Questões de Concurso Público IF-MS 2016 para Professor - Física

Um líquido contido num tubo em U oscila, tendo sua energia dissipada devido à sua viscosidade. Considerando que a força F, dependente do tempo t, que amortece o fluido, seja dada por F = βe^-λt. A equação dimensional de β é: (Sendo L, M e T as dimensões de comprimento, massa e tempo, respectivamente.)

No SI (Sistema Internacional de Unidades) a medida da grandeza física Resistência Elétrica pode ser expressa em Ohms ou pelo produto:

Um cilindro maciço, de momento de inércia I_CM = MR² /2, é abandonado no alto de uma rampa de altura H e inclinação θ em relação à horizontal. O cilindro desce rolando e sem deslizar, alcançando o fim do plano inclinado com velocidade translacional do centro de massa V_cm. A expressão que melhor representa a velocidade V_cm no final da rampa é:

De acordo com a 1ª lei de Kepler, “são elípticas as órbitas descritas pelos planetas em redor do Sol, com esta estrela em um dos focos”. Ao considerar-se a interação gravitacional entre o Sol e a Terra uma força central, quando o planeta Terra (MT = 6,0 x 10²⁴ kg) encontra-se no ponto mais afastado (A) (R_A = 1,53 x 10⁸ km) ou mais próximo (P) (R_P = 1,48 x 10⁸ km) do Sol, pode-se afirmar que:

Uma força F igual a 500 N, aplicada conforme a figura a seguir, mantém o sistema em equilíbrio de forças. Admitindo-se massas desprezíveis para as polias e as cordas, a densidade da água valendo 1g/cm³ e o volume do corpo imerso, 6,0 x 10⁴ cm³, qual o valor da massa do corpo X, em kg, para esta situação?

No planeta Y, um líquido em regime estacionário flui em um duto cujo diâmetro dobra na região central. Instalado um medidor de Venturi, com densidade do líquido manométrico igual à do fluido escoante, observa-se uma diferença de altura H = 2,25 cm entre as alturas dos manômetros. Supondo que o fluido se desloque da esquerda para a direita, que na região central sua velocidade seja igual a V₂ = 7,5 cm/s, e que as alturas geométricas z das secções possam ser consideradas idênticas, a aceleração gravitacional local g_Y é:

_{Fonte: Nussenzveig, H.M. Curso de física básica – 1ª edição Vol. 2 Ed. Blucher, p. 41 (Adaptada)}

Em um calorímetro de capacidade térmica 100 cal/°C, inicialmente a 20°C, são misturados 200 g de água, também a 20°C, e 800 g de gelo, a -20°C. Admitindo-se a não interferência do meio, como pode ser descrito o sistema final obtido no estado de equilíbrio térmico?

Considere os dados:

Calor específico sensível da água no estado líquido: 1 cal/g°C

Calor específico sensível da água nos estados sólido e gasoso: 0,5 cal/g°C

Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g

Calor latente de solidificação da água: - 80 cal/g

Calor latente de vaporização da água: 540 cal/g

Calor latente de condensação da água: - 540 cal/g

Na tentativa de reproduzir a experiência de Carnot, um jovem pesquisador construiu uma máquina térmica de 4 estágios, utilizando como agente 2,0 moles de um gás ideal. Considerando que no primeiro estágio o gás absorve uma quantidade de calor Q₁ = 10,56 KJ e sofre uma expansão isotérmica reversível à temperatura T₁ = 27°C, passando do volume V_a para V_b, à custa de uma redução de pressão p_b < p_a, a razão entre os volumes final V_b e inicial V_a é:

Considere a constante universal dos gases R = 8 J/mol K e e^1,1 = 3,0

Uma janela com 4,0 x 10⁴ cm² de área e 5 mm de espessura, feita de um material que possui coeficiente de condutividade térmica igual a 0,006 W/m°C, separa dois ambientes a temperaturas de 0ºC e 20°C. Considerando que, durante a transferência de calor as temperaturas dos ambientes permaneçam constantes, qual o valor da quantidade de calor, em joules, que atravessa a janela em 1 minuto? Se precisar, admita 1 caloria = 4,0 joules.

Sobre uma mesma reta são posicionados uma fonte sonora isotrópica e dois detectores fazem a leitura da intensidade do som em decibéis. Os detectores A e B estão a 4,0 m e 8,0 m da caixa de som. Considerando o nível de intensidade sonora mínima para audição humana como sendo I0=10^-12 W/m² e sabendo que a leitura realizada pelos detectores A foi de 60 dB, qual o valor medido pelo detector B, em relação unicamente ao som emitido pela caixa de som em análise? Considere log 2 = 0,30.

