Questões de Vestibular

       Países independentes precisam ter laboratórios nacionais do tipo Sirius, localizado em Campinas, cuja essência da produção de radiação, em um amplo espectro eletromagnético, está associada ao processo de acelerar elétrons até atingirem valores de velocidades relativísticas. Isso se obtém graças a ação de campos elétricos e magnéticos sobre os elétrons, em alto vácuo, fazendo que as suas trajetórias sofram curvaturas.

      Para exemplificar esse processo, a figura a seguir mostra a situação em que elétrons de uma fonte termiônica sob a ação de um potencial ε = 400 V atingem uma velocidade constante v e entram em uma região de campo magnético B, homogêneo, cuja direção é perpendicular ao plano xOy. Sob a ação do campo B, os elétrons percorrem uma trajetória de um quarto de círculo, deslocando-se a uma distância s = 5 cm na direção do eixo-y, sentido positivo.

        No Brasil, o uso de carros elétricos movidos a partir da energia solar seria uma revolução na independência energética. Nos motores elétricos, o fluxo Φ de indução magnética B, por meio de um circuito, induz uma força eletromotriz ᢄ, descrita pela Lei de Faraday ᢄ = -∆Φ/ ∆t . As figuras a seguir ilustram uma aplicação da Lei de Faraday. Na figura I, duas barras metálicas paralelas, inclinadas a um ângulo ⍺  com relação à horizontal, são interligadas por uma terceira barra, que pode se mover perpendicular a elas. Tais barras estão sob o efeito de um campo magnético B, como mostram as figuras II e III, que são as projeções superior e lateral da figura I. Na figura II, os terminais indicados por a e b estão separados por uma distância L e, na figura III, que explicita a ação de um campo magnético B, homogêneo e perpendicular às barras, P é o vetor peso da barra perpendicular, que tem resistência de 1 Ω e desce a rampa com uma velocidade constante v. As três barras são de alumínio e o contato entre elas é tal que o efeito do atrito pode ser desconsiderado. As barras paralelas estão conectadas a um multímetro na função de amperímetro. 

        A independência energética de uma nação depende, em grande medida, da capacidade de o país utilizar adequadamente processos de conversão de um tipo de energia, que ele possui em quantidade, em outro tipo, que ele necessita para consumo. A transformação entre tipos de energia é essencial para se atingir esse fim. Como exemplo, a energia elétrica é transformada em luz e calor pelo fato de filamentos e resistências serem capazes de aumentar a temperatura dos elétrons de forma muito elevada, a ponto de liberarem fótons. Quando a corrente elétrica atravessa um condutor, ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica, fenômeno denominado efeito joule. Nesse caso, a quantidade de calor Q pode ser determinada pela equação Q=i2RΔt, em que i é a corrente (constante), R é a resistência e Δt é o intervalo de tempo durante o qual a corrente i passa pelo resistor.

Tendo como referência o texto precedente, julgue os itens a seguir.