quinta-feira, 31 de março de 2011

Caiu no vestibular

Terremoto

(UFPA)
Um terremoto é um dos fenômenos naturais mais marcantes envolvidos com a propagação de ondas mecânicas. Em um ponto denominado foco (o epicentro é o ponto na superfície da Terra situado na vertical do foco), há uma grande liberação de energia que se afasta pelo interior da Terra, propagando-se através de ondas sísmicas tanto longitudinais (ondas P) quanto transversais (ondas S). A velocidade de uma onda sísmica depende do meio onde ela se propaga e parte da sua energia pode ser transmitida ao ar, sob forma de ondas sonoras, quando ela atinge a superfície da Terra. O gráfico abaixo representa as medidas realizadas em uma estação sismológica, para o tempo de percurso (t) em função da distância percorrida (d) desde o epicentro para as ondas P e ondas S, produzidas por um terremoto.

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Considerando o texto e o gráfico representados acima, analise as seguintes afirmações:

I) As ondas P são registradas na estação sismológica antes que as ondas S.

II) A energia de uma onda sísmica ao se propagar no ar, sob forma de ondas sonoras, é transportada através de ondas P.

III) As ondas S podem propagar-se tanto em meios sólidos como em meios líquidos ou em meios gasosos.

IV Quanto à direção de vibração, uma onda P se comporta de forma análoga a uma onda que é produzida em uma corda de violão posta a vibrar.

Estão corretas apenas

A) I e II
B) I e III
C) I, II e III
D) II e IV
E) II, III e IV

Resolução:

I) Correta. Do gráfico observamos que para cada distância percorrida pelas ondas sísmicas, as ondas P são registradas num intervalo de tempo menor. Conclusão: as ondas P são mais rápidas e, portanto, chegam antes.

II) Correta. As ondas sonoras que se propagam no ar são mecânicas longitudinais.

III) Incorreta. As ondas mecânicas transversais propagam-se, em geral, em meios sólidos. Nos meios líquidos e gasosos, normalmente, não ocorrem transmissões de abalos transversais.

IV) Incorreta. A onda produzida em uma corda de violão, quando posta a vibrar, é transversal.

Resposta: A

quarta-feira, 30 de março de 2011

Cursos do Blog - Eletricidade

Linhas de força / Campo elétrico uniforme

Borges e Nicolau

Linhas de força

São linhas tangentes ao vetor campo elétrico em cada um de seus pontos. São orientadas no sentido do vetor campo elétrico.

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Linhas de força no campo elétrico gerado por uma carga puntiforme positiva:

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Linhas de força no campo elétrico gerado por uma carga puntiforme negativa:

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As linhas de força partem de cargas elétricas positivas e chegam em cargas elétricas negativas.

Linhas de força do campo gerado por duas cargas elétricas de mesmo módulo, ambas positivas e uma positiva e a outra negativa:

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Nos pontos onde as linhas de força estão mais próximas o campo elétrico é mais intenso.

Linhas de força do campo elétrico gerado pelo sistema formado por duas cargas elétricas de sinais opostos e módulos diferentes:

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As linhas de força partem da esfera A e chegam à esfera B. Logo, A está eletrizada positivamente e B, negativamente. De A parte um número de linhas de força maior do que o número de linhas de força que chega em B. Isto significa que, em módulo a carga elétrica de A é maior do que  a de B.

Campo elétrico uniforme

O vetor campo elétrico E é o mesmo em todos os pontos; as linhas de força são retas paralelas igualmente espaçadas e de mesmo sentido.

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Exercícios básicos

Exercício 1:
O vetor campo elétrico resultante no ponto P é mais bem representado pelo segmento orientado:

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Exercício 2:
Observe o desenho das linhas de força do campo eletrostático gerado pelas pequenas esferas carregadas com cargas elétricas QA e QB.

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a) Qual é o sinal do produto QA . QB?
b) Em que ponto, C ou D, o vetor campo elétrico resultante é mais intenso?

Exercício 3:
Na foto vemos a capa do volume 3 da oitava edição de “Os fundamentos da Física”.


a) Qual das esferas possui carga elétrica de maior módulo? A cinza (esfera A)ou a verde (esfera B)?
b) As esferas são colocadas em contato e após atingir o equilíbrio eletrostático, adquirem as cargas elétricas Q'A e Q'B, respectivamente. Qual possibilidade indicada a seguir é a correta?