Uma corda de comprimento 100,0 cm e massa 5,0 gramas é submetida a uma força de tensão de 800,0 N. Ao ser tocada, ela oscila em sua frequência fundamental. A frequência produzida é transmitida ao ar, meio ao redor da corda oscilante. Considerando a velocidade do som no ar igual a 340 m/s, o comprimento de onda da onda quando já se propagando no ar é

Um professor do IFMS, preparando-se para a Semana de Iniciação Científica, constrói um aparato eletrostático composto de uma enorme placa não condutora, com densidade superficial uniforme de cargas σ = 1,77 nC/dm² , um grão eletrizado de massa m = 2,0 ng e com dimensões muito inferiores à placa. Qual o valor da carga q do grão capaz de fazê-lo flutuar, a uma distância d = 1 Å (angstron) da placa, como ilustra a figura? Considere o campo gravitacional terrestre igual a 10 N/kg, ε₀ = 8,85 x 10^-12 C²/N.m²)

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Uma bateria ideal, fios ideais e as lâmpadas L₁, L₂ e L₃, que são idênticas, formam um circuito elétrico. Inicialmente, a chave Ch está aberta. Ao fecha-la, observa-se que:

Sendo os valores das resistências R₁, R₂, R₃ e R₄, respectivamente, 12Ω, 9Ω, 10Ω e 8Ω, e considerando a bateria e os fios com resistência desprezível, qual o valor da leitura do amperímetro ideal, ilustrado na figura, em Ampères ?

“O primeiro e o quinto experimentos entre os 10 mais da revista Physics World representam diferentes circunstâncias de um mesmo tipo de experimento, isto é, do experimento da dupla fenda de Young. Sir Isaac Newton (1642-1727) defendia a hipótese de que a luz era constituída de corpúsculos. Os principais fenômenos óticos (reflexão e refração) podiam ser explicados com o uso da teoria corpuscular. Este modelo era combatido por Christiaan Huygens (1629-1695), que defendia a teoria ondulatória. No entanto, a autoridade científica de Newton fez prevalecer sua teoria por mais de um século. Por volta de 1801, uma bela experiência realizada por Thomas Young (1773-1829) resolveu a questão favoravelmente a Huygens. A experiência de Young provou que a luz era uma onda, porque os fenômenos da difração e da interferência, por ele descobertos, eram características exclusivamente ondulatórias”.

_{Disponível em: http://www.if.ufrgs.br/historia/young.html. Acesso em 06/11/2016}

Considerando que em uma reprodução em laboratório desta experiência de interferência de dupla fenda, utilizou-se luz de comprimento de onda igual a 800 nm. Admitindo-se 3,0 mm a distância que separa duas franjas brilhantes consecutivas e 6,0 m a distância que separa as fendas e o anteparo onde a imagem das franjas é projetada, a distância que separa as fendas é:

“Utilizados nos mais diversos ramos da ciência, os microscópios ópticos permitem a observação de objetos minúsculos, ampliando sua imagem em até 1000 vezes. Com funcionamento simples, a ampliação é feita por meio de um conjunto de lentes – de vidro ou de cristal – e uma fonte de luz. Para formar a imagem aumentada da amostra, os microscópios contam com uma lente objetiva e uma ocular, ambas convergentes, colocadas nas extremidades diametralmente opostas de um tubo – o canhão – composto, por sua vez, de duas partes que podem ser estendidas ou encurtadas”.

_{Disponível em http://www.prolab.com.br/blog/entenda-como-funciona-um-microscopio-optico/ Acesso em 06/11/2016.}

Considerando um pequeno objeto colocado a 15 cm da lente objetiva, que possui distância focal igual a 10 cm. A imagem final observada está a 15 cm da lente ocular, a qual possui também distância focal 10 cm. O comprimento aproximado do microscópio (distância lente a lente) é:

Um espelho esférico é instalado a 90 cm de uma capivara de altura H, localizada sobre o eixo central do objeto refletor. Um físico avalia o experimento, constatando que a imagem produzida tem a mesma orientação que o roedor e que a ampliação lateral foi igual a 0,5. Sabendo-se disso, o valor em módulo do raio de curvatura e o tipo do espelho são, respectivamente:

O efeito fotoelétrico, estudado no início do século XX por Albert Einstein, consiste na emissão de elétrons induzida pela ação da luz. Considerando o desenho esquemático da figura a seguir e supondo que o cátodo da célula fotoelétrica é iluminado com luz monocromática de frequência f e comprimento de onda λ e que os elétrons da sua superfície estão sujeitos a uma energia potencial Φ0 (função de trabalho) das partículas vizinhas, é correto afirmar que:

_{Fonte: Nussenzveig, H.M. Curso de física básica – 1ª edição Vol. 4 Ed. Blucher, p. 250.}

O espalhamento de fótons por elétrons livres, fenômeno que ocorre quando fótons de alta frequência interagem com a matéria e perdem parte de seus momento e energia ao colidirem com elétrons e, consequentemente, têm a sua frequência e comprimento de onda modificados, é denominado: