Hänsch, de 63 anos, utilizou vibrações a laser com a mesma distância uma da outra, "como os dentes de uma escova ou as marcações de uma régua", para determinar freqüências e Hall, de 71 anos, refinou essa técnica.
Segundo a citação da academia, o trabalho de ambos "permitiu com que as freqüências fossem medidas com a exatidão de 15 dígitos" para uso em relógios extremamente pontuais e na tecnologia GPS, que permite navegação por satélite.
Com a descoberta, a navegação com GPS tornou-se exata o suficiente para viagens no espaço e telescópios baseados fora da Terra, mas ela poderá ser utilizada também nas telecomunicações.
"No devido tempo, poderemos assistir a uma televisão holográfica tridimensional", afirmou Hänsch.
Ele se disse "totalmente feliz e atônito" por ter recebido o Nobel de Física deste ano, mas disse que não tinha tempo para comemorar porque tinha de embarcar da Alemanha para os Estados Unidos.
"Tem gente me esperando com champagne, mas não tenho tempo para festejar, porque tenho que pegar um avião para Nova York", disse.
(Original aqui)

Saiba mais aqui
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Próximo Sábado: Ganhadores do Premio Nobel de 2006: 
John C. Mather e George F. Smoot - pela descoberta do perfil de corpo negro e da anisotropia da radiação cósmica de fundo em microondas.

quinta-feira, 3 de setembro de 2020

Caiu no vestibular

Um corpo que cai...

(INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA  - IME)


Um corpo de massa m1 = 4 kg está em repouso suspenso por um fio a uma altura h do solo, conforme2mostra a figura acima. Ao ser solto, choca-se com o corpo m2 de 2 kg no ponto A, desprendendo-se do fio. Após o choque, os corpos m1 e m2 passam a deslizar unidos sobre uma superfície lisa e colidem com3um corpo em repouso, de massa m3 = 8 kg. Nesse ponto, o conjunto m1 + m2 para e o corpo m3 move-se em uma superfície rugosa de coeficiente de3atrito cinético igual a 0,45, estacionando no2ponto C, situado na extremidade da viga CE. A viga é constituída por um2material uniforme e homogêneo, cuja massa específica linear é 4 kg/m. Determine:

a) a2altura h;
b) o valor e o sentido da reação vertical do apoio E depois que o corpo m3 atinge o ponto C da viga.

Dado:m3
aceleração da gravidade: 10 m.s-2.

Observação:m3
Considerar que os corpos m1, m2 e m3 apresentam dimensões desprezíveis.

Resolução:

a)
1) Conservação da energia mecânica para o corpo 1:

m1.g.h = m1.v2/2 => v = (2.g.h)

2) Colisão perfeitamente inelástica entre os corpos (1) e (2); Conservação da quantidade de movimento:

m1.v = (m1+m2).V => 4.(2.g.h) = 6.V

3) Colisão entre corpo (1+2) e corpo (3). Conservação da quantidade de movimento

(m1+m2).V + m3.0 = (m1+m2).0 + m3.V' => 4.(2.g.h) = 8.V' (1)

4) O corpo (3) percorre a superfície rugosa e para em C. Cálculo da aceleração de C:

Fresultante = m.a => μ.m.g = m.a => a = μ.g => α = -μ.g

Equação de Torricelli:

0 = (V')2 - 2.μ.g.BC => (V')2 = 2.μ.g.(1,0) => V' = √(2.μ.g) (2)

(2) em (1):

4.(2.g.h) = 8.(2.μ.g) => 16.2.g.h = 64.2.μ.g => h = 4.μ => 
h = 4.0,45 => h = 1,8 m

b)

 

P3 = m3.g = 8.10 (N) = 80 N
P3= 4 (kg/m). 1,5 (m).10 (m/s2) = 60 N
ΣMD = 0 => P3.0,5 + RE.1,0 - P.0,25 = 0 =>
80.0,5 + RE.1,0 - 60.0,25 = 0 => RE = -25 N

O valor negativo de RE indica que seu sentido é oposto ao adotado. Portanto, RE tem intensidade 25 N, direção vertical e sentido para baixo.

quarta-feira, 2 de setembro de 2020

Cursos do Blog - Eletricidade


25ª aula
Receptor Elétrico. 
Força contra-eletromotriz. 
Equação do receptor. 
Curva característica do receptor.

Borges e Nicolau

Receptores Elétricos

São dispositivos que consomem energia elétrica e a transformam em outras formas de energia, não exclusivamente energia térmica. A bateria, quando está sendo carregada, é um exemplo de receptor elétrico. Ela transforma energia elétrica em energia química. Outro exemplo é o motor elétrico que transforma energia elétrica em energia mecânica. Nestes processos sempre há transformação de parte da energia elétrica em energia térmica. Isto ocorre devido à resistência elétrica dos materiais condutores que constituem o receptor e que é chamada resistência interna do receptor, sendo indicada por r.

Um gerador elétrico aplica uma tensão U ao ser ligado a um receptor. Pelo receptor passa uma corrente elétrica de intensidade i e na resistência interna há uma queda de potencial dada por r.i. A diferença U - r.i, indicada por E, recebe o nome de força contra-eletromotriz e representa a tensão útil do receptor. Assim, obtemos a equação característica do receptor:

U - r.i = E => U = E + r.i 

Um receptor é ideal quando sua resistência interna é nula (r = 0).
Neste caso, U = E.
Abaixo representamos um receptor ideal e um receptor real (r ≠ 0).
Note que a corrente elétrica convencional atravessa o receptor no sentido do pólo positivo para o polo negativo (Para lembrar: entra pelo + e sai pelo -).

 Receptor ideal

Receptor real

Curva característica de um receptor

De U = E + r.i, com E e r constantes concluímos que o gráfico U x i é uma reta inclinada crescente em relação aos eixos U e i.
Observe que quando i = 0, resulta U = E.


Exercícios básicos

Exercício 1:
Após terminar os estudos de geradores elétricos e receptores elétricos o professor Adalberto, com o intuito de recordar os principais conceitos, apresenta a seus alunos alguns itens e pede que identifiquem quais deles se referem aos geradores e quais aos receptores. A lista apresentada é a seguinte:


Se você fosse aluno do professor Adalberto, como responderia?

Resolução: clique aqui

Exercício 2:
A um receptor de resistência interna 1 Ω aplica-se  uma tensão de 12 V e a corrente elétrica que o atravessa tem intensidade  de 3 A. Determine a força contra-eletromotriz do receptor.

Resolução: clique aqui

Exercício 3:
Um motor elétrico tem força contra-eletromotriz de 120 V. Quando ligado a uma tomada 127 V é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 3,5 A. Qual é a resistência interna do motor?

Resolução: clique

Exercício 4:
Classifique os dispositivos representados abaixo dizendo se são resistores, geradores ou receptores. Calcule também a tensão elétrica entre seus pólos.


Resolução: clique aqui

Exercício 5:
É dada a curva característica de um receptor elétrico. Determine a força contra-eletromotriz e a resistência interna do receptor.


Resolução: clique aqui
Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 1:
(AFA-SP)
Um gerador fornece a um motor uma ddp de 440 V. O motor tem resistência interna de 25
Ω e é percorrido por uma corrente elétrica de 400 mA. A força contra-eletromotriz do motor, em volts, é igual a:

a) 375.
b) 400.
c) 415.
d) 430.


Resolução: clique aqui

Revisão/Ex 2:
(Mackenzie-SP)
A tensão nos terminais de um receptor varia com a corrente, conforme o gráfico a seguir. A f.c.e.m. e a resistência interna deste receptor são, respectivamente:



a) 11 V e 1,0 Ω.
b) 12,5 V e 2,5
Ω.
c) 20 V e 1,0
Ω.
d) 22 V e 2,0
Ω.
e) 25 V e 5,0
Ω.

Resolução: clique aqui

Revisão/Ex 3:
(UFPA - Adaptado)
Na Figura 1 estão representados três objetos que utilizam eletricidade. Os gráficos da Figura 2 mostram o comportamento desses objetos por meio de suas características tensão (U) versus intensidade de corrente (I).



a) Levando-se em conta o comportamento elétrico desses objetos, associe cada um deles com o gráfico correspondente que o caracteriza.
b) Para uma corrente de 2 A, calcule tensão elétrica entre os terminais do receptor.


Resolução: clique aqui

Revisão/Ex 4:
(UFAL)
Considere os gráficos a seguir.


Eles representam as curvas características de três elementos de um circuito elétrico, respectivamente,

a) gerador, receptor e resistor.
b) gerador, resistor e receptor.
c) receptor, gerador e resistor.
d) receptor, resistor e gerador.
e) resistor, receptor e gerador.


Resolução: clique aqui

Revisão/Ex 5:
Uma bateria é levada a um auto-elétrico para ser carregada. Durante o processo de carga a bateria funciona como um:

a) resistor
b) gerador
c) receptor
d) capacitor


Resolução: clique aqui
v
Desafio: 

Um gerador está ligado aos terminais de um receptor por fios de resistência elétrica desprezível.


São dadas as curvas características dos dois elementos.



a) O que representam as coordenadas do ponto A, intersecção das retas?
b) qual é a tensão elétrica entre os terminais do gerador e do receptor?


A resolução será publicada na próxima quarta-feira.

Resolução do desafio anterior: 

Determine a leitura do amperímetro considerado ideal.
São dados: E = 14 V e R = 8,0
Ω



Resolução:
 

i = 2E/(3R/2)+(R/4)
i = 8E/7R
i = 8.14/7.8,0
i = 2,0 A

terça-feira, 1 de setembro de 2020

Cursos do Blog - Termologia, Óptica e Ondas

Espelho Esférico Convexo

25ª aula
Espelhos esféricos. Elementos geométricos de um espelho esférico.
Dois raios notáveis.

Borges e Nicolau

Espelhos esféricos

São calotas esféricas em que uma das faces é espelhada. Se a face espelhada é a interna, o espelho esférico é côncavo. Se for a externa, é convexo. Na foto o espelho superior é côncavo e o inferior é convexo.


Observe que um raio de luz que incide no espelho côncavo paralelamente ao eixo principal reflete passando efetivamente por um ponto do eixo principal. Este ponto é denominado foco principal e é indicado por F. A distância de F ao espelho é chamada distância focal e representada por f.


Se o raio de luz incidir num espelho convexo, paralelamente ao eixo principal, o prolongamento do raio refletido passa pelo foco principal F. Isto significa que o foco principal tem natureza real nos espelhos côncavos e virtual nos convexos.


Para os raios de luz citados vale a recíproca. Se um raio de luz incidir num espelho esférico passando pelo foco principal F, efetivamente no espelho côncavo e por prolongamento no convexo, o correspondente raio refletido é paralelo ao eixo principal.

Mais um raio notável: todo raio de luz que incide no vértice de um espelho esférico, reflete simetricamente em relação ao eixo principal.


A calota esférica é retirada de uma superfície esférica de centro C e raio de curvatura R. O foco principal F, para os espelhos esféricos de pequena abertura (chamados espelhos esféricos de Gauss) fica no ponto médio entre C e V.
Isto significa que f = R/2.


Animação:
Espelhos Esféricos - Introdução
Clique aqui

Exercícios básicos

Exercício 1:
Um feixe de raios paralelos incide num espelho esférico paralelamente ao eixo principal. Represente o correspondente feixe refletido, nos casos:
a) O espelho é côncavo.
b) O espelho é convexo.


Resolução: clique aqui

Exercício 2:
Um raio de luz incide no vértice V de um espelho esférico côncavo. O correspondente raio refletido passa pelo ponto:
a) A; b) B; c) D; d) E; e) G.


Resolução: clique aqui

Exercício 3:
Um aluno que possui dois pequenos espelhos esféricos, um côncavo e outro convexo, resolveu acender o pavio de uma pequena vela voltando um dos espelhos para o Sol, de modo que os raios solares incidissem no espelho paralelamente ao eixo principal. Ele conseguiu seu intento utilizando qual dos espelhos o côncavo ou o convexo? Em que posição ele colocou o pavio da vela?

Resolução: clique aqui

Exercício 4:
Preencha os espaços vazios do texto a seguir: Uma lanterna é constituída basicamente de um espelho esférico e de uma lâmpada cujo filamento tem pequenas dimensões. A lanterna funciona muito bem. Isto ocorre pois o espelho esférico é ___________ e o filamento está posicionado no_____________ do espelho.

Resolução: clique aqui

Exercício 5:
Uma espelho esférico possui raio de curvatura igual a 20 cm. Qual é a distância focal do espelho?

Resolução: clique aqui
 
Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(UFC-CE)
A figura ao lado mostra um espelho esférico côncavo de raio de curvatura R, apoiado sobre a horizontal, com a face refletora voltada para cima. A reta tracejada vertical OP passa sobre o ponto correspondente ao centro do espelho esférico. Determine a distância y, acima do ponto O e ao longo da reta OP, para a qual ocorrerá maior incidência de luz solar refletida no espelho, suposta de incidência vertical. Considere o espelho esférico com pequeno ângulo de abertura, de modo que os raios incidentes são paralelos e próximos ao seu eixo principal.



Assinale a alternativa que apresenta corretamente essa distância.


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


Resolução: clique aqui
Revisão/Ex 2:
(UFJF-MG)
Por motivos de segurança, a eficiência dos faróis tem sido objeto de pesquisa da indústria automobilística. Em alguns automóveis, são adotados faróis cujo sistema óptico é formado por dois espelhos esféricos E
1 e E2 como mostra a figura. Com base na figura, é correto afirmar que a localização da lâmpada está:


a) nos focos de
E1 e de E2.
b) no centro de curvatura de
E1 e no foco de E2.
c) nos centros de curvatura de E1 e de E2.
d) no foco de E1 e no centro de curvatura de E2.
e) em qualquer ponto entre E1 e E2.


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Revisão/Ex 3:
(UFVJM)
A figura abaixo representa um raio de luz i que incide, paralelamente ao eixo principal, num espelho esférico côncavo E, de raio de curvatura de 40 cm.



Desse modo, é correto afirmar que o raio refletido atravessará o eixo principal no ponto de abscissa, em cm, igual a

A) 30
B) 10
C) 20
D) 40


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Revisão/Ex 4:
(UFES)
Uma pessoa deseja utilizar um espelho esférico para concentrar os raios solares e acender um fósforo. Que tipo de espelho ela deve utilizar? Em que posição deve ficar a cabeça do palito de fósforo?


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Revisão/Ex 5:
(PUC-Campinas)
A figura representa dois raios de luz i
1 e i2 que incidem num espelho convexo de foco F e centro de curvatura C.


A figura que melhor representa os raios de luz refletidos r
1 e r2 é:


Resolução: clique aqui
b
Desafio:
 

E1 e E2 são dois espelhos esféricos, sendo o primeiro côncavo e o segundo, convexo. Um raio de luz parte de uma fonte puntiforme P e incide no espelho E1 (paralelamente ao eixo principal), sofre reflexão nos espelhos, seguindo a trajetória indicada na figura abaixo.


O ponto A representa o _____________________ do espelho
E1 e o ____________ do espelho E2. Relativamente ao espelho E1 o ponto A tem natureza _________ e B, em relação ao espelho E2, tem natureza __________.  O ponto B representa o _____________ do espelho E2.

As palavras que completam os traços nos texto acima são, respectivamente:

a) foco principal, vértice, virtual, real, vértice;
b) vértice, foco principal, real, virtual, vértice;
c) foco principal, vértice, real, virtual, foco principal;
d) foco principal, foco principal,  virtual, real, vértice;
e) vértice, centro de curvatura, vértice, real, virtual, foco principal.
 
 
A resolução será publicada na próxima terça-feira

Resolução do desafio anterior:

O nome de um aluno é JOSÉ WALFRIDO DIAZ GONÇALVES. Como ele deve escrever seu nome, numa folha de papel, para que colocando-se o papel em frente de um espelho plano, seu nome apareça normalmente?
 

Resolução:
 

Sabemos que o espelho plano não inverte a imagem mas troca o lado direito do objeto pelo lado esquerdo e vice-versa. Assim, o aluno deve escrever: