Questões de Física (ENADE) — ENADE 2008

O LHC (Large Hadron Collider), acelerador de partículas que entrou em operação este ano, busca uma nova Física na escala de até 14 TeV. A principal busca é pela partícula chamada Higgs, que supostamente gera as massas das partículas responsáveis pela interação nuclear fraca, como o W + e o W ? . Essas partículas são muito massivas se comparadas a outras como o próton e o elétron. Suas massas de repouso são da ordem de 82 GeV. Elas serão geradas em quantidade no LHC e com energias que podem chegar, em um experimento típico, a 500 GeV para o W + ou o W ? . Essas partículas são muito instáveis, pois decaem rapidamente. Estima-se que suas vidas médias sejam de 3 x 10 ?25 s, em seu referencial de repouso. No referencial do laboratório (LHC), qual seria sua vida média, num experimento típico? (Dados: 1 TeV = 10 3 GeV = 10 12 eV 1eV = 1,6 x 10 ?19 J)

Uma barra metálica é puxada de modo a deslocar-se, com velocidade , sobre dois trilhos paralelos e condutores, separados por uma distância , como mostra a figura abaixo. Um resistor de resistência elétrica R conecta os dois trilhos, e um campo magnético uniforme atravessa, perpendicularmente, o plano do conjunto, preenchendo todo o espaço. Qual é a intensidade da corrente elétrica que atravessa o resistor?

Em uma experiência de interferência entre duas fendas iguais, utilizou-se um feixe de luz monocromática, de comprimento de onda ? = 500 nm, incidindo perpendicularmente ao plano que contém as fendas.

O padrão de interferência observado no anteparo, posicionado a uma distância L = 1,0 m do plano das fendas, está representado na figura a seguir com a intensidade I em função da posição x. Considerando-se os dados apresentados, qual é a distância d entre as duas fendas?

Em relação à Teoria da Relatividade Restrita, analise as afirmações a seguir. I - O módulo da velocidade da luz no vácuo é independente das velocidades do observador ou da fonte. II - A Teoria Eletromagnética de Maxwell é compatível com a Teoria da Relatividade Restrita. III - As leis da Física são as mesmas em todos os referenciais inerciais. Está correto o que se afirma em

Cinco sensores foram utilizados para medir a temperatura de um determinado corpo. As curvas de calibração da resistência elétrica, em função da temperatura destes sensores, são apresentadas no gráfico abaixo.

Analisando-se o gráfico, foram feitas as afirmativas a seguir. I - O sensor (2) só deve ser utilizado para temperaturas superiores a 20 K. II - Para temperaturas entre 1 K e 3 K apenas o sensor (5) pode ser utilizado. III - Quando a resistência do sensor (1) atingir o valor de cerca de 7? , o sensor (4) estará com uma resistência um pouco superior a 2 k?. IV - O sensor (3) é o único a ser empregado para temperaturas na faixa de 20 K a 300 K. São verdadeiras APENAS as afirmações

Calor e temperatura são conceitos estatísticos ligados às propriedades coletivas das partículas que constituem os corpos: a temperatura está ligada à energia cinética média das partículas e o calor, às trocas de energia entre os constituintes dos corpos. Ao utilizar em aula um termoscópio, o professor, associando discussões históricas ao experimento, possibilitará que seus alunos distingam os conceitos de temperatura e calor, ao constatarem que, quando ele segura o termoscópio, o nível do líquido

Há uma variedade de possibilidades e tendências do uso de estratégias de ensino frutíferas para se ensinar de modo significativo e consistente. Uma abordagem construtivista a ser adotada no laboratório didático é a que apresenta situações experimentais destinadas a que os alunos

Hertz, no experimento em que evidenciou a existência das ondas eletromagnéticas, notou que a descarga elétrica no sensor era mais facilmente percebida quando este era iluminado com luz de freqüência acima de um certo valor. A explicação de Einstein para este efeito, denominado fotoelétrico, considera que

Uma onda se propaga em uma corda, representada na figura abaixo em dois momentos sucessivos. O intervalo de tempo entre esses dois momentos é de 0,2s.

Com relação à propagação dessa onda, foram feitas as afirmativas a seguir. I - A velocidade da onda é 40 cm/s. II - A freqüência da onda é 1,25 Hz. III - As ondas estão defasadas de IV - As ondas estão deslocadas de meio comprimento de onda. São corretas APENAS as afirmações

A radiação térmica emitida por estrelas pode ser modelada como semelhante à de um corpo negro. A radiância espectral do corpo negro é máxima para uma freqüência ou comprimento de onda. A Lei de Wien estabelece uma relação entre esse comprimento de onda ?máx e a temperatura absoluta T do objeto, através de uma constante determinada, experimentalmente, como igual a 2,9 x 10 -3 m.K. Usando a Lei de Wien para a estrela Polar, com ?máx= 350 nm, qual a temperatura absoluta dessa estrela, em milhares de kelvins?

