A degenerescência é um conceito importante na física atômica e molecular e pode ser entendida mesmo classicamente. Considere três paralelepípedos retos de seis faces. Considerando a energia potencial (V=mgh), onde m é a massa do corpo e h é a altura do centro de massa em relação superfície sobre a qual uma das faces do corpo está apoiada, analise as afirmações a seguir

I. Para o paralelepípedo de lados (a = b < c) , o nível mais baixo de energia potencial possui degenerescência igual a -1.

II. Para o paralelepípedo de lados (a < b < c), existem três níveis diferentes de energia, cada um com degenerescência igual a 2.

III. Para o paralelepípedo com lados (a = b = c) , temos o menor valor de degenerescência.

IV. No que se refere a estes três corpos, podemos concluir corretamente que quanto maior o grau de simetria do sistema maior é a degenerescência.

Está correto o que se afirma em

Um recipiente adiabático de volume V é dividido em dois volumes iguais V₁ e V₂. Inicialmente, um gás ideal é confinado no volume V₁. O volume V₂ é evacuado. A partição que separa os dois volumes é então removida e o gás que estava no volume V₁ passa a ocupar os dois volumes V=V₁ + V₂. Se a temperatura inicial do gás era T₀, podemos afirmar que

Uma partícula de massa m se encontra num potencial do tipo

A constante μ é um número positivo. Determine os pontos de estabilidade para o movimento da partícula. Para pequenas oscilações em torno dos pontos de equilíbrio estável a frequência angular de oscilação é

Dois corpos – um de massa M e outro de massa m – descem um plano inclinado atrelados a uma corda inextensível e sem massa, conforme a figura a seguir. Considere que entre o corpo de massa m o atrito é tão pequeno que pode ser desprezado, enquanto que o corpo de massa M, mais rugoso, possui um coeficiente de atrito μ entre o corpo e o plano inclinado. Dado que a inclinação do plano é θ , podemos afirmar que o módulo da tensão na corda entre os corpos é

Um disco sólido uniforme e um aro de mesmo raio R são colocados lado a lado no topo de um plano inclinado de altura H. São largados a partir do repouso e descem o plano girando sem deslizar. A razão entre as velocidades do disco sólido v_d e a velocidade do aro v_a, quando estes chegam à base do plano inclinado, é dada por

(Dado: Momento de inércia do disco sólido com raio R: I = 1/2MR² ; momento de inércia do aro com raio R: I = MR² .)

Um bloco de massa 1 kg desliza em um trilho curvo com o formato de um arco de circunferência de raio 1 m, mostrado na figura a seguir. Considere que o bloco parte do repouso na posição A e que chega à posição B com velocidade de 2 m/s e a aceleração da gravidade é aproximadamente 10m/s² . O trabalho realizado pela força de atrito sobre o bloco é, aproximadamente,

Um projétil metálico, de massa m e calor específico c , acerta uma placa metálica com velocidade v. Durante o impacto, 50% da energia cinética do projétil é convertida em calor absorvido pelo projétil. O aumento de temperatura do projétil é

Um projétil de 60 g é disparado em direção a uma placa de fibra com espessura de 200 mm. Se o projétil atinge a placa perpendicularmente com uma velocidade de 600 m/s e emerge do outro lado com uma velocidade de 300 m/s, o módulo do valor médio da força de resistência que a placa aplica no projétil é de

Uma massa m₁ , colocada em cima de um carrinho de massa M , é conectada a outra massa m₂ por meio de um fio ideal que passa por uma polia sem atrito, conforme mostrado na figura. O atrito entre as superfícies é desprezível. Para que m₁ e m₂ não tenham movimento em relação ao carrinho, a força horizontal F a ser aplicada é

Em uma aula em laboratório, o professor de Física pede para seus alunos determinarem experimentalmente o valor da aceleração gravitacional local g. Para realizar essa tarefa, os estudantes manipularão um aparato mecânico conforme ilustrado da figura seguinte. O aparato é formado por um cilindro com uma seção central, de raio R_a , saindo de um tambor maior, de raio R_b . O cilindro, que está suspenso pelo seu eixo central e livre para girar, possui momento de inércia . Um disco fino de massa desprezível é fixado ao cilindro. Um sensor S de movimento, conectado a um computador e fixado próximo ao disco, mede o valor da aceleração angular α , do disco. Dois fios são enrolados nas duas partes do cilindro. Na extremidade de cada fio está preso um bloco de chumbo de massa m . Todas as forças dissipativas são desprezadas. Antes de tomar os dados experimentais, os estudantes analisaram o problema e deduziram uma expressão matemática para calcular o valor da aceleração da gravidade local, g . Marque a alternativa que representa corretamente a expressão para determinar o valor de g .

A equivalência massa-energia prevista pela teoria da relatividade restrita permite explicar a grande variação de massa nos processos de decaimento de partículas. Considere a reação de decaimento do káon, em dois píons é dada por

K⁺ → π⁺ + π⁰

onde são as massas de repouso das partículas K⁺ , π⁺ e π⁰ . Com base na tabela a seguir, onde Y é o fator de Lorentz, v é a velocidade das partículas em relação ao referencial do laboratório e c a velocidade da luz, pode-se afirmar que o módulo da velocidade das partículas resultantes da desintegração do káon, em relação ao referencial do laboratório, em termos de c, é:

Dois blocos A e B com massa M_A = 10 kg e M_B = 5 kg encontram-se unidos por um fio de massa desprezível e estão apoiados sobre um plano inclinado, conforme ilustrado abaixo. Sabe-se que entre os blocos e plano inclinado existe uma película de óleo lubrificante com espessura h = 0,2 mm. A área de contato de cada bloco com a superfície dos blocos e o óleo é 0,05 m². A viscosidade do óleo é 0,1 Pa . s.

Supondo que o perfil de velocidades na camada de óleo entre o plano inclinado e cada um dos blocos seja linear e que g=10 m/s² , é correto afirmar que a velocidade terminal dos blocos nessa condição é:

A razão de mola é chamada também de constante de mola, dada por k = F/y, em que F é a força aplicada à mola e y a sua deflexão devido a essa força. Sabe-se que o k é dependente dos seguintes parâmetros: diâmetro do arame, diâmetro médio da mola, número de espiras ativas, número de espiras totais e módulo de elasticidade ao cisalhamento. Com base nessa informação, assinale a alternativa correta.

Uma massa de 10 kg é tirada do repouso na posição (a), mostrada na figura ao lado, com a mola não deformada. Considere a constante elástica da mola k = 450N/m. A distância h, na posição (b), na qual a massa atinge sua posição mais baixa, é:

A velocidade mínima com que se deve lançar um corpo da superfície de um planeta (foguete, míssil ou um satélite) para que ele vá para o infinito, nunca mais retornando, é denominada de velocidade de escape. A velocidade de escape (v_e) é obtida a partir da condição de que, no infinito, a energia mecânica do corpo lançado é nula. Logo, V_e = √ 2GM/R, onde: R é o raio equatorial do planeta; G é uma constante de proporcionalidade gravitacional; e M é a massa do planeta. Por exemplo, para a Terra, a velocidade de escape é de, aproximadamente, 11,2 km/s.
Internet: <www.if.ufrgs.br> (com adaptações).
Considere-se um foguete lançado com uma velocidade v_s. Para escapar do planeta, o foguete precisará atingir uma velocidade de escape (v_e) correspondente a

Um corpo de 10 kg move-se ao longo do eixo x sob a ação de uma força que o impulsiona. A figura abaixo mostra a força que age sobre o corpo, que parte do repouso, em t = 0.

Com base nesse caso hipotético, o valor do módulo da velocidade do corpo, em metros por segundo, no instante t = 20 s é igual a

A máquina de Atwood é um dispositivo simples que permite, pela determinação da aceleração dos corpos em movimento, testar as leis da mecânica. Basicamente, a máquina é constituída de dois corpos de massas m₁ e m₂ presos por um cabo que circunda uma polia, conforme o sistema mostrado na figura a seguir. A polia indicada na figura possui uma massa tão pequena que pode ser desprezada. Também deve-se considerar a massa do cabo e o atrito da polia com seu eixo de rotação como desprezíveis, m₁ > m₂ e g = aceleração da gravidade.


A partir do texto e da figura acima, assinale a alternativa que apresenta a expressão correta da aceleração (a) e da força de tração (T) no cabo.

Um adolescente de 70 kg está sentado em seu esqueite, de 2 kg, parado, no topo de uma rampa. Em seguida, guia o esqueite para baixo e atinge a base da rampa com uma velocidade de 5 m/s. O ângulo da rampa com sua horizontal é de 30°. A aceleração da gravidade é igual a 10 m/s².

Com base nesse caso hipotético, assinale a alternativa que apresenta a distância, em metros, desprezando as forças de atrito existentes, em que o adolescente deslizou com seu esqueite.

Uma força , com x em metros, age sobre uma partícula, alterando somente a sua energia cinética. Com base nesse caso hipotético, o trabalho, em Joule, realizado sobre a partícula quando ela se desloca das coordenadas (3 m, 4 m) para as coordenadas (4 m, 0 m) é igual a

O físico e matemático inglês Sir Isaac Newton publicou um estudo que, em parte, explicou três relações fundamentais entre força e movimento, que explicam vários fenômenos físicos de nossa experiência cotidiana. Newton, em seus experimentos, verificou que o conceito de massa estava relacionado com o fato de os objetos resistirem à mudança em seu estado de movimento. Ele descreveu essa relação como uma propriedade intrínseca e imutável da massa dos corpos e dos objetos. Essa propriedade é definida na primeira lei de Newton.

Kesten e Tauck. Física na Universidade para as Ciências Físicas e da Vida. v. 1. Rio de Janeiro: LTC editora, 2012 (com adaptações).

A primeira lei de Newton garante que