Questões de Concurso Sobre física

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Q3931878 Física
Um trem de 800 m de comprimento, medido por um observador no trem, está viajando a uma velocidade de 160 km/h em uma tempestade. Dois raios atingem as extremidades do trem simultaneamente, conforme determinado por um observador no solo.

Qual é o módulo do intervalo de tempo aproximado entre os eventos, medida por um observador no trem?
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Q3931877 Física
A fotosfera do Sol atua como uma barreira que nos impede de observar diretamente as suas camadas mais profundas. Devido a essa limitação, a nossa compreensão dos processos complexos que ocorrem no interior do Sol depende inteiramente de modelos teóricos e observações indiretas. Esses modelos são construídos utilizando-se princípios da física, como fusão nuclear, hidrodinâmica e termodinâmica, combinados com dados do comportamento externo do Sol. Nas proximidades do centro do Sol, a pressão é de cerca de 1015 N/m, sendo improvável que exista hidrogênio neutro no interior do Sol. A resistência do hidrogênio a essa pressão gravitacional pode ser estimada da força de Coulomb que tende a manter o átomo de hidrogênio unido.

Então, a razão entre a pressão solar e a pressão coulombiana sobre os átomos de hidrogênio neutro é da ordem de
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Q3931876 Física

Em condições ideais, um próton p e um antipróton ¯p, ambos em repouso, se aniquilam de acordo com a reaçãop ¯p Imagem associada para resolução da questão γ γ. Estime os comprimentos de onda dos fótons produzidos.

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Q3931875 Física
No decaimento β+ , um próton se transforma em um nêutron com a emissão de um pósitron e um neutrino. Um próton livre não pode decair por emissão de pósitrons devido à conservação de energia, uma vez que a energia restante do nêutron é maior que a do próton, mas, devido aos efeitos da energia de ligação, um próton dentro de um núcleo pode emitir um pósitron. O único emissor de pósitrons que ocorre naturalmente é o 40K, que também pode decair por emissão ou captura de elétrons. Se a sua equação de decaimento β+ é 4019K  Imagem associada para resolução da questão 4018Ar+ β+ Ve ,onde νe denota um neutrino, estime a energia liberada no decaimento em MeV.
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Q3931872 Física
O espalhamento Rayleigh é uma interação entre um fóton e um átomo absorvedor, caracterizado pelo espalhamento de fótons em elétrons atômicos ligados. O átomo não é excitado nem ionizado como resultado da interação e, após a interação, os elétrons ligados voltam ao seu estado original. Considere um feixe de luz solar que atravessa a atmosfera da Terra. A luz azul, com comprimento de onda de 450 nm, é espalhada devido ao espalhamento Rayleigh, cuja intensidade do espalhamento depende do comprimento de onda da luz. Se a luz vermelha no mesmo feixe tiver um comprimento de onda de aproximadamente 650 nm, quão mais intensa é a dispersão da luz azul em comparação com a luz vermelha?
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Q3931871 Física
Luz ultravioleta de comprimento de onda 2537 Å proveniente de um arco de mercúrio incide sobre a superfície de um fotocátodo de prata. Se o comprimento de onda do limiar fotoelétrico para a prata for igual a 3250 Å, estime a menor diferença de potencial que deve ser aplicada entre o ânodo e o fotocátodo para evitar elétrons provenientes do fotocátodo.
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Q3931869 Física
Um material, como água comum, água pesada ou grafite, é usado em um reator para desacelerar nêutrons de alta velocidade, aumentando, assim, a probabilidade de fissão. Um moderador é comumente utilizado em reatores nucleares para desacelerar nêutrons de alta velocidade para se tornarem nêutrons térmicos. Os nêutrons térmicos têm energia cinética mais baixa, o que os torna mais propensos a serem capturados por núcleos físseis como 235U, aumentando a probabilidade de fissão nuclear.
Fonte: https://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/glossary/moderator.html, traduzido e adaptado. Acesso em 5 de dezembro de 2024.

Estime o comprimento de onda de de Broglie para um nêutron térmico à temperatura de 300 K. 
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Q3931868 Física
Uma caixa vazia de massa total M0 e com paredes internas perfeitamente refletivas está em repouso sobre uma estrutura fixa de um laboratório. Ondas estacionárias eletromagnéticas, consistindo em n fótons e cada um de frequência f0, são introduzidas ao longo de uma direção horizontal x. Indique qual será a massa de repouso do sistema quando os fótons estão presentes.
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Q3931867 Física
Considere um processo de equilíbrio de radiação, onde a potência irradiada pela Terra é equivalente à potência recebida pela Terra proveniente do Sol. Uma estimativa da temperatura da Terra na situação de equilíbrio de radiação considera a Terra e o Sol como corpos negros e despreza a contribuição do calor do interior da Terra. Estime a temperatura da Terra, assumindo que ela está em equilíbrio de radiação com o Sol, assumindo que o raio do Sol é aproximadamente igual a 7,0 x 108 m, que a distância Terra-Sol seja de 1,5 x 1011 m e que a temperatura da superfície solar seja igual a 5800 K.
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Q3931866 Física
Um elétron livre e sua antipartícula, o pósitron, podem interagir para produzir radiação de aniquilação produzindo dois raios gama. A energia total dos dois fótons no referencial do centro de momento é igual a 1,022 MeV referente à energia combinada de massa de repouso do par elétron-pósitron. A aniquilação de três fótons também pode ocorrer para elétrons e pósitrons livres, mas é muito menos provável. Se um elétron e um pósitron estiverem essencialmente em repouso antes da aniquilação, então dois raios gama de energia igual são produzidos. No caso mais geral, se uma ou ambas as partículas estão em velocidades relativísticas, a interação geralmente resulta em um espectro emergente de raios gama mais complexo.
Fonte: https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/annihilation-radiation, traduzido e adaptado. Acesso em 5 de dezembro de 2024.

Considerando as informações do texto, estime o comprimento de onda dos raios gama produzidos na reação de aniquilação elétron-pósitron.
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Q3931864 Física
Um pequeno volume de solução contém um isótopo radioativo de sódio com uma atividade de 16000 desintegrações por minuto/cm3 . A solução é injetada em um paciente e, após 30 h, verificou-se que a atividade de 1,0 cm3 do sangue do paciente era igual a 0,8 desintegrações por minuto. Se a meia-vida do isótopo de sódio é considerada como aproximadamente igual a 15 h, estime o volume total de sangue no paciente em litros. 

Dados: exp(−0.7) = 0.50, exp(−2.0) = 0.14 e exp(−2.0) = 0.03.
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Q3931863 Física
O Efeito Compton consiste no aumento no comprimento de onda dos raios X e de outras radiações eletromagnéticas energéticas que foram espalhadas elasticamente por elétrons. É a principal forma pela qual a energia radiante é absorvida pela matéria. O efeito provou ser um dos pilares da Mecânica Quântica, que é responsável por propriedades de ondas das partículas da radiação bem como da matéria.
Fonte: https://www.britannica.com/science/Compton-effect, traduzido e adaptado. Acesso em 5 de dezembro de 2025.

Um fóton de raio X de 30 keV é espalhado por um ângulo de 45° após atingir um elétron inicialmente em repouso. Obtenha a velocidade de recuo do elétron. 
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Q3931862 Física
Um próton está confinado em uma região nuclear de diâmetro 10−15 m. Estime a energia cinética máxima do próton, de acordo com o princípio da incerteza de Heisenberg.
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Q3931861 Física
A fusão nuclear é o processo pelo qual dois núcleos atômicos leves se combinam para formar um único núcleo mais pesado, liberando grandes quantidades de energia. As reações de fusão ocorrem em um estado da matéria chamado plasma – um gás quente e carregado feito de íons positivos e elétrons em movimento livre com propriedades únicas distintas de sólidos, líquidos ou gases. O Sol, juntamente com todas as outras estrelas, é alimentado por esta reação. Para se fundirem no nosso Sol, os núcleos precisam colidir uns com os outros a temperaturas extremamente elevadas, cerca de dez milhões de graus Celsius. A alta temperatura fornece-lhes energia suficiente para superar a repulsão elétrica mútua. Uma vez que os núcleos estejam muito próximos um do outro, a força nuclear atrativa entre eles superará a repulsão elétrica e permitirá que eles se fundam. Para que isso aconteça, os núcleos devem estar confinados em um pequeno espaço para aumentar as chances de colisão. No Sol, a extrema pressão produzida pela sua imensa gravidade cria as condições para a fusão.
Fonte: https://www.iaea.org/newscenter/news/what-is-nuclear-fusion, traduzido. Acesso em 04 de dezembro de 2024

Em um reator de fusão experimental, dois núcleos de deutério 2H são acelerados em alta velocidade para colidir e fundir, formando um núcleo de hélio-3 3He e liberando um nêutron. Estime a energia liberada em uma reação de fusão entre dois núcleos de deutério, assumindo que toda a diferença de massa se converte em energia.
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Q3910382 Física
O desenvolvimento dos modelos atômicos, ao longo da história, foi fundamental para a compreensão da estrutura da matéria e é marcado por avanços e correções. Desde as primeiras teorias filosóficas até a física quântica, cada avanço não apenas ajudou no entendimento de fenômenos naturais, mas também impulsionou inovações em diversas áreas, como a medicina e a indústria. Relacione o modelo atômico, na coluna da esquerda, com seus postulados ou hipóteses, na coluna da direita.
(I) Modelo de Bohr.
(II) Modelo de Thomson (pudim de passas).
(III) Modelo de Dalton (bola de bilhar).
(IV) Modelo de Rutherford (modelo planetário).
(V) Modelo mecânico-quântico.

(A) Todas as substâncias são formadas por partículas pequenas e indivisíveis chamadas átomos.
(B) O átomo é composto por um núcleo central positivo, pequeno e denso, e mantém os elétrons orbitando ao seu redor. 
(C) O átomo é uma esfera uniforme de carga positiva, onde estão os elétrons de carga negativa.
(D) Os elétrons movem-se ao redor do núcleo em órbitas circulares fixas chamadas de níveis ou camadas de energia.
(E) Os elétrons possuem propriedades tanto de partículas quanto de ondas, e suas posições exatas não podem ser determinadas.
Assinale a alternativa que contém a associação correta.
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Q3910350 Física
A fonte de energia de um carro elétrico é a bateria de tração que pode ser carregada por uma fonte de alimentação externa ou, quando o veículo está freando, pelo movimento reverso do motor. O processo de carregamento da bateria de tração do carro elétrico, quando ele está freando, ilustra uma das leis gerais da Teoria Eletromagnética. Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o enunciado dessa lei.
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Q3910348 Física
Os motores do tipo universal são construídos de tal forma que o enrolamento do estator fica ligado em série com o do rotor, conforme ilustra a figura a seguir.
49.jpg (196×181)
Por esse motivo, eles são também denominados motores tipo série. Sobre a corrente elétrica nos enrolamentos e as forças que provocam o giro do rotor, considere as afirmativas a seguir.
I. Conhecendo o tipo de material, o comprimento e a espessura do fio usado em cada enrolamento e a tensão elétrica, a intensidade da corrente elétrica pode ser calculada utilizando-se a lei de Ohm.
II. As forças que atuam no rotor são proporcionais à intensidade da corrente elétrica que circula no rotor e ao campo magnético criado pelo enrolamento do estator.
III. A intensidade do campo magnético, criado pelo enrolamento do estator, é proporcional à intensidade de corrente elétrica que o atravessa e ao número de voltas do fio que constitui esse enrolamento.
IV. Em motores do tipo série, em que o fio do enrolamento do estator é mais grosso do que o do rotor, a corrente elétrica no estator tem maior intensidade que a corrente elétrica do rotor.
Assinale a alternativa correta.
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Q3910347 Física
Embora se possa melhorar o rendimento de um motor a gasolina utilizando aditivos, regulando-o ou utilizando, na sua produção, materiais mais resistentes, os motores a gasolina terão rendimento sempre inferior aos motores do carro elétrico. Em relação ao funcionamento e ao rendimento de um motor a gasolina, atribua V (verdadeiro) ou F (falso) às afirmativas a seguir.
( ) Os motores de automóveis (a gasolina ou a álcool), ônibus e caminhões são exemplos de máquinas térmicas. São sistemas semelhantes que envolvem combustíveis diferentes.
( ) Os motores a gasolina sempre terão rendimento inferior aos elétricos, pois o aquecimento e o resfriamento são necessários para o próprio funcionamento do motor.
( ) Um motor a gasolina realiza um processo cujo único efeito é transferir calor de um corpo mais frio para um corpo mais quente.
( ) As perdas energéticas dos motores a gasolina são provocadas, exclusivamente, pelo atrito interno entre suas peças e pelo aquecimento dos fios, devido à corrente elétrica.
( ) É impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclos periódicos, transforme toda a energia interna em trabalho.
Assinale a alternativa que contém, de cima para baixo, a sequência correta.
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Q3910345 Física
Uma mergulhadora, transportando uma scuba, que contém ar comprimido para respiração, escuta um som proveniente da buzina de um barco que está, na superfície de um lago, diretamente sobre ela. No mesmo instante, um amigo que está nas margens do lago a uma distância de 17,0 m da buzina também ouve o som da buzina. Se a buzina está a 1,7 m acima da superfície da água e considerando que a velocidade do som, no ar, é igual a 340 m/s e que, na água, é igual a 1.450 m/s, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a distância entre a buzina e a mergulhadora.
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Q3910344 Física
Ao descrever o tamanho de um navio de grande proporções, costuma-se usar expressões do tipo “ele desloca 20.000 toneladas”. Sobre o enunciado da hidrostática, que explica o significado dessa expressão, assinale a alternativa correta. 
Alternativas
Respostas
2541: D
2542: C
2543: A
2544: E
2545: B
2546: C
2547: A
2548: E
2549: C
2550: B
2551: C
2552: A
2553: C
2554: B
2555: D
2556: A
2557: D
2558: A
2559: B
2560: E