Um metal unidimensional tem um elétron de condução por átomo a temperatura T = 0 K. O espaçamento interatômico no metal é D. Supondo que os elétrons movem-se livremente, qual é a energia de Fermi EF? ( =h/2? é a Constante de Planck e m é a massa do elétron)

Qual das equações do eletromagnetismo apresentadas a seguir implica a não-existência de monopólos magnéticos?

Uma jovem mãe prepara o banho para o seu bebê. Ela sabe que a temperatura da água da torneira é de 20 °C, e que a temperatura ideal da água para o banho é de 36 °C. Quantos litros de água fervendo a mãe deve misturar com a água da torneira para obter 10 litros de água na temperatura ideal para o banho?

Em fins do século XVIII, a Academia de Ciências da França publicou o trabalho de C.A. de Coulomb intitulado ?Primeira memória sobre a eletricidade e o magnetismo", no qual foram relatados a construção de uma ?balança de torção" e experimentos que relacionavam corpos carregados eletricamente com forças a distância entre esses corpos. Posteriormente, M. Faraday concebeu um sistema de ?linhas invisíveis" que existiriam no espaço entre as cargas elétricas, contribuindo para o desenvolvimento do conceito de campo elétrico. Considerando esse contexto, analise as afirmações a seguir. I - Para Coulomb, as interações elétricas eram forças a distância entre as cargas. II - As linhas invisíveis de Faraday não correspondem às linhas de força de um campo elétrico. III - O conceito de campo elétrico permitiu a substituição do conceito de ação a distância. Está(ão) correta(s) APENAS a(s) afirmativa(s)

Para avaliar se os estudantes haviam superado concepções comuns às da teoria medieval do impetus em relação à compreensão dinâmica da situação estudada, o professor propôs o problema apresentado a seguir. Qual das seguintes seria a resposta típica de um aluno dito ?newtoniano"?

Um disco gira livremente, com velocidade angular , em torno de um eixo vertical que passa pelo seu centro. O momento de inércia do disco em relação ao eixo é I1. Um segundo disco, inicialmente sem rotação, é colocado no mesmo eixo e cai sobre o primeiro disco, como mostra a figura. Após algum tempo, o atrito faz com que os dois discos girem juntos. Se o momento de inércia do segundo disco é I2 , qual é a velocidade angular final de rotação do conjunto?

Num dia de chuva, uma nuvem eletricamente carregada pode se descarregar produzindo relâmpagos. Uma nuvem típica se encontra a uma altura de 5.000 m do solo, com uma diferença de potencial de 10 milhões de volts em relação ao solo. Em um laboratório, uma estudante de Física realiza uma experiência para medir a rigidez dielétrica do ar seco usando um capacitor de placas planas e paralelas cuja distância entre as placas pode ser variada. Mantendo uma diferença de potencial constante entre as placas e iguais a 24 kV, a estudante diminui lentamente a distância entre elas até que, na

distância de 0,8 cm, observa uma centelha no ar entre as placas. Quais são os valores do campo elétrico entre a nuvem e o solo e da rigidez dielétrica do ar seco, respectivamente?

No vocabulário pedagógico do MEC, presente nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), interdisciplinaridade, contextualização e autonomia são três pilares fundamentais da Educação. Nessa perspectiva, procurando seguir as orientações oficiais dos PCN, os currículos escolares apresentam algumas das recomendações abaixo. I - A interdisciplinaridade não deve preceder a disciplinaridade. II - Uma referência fundamental é considerar o que o jovem precisa para viver em um mundo tecnológico complexo e em transformação. III - As disciplinas afins devem ser agrupadas em uma única disciplina. IV - A lista de tópicos dos programas não deve ser o foco principal. Estão de acordo com as orientações oficiais APENAS os currículos que seguem as recomendações

Uma dada molécula orgânica, em determinada diluição, apresenta o espectro de absorvância descrito pela figura abaixo. Supondo que esta molécula possa ser tratada como uma estrutura linear em que quatro elétrons estejam aprisionados em um poço quântico infinito, qual o valor estimado de L?

Sobre o Modelo Atômico de Böhr, são feitas as seguintes afirmações: I - o átomo é composto de um núcleo e de uma eletrosfera; II - o momento angular orbital do elétron é um múltiplo inteiro de h/2 ? , onde h é a Constante de Planck; III - a freqüência da radiação eletromagnética emitida pelo átomo varia continuamente entre os dois valores correspondentes às órbitas de maior e menor energia. Para Böhr, é verdadeiro SOMENTE o que se afirma em

Microondas são ondas eletromagnéticas que, quando absorvidas pela água, geram calor no interior do alimento por aumentar a vibração de suas moléculas. Na porta de vidro de um forno de microondas existe uma rede metálica de proteção. A rede metálica tem orifícios de 2 mm de diâmetro. Durante a operação, é possível ver o interior do forno. No entanto, o cozinheiro está protegido da radiação microondas. A esse respeito, foram feitas as afirmativas a seguir. I - A radiação com comprimento de onda no infravermelho próximo (? 1 ?m) é bloqueada pela grade. II - A largura dos orifícios é da ordem de grandeza do comprimento de onda da luz visível.

III - A rede metálica impede a transmissão das microondas, mas não impede a transmissão da radiação visível, por causa da diferença entre as frequências. IV - O comprimento de onda da radiação microondas é maior do que o da luz visível. Está(ão) correta(s) APENAS a(s) afirmação(ões)

Quando uma onda eletromagnética plana penetra em um meio material, a sua amplitude decai com a distância de penetração, ou seja, ela tem a sua amplitude atenuada pelo meio. A profundidade de penetração da onda (?) é a profundidade na qual a intensidade do campo foi reduzida a aproximadamente 1/3 do valor inicial. Define-se a profundidade da penetração como:

onde ? é a condutividade do meio; ? é a permeabilidade magnética do meio; ? é a freqüência angular da onda. Para onda com frequência específica ? 0 , a condutividade na prata é ?prata= 3x10 ?7 (m?) ?1 e no mar é ?mar= 4,0 x 10 ?7 (m?) ?1 , e para ambos é ? = 4? x 10 ?7 N/A 2 . A esse respeito, analise as afirmações a seguir. I - A penetração da onda é maior na prata do que no mar. II - Para um meio condutor com condutividade constante, uma onda com menor comprimento de onda tem uma profundidade de penetração maior do que outra onda com maior comprimento de onda. III - A uma profundidade de 2 ? da superfície, a sua amplitude será aproximadamente 10% da amplitude original. Estão corretas SOMENTE as afirmações

Em 1816, o escocês Robert Stirling criou uma máquina térmica a ar quente que podia converter em trabalho boa parte da energia liberada pela combustão externa de matéria-prima. Numa situação idealizada, o ar é tratado como um gás ideal com calor específico molar Cv = 5 R/2, onde R é a constante universal dos gases. A máquina idealizada por Stirling é representada pelo diagrama P versus V da figura abaixo. Na etapa C ? D (isotérmica), a máquina interage com o reservatório quente, e na etapa A ? B (também isotérmica), com o reservatório frio. O calor liberado na etapa isovolumétrica D ? A é recuperado integralmente na etapa B ? C, também isovolumétrica. São conhecidas as temperaturas das isotermas T1 e T2, os volumes VA e VB e o número de moles n de ar contido na máquina. Qual o rendimento do ciclo e sua variação total de entropia?

O céu é azul devido ao espalhamento da luz solar pelas moléculas da atmosfera distribuídas de forma inomogênea. Este espalhamento, denominado Espalhamento Rayleigh, também importante em propagação de luz em fibras ópticas, varia com o inverso da quarta potência do comprimento de onda (1/? 4 ). Considerando essas informações, analise as explicações dos fenômenos apresentados a seguir. I - Em propagação de luz em fibras ópticas de vidro, o Espalhamento Rayleigh é responsável por uma atenuação maior da intensidade na transmissão óptica para comprimentos de onda da luz visível do que para a radiação infravermelha. II - A cor avermelhada do pôr do sol ocorre porque, ao entardecer, os raios solares incidem tangencialmente à superfície da Terra e as cores de maior freqüência não conseguem atravessar toda a extensão da atmosfera. III - A cor azul do céu ocorre porque a luz solar, ao passar pela atmosfera, sofre um espalhamento maior para as radiações de menor comprimento de onda do que para as de maior comprimento de onda. Está(ão) correta(s) a(s) explicação(ões)

O desenvolvimento da ação educativa a partir da construção de projetos político-pedagógicos tornou-se uma obrigação para as escolas. Neste contexto, a Física deve participar, aproveitando os momentos pedagógicos para trabalhar seus conteúdos. Numa escola hipotética, a realização de uma peça teatral é um desses momentos. Os professores de Física resolvem trabalhar, assim, com o tema estruturador 4 dos PCN+: Som, Imagem e Informação. O projeto da Física trabalhará com a iluminação do palco, sem esquecer as diretrizes do cenógrafo. As características do teatro são: as paredes do palco, quando iluminadas com luz verde e vermelho misturadas, ficam amarelas, e o piso, quando iluminado com luz verde e azul, misturadas, fica ciano. As cores das paredes do palco e do piso, respectivamente, são:

Uma brincadeira de criança que mora perto de um riacho é atravessá-lo usando uma corda amarrada a uma árvore perto da margem. Dependendo da resistência da corda, essa travessia pode não se concretizar. Para avaliar o perigo da travessia, pode-se usar como modelo o movimento do pêndulo, e calcular a tensão máxima que a corda pode suportar. Considerando que a corda faz, inicialmente, um ângulo de 60° com a vertical, qual é a tensão máxima a ser suportada pela corda para que uma criança de 30 kg atravesse o riacho?

(Considere g = 10 m/s 2 )

Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) redirecionaram a Física, no Ensino Médio, para estimular, nos alunos, o interesse por conhecer o mundo físico a partir de procedimentos para formar cidadãos autônomos intelectualmente. Considerando esse referencial, analise as seguintes abordagens presentes em materiais didáticos: I - procedimentos de pesquisa de concepções de senso comum; II - privilégio de aspectos teóricos; III - utilização de novo saber em sua dimensão aplicada; IV - apresentação do conhecimento como fruto da genialidade dos cientistas. Para selecionar materiais didáticos que atendam às orientações dos PCN para o Ensino Médio, devem ser consideradas APENAS as abordagens

No dia 19 de agosto de 2008 foi lançado, pelo foguete russo Proton Breeze M o I4-F3, um dos maiores satélites já construídos, que será utilizado para serviços de telefonia e Internet. O conjunto foguete + satélite partiu de uma posição vertical. Sendo a massa m do satélite igual a 6 toneladas, a massa M do foguete igual a 690 toneladas e a velocidade de escape dos gases no foguete (Vgases) igual a 1.500 m/s, qual é a quantidade mínima de gás expelida por segundo (?mgases/?t) para que o foguete eleve o conjunto no instante do lançamento? (Considere g = 10 m/s 2 )

Uma certa quantidade de um gás ideal ocupa um volume inicial Vi à pressão pi e temperatura Ti . O gás se expande até o volume Vf (Vf > Vi), segundo dois processos distintos: (1) a temperatura constante e (2) adiabaticamente. Com relação à quantidade de calor Q fornecida, ao trabalho W realizado e à variação de energia interna ?E de cada processo, pode-se afirmar que I- Q1 = Q2 II - Q1 > Q2 III - ?E1 = ?E2 IV - ?E1 < ?E2 V- W1 > W2 São verdadeiras APENAS as afirmações

Na flauta, o tubo sonoro ressoa notas diferentes, com frequências diferentes, de acordo com o número de furos fechados pelos dedos do flautista. Com os furos todos tampados, é gerada a nota lá, de 440 Hz. Abrindo alguns furos, de modo a ressoar 2/3 do tubo, a freqüência, em hertz, será

O urânio natural presente na Terra é uma mistura de 238 U (99,3%) e 235 U (0,7%). A vida média do 238 U é 4,5 bilhões de anos e a do 235 U é 1,0 bilhão de anos. Supondo que, na explosão de uma supernova, esses isótopos tenham sido produzidos em quantidades iguais, há quanto tempo, em anos, deve ter ocorrido essa explosão? (Considere ln(99,3/0,7) = 5)

Do ponto de vista da Física Moderna, a respeito do espectro de energias do oscilador harmônico, são feitas as seguintes afirmações: I - o espectro de energia é contínuo; II - o espectro de energia é discreto; III - em acordo com o Princípio da Correspondência de Bohr, para grandes números quânticos a separação de energias entre dois níveis consecutivos torna-se desprezível quando comparada com estas energias. Está(ão) correta(s) APENAS a(s) afirmação(ões)

A figura abaixo representa o movimento de uma bola, em um plano vertical, registrado com uma fonte de luz pulsada a 20 Hz. (As escalas vertical e horizontal são iguais.)

Supondo que a aceleração da gravidade local seja igual a 10 m/s 2 , qual é o módulo da componente horizontal da velocidade da bola?