← Voltar para a lista de provas Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2014 — Física 30 questões nesta prova · página 1 de 2 · 19 com gabarito Gabarito disponível Gabarito disponível Mesmo semieixo maior implica mesmo período (3ª lei de Kepler). A terceira lei de Kepler relaciona o período apenas ao semieixo maior (T² ∝ a³). Como S e T têm o mesmo a, seus períodos são iguais. A e B estão erradas: a velocidade areolar depende da órbita e de cada satélite; em geral difere entre S e T, e nada garante igualdade ou superioridade. D é falsa pela lei dos períodos. E é falsa: a energia mecânica é −GMm/(2a), igual para ambas. Referência: Leis de Kepler. Resolução comentada do VaiConcursos. Gabarito disponível Gabarito disponível Gabarito disponível Gabarito disponível Gabarito disponível Energia de ionização ∝ massa efetiva/ε_r²: razão mᵣ/εᵣ². No modelo de Bohr, a energia de ionização é proporcional a m·e⁴/ε². A massa do elétron vira mᵣm₀ e a permissividade do meio vira εᵣε₀, que entra ao quadrado. A razão em relação ao hidrogênio é mᵣ/εᵣ². A ignora o meio e a massa efetiva. C inverte a razão. D e E tratam a permissividade com expoente 1, mas ela aparece ao quadrado na expressão da energia. Referência: Modelo de Bohr aplicado a impurezas em semicondutores. Resolução comentada do VaiConcursos. Gabarito disponível E′/E = 1 e E″/E = γ. O campo é paralelo a x. Para S′, que se move ao longo de x, a componente paralela do campo não muda: E′ = E. Para S″, que se move em y, o campo é perpendicular à velocidade e se transforma como E″ = γE. A ignora a transformação do campo perpendicular. B e D aplicam o fator γ ao referencial errado. E usa 1/γ, que é o oposto do fator correto. Referência: Relatividade especial: transformação dos campos eletromagnéticos. Resolução comentada do VaiConcursos. Gabarito disponível Corretas apenas I e IV. I é verdadeira: em equilíbrio eletrostático o condutor é equipotencial. IV é verdadeira: no ponto médio entre cargas iguais e opostas o potencial é nulo, igual ao do infinito, então o trabalho é nulo. II é falsa: a carga induzida não se distribui uniformemente, concentrando-se perto do objeto indutor. III é falsa: uma carga negativa vai espontaneamente do menor para o maior potencial. Referência: Eletrostática: potencial elétrico e condutores em equilíbrio. Resolução comentada do VaiConcursos. Questão anulada Gabarito disponível Gabarito disponível Gabarito disponível Gabarito disponível Com 1 furo tampado, a intensidade em P fica 4/9 da original; com 2, fica 1/9. Em P as três ondas chegam em fase, com amplitudes iguais A. Com três orifícios, a amplitude é 3A e a intensidade é proporcional a 9A². Com dois, a amplitude é 2A e a intensidade 4A², ou seja, 4/9 do valor inicial. Com um, a intensidade é A², ou seja, 1/9. B e D usam relação linear com o número de furos, o que é incorreto em interferência construtiva. C usa potências de 3 e E usa 1/4, nenhuma coerente com I ∝ (soma das amplitudes)². Só A reproduz 4/9 e 1/9. Referência: Interferência: superposição de amplitudes. Resolução comentada do VaiConcursos. Gabarito disponível A impossibilidade de converter calor totalmente em trabalho expressa a degradação da energia. Parte do calor sempre se perde para a fonte fria, o que é a degradação da energia: ela se conserva, mas perde capacidade de gerar trabalho. Essa ideia é o enunciado de Kelvin-Planck, que a alternativa E traz. A é a primeira lei, não a segunda. B está invertido: o calor flui espontaneamente do quente para o frio. C inverte o sentido, pois converter trabalho em calor integralmente é possível. D é verdadeira como tendência geral, mas não explicita a degradação de energia. Referência: Segunda Lei da Termodinâmica, enunciado de Kelvin-Planck. Resolução comentada do VaiConcursos. Gabarito disponível Gabarito disponível Gabarito disponível Gabarito disponível Gabarito disponível O efeito Doppler do afastamento compensa o desvio gravitacional: v = gd/c. Ao descer a altura d, o fóton tem sua frequência aumentada por um fator aproximado (1 + gd/c²), pois ganha energia ℰ·gd/c². Se a fonte se afasta com velocidade v, o Doppler reduz a frequência por um fator (1 − v/c). Para anular o efeito, v/c = gd/c², portanto v = gd/c. A e C têm dimensão de velocidade, mas não vêm da razão gd/c². D tem fator 2 indevido. E tem dependência errada em c. Só B equilibra os dois efeitos. Referência: Efeito Mössbauer, experimento de Pound-Rebka; desvio gravitacional e efeito Doppler. Resolução comentada do VaiConcursos.ITA — Vestibular 2014 — Prova de Física
O módulo de Young de um material mede sua resistência a deformações causadas por esforços externos. Numa parede vertical, encontra-se engastado um sólido maciço de massa específica ρ e módulo de Young ℰ, em formato de paralelepípedo reto, cujas dimensões são indicadas na figura. Com base nas correlações entre grandezas físicas, assinale a alternativa que melhor expressa a deflexão vertical sofrida pela extremidade livre do sólido pela ação do seu próprio peso.
