Questões de Física

Para responder às questões 07 e 08, considere a figura e o texto a seguir.

A fusão nuclear é uma reação em que dois núcleos atômicos se fundem em um núcleo maior. Esse tipo de reação pode ser induzido em um reator nuclear, no qual um plasma é mantido em temperaturas de dezenas de milhões de graus. Esse plasma é confinado por um conjunto de campos magnéticos. A ideia básica do confinamento é que uma partícula com carga elétrica não nula, ao se deslocar numa região em que existe um campo magnético, fique sujeita a uma força magnética. Contudo, o plasma é formado por partículas com carga elétrica não nula em movimento a altas velocidades que criam, elas próprias, campos magnéticos que desestabilizam o confinamento. Agora, uma ferramenta de Inteligência Artificial foi criada para permitir reconfigurar os campos magnéticos de confinamento em frações de segundo, tornando o tempo de confinamento do plasma significativamente maior.

Considere, então, um elétron que se desloca ao longo do eixo x do referencial representado na figura e que se aproxima de uma região entre os polos de um ímã alinhados ao longo do eixo y, conforme se vê na figura.

No momento em que entra nessa região, aparece, sobre o elétron, uma força magnética cuja direção e cujo sentido são, respectivamente,

Um grupo de pessoas que estuda programas de Inteligência Artificial estabeleceu como objetivo do seu trabalho reproduzir o funcionamento do cérebro humano usando supercomputadores. Para simular as atividades cerebrais, o grupo passou a desenvolver um modelo que tem como base um único e extenso circuito elétrico. O desenho do circuito e o desenvolvimento do programa ainda estão em curso, mas algumas regras já foram estabelecidas.

Nesse contexto, considerando o que a Física já determinou sobre circuitos elétricos, assinale V (verdadeiro) ou F (falso) em cada afirmativa a seguir.

( ) A soma das diferenças de potencial ao longo de qualquer malha fechada é zero.

( ) Em qualquer ponto do circuito em que se unem vários fios condutores, a corrente elétrica que chega por um fio qualquer é igual à corrente elétrica que sai por outro fio.

( ) Sempre que houver um resistor em algum ramo do circuito, a corrente que sai do resistor é menos intensa que a corrente que entra, por conta de sua resistência.

A sequência correta é

A busca do equilíbrio entre desenvolvimento econômico e preservação ambiental está pautada pelo conceito de sustentabilidade. Nesse contexto, uma das questões mais importantes é a mudança climática produzida, em grande parte, pelas emissões antrópicas de gases responsáveis pelo aumento do efeito estufa.

O mecanismo do efeito estufa está descrito sinteticamente a seguir. O Sol emite radiações eletromagnéticas (RE), principalmente na faixa visível do espectro eletromagnético, com comprimentos de onda próximos de 5 x 10^–7 m. Uma parcela importante das RE que chegam à Terra atravessa a atmosfera e é absorvida pelos oceanos e pelo solo, aquecendo-os. A Terra, então, emite RE com comprimentos de onda próximos de 1 x 10^–5 m, na faixa do infravermelho. Uma molécula de CO₂, por exemplo, só pode vibrar em certas frequências, chamadas de frequências próprias. Dessa forma, as RE que incidem nessa molécula só serão absorvidas por ela se tiverem frequências iguais a uma dessas frequências próprias. Por esse mecanismo, as moléculas dos gases do efeito estufa absorvem RE emitidas pela Terra e as reemitem em todas as direções.

Considerando a emissão e absorção de RE, assinale V (verdadeiro) ou F (falso) em cada afirmativa a seguir.

( ) O Sol emite, principalmente, RE de frequências menores do que as frequências das RE emitidas pela Terra.

( ) O processo de absorção de RE pelas moléculas do efeito estufa é chamado de ressonância.

( ) Frequência, comprimento de onda e amplitude são propriedades de qualquer onda, seja uma onda mecânica, seja uma onda eletromagnética.

A sequência correta é

Na Física, a discussão sobre as máquinas térmicas se dá no contexto da teoria chamada Termodinâmica. Essa teoria é, formalmente, estruturada por quatro leis: a lei zero, a primeira lei, a segunda lei e a terceira lei. A lei zero está associada ao conceito de temperatura. A primeira lei está associada ao conceito de energia e pode ser expressa, matematicamente, pela relação ΔU=Q–W, em que U representa a energia interna do sistema, e Q e W representam as energias trocadas com a vizinhança, como calor e trabalho, respectivamente. A segunda lei está associada ao conceito de entropia. A terceira lei, por sua vez, tem caráter quântico.

Considerando essa teoria, assinale V (verdadeiro) ou F (falso) em cada afirmativa a seguir.

(  ) De acordo com a lei zero, dois sistemas em equilíbrio térmico um com o outro têm energias internas iguais e, portanto, temperaturas iguais.

(  ) Se uma amostra de gás ideal é comprimida, então W < 0.

(  ) Se uma amostra de gás ideal isolada é submetida a um processo termodinâmico irreversível, seu estado final tem maior entropia do que seu estado inicial.

A sequência correta é

Uma usina geotérmica aproveita a energia interna da Terra, transformando-a em energia mecânica, e esta, por sua vez, em energia elétrica. Como tem baixa emissão de poluentes, esse tipo de geração de energia contribui para um desenvolvimento sustentável, por reduzir drasticamente a liberação de produtos químicos nocivos aos ecossistemas. Em certo tipo de usina geotérmica, aproveita-se o vapor d’água de reservatórios subterrâneos que armazenam água a alta temperatura, conduzindo-o, em alta pressão, por tubos até as turbinas acopladas aos geradores.

Considere uma dessas usinas que utilizam vapor d’água a 127 ºC como fonte de energia. Tal usina está localizada numa área cuja temperatura ambiente é de 27 ºC.

Se operasse como uma máquina térmica reversível entre essas duas temperaturas, o rendimento máximo da usina em % seria

O ciclismo é uma ótima forma de realizar exercícios físicos e também aproveitar a vida ao ar livre na companhia de bons amigos. Um ciclista pedala sua bicicleta, parcialmente representada na figura a seguir, fazendo com que a coroa realize voltas por minuto.

Sabendo que os diâmetros da coroa, catraca e roda são, respectivamente, , e  , qual o módulo da velocidade do ciclista, em metros por segundo, em relação a um referencial fixo no solo? Desconsidere qualquer perda no sistema e assuma que não há nenhum deslizamento entre correia, catraca e coroa, nem entre roda e solo.