O estudo da propagação da luz em instrumentos ópticos, tais como óculos e fibras ópticas, permitiu o desenvolvimento tecnológico utilizado para diagnósticos médicos e, posteriormente, para tratamento de doenças e correções da visão.

A respeito das teorias físicas envolvidas na propagação da luz, assinale a alternativa correta.

Conforme demonstrado na figura, o laser propaga-se horizontalmente sobre um espelho plano posicionado verticalmente. Se o espelho girar em 30º sobre um eixo vertical, de quanto será o ângulo de desvio do laser em relação ao espelho?

Na natureza, encontram-se exemplos de sistemas físicos oscilantes que podem ser aproximados pela equação de um movimento harmônico simples, como a oscilação de um pêndulo em pequenos ângulos, a oscilação de um elétron em torno do núcleo e o deslocamento da corda de instrumentos musicais. Suponha que o deslocamento transversal de um ponto em uma corda seja descrito pela equação 𝑦 = (2 𝑐𝑚) . 𝑠𝑒𝑛[1,5 . 𝜋 − 8. 𝜋.𝑡]. Qual é o valor da frequência de oscilação dada em Hertz (Hz)?

O nível sonoro (𝛽), medido em decibéis, é uma forma de mensurar como o som influencia o ouvido humano e está diretamente relacionado à taxa média por unidade de área com a qual a energia contida na onda sonora pode atravessar ou ser absorvida por meios físicos, como o ar ou as superfícies sólidas, conhecido por intensidade sonora (𝐼). O nível sonoro e a intensidade sonora estão relacionados pela expressão 𝛽 = (10 dB). log , em que 𝐼₀ é um valor de referência. Considere a situação em que o nível sonoro de uma fonte é aumentado em 20,0 dB. Com base nessas informações, assinale a alternativa que corresponde ao fator de ampliação da intensidade sonora.

O fluxo magnético hipotético através de cinco faces de um cubo é conhecido a partir da equação, 𝝓𝑩 = ± 𝑊𝑏, em que 1 ≤ 𝑵 ≤ 5 representa o número da face, ordenada de 1 a 5. O fluxo é positivo (para fora) se 𝑵 é par e negativo (para dentro) se 𝑵 é ímpar. Qual é o fluxo através da sexta face do dado?

As quatro equações de Maxwell resumem as bases para a teoria clássica do eletromagnetismo. Essas equações são estruturadas por quatro leis: lei de Gauss para a eletricidade (que inclui a lei de Coulomb); lei de Gauss para o magnetismo; lei de Ampère-Maxwell; e lei de Faraday-Lenz, que ainda são complementadas pela lei de força de Lorentz.

Disponível em: <https://www.ufsm.br/cursos/graduacao/santa-maria/fisica/2020/02/21/leis-do-eletromagnetismo/>. Acesso em: 17 ago. 2022, com adaptações.

Em relação aos fundamentos da teoria clássica do eletromagnetismo, assinale a alternativa correta.

O calor de fusão de um sólido, C_sólido, é a energia por unidade de massa necessária para fusão. Os materiais A, B e C são sólidos que estão em seus pontos de fusão. São necessários 300 J para fundir 4 kg do material A, 200 J para fundir 5 kg do material B e 240 J para fundir 6 kg do material C. Assinale a alternativa em que o calor de fusão dos três sólidos se encontra em ordem decrescente.

A função de distribuição de magnitude de velocidades possíveis de um gás hipotético é expresso por 𝐹(𝑣) = . Tendo em vista que esse gás obedece à relação de Boltzmann, 𝑆 = 𝑘_𝐵 𝑙𝑛(𝐹(𝑣)), qual expressão representa a variação de entropia que o sistema sofre ao passar do estado de equilíbrio 3. 𝑣₀ para o estado, também de equilíbrio, 2. 𝑣₀?

A primeira lei da termodinâmica, associada ao conceito de energia, pode ser expressa pela diferença entre o calor absorvido e o trabalho realizado nos processos termodinâmicos.

Um gás ideal no estado inicial está com pressão de 3 atm, volume de 1 L e energia interna de 456 J, após sofrer dois processos sucessivos: um isobárico, até atingir o volume de 3 L, e outro isocórico, até atingir o estado final com pressão de 2 atm, volume de 3 L e energia interna de 912 J.

Considerando que 1 atm . L = 100,0 J, assinale a alternativa que indica qual o calor trocado durante o processo, em Joules (J).

Uma máquina térmica tem a potência de 2.550 W, rendimento de 30% e opera a 10 ciclos por segundo. Qual é o trabalho efetuado, em Joules (𝐽), em cada ciclo?

Na termodinâmica, o modelo mais simples estudado é dos gases ideais ou gases perfeitos, caracterizados pela equação geral dos gases ideais 𝑃. 𝑉 = 𝑛. 𝑅. 𝑇 (em que: P = pressão; V = volume; n = no de moles; R = constante universal dos gases; e T = temperatura absoluta).

Admita: 1 atm = 1,01 x 10⁵ Pa = 1,01 x 10⁵ N.m^-2 e 𝑅 = 8,00 J.mol ⁻¹𝐾⁻¹ = 0,08 L.atm.mol ⁻¹𝐾 ⁻¹ .

O ar contido em uma sala de dimensões 5,00 m x 4,88 m x 3,00 m é considerado um gás ideal, com pressão de 1,0 atm e temperatura de 300 K.

Quantos moles de ar saem da sala caso a temperatura se eleve de 5 ºC e a pressão permaneça constante?

A termodinâmica estuda a troca de matéria e a troca de energia entre sistemas ou entre um sistema e sua vizinhança, pelo processo mecânico de transferência de energia – trabalho – e pelo processo de transferência de energia causado por uma diferença de temperatura – calor. Trabalha com os estados de equilíbrio e com as propriedades macroscópicas que caracterizam os sistemas. É estruturada em quatro princípios conhecidos como leis da termodinâmica: lei zero, associada ao conceito de temperatura; primeira lei, associada ao conceito de energia; segunda lei, associada ao conceito de entropia; e terceira lei, associada ao limite constante da entropia quando a temperatura Kelvin aproxima-se de zero.

Disponível em: <https://www.ufsm.br/cursos/graduacao/santa-maria/fisica/2020/02/21/leis-da-termodinamica/>. Acesso em: 15 ago. 2022, com adaptações.

Acerca das leis da termodinâmica, assinale a alternativa correta.

Em 2002, um mecânico da cidade mineira de Uberaba (MG) teve uma ideia para economizar o consumo de energia elétrica e iluminar a própria casa num dia de sol. Para isso, ele utilizou garrafas plásticas PET com água e cloro, conforme ilustram as figuras. Cada garrafa foi fixada ao telhado de sua casa em um buraco com diâmetro igual ao da garrafa, muito maior que o comprimento de onda da luz. Nos últimos dois anos, sua ideia já alcançou diversas partes do mundo e deve atingir a marca de 1 milhão de casas utilizando a “luz engarrafada”.

ZOBEL, G. Brasileiro inventor de “luz engarrafada” tem ideia espalhada pelo mundo. Disponível em: www.bbc.com. Acesso em: 23 jun. 2022 (adaptado).

Que fenômeno óptico explica o funcionamento da “luz engarrafada”?

O sinal sonoro oriundo da queda de um grande bloco de gelo de uma geleira é detectado por dois dispositivos situados em um barco, sendo que o detector A está imerso em água e o B, na proa da embarcação. Sabe-se que a velocidade do som na água é de 1 540 sm​ e no ar é de 340 sm​.

Os gráficos indicam, em tempo real, o sinal sonoro detectado pelos dois dispositivos, os quais foram ligados simultaneamente em um instante anterior à queda do bloco de gelo. Ao comparar pontos correspondentes desse sinal em cada dispositivo, é possível obter informações sobre a onda sonora.

A distância L, em metro, entre o barco e a geleira é mais próxima de

Afim de classificar as melhores rotas em um aplicativo de trânsito, um pesquisador propõe um modelo com base em circuitos elétricos. Nesse modelo, a corrente representa o número de carros que passam por um ponto da pista no intervalo de 1 s. A diferença de potencial (d.d.p.) corresponde à quantidade de energia por carro necessária para o deslocamento de 1 m. De forma análoga à lei de Ohm, cada via é classificada pela sua resistência, sendo a de maior resistência a mais congestionada. O aplicativo mostra as rotas em ordem crescente, ou seja, da rota de menor para a de maior resistência.

Como teste para o sistema, são utilizadas três possíveis vias para uma viagem de A até B, com os valores de d.d.p. e corrente conforme a tabela.

Nesse teste, a ordenação das rotas indicadas pelo aplicativo será:

Uma lanterna funciona com três pilhas de resistência interna igual a 0,5 Ω cada, ligadas em série. Quando posicionadas corretamente, devem acender a lâmpada incandescente de especificações 4,5 W e 4,5 V. Cada pilha na posição correta gera uma f.e.m. (força eletromotriz) de 1,5 V. Uma pessoa, ao trocar as pilhas da lanterna, comete o equívoco de inverter a posição de uma das pilhas. Considere que as pilhas mantêm contato independentemente da posição.

Com esse equívoco, qual é a intensidade de corrente que passa pela lâmpada ao se ligar a lanterna?

O manual de uma ducha elétrica informa que seus três níveis de aquecimento (morno, quente e superquente) apresentam as seguintes variações de temperatura da água em função de sua vazão:

Utiliza-se um disjuntor para proteger o circuito dessa ducha contra sobrecargas elétricas em qualquer nível de aquecimento. Por padrão, o disjuntor é especificado pela corrente nominal igual ao múltiplo de 5 A imediatamente superior à corrente máxima do circuito. Considere que a ducha deve ser ligada em 220 V e que toda a energia é dissipada através da resistência do chuveiro e convertida em energia térmica transferida para a água, que apresenta calor específico de 4,2 (g ºCJ​) e densidade de 1 000 Lg​ .

O disjuntor adequado para a proteção dessa ducha é especificado por:

A variação da incidência de radiação solar sobre a superfície da Terra resulta em uma variação de temperatura ao longo de um dia denominada amplitude térmica. Edificações e pavimentações realizadas nas áreas urbanas contribuem para alterar as amplitudes térmicas dessas regiões, em comparação com regiões que mantêm suas características naturais, com presença de vegetação e água, já que o calor específico do concreto é inferior ao da água. Assim, parte da avaliação do impacto ambiental que a presença de concreto proporciona às áreas urbanas consiste em considerar a substituição da área concretada por um mesmo volume de água e comparar as variações de temperatura devido à absorção da radiação solar nas duas situações (concretada e alagada). Desprezando os efeitos da evaporação e considerando que toda a radiação é absorvida, essa avaliação pode ser realizada com os seguintes dados:

ROMERO, M. A. B. et al. Mudanças climáticas e ilhas de calor urbanas. Brasília: UnB; ETB, 2019 (adaptado).

A razão entre as variações de temperatura nas áreas concretada e alagada é mais próxima de

Um pai faz um balanço utilizando dois segmentos paralelos e iguais da mesma corda para fixar uma tábua a uma barra horizontal. Por segurança, opta por um tipo de corda cuja tensão de ruptura seja 25% superior à tensão máxima calculada nas seguintes condições:

• O ângulo máximo atingido pelo balanço em relação à vertical é igual a 90°;

• Os filhos utilizarão o balanço até que tenham uma massa de 24 kg.

Além disso, ele aproxima o movimento do balanço para o movimento circular uniforme, considera que a aceleração da gravidade é igual a 10 s2m​ e despreza forças dissipativas.

Qual é a tensão de ruptura da corda escolhida?

O eixo de rotação da Terra apresenta uma inclinação em relação ao plano de sua órbita em torno do Sol, interferindo na duração do dia e da noite ao longo do ano.

Uma pessoa instala em sua residência uma placa fotovoltaica, que transforma energia solar em elétrica. Ela monitora a energia total produzida por essa placa em 4 dias do ano, ensolarados e sem nuvens, e lança os resultados no gráfico.

Disponível em: www.fisica.ufpr.br. Acesso em: 27 maio 2022 (adaptado).

Próximo a que região se situa a residência onde as placas foram instaladas?