Resolução comentada
Análise das alternativas
Resolução comentada
Análise das alternativas
Considere um capacitor de placas paralelas ao plano yz tendo um campo elétrico de intensidade E entre elas, medido por um referencial S em repouso em relação ao capacitor. Dois outros referenciais, S′ e S″, que se movem com velocidade de módulo v constante em relação a S nas direções de x e y, nesta ordem, medem as respectivas intensidades E′ e E″ dos campos elétricos entre as placas do capacitor. Sendo γ = 1/√(1 − (v/c)²), pode-se dizer que E′/E e E″/E são, respectivamente, iguais aResolução comentada
Análise das alternativas
I. Em equilíbrio eletrostático, uma superfície metálica é equipotencial.
II. Um objeto eletrostaticamente carregado induz uma carga uniformemente distribuída numa superfície metálica próxima quando em equilíbrio eletrostático.
III. Uma carga negativa desloca-se da região de maior para a de menor potencial elétrico.
IV. É nulo o trabalho para se deslocar uma carga teste do infinito até o ponto médio entre duas cargas pontuais de mesmo módulo e sinais opostos.
Destas afirmações, é (são) correta(s) somenteResolução comentada
Análise das alternativas
, de tal forma que: 
. Dos quadripolos propostos nas alternativas seguintes, assinale aquele cuja matriz de impedância seja 
.
Um sistema binário é formado por duas estrelas esféricas de respectivas massas m e M, cujos centros distam d entre si, cada qual descrevendo um movimento circular em torno do centro de massa desse sistema. Com a estrela de massa m na posição mostrada na figura, devido ao efeito Doppler, um observador T da Terra detecta uma raia do espectro do hidrogênio, emitida por essa estrela, com uma frequência f ligeiramente diferente da sua frequência natural f₀. Considere a Terra em repouso em relação ao centro de massa do sistema e que o movimento das estrelas ocorre no mesmo plano de observação. Sendo as velocidades das estrelas muito menores que c, assinale a alternativa que explicita o valor absoluto de (f − f₀)/f₀. Se necessário, utilize (1 + x)ⁿ ≅ 1 + nx para x ≪ 1.
Resolução comentada
Análise das alternativas
Resolução comentada
Análise das alternativas
Um cilindro de altura h e raio a, com água até uma certa altura, gira com velocidade angular ω constante. Qual o valor máximo de ω para que a água não transborde, sabendo que neste limite a altura z (ver figura) é igual a h/3 + ω²a²/(4g)? Dado: num referencial que gira com o cilindro, e, portanto, considerando a força centrífuga, todos os pontos da superfície da água têm mesma energia potencial.
I. A quantidade de movimento do conjunto projétil+disco se mantém a mesma imediatamente antes e imediatamente depois da colisão.
II. A energia cinética do conjunto projétil+disco se mantém a mesma imediatamente antes e imediatamente depois da colisão.
III. A energia mecânica do conjunto projétil+disco imediatamente após a colisão é igual à da posição de ângulo θ/2.
É (são) verdadeira(s) apenas a(s) assertiva(s)
Uma amostra I de átomos de ⁵⁷Fe, cujos núcleos excitados emitem fótons devido a uma transição nuclear, está situada a uma altura d verticalmente acima de uma amostra II de ⁵⁷Fe que recebe a radiação emitida pela amostra I. Ao chegar a II, os fótons da amostra I sofrem um aumento de frequência devido à redução de sua energia potencial gravitacional, sendo, portanto, incapazes de excitar os núcleos de ⁵⁷Fe dessa amostra. No entanto, essa incapacidade pode ser anulada se a amostra I se afastar verticalmente da amostra II com uma velocidade v adequada. Considerando v ≪ c e que a energia potencial gravitacional do fóton de energia ℰ pode ser obtida mediante sua “massa efetiva” ℰ/c², assinale a opção que explicita v. Se necessário, utilize (1 + x)ⁿ ≅ 1 + nx para x ≪ 1.Resolução comentada
Análise das alternativas
Símbolos adotados nesta prova: g: módulo da gravidade na superfície da Terra. G: constante gravitacional universal. c: velocidade da luz no vácuo. ħ: constante de Planck reduzida.
Considere dois satélites artificiais S e T em torno da Terra. S descreve uma órbita elíptica com semieixo maior a, e T, uma órbita circular de raio a, com os respectivos vetores posição r⃗S e r⃗T com origem no centro da Terra. É correto afirmar que
Uma esfera de massa m tampa um buraco circular de raio r no fundo de um recipiente cheio de água de massa específica ρ. Baixando-se lentamente o nível da água, num dado momento a esfera se desprende do fundo do recipiente. Assinale a alternativa que expressa a altura h do nível de água para que isto aconteça, sabendo que o topo da esfera, a uma altura a do fundo do recipiente, permanece sempre coberto de água.
Sobre uma placa de vidro plana é colocada uma lente plano-côncava, com 1,50 de índice de refração e concavidade de 8,00 m de raio voltada para baixo. Com a lente iluminada perpendicularmente de cima por uma luz de comprimento de onda 589 nm (no ar), aparece um padrão de interferência com um ponto escuro central circundado por anéis, dos quais 50 são escuros, inclusive o mais externo na borda da lente. Este padrão de interferência aparece devido ao filme de ar entre a lente e a placa de vidro (como esquematizado na figura). A espessura da camada de ar no centro do padrão de interferência e a distância focal da lente são, respectivamente,
Um capacitor de placas planas paralelas de área A, separadas entre si por uma distância inicial r₀ muito menor que as dimensões dessa área, tem sua placa inferior fixada numa base isolante e a superior suspensa por uma mola (figura (1)). Dispondo-se uma massa m sobre a placa superior, resultam pequenas oscilações de período T do conjunto placa superior + massa m. Variando-se m, obtém-se um gráfico de T² versus m, do qual, após ajuste linear, se extrai o coeficiente angular α. A seguir, após remover a massa m da placa superior e colocando entre as placas um meio dielétrico sem resistência ao movimento, aplica-se entre elas uma diferença de potencial V e monitora-se a separação r de equilíbrio (figuras (2) e (3)). Nestas condições, a permissividade ε do meio entre as placas é
A figura mostra um interferômetro de Michelson adaptado para determinar o índice de refração do ar. As características do padrão de interferência dos dois feixes incidentes no anteparo dependem da diferença de fase entre eles, neste caso, influenciada pela cápsula contendo ar. Reduzindo a pressão na cápsula de 1 atm até zero (vácuo), nota-se que a ordem das franjas de interferências sofre um deslocamento de N, ou seja, a franja de ordem 0 passa a ocupar o lugar da de ordem N, a franja de ordem 1 ocupa o lugar da de ordem N + 1, e assim sucessivamente. Sendo d a espessura da cápsula e λ o comprimento de onda da luz no vácuo, o índice de refração do ar é igual a
É muito comum a ocorrência de impurezas em cristais semicondutores. Em primeira aproximação, a energia de ionização dessas impurezas pode ser calculada num modelo semelhante ao do átomo de hidrogênio. Considere um semicondutor com uma impureza de carga +e atraindo um elétron de carga −e. Devido a interações com os átomos da rede cristalina, o elétron, no semicondutor, possui uma massa igual a mᵣm₀, em que m₀ é a massa de repouso do elétron e mᵣ, uma constante adimensional. O conjunto impureza/elétron está imerso no meio semicondutor de permissividade relativa εᵣ. A razão entre a energia de ionização desta impureza e a energia de ionização do átomo de hidrogênio é igual a
Símbolos adotados nesta prova: g: módulo da gravidade na superfície da Terra. G: constante gravitacional universal. c: velocidade da luz no vácuo. ħ: constante de Planck reduzida.
Considere as afirmações a seguir:
Um recipiente contém um gás monoatômico ideal inicialmente no estado L, com pressão p e volume V. O gás é submetido a uma transformação cíclica LMNL, absorvendo de uma fonte quente uma quantidade de calor Q₁ e cedendo a uma fonte fria uma quantidade de calor Q₂. Pode-se afirmar que Q₁ é igual a
Considere um ímã cilíndrico vertical com o polo norte para cima, tendo um anel condutor posicionado acima do mesmo. Um agente externo imprime um movimento ao anel que, partindo do repouso, desce verticalmente em torno do ímã e atinge uma posição simétrica à original, iniciando, logo em seguida, um movimento ascendente e retornando à posição inicial em repouso. Considerando o eixo de simetria do anel sempre coincidente com o do ímã e sendo positiva a corrente no sentido anti-horário (visto por um observador de cima), o gráfico que melhor representa o comportamento da corrente induzida i no anel é
Um circuito elétrico com dois pares de terminais é conhecido como quadripolo. Para um quadripolo passivo, as tensões medidas em cada par de terminais podem ser expressas em função das correntes mediante uma matriz de impedância
Símbolos adotados nesta prova: g: módulo da gravidade na superfície da Terra. G: constante gravitacional universal. c: velocidade da luz no vácuo. ħ: constante de Planck reduzida.
Uma luz monocromática incide perpendicularmente num plano com três pequenos orifícios circulares formando um triângulo equilátero, acarretando um padrão de interferência em um anteparo paralelo ao triângulo, com o máximo de intensidade num ponto P equidistante dos orifícios. Assinale as respectivas reduções da intensidade luminosa em P com um e com dois orifícios tampados.
Pode-se associar a segunda lei da Termodinâmica a um princípio de degradação da energia. Assinale a alternativa que melhor justifica esta associação.
Símbolos adotados nesta prova: g: módulo da gravidade na superfície da Terra. G: constante gravitacional universal. c: velocidade da luz no vácuo. ħ: constante de Planck reduzida.
Um disco rígido de massa M e centro O pode oscilar sem atrito num plano vertical em torno de uma articulação P. O disco é atingido por um projétil de massa m ≪ M que se move horizontalmente com velocidade v⃗ no plano do disco. Após a colisão, o projétil se incrusta no disco e o conjunto gira em torno de P até o ângulo θ. Nestas condições, afirmam-se:
As figuras mostram três espiras circulares concêntricas e coplanares percorridas por correntes de mesma intensidade I em diferentes sentidos. Assinale a alternativa que ordena corretamente as magnitudes dos respectivos campos magnéticos nos centros B₁, B₂, B₃ e B₄.
Duas placas de um mesmo metal e com a mesma área de 5,0 cm², paralelas e próximas entre si, são conectadas aos terminais de um gerador de tensão ajustável. Sobre a placa conectada ao terminal negativo, faz-se incidir radiação e, por efeito fotoelétrico, aparece uma corrente no circuito, cuja relação com a tensão aplicada é explicitada no gráfico. Sabendo que a função trabalho do metal é de 4,1 eV e assumindo que na região de saturação da corrente todo fóton incidente sobre a placa gera um fotoelétron que é coletado, a medida da intensidade dessa radiação em µW/cm² é igual a
Símbolos adotados nesta prova: g: módulo da gravidade na superfície da Terra. G: constante gravitacional universal. c: velocidade da luz no vácuo. ħ: constante de Planck reduzida.