Um gás, com um volume inicial V, uma energia interna U e uma pressão P, expande-se isobaricamente até um volume final 2V, alcançando uma energia interna 2U. A expansão está representada abaixo.

Após a análise do gráfico, o calor absorvido pelo gás, nesta expansão, é:

Têm-se duas cargas elétricas puntiformes de mesmo valor e sinais contrários, fixas no vácuo e afastadas por uma distância d. Sabendo-se que o módulo do campo elétrico vale E e o valor do potencial elétrico vale V, no ponto médio entre as cargas, tem-se:

Uma esfera condutora, oca, está eletricamente carregada e isolada. Para um ponto de sua superfície, os módulos do campo elétrico e do potencial elétrico são 1000 N/C e 100 V. Considerando um ponto no interior da esfera, na parte oca, os módulos para o campo elétrico e para o potencial elétrico são, respectivamente:

Massas iguais de cinco líquidos distintos, cujos calores específicos estão dados na tabela adiante, encontram-se armazenadas, separadamente e à mesma temperatura, dentro de cinco recipientes com boa isolação e capacidade térmica desprezível.

Se cada líquido receber a mesma quantidade de calor, suficiente apenas para aquecê-lo, mas sem alcançar seu ponto de ebulição, aquele que apresentará temperatura menor, após o aquecimento, será:

Considere uma carga desprovida de dimensões Q, fixa no ponto 0, e os pontos A e B, de acordo com o apresentado abaixo.

Os módulos do vetor campo elétrico e do potencial elétrico gerados pela carga no ponto A valem, respectivamente, E e V. Nessas condições, os módulos dessas grandezas no ponto B valem, respectivamente,

O prisma é o conjunto de três meios homogêneos e transparentes separados por duas superfícies planas não paralelas, que são as faces do prisma. As faces se interceptam numa reta chamada aresta do prisma. O ângulo entre as faces do prisma é o ângulo de refringência. Um prisma triangular desvia um feixe de luz verde de um ângulo θA , em relação à direção de incidência, como ilustra a figura A, abaixo.

Se uma placa plana, do mesmo material do prisma, for colocada entre a fonte de luz e o prisma, nas posições mostradas nas figuras B e C, a luz, ao sair do prisma, será desviada, respectivamente, de ângulos θ_B e θ_C, em relação à direção de incidência indicada pela seta.

As relações entre os desvios angulares θ_A , θ_B e θ_B e θ_C, serão:

Situa-se um objeto a uma distância p = 1 cm diante de uma lente convergente de distância focal f = 2 cm, de modo a obter uma imagem real a uma distância p' da lente. Considerando-se a condição de mínima distância entre imagem e objeto, o valor de p', em centímetros, é:

Relatividade, foi uma teoria desenvolvida no início do século XX que, originalmente, pretendia explicar certas anomalias no conceito do movimento relativo, mas que, em sua evolução, converteu-se em uma das teorias básicas mais importantes das ciências físicas. Desenvolvida fundamentalmente por Albert Einstein, foi a base para que os físicos demonstrassem, posteriormente, a unidade essencial da matéria e da energia, do espaço e do tempo, e a equivalência entre as forças de gravitação e os efeitos da aceleração de um sistema. A Teoria Quântica foi a teoria física baseada na utilização do conceito de unidade quântica para descrever as propriedades dinâmicas das partículas subatômicas e as interações entre a matéria e a radiação. As bases da teoria foram assentadas pelo físico alemão Max Planck, o qual, em 1900, postulou que a matéria só pode emitir ou absorver energia em pequenas unidades discretas, chamadas quanta. Outra contribuição fundamental ao desenvolvimento da teoria foi o princípio da incerteza, formulado por Werner Heisenberg, em 1927. Planck desenvolveu o conceito de quantum como resultado dos estudos da radiação do corpo negro (corpo negro refere-se a um corpo ou superfície ideal que absorve toda a energia radiante, sem nenhuma reflexão). Sua hipótese afirmava que a energia só é irradiada em quanta, cuja energia é hu, onde u é a frequência da radiação e h é o “quanta de ação”, fórmula agora conhecida como constante de Planck. Sobre o exposto, é correto afirmar que:

Capacitores surgiram da necessidade de armazenar cargas elétricas para usá-las futuramente de maneira flexível, quando houver resistência em seus terminais. Capacitor é um componente eletrônico capaz de armazenar carga elétrica, ao ser ligado em uma fonte de tensão. O capacitor possui dois terminais para sua polarização (o terminal maior é positivo e o menor é negativo), e dentro do capacitor os terminais são conectados por placas metálicas, geralmente de alumínio, separados por um material dielétrico. Esse material dielétrico pode ser de diversos materiais, como cerâmica, teflon, mica, porcelana, celulose, milar e até ar. Dielétrico é o material isolante que é capaz de se tornar condutor quando submetido a determinado valor de campo elétrico. Essa mudança de estado (isolante para condutor) acontece quando o campo elétrico é maior que a rigidez dielétrica do material, o que significa que até os materiais isolantes podem conduzir, quando submetidos a determinado valor de cargas elétricas. Sobre o exposto, é correto afirmar que:

Ficar sozinho em um descampado, nadar na piscina ou no mar, ficar em lugares altos, como árvores, segurar objetos metálicos grandes, como para-raios, é estar em lugares e situações propícias para uma descarga elétrica ocorrer. Veja a imagem da garota que estava escalando uma montanha e ficou com os cabelos arrepiados. Isso aconteceu devido à repulsão de cargas elétricas de igual sinal que foram induzidas pela passagem de uma tempestade. É o mesmo fenômeno que acontece no Gerador de Van De Graaff.

Sobre a garota da figura é correto afirmar que:

A figura abaixo apresenta um recipiente cilíndrico com um êmbolo, ambos feitos de material cuja capacidade térmica é desprezível. O atrito pode ser desconsiderado entre o êmbolo e as paredes do cilindro. Pendurado ao êmbolo, em equilíbrio, há um corpo suspenso por um fio. No interior, o cilindro armazena, sem escape, um gás ideal que ocupa um volume de 5 litros, estando à temperatura de 300 K e com pressão de 0,6 atm.

Em determinado instante o fio é cortado e após o gás reencontrar seu equilíbrio termodinâmico de maneira natural, os valores de suas variáveis de estado V, P e T serão:

Considere dois tubos sonoros, um aberto e outro fechado, ambos do mesmo comprimento e situados no mesmo ambiente. Se o som de frequência fundamental emitido pelo tubo aberto tem comprimento de onda igual a 34 cm, o comprimento de onda, em centímetros, do som de frequência fundamental emitido pelo tubo fechado é:

Têm-se uma lâmina de vidro e um raio de luz monocromática propagando-se no ar e atingindo o ponto A da superfície desta lâmina de vidro que possui formato de um paralelepípedo retângulo. A linha pontilhada, normal à superfície no ponto de incidência do raio luminoso, e os três raios representados estão situados num mesmo plano paralelo a uma das faces do bloco.

Dados n_vidro = √2; n_ar = 1; sen 40º = 0,64; sen 75º = 0,97; sen 50º = 0,77; sen 15º = 0,26; sen 33º = 0,54.

O ângulo de refração da luz, ao passar do vidro para o ar no ponto B:

O circuito abaixo mede a força eletromotriz de um gerador. Tem-se um gerador de força eletromotriz igual a 12 V e resistência interna igual a 1 Ω ligado a um fio condutor ôhmico AB, de comprimento L, seção uniforme, e resistência total R_AB = 5 Ω. O polo negativo do gerador, de força eletromotriz E desconhecida, é ligado à extremidade B do condutor. Este gerador está em série com um amperímetro ideal. A extremidade C pode ser ligada a qualquer ponto do condutor entre as extremidades A e B.

Quando a extremidade C é colocada a uma distância igual a L/4 de A, a corrente que passa pelo amperímetro ideal é nula. Assim, E vale:

No circuito, a seguir, os fios AD e BC, que têm resistências desprezíveis (quando comparadas a 6 Ω, não se tocam.

As intensidades das correntes nos fios AD e BC são, respectivamente:

O som é produzido por corpos quando colocados em vibração. Essa vibração se transfere no ar de molécula a molécula até alcançar nossos ouvidos. Tem-se uma característica sonora que permite distinguir sons de mesma frequência e mesma intensidade, desde que as ondas sonoras correspondentes a esses sons sejam diferentes. Dois aparelhos musicais, violão e violino, por exemplo, podem emitir sons com a mesma frequência, porém as ondas sonoras possuem formas diferentes. Esta característica refere-se ao(à):

Os tsunamis são causados por terremotos submarinos e acontecem essencialmente nas zonas de fortes movimentos tectônicos, como algumas regiões do Pacífico e da Ásia. O tsunami, nascido do choque sísmico de cima para baixo da massa oceânica, tem várias centenas de metros de espessura e ganha energia toda vez que bate contra o solo submarino. A velocidade de propagação de um tsunami no mar beira os 800 km/h. Massas de água gigantescas baixam em profundidade ao longo das deformações do solo marinho, ao contrário das ondas comuns, que afetam apenas a superfície da água. Durante sua propagação no mar, uma onda perde muito pouca energia. Pode, portanto, percorrer distâncias consideráveis e destruir costas situadas a milhares de quilômetros de seu mecanismo gerador. Como a razão de transferência de energia do tsunami tem que se manter aproximadamente constante, e como a velocidade diminui, a altura da onda tem de aumentar. Devido a este fato, os tsunamis que têm alturas praticamente imperceptíveis em oceano aberto, começam a aumentar de altura quando se aproximam dos continentes, podendo atingir vários metros junto à costa. A maior parte dos tsunamis é gerada devido ao movimento relativo das placas tectônicas em um oceano. Esse movimento origina uma perturbação na superfície livre da água que se propaga em todas as direções para longe do local de geração sob a forma de ondas. Em oceano aberto, onde a profundidade média é de 4 km, os tsunamis têm comprimento de onda da ordem de 200 km e velocidades superiores a 800 km/h dependendo do terremoto. Quando um tsunami atinge a costa, a profundidade do oceano diminui, e, em consequência, a sua velocidade de propagação decresce, assim como seu comprimento de onda. Suponha que se aplica o modelo de ondas rasas, em que a velocidade da onda é proporcional à raiz quadrada da profundidade em que a onda se encontra.

Analisando os dados apresentados na figura, o valor do comprimento de onda para uma profundidade de 5 m é aproximadamente igual a:

O cotidiano é repleto de máquinas térmicas: automóveis com motor de combustão interna, aparelhos de ar condicionado e refrigeradores. A figura abaixo representa o diagrama pV de uma máquina térmica que opera segundo o ciclo de Brayton, esquematicamente análogo a um refrigerador.

Considerando o diagrama pV representado na figura, avalie as afirmativas:

I A área da região delimitada pela curva da figura é igual ao trabalho realizado sobre o gás para extrair calor F (Q ) de um reservatório frio e rejeitar uma quantidade maior de calor (Q ) Q para o reservatório quente.

II O gás deve sofrer uma expansão adiabática no processo de 2 para 1 para que sua temperatura fique abaixo da temperatura do reservatório frio.

III O gás deve sofrer uma compressão adiabática no processo de 4 para 3 para que sua temperatura fique acima da temperatura do reservatório quente.

Das afirmativas feitas, está(ão) correta(s):

Para determinada aplicação, é necessária a utilização de um motor térmico com potência útil de 5kW. Para isso, duas alternativas de motor foram propostas, com o motor I, que consome 10.000J/s de taxa de calor e trabalha com T₁ = 300K e T₂ = 1.200K , ou com o motor II, que consome 8.000J/s de taxa de calor e trabalha com T₁ = 300K e T₂ = 900K. Denotando por T₁, T₂ , W e Q, respectivamente, a temperatura da fonte fria, a temperatura da fonte quente, a potência desenvolvida e a taxa de calor fornecida, e considerando que a máxima eficiência teórica que uma máquina térmica pode desenvolver corresponde à do ciclo de Carnot, é correto afirmar que:

Um projétil disparado com velocidade de 200,0 m/s penetrou na parede ficando nela incrustada. Considere que 60% da energia cinética da bala foi transformada em calor, ficando nela retida. Sendo o calor específico da bala 250 J/kg °C, a variação de temperatura da bala, em °C, imediatamente ao parar, é