I) Q'A = Q'B > 0
II) Q'A = Q'B < 0
III) Q'A = Q'B = 0
IV) Q'A = -Q'B > 0
V) Q'A = -Q'B < 0

Exercício 4:
Uma partícula de massa m e carga elétrica q < 0 é colocada num ponto A de um campo elétrico uniforme E cujas linhas de força são verticais e orientadas para baixo. Observa-se que a partícula permanece em equilíbrio sob ação do peso P e da força elétrica Fe . Considere uniforme o campo gravitacional terrestre, na região onde é estabelecido o campo elétrico.

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A partícula é deslocada e colocada em repouso no ponto B, próximo de A. Responda:

a) A força peso P e a força elétrica Fe alteram-se?
b) A partícula continua em equilíbrio?
c) Em caso afirmativo o equilíbrio é estável, instável ou indiferente?

Exercício 5:
Uma partícula de massa m e eletrizada com carga elétrica q > 0 é abandonada num ponto P de um campo elétrico uniforme de intensidade E, conforme indica a figura.

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a) Represente a força elétrica Fe que age na partícula no instante em que é abandonada em P.
b) Qual é o movimento que a partícula realiza? Uniforme ou uniformemente variado? Explique.
c) Qual é a velocidade da partícula ao passar pelo ponto Q situado a uma distância d do ponto P?

Despreze as ações gravitacionais e considere dados: m, q, E e d.

terça-feira, 29 de março de 2011

Cursos do Blog - Termologia, Óptica e Ondas

Calorimetria (III)

Borges e Nicolau

Princípio geral das trocas de calor

Se dois ou mais corpos trocam calor entre sí, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas pelos corpos, até o estabelecimento do equilíbrio térmico, é nula.

QA + QB + QC +... = 0

Equação fundamental da calorimetria

Q = m.c.Δθ

Em que m é a massa, c é o calor específico e Δθ é a variação de temperatura.

O calor específico (c) de uma substância mede numericamente a quantidade de calor que faz variar em 1 ºC a temperatura da massa
de 1 g da substância.

Unidade usual: cal/g.ºC

O equivalente em água de um corpo é a massa de água cuja capacidade térmica é igual à do corpo.

O calorímetro é um recipiente onde costumam ser colocados os corpos em experiências de trocas de calor. Os calorímetros devem ser isolados termicamente do ambiente e apresentar baixa capacidade térmica.

Exercícios

Exercício 1:
Uma piscina contém 60 m3 de água. Durante a noite a temperatura da água sofre uma variação passando de 20 ºC a 15 ºC. Qual é, em módulo, a quantidade de calor perdida pela água ao longo da noite? Dê a resposta em quilocalorias (kcal) e em joules (J).

Dados:
calor específico da água 1 cal/g.ºC
densidade da água é 1 kg/L
1 cal = 4,18 J

Exercício 2:
Por um chuveiro passam 6 litros de água por minuto, de modo que a temperatura da água aumenta de 15 ºC a 30 ºC. Qual é, em kW, a potência do chuveiro?

Dados:
Calor específico da água = 1 cal/g.ºC
Densidade da água = 1 kg/L
1 cal = 4 J

Exercício 3:
Dois blocos de mesmo metal e de massas iguais a 1000 g, encontram-se a uma certa temperatura θ. Um dos blocos é colocado em um recipiente de capacidade térmica desprezível e que contém 300 g de água a 10 ºC. A temperatura final de equilíbrio é de 20 ºC. O outro bloco é colocado em um novo recipiente, também de capacidade térmica desprezível e que contém 200 g de água a 15 ºC. A temperatura final do conjunto estabiliza-se a 25 ºC.
Determine:
a) O calor específico do metal que constitui os blocos.
b) A temperatura inicial θ dos blocos.

Dado:
calor específico da água = 1 cal/g.ºC

Exercício 4:
Três líquidos, A, B e C, de massas mA, mB e mC encontram-se respectivamente a 12 ºC, 20 ºC e 24 ºC. Se misturássemos os líquidos A e B, a temperatura final de equilíbrio seria de 18 ºC . Por outro lado, se misturássemos os líquidos B e C teríamos no equilíbrio térmico a temperatura de 22 ºC. Qual seria a temperatura de equilíbrio térmico da mistura de A com C?

Exercício 5:
Num calorímetro a 20 ºC, misturam-se 100 g de água a 30 ºC com 200 g de óleo a 60 ºC. Atingido o equilíbrio térmico constata-se que a temperatura final é de 40 ºC.
Qual é o equivalente em água do calorímetro?

Dados:
calor específico da água = 1 cal/g.ºC
calor específico do óleo = 0,5 cal/g.ºC

segunda-feira, 28 de março de 2011

Cursos do Blog - Mecânica

Movimento uniformemente variado (MUV) (II)

Borges e Nicolau
Movimentos com velocidade escalar variável no decurso do tempo são comuns e neles existe aceleração escalar, podendo a velocidade aumentar em módulo (movimento acelerado) ou diminuir em módulo (movimento retardado).

Quando a aceleração escalar α é constante e não nula o movimento é chamado de uniformemente variado (MUV).

α = αm = Δv/Δt

Função horária da velocidade escalar

Da expressão α = Δv/Δt, obtemos: α = (v - v0) / (t - 0)

v = v0 + α.t

Onde: v0 = velocidade inicial, velocidade do móvel no início da contagem dos tempos. (t = 0)

Função horária dos espaços

s = s0 + v0.t + (α.t2)/2

Equação de Torricelli

v2 = v02 + 2.α.Δs

Propriedade do MUV

vm = Δs/Δt = (v1+v2)/2

Exercícios básicos

Exercício 1:

Renato Pé Murcho

Nos anos finais da década de 1970 surgiu no Guarani de Campinas um jogador muito talentoso chamado Renato. Atuava como meia armador e, tendo a seu lado o centroavante Careca, compôs um ataque arrasador que levou o Guarani ao título nacional.

Depois da conquista histórica Renato e Careca tiveram seus passes negociados, passando a defender o São Paulo. Com atuações brilhantes no tricolor foram convocados para a seleção brasileira de 1982, que disputou a Copa do Mundo na Espanha e que muitos consideram a melhor de todos os tempos, apesar da tragédia de Sarriá, quando o Brasil perdeu da Itália por 3 a 2 e ficou fora da competição.

Renato tinha o apelido de “Pé murcho”, o que nos leva a imaginar que os arremates não eram o seu forte. Em um jogo do São Paulo contra o Internacional de Porto Alegre, Renato chutou uma bola parada da meia lua da área em direção ao gol adversário.

O goleiro fez a defesa e a Rede Globo informou com dados obtidos em seu novíssimo computador:

A bola viajou 15 metros, praticamente em linha reta, com aceleração escalar constante, tendo permanecido no ar durante 2 segundos.

No momento em que os dados sobre a velocidade final e a aceleração escalar da bola seriam colocados no ar, houve uma pane elétrica nas cabines da imprensa.

Você faria a gentileza calcular os dados faltantes para que Galvão Bueno possa informar à galera?

Exercício 2:
Um ciclista em movimento retilíneo e uniformemente variado passa pela origem O de sua trajetória com velocidade escalar +10 m/s e aceleração escalar -0,2 m/s2. Qual é a máxima distância do ciclista à origem O?

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Exercício 3:
Um móvel realiza um movimento retilíneo e uniformemente variado cuja função horária é, em unidades do SI, S = 5 + 8.t – 2.t2. Determine, entre os instantes t1 = 1 s e t2 = 3 s, a variação de espaço e a distância efetivamente percorrida pelo móvel.

Exercício 4:
A velocidade escalar de uma moto varia de 15 m/s a 5 m/s, após percorrer uma distância de 100 m em movimento uniformemente variado. Qual é a aceleração escalar da moto?

Exercício 5:
Um trem de 200 m de comprimento inicia a travessia de uma ponte de 100 m com velocidade escalar de 10 m/s e completa a travessia com velocidade escalar de 5 m/s. Considerando o movimento do trem uniformemente variado, determine o intervalo de tempo que dura a travessia.

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domingo, 27 de março de 2011

Arte do Blog


Jackson Pollock

Borges e Nicolau
Na "Arte do Blog" da semana passada citamos o artista Jackson Pollock por ter influenciado com sua técnica o casal de artistas Marc e Gillie Schattner, cuja obra foi por nós apresentada.

Pollock (1912-1956) começou a carreira como pintor realista, mas, fortemente influenciado pelo abstracionismo de vanguarda europeu mudou o enfoque de sua arte e saiu em busca de seus próprios meios de expressão.

Logo após o final da Segunda Guerra Mundial, por volta de 1946, Pollock renunciou aos elementos figurativos em seus quadros. A nova temática por ele escolhida e a pintura feita com a técnica do gotejamento deu à sua obra grande aceitação, Jackson Pollock tornou-se um dos representantes máximos do expressionismo abstrato.

Max Ernst, criou o 'dripping' (gotejamento), na qual a tinta contida em receptáculