Questões de Física (ENADE) — ENADE 2005

Um pêndulo de massa m suspenso num pivô de massa M pode se deslocar, sem atrito, numa barra horizontal. A haste do pêndulo tem comprimento L e sua massa pode ser desprezada em comparação com m e M. Denotando a posição do pivô X, as coordenadas de m no referencial do pivô por x e y e a derivada parcial por ponto, pode- se afirmar corretamente que

Uma partícula carregada, ao penetrar num meio material, interage, via interação eletromagnética, com os núcleos e elétrons atômicos do meio, transferindo energia aos mesmos. Embora este processo de transferência de energia seja bastante complexo, a ele pode-se associar uma força média, chamada poder de freamento, , que agindo na partícula tem como efeito a sua gradual diminuição de velocidade. Na figura abaixo representa-se a curva do poder de freamento, em MeV/mm, de partículas ? (Z = 2) no Au e no Al como função da energia E?. Considere as seguintes afirmações:

I. Para uma folha de Au de espessura ?x = 1 ?m, a perda de energia para uma partícula ?, de energia E ? = 4 MeV, é aproximadamente igual a 0,5 MeV. II. Para uma dada energia E?, a perda de energia das partículas ? no Au é sempre maior que perda de energia no Al, independentemente da espessura do absorvedor. III. Para qualquer material, o poder de freamento de prótons (Z = 1) deve ser menor que o poder de freamento de partículas ?, para qualquer energia. Está correto o que se afirma SOMENTE em

Um certo número de moles de argônio é submetido a uma expansão isotérmica A ? B, absorvendo uma quantidade de calor de 66 J. O sistema retorna ao estado inicial A, passando pelo estado C, conforme representado no diagrama abaixo. Considere o argônio como um gás ideal monoatômico e as afirmações que seguem. I. Na transformação A ? B o gás realiza uma quantidade de trabalho 40 J e a sua energia interna diminui 66 J. II. Na transformação B ? C o gás cede 100 J de calor para a vizinhança e a sua energia interna diminui 60 J. III. Na transformação C ? A o gás absorve 60 J de calor, enquanto que a sua energia interna aumenta 60 J. Está correto o que se afirma em

Um caminhão de 6 toneladas colidiu frontalmente com um automóvel de 0,8 toneladas. Na investigação sobre o acidente, o motorista do caminhão disse que estava com velocidade constante de 20 km/h e pisou no freio a certa distância do automóvel. Já o motorista do automóvel disse que estava com velocidade constante de 30 km/h no momento da colisão. A perícia constatou que o carro realmente colidiu com a velocidade mencionada e os veículos pararam instantaneamente, ou seja, não se deslocaram após o choque. Pode-se afirmar que o motorista do caminhão

Um professor de Física do ensino médio pretende iniciar um novo assunto e gostaria de despertar o interesse de seus alunos utilizando uma atividade experimental didática. Ele discute com seus colegas e recebe sugestões de como encaminhar essa apresentação na aula. A sugestão que está de acordo com as tendências atuais no ensino de Física em relação à atividade experimental é o de

Vários resultados recentes da cosmologia observacional indicam a existência de buracos negros no núcleo ativo de galáxias. A densidade de um buraco negro pode ser estimada, de acordo com a Lei da Gravitação Universal de Newton, calculando-se a velocidade de escape de uma ?partícula" deslocando-se com a velocidade da luz, no campo gravitacional do buraco negro. Pode-se afirmar que a existência de buracos negros

Nos PCN estão relacionadas as principais competências em Física esperadas ao final da escolaridade básica e uma discussão dos possíveis encaminhamentos e suas diferentes compreensões (sentido), ressaltando os aspectos que as tornam significativas através de situações que as exemplificam (detalhamento). Exemplos de Sentidos e Detalhamentos em Física I. Frente a uma situação ou problema concreto, reconhecer a natureza dos fenômenos envolvidos, situando-os dentro do conjunto de fenômenos da Física e identificar as grandezas relevantes, em cada caso. Assim, diante de um fenômeno envolvendo calor, identificar fontes, processos envolvidos e seus efeitos, reconhecendo variações de temperatura como indicadores relevantes. II. Compreender que tabelas, gráficos e expressões matemáticas podem ser diferentes formas de representação de uma mesma relação, com potencialidades e limitações próprias, para ser capaz de escolher e fazer uso da linguagem mais apropriada em cada situação, além de poder traduzir entre si os significados dessas várias linguagens. III. Acompanhar o noticiário relativo à ciência em jornais, revistas e notícias veiculadas pela mídia, identificando a questão em discussão e interpretando, com objetividade, seus significados e implicações para participar do que se passa à sua volta. Para satisfazer os ?sentidos e detalhamentos" expressos em I, II e III, deve-se optar por trabalhar em sala de aula, com as seguintes competências:

Um observador monta uma experiência com o propósito de medir a amplitude do campo elétrico da radiação emitida por uma lâmpada incandescente. Lâmpadas de diferentes potências P são analisadas. Para cada lâmpada, medidas com diferentes distâncias ( L ) são efetuadas. As distâncias do observador para a lâmpada são suficientemente grandes de tal maneira que a mesma pode ser considerada como um emissor pontual de ondas eletromagnéticas em todas as direções do espaço. Pode-se afirmar que o observador medirá a amplitude do campo elétrico

A introdução da constante h por Planck, para interpretar o espectro de radiação de um corpo negro em função de sua frequência e temperatura, era de início uma hipótese provisória, segundo ele próprio, mas que acabou por tornar-se definitiva e dar origem a uma nova física. Entre as muitas razões para que o caráter provisório dessa constante se tornasse definitivo, foi a sua utilização como apoio teórico para a

Um sólido cristalino pode ser descrito, de uma maneira simplificada, por um conjunto de partículas independentes, vibrando todas com a mesma frequência angular ?, em torno de suas posições de equilíbrio, como osciladores harmônicos, em cada uma das direções. Embora o tratamento do sistema em um espaço tridimensional não acarrete maiores complicações, nos restringiremos aqui a uma abordagem do problema unidimensional. Para temperaturas muito baixas, a maioria dos átomos se encontra na posição de equilíbrio, no estado de menor energia ?0 (x), com energia E0 = h?/ 2 À medida que a temperatura aumenta, vibrações harmônicas surgem, de tal forma que as partículas passam a ocupar estados excitados ?n (x) com energia En = (n + 1/2)?h . Considere uma partícula deslocada de sua posição de equilíbrio com x = [h /(m?)] 1/2 , onde m representa a massa da partícula. Pode-se afirmar que a probabilidade de que esta partícula se encontre no

A figura representa o esquema de uma montagem experimental didática, na qual F simboliza uma fonte de luz (uma lâmpada fluorescente pequena), L uma lente convergente (lupa) apoiada em um suporte e A um anteparo de cartolina branca. A atividade consiste em procurar posições de F, L e A de tal forma que seja possível observar a imagem nítida da fonte F projetada sobre o anteparo A por meio da lente L. Sabendo que a lente tem distância focal de 20 cm, pode-se afirmar que uma dessas situações ocorre quando a distância da fonte à lente é de

Em um dia de inverno, uma estudante correu durante 1,0 hora, inspirando ar, à temperatura de 12 °C e expirando-o à 37 °C. Suponha que ela respire 40 vezes por minuto e que o volume médio de ar em cada respiração seja de 0,20 m 3 . A quantidade estimada de calor cedida pela estudante ao ar inalado durante o período do exercício, em joules, é de

No olho humano, o conjunto córnea-cristalino se comporta como uma lente convergente, cujo foco pode ser ajustado pelos músculos oculares. Num olho normal, quando os raios de luz vêm de uma fonte distante, ou seja, praticamente paralelos, a imagem é focalizada na retina R, conforme a figura 1. Se vierem de uma fonte muito próxima, isto é, como raios divergentes, a imagem se forma além da retina (figura 2). Mas, nesse caso, os músculos oculares conseguem alterar a forma da lente da córnea, de forma a fazer com que uma imagem nítida seja novamente formada na retina. No entanto, se os raios de luz já incidirem convergentes sobre a córnea, eles serão ainda mais focalizados pela sua lente, e a imagem se forma entre a córnea e a retina (figura 3). Neste último caso, não há como os músculos oculares modificarem a curvatura da córnea para focalizar a imagem na retina. Com esta informação, considere uma montagem (figura 4) na qual um observador vê uma laranja através de uma lente convergente e que a córnea do olho do observador esteja posicionado a uma distância da lente menor que sua distância focal f.

Neste caso, pode-se afirmar que o observador vê a imagem nítida da laranja

O uso da técnica PET (Positron Emission Tomography) permite obter imagens do corpo humano com um nível de detalhamento que não pode ser obtido com técnicas tomográficas convencionais. A base deste método é a utilização de um composto marcado com um elemento radioativo. O elemento radioativo decai por emissão ? + (pósitron). Quando praticamente em repouso, o pósitron captura um elétron, decaindo através da emissão de dois raios y (processo de aniquilação). Para a obtenção de imagens do cérebro, utiliza-se a fluorodeoxiglicose (FDG), marcada com átomos de 18 F. O tempo de meia vida (t1/2) do 18 F é de 110 minutos. Suponha que numa tomografia PET, n0 moléculas de FDG marcadas sejam administradas a um paciente. O tempo de duração do exame é de 55 minutos. É correto afirmar que

Considere as seguintes possibilidades para o sentido da corrente induzida no anel, Ianel, e para a direção do campo magnético B resultante que atua sobre ele. Pode-se afirmar que o anel

A figura abaixo apresenta a imagem da tela de um osciloscópio quando nele são inseridos os sinais da mesma nota dó tocada por um piano e por uma clarineta. Sabendo que a altura é a frequência fundamental do instrumento, pode-se afirmar que os dois sons têm

Considere as seguintes proposições no contexto da Teoria da Relatividade Restrita: I. A magnitude da velocidade da luz independe do movimento relativo entre a fonte emissora e o observador. II. Um evento simultâneo em um referencial S será sempre simultâneo em um referencial S', que se move com velocidade constante em relação a S. III. Uma partícula que possui energia e momento linear não nulos possui, necessariamente, massa de repouso não nula. Pode-se afirmar que SOMENTE

Em um jogo de futebol, um jogador fez um lançamento em profundidade para o atacante. Antes de chegar ao atacante, a bola toca o gramado e ele não consegue alcançá-la. Um conhecido locutor de televisão assim narrou o lance: ?a bola quica no gramado e ganha velocidade". Considere as possíveis justificativas abaixo para o aumento da velocidade linear da bola, como narrou o locutor. A velocidade linear da bola

I. sempre aumenta, pois independentemente do tipo de choque entre a bola e o solo, ao tocar o solo a velocidade de rotação da bola diminui. II. pode aumentar, se a velocidade angular da bola diminuir no seu choque com o solo. III. aumenta quando o choque é elástico e a bola aumenta a sua energia cinética de rotação. Está correto o que se afirma em

O trecho abaixo, extraído de um texto de Ampère de 1820, é considerado por muitos historiadores como um dos trabalhos seminais do eletromagnetismo. Considere as afirmações a seguir: I. Ampère apenas refez a famosa experiência de Oersted com novos equipamentos. II. Ampère apresenta argumentos sobre a equivalência entre ímãs e equipamentos percorridos por corrente elétrica. III. Ampère apresenta resultados experimentais que contradizem as experiências realizadas por Oersted. A partir do texto pode-se afirmar que SOMENTE

O Programa Nacional do Livro do Ensino Médio (PNLEM), recém lançado pelo Governo Federal, faz a avaliação dos livros didáticos e os recomenda, ou não, para a adoção pelas escolas públicas. No edital de convocação para aquisição de livros no ano de 2007 estão expostos alguns critérios eliminatórios, entre eles, o seguinte: Suponha que três livros didáticos de física apresentem a expressão da relação da força de atrito cinético com a força normal da seguinte forma: Analisando essas expressões e baseados nos critérios apresentados, pode-se afirmar que

Em 1935, Yukawa postulou a existência de um novo tipo de partícula com uma vida média, em repouso, da ordem de 10 ?6 s e cuja massa de repouso seria 200 vezes maior do que a massa de repouso do elétron. Essa partícula, batizada posteriormente de múon, foi observada experimentalmente, em 1947, pela equipe de Frank Powell, da qual fazia parte o físico brasileiro César Lattes. Suponha que os múons sejam produzidos por raios cósmicos, a 21 km da superfície da Terra com velocidades próximas à velocidade da luz. Considere as seguintes afirmações: I. A observação dos múons foi feita em balões a grandes altitudes, pois seu tempo de viagem à superfície da Terra é muitas vezes superior à sua vida média. II. Os múons podem ser observados na superfície da Terra, pois a distância de 21 km no referencial do múon é contraída pelo fator y de Lorentz. III. A energia do múon, medida por um observador na Terra, é da ordem de 200 vezes a energia de repouso do elétron. É verdadeiro SOMENTE o que se afirma em

Em virtude de graves acidentes ocorridos recentemente, realizaram-se dois ensaios para testar a segurança de praticantes de bungee jump utilizando uma pedra de massa M = 60 kg, presa à extremidade de uma corda elástica, solta de uma ponte de altura H = 60 m, acima da superfície de um rio. Suponha que a corda no estado relaxado, tenha comprimento L = 30 m e se alongue de acordo com a lei de Hooke, com constante elástica k = 150 N/m. No ensaio A foram medidas a elongação máxima da corda (d), a menor distância atingida pela pedra em relação à superfície do rio (h) e no ensaio B, a posição de equilíbrio da pedra (l), conforme o esquema abaixo.

Adotando g = 10 m/s 2 e desprezando a resistência do ar, pode-se afirmar que os valores de d, h e l, medidos em metros são, respectivamente,

Um professor propõe aos seus alunos o seguinte problema: Um automóvel de passeio tem velocidade constante de 72 km/h em uma estrada retilínea e horizontal. Sabendo que o módulo da resultante das forças de resistência ao movimento do automóvel é, em média, de 2 x 10 4 N, determine a potência média desenvolvida pelo motor desse automóvel. Esse problema é

Dispõe-se de duas bolas maciças, isoladas, de mesmo raio, uma de cobre e outra de vidro. As bolas têm cargas positivas iguais e encontram-se em equilíbrio eletrostático. Supondo-se que a distribuição de cargas na esfera de vidro seja uniforme, pode-se afirmar que, para pontos no interior das esferas,

Suponha que um motor funcione como uma máquina térmica em um ciclo de Carnot, entre a temperatura T1 (fonte fria) e a temperatura T2 (fonte quente). Nessas condições, o seu rendimento é de 40%. Se T2 aumentar 20%, pode-se afirmar que

Os pontos representados no gráfico abaixo foram obtidos através da análise de uma fita de papel que registrou, em intervalos de tempos iguais, a posição de um carrinho em movimento sobre um trilho de ar. Pode-se concluir da análise desse gráfico que o carrinho tem movimento retilíneo

Sabendo que a energia armazenada na bobina é dada por E = LI 2 /2, pode-se afirmar que a potência dissipada na bobina é nula

Em uma carta à revista American Journal of Physics (Am. J. Phys. v. 63, janeiro/1995), Roy Glauber, Prêmio Nobel de Física deste ano, discute a interpretação de resultados de experiências sobre interferência de fótons, que visam contradizer a seguinte afirmação de Paul Dirac, também Prêmio Nobel de Física, sobre a experiência de Michelson: ?Cada fóton só interfere consigo mesmo. A interferência entre dois fótons não pode ocorrer nunca". Numa das experiências comentadas por Glauber, cientistas franceses obtiveram franjas de interferência entre dois lasers distintos, mas bem sintonizados entre si, e interpretaram o resultado como interferência entre fótons. Tendo em vista esses resultados experimentais, considere as seguintes ponderações. I. A afirmação de Dirac está incorreta, pois seu argumento só se aplica à interferência quântica. II. Em relação aos fótons, a interferência quântica e a interferência clássica são fenômenos idênticos. III. A afirmação de Dirac está correta contrariando a interpretação dos cientistas franceses. Estão corretas SOMENTE as ponderações

A ionosfera é uma camada de gás ionizado localizada a uma altitude em torno de 100 km. A relação de dispersão ? = f(k) para a ionosfera está representada no gráfico da figura 1. Quando k = 0, tem-se ? = ? p, onde a freqüência de plasma ?p é proporcional à raiz quadrada da densidade eletrônica da ionosfera. Considere uma onda eletromagnética emitida verticalmente da superfície da Terra para a ionosfera como esquematizado na figura 2.

Representando a velocidade de fase por V f, a velocidade de grupo por Vg, a velocidade da luz por c, e sabendo que Vg é a velocidade com a qual a onda eletromagnética propaga energia, pode-se afirmar que

O elemento hélio pode apresentar-se na forma de dois isótopos estáveis: átomos He 4 , com spin total 0 (bósons),e átomos He 3 , com spin total 1/2 (férmions). A baixas temperaturas (menores que 5K), notam-se diferenças significativas em diversas propriedades termodinâmicas, medidas em sistemas constituídos por um dos dois isótopos acima, como por exemplo, temperatura de liquefação e viscosidade. Considere as seguintes afirmativas: I. As diferenças fundamentais entre os dois sistemas acima são conseqüência direta do princípio de exclusão de Pauli se aplicar apenas para o He 3 . II. O princípio de exclusão de Pauli vale para ambos He 3 e He 4 e as diferenças acima são consequência das diferentes massas destes isótopos. III. As diferenças entre as propriedades termodinâmicas do He 3 e He 4 tornam-se irrelevantes à medida que a temperatura for aumentada gradativamente. Está correto SOMENTE o que se afirma em

A Teoria da Relatividade de Einstein é considerada como um conhecimento físico com pequeno impacto na tecnologia. No entanto, o GPS (Global Position System), um dos equipamentos mais modernos da tecnologia atual, considera os conteúdos desta teoria. Analise os itens abaixo relacionados à Teoria da Relatividade. I. A contração dos comprimentos e a inexistência do éter. II. A deformação do espaço-tempo decorrente da massa da Terra. III. A constância da velocidade da luz como seu princípio básico. São considerados na construção do GPS, SOMENTE

Suponha que um professor leve à sala de aula as duas fotos abaixo que representam uma bexiga antes e depois de ser imersa em nitrogênio líquido.

Em seguida, com a participação dos alunos, ele elabora o enunciado de um problema a respeito dessas fotos procurando orientá-los para que levem em consideração todos os aspectos que julga relevantes em função do conteúdo que pretende trabalhar. Essa metodologia é recomendada pelos pesquisadores em ensino de ciências, entre outras razões, por garantir o envolvimento do aluno na resolução do problema, além de desenvolver a habilidade de levantar hipóteses. Neste exemplo, o professor pretende trabalhar o seguinte conteúdo:

Ao incidir em uma superfície metálica, a radiação eletromagnética pode produzir a emissão de elétrons. Esse fenômeno, conhecido como efeito fotoelétrico, foi explicado por Einstein, em 1905. A equação por ele proposta para esse efeito pode ser escrita como: A partir de uma experiência, obteve-se o valor do potencial de freamento, VF, em função da frequência v da radiação que incide sobre a superfície de um determinado metal, como representado no gráfico abaixo.

A partir do gráfico, o valor de W, em eV, é