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Marinha do Brasil — SSPM — CP-QC-CA e QC-FN 2023 — Eletrônica — Prova Amarela

Marinha do Brasil · Oficial dos Quadros Complementares (CP-QC-CA e QC-FN) — Eletrônica

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM)2023Superior

50 questões nesta prova · página 3 de 3 · 50 com gabarito

Eletrônica Analógica Dispositivos Optoeletrônicos — Fotodiodo, Célula Fotocondutiva e LED Infravermelho

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2023 Superior

Marinha do Brasil · Oficial dos Quadros Complementares (CP-QC-CA e QC-FN) — Eletrônica · Caderno Amarela

Gabarito disponível

Analise as afirmativas abaixo, sobre teoria dos circuitos, e assinale a opção correta.

I- O fotodiodo é um dispositivo semicondutor de junção p-n cuja região de operação é limitada à condição reversa.
II- A célula fotocondutiva é um dispositivo semicondutor de dois terminais cuja resistência entre eles varia com a intensidade de luz incidente, de forma não linear.
III- Os diodos emissores de infravermelho (IV) são dispositivos de arseneto de gálio em estado sólido que emitem um feixe de fluxo radiante quando estão diretamente polarizados.
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Resolução comentada

Fotodiodo, célula fotocondutiva e LED infravermelho.

I está correta: o fotodiodo opera na região de polarização reversa. III está correta: o LED IV de arseneto de gálio emite fluxo radiante quando polarizado diretamente. II está errada: na célula fotocondutiva a resistência diminui com o aumento da intensidade luminosa, e o texto-base a trata como variação linear, não como não linear.

Análise das alternativas

A) omite a III, que é verdadeira. B), C) e E) consideram a II correta, mas ela é a afirmativa falsa.

Referência: Boylestad & Nashelsky, Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos, cap. de dispositivos optoeletrônicos.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Eletromagnetismo Lei de Gauss — Fluxo do Campo Elétrico

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2023 Superior

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Por convenção, considerou-se que uma carga elétrica puntiforme "q" se situa na origem de um sistema cartesiano tridimensional – ou seja: na posição (0, 0, 0), Qual o valor do fluxo do campo elétrico gerado sobre o quadrilátero de vértices (1m, 1m, 0), (1m, 1m, 1m), (0, 1m, 1m), (0, 1m, 0)? (considere a permissividade elétrica igual a ϵ).
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Fluxo de uma carga na quina de um cubo através de uma face que não toca a carga.

O quadrilátero é a face y = 1 do cubo unitário, com a carga q em um vértice (a origem). Oito cubos iguais em torno da origem envolvem a carga, então cada cubo recebe q/(8ε). Esse fluxo se divide igualmente entre as 3 faces que não contêm a origem, pois as outras 3 têm fluxo nulo (o campo é paralelo a elas). Cada face recebe q/(24ε).

Análise das alternativas

B) q/(12ε) seria o fluxo de uma face se houvesse 4 faces com fluxo, o que não ocorre. C) q/(8ε) é o fluxo total do cubo, não de uma face. D) q/(6ε) seria o fluxo por face de uma carga no centro do cubo. E) q/(2ε) seria o fluxo de uma carga sobre uma superfície plana infinita.

Referência: Lei de Gauss e argumento de simetria.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Sinais e Sistemas Sistemas LIT — Raízes Características e Estabilidade Assintótica

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2023 Superior

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Determine as raízes características e a estabilidade assintótica do sistema linear invariante no tempo descrito pela equação (y′(t) + 1)(y″(t) + 4y′(t) + 10) = x(t), e assinale a opção correta.
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Resolução comentada

Raízes características de um produto de fatores e estabilidade assintótica.

O polinômio característico é (λ+1)(λ²+4λ+10) = 0. Isso dá λ = −1 e λ = (−4 ± √(16−40))/2 = −2 ± j√6. Todas as raízes têm parte real negativa, então o sistema é assintoticamente estável.

Análise das alternativas

A) e B) erram a parte imaginária: ±2j não é raiz de λ²+4λ+10. B) e C) dizem marginalmente estável, mas isso exigiria raízes simples sobre o eixo imaginário, e aqui nenhuma está lá. E) diz instável, mas nenhuma raiz tem parte real positiva.

Referência: Sistemas LIT: equação característica e critério de estabilidade (Lathi, Sinais e Sistemas Lineares).

Resolução comentada do VaiConcursos.

Eletrônica Analógica Amplificadores Operacionais — Características Fundamentais

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2023 Superior

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Com relação aos amplificadores operacionais (AmpOp), analise as afirmativas abaixo e assinale a opção correta.

I- Um amplificador operacional é um amplificador diferencial de ganho muito alto com impedância de entrada muito alta e impedância de saída baixa.
II- Um amplificador operacional básico tem duas entradas (inversora e não inversora) e uma saída. A saída tem a mesma polaridade (mesma fase) da entrada, independentemente da entrada aplicada.
III- Se um sinal de entrada é aplicado a uma das entradas com a outra conectada ao terra, a operação é chamada de "entrada simples".
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Resolução comentada

I e III estão corretas. A II é falsa porque a saída é invertida em relação à entrada inversora.

I descreve corretamente o AmpOp ideal (alto ganho, alta impedância de entrada, baixa impedância de saída). III descreve a operação de entrada simples. II é falsa porque a saída tem polaridade invertida quando o sinal entra pela entrada inversora.

Análise das alternativas

A, B, C e E erram ao considerar a II correta ou ao excluir a I ou a III, que são verdadeiras.

Referência: Amplificadores operacionais: conceitos básicos.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Equações de Diferenças — Estabilidade de Sistemas Discretos

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2023 Superior

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A proliferação de 3 culturas diferentes de fungos mortais (α,β e γ) foi estudada por um epidemiologista em uma base temporal diária. Sendo "n" o índice que determina o dia do experimento, foi observado que:

• O fungo α possui crescimento independente;
• O fungo β cresce menos se α se desenvolver, por serem "concorrentes" e consumirem os mesmos tipos de substâncias presentes no ambiente; e
• O fungo γ tinha seu crescimento favorecido por α (devido à produção de substâncias a ele benéficas) e prejudicado por β, que dele se alimentava.

A modelagem dessa dinâmica é descrita por:

α(n + 1) = M.α(n)
β(n + 1) = −α(n) + N.β(n)
γ(n + 1) = α(n) − β(n) + P.γ(n)

Onde os coeficientes "M", "N" e "P" são desconhecidos pelo cientista e são positivos. Se qualquer um dos fungos se proliferar indefinidamente pelo mundo, uma grave hecatombe biológica assolará as estruturas globais. Sendo assim, em qual das cinco hipóteses apresentadas abaixo, de combinações de valores para "M", "N" e "P", NÃO existe tal risco?
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Resolução comentada

O sistema é triangular, então seus autovalores são M, N e P. Para não haver crescimento indefinido, todos devem ser menores que 1.

A matriz do sistema é triangular inferior com diagonal M, N, P. Só há estabilidade (nenhum fungo cresce indefinidamente) se todos os autovalores tiverem módulo menor que 1. Em C: 0,3; 0,333 e 0,09 são todos menores que 1.

Análise das alternativas

A: P = 1,1 > 1. B: N = 2 > 1. D: N = 2,5 > 1. E: N = 1,5 > 1. Em todas há ao menos um autovalor com módulo maior que 1, e então há crescimento ilimitado.

Referência: Equações de diferenças lineares: estabilidade (autovalores com |λ| < 1).

Resolução comentada do VaiConcursos.

Matemática Geometria Analítica — Vetores Ortogonais e Produto Escalar

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Dois móveis (P₁ e P₂) descrevem trajetórias bidimensionais parametrizadas em função do tempo (t > 0) que são descritas, respectivamente, pelas equações P₁(t) = t²⁰²³.i − 2.t²⁰²².j e P₂(t) = (t²⁰²³ + t²⁰²², 3.t²⁰²²), onde i e j são, respectivamente, os vetores direção relativos aos eixos "X" e "Y". A linha que liga a origem ao móvel P₁ será ortogonal à linha que liga a origem ao móvel P₂ para o instante de tempo igual a:
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Resolução comentada

Dois vetores são ortogonais quando o produto escalar é zero.

P₁ = (t^2023, −2t^2022) e P₂ = (t^2023 + t^2022, 3t^2022). P₁·P₂ = t^4046 + t^4045 − 6t^4044 = t^4044(t² + t − 6) = 0. Com t > 0, t² + t − 6 = 0, então t = 2.

Análise das alternativas

Os valores 1, 3, 4 e 5 não anulam t² + t − 6 (que vale −4, 6, 14 e 24, respectivamente).

Referência: Geometria analítica: produto escalar e ortogonalidade.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Eletrônica Digital Portas Lógicas Universais — Meio Somador com Portas NAND

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2023 Superior

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Um tenente desejava projetar um simples somador de 1 bit com as seguintes entradas: um bit para representar a primeira parcela, outro bit para representar a segunda parcela, uma saída para representar o carry out e uma outra saída para representar o resultado. Porém, o tenente possuía apenas portas lógicas do tipo NAND de duas entradas. Felizmente, ele estudou eletrônica digital e isso não o impediu: o módulo foi feito com o mínimo de portas disponíveis possível. Sendo assim, assinale a opção que apresenta a quantidade de portas NAND empregadas.
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Eletrônica Digital Circuitos Sequenciais — Máquinas de Estado de Mealy e Moore

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No projeto de circuitos digitais sequenciais, uma das primeiras escolhas de projeto é acerca do tipo de máquina de estado que será implementada: Mealey ou Moore, Sobre as diferenças entre os dois tipos de solução, assinale a opção correta.
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Resolução comentada

Na máquina de Moore, a saída depende apenas do estado atual, por isso muda de forma síncrona com os estados.

Em Moore, a saída é função apenas do estado. Como o estado só muda na borda do clock, a saída fica síncrona em relação aos estados.

Análise das alternativas

A: Moore costuma precisar de mais estados, não Mealy. C: a saída de Mealy depende do estado e das entradas, não só das entradas. D: Mealy reage mais rápido, pois responde diretamente às entradas. E: em Mealy a saída pode mudar quando a entrada muda, sem esperar o clock.

Referência: Máquinas de estados finitos: Mealy × Moore.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Sistemas de Controle Resposta em Frequência — Diagrama de Bode Assintótico

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Examine a figura abaixo,

Diagrama de Bode de |G(jω)| (dB): 60 dB em ω = 0,1 com inclinação de −20 dB/década até 40 dB em ω = 1; depois −40 dB/década cruzando 0 dB perto de 10; marca '2' tracejada após 10, a partir da qual a inclinação passa a −60 dB/década. Eixo de frequência com marcas 0.1, 1, 10 e 100.

Considere o diagrama de bode aproximado pelas curvas assíntotas abaixo. A função de transferência G(s) correspondente ao diagrama é:
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Sistemas de Controle Resposta Transitória de Sistemas de Segunda Ordem — Tempo de Pico

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Examine a figura abaixo.

Diagrama de blocos com realimentação unitária negativa: entrada no somador (+/−), bloco K/(s(Ts + 1)) e saída realimentada ao somador.

Ao ser submetido a uma entrada degrau unitário, o sistema de realimentação ilustrado na figura acima apresenta tempo de pico dado por 2√3s e coeficiente de amortecimento dado por 0,5. Utilizando os dados fornecidos, determine o valor dos parâmetros K e T, respectivamente, e assinale a opção correta.

Dados:

Tempo de pico: tₚ = π/(ωₙ√(1−ε²)); e

considere π ≈ 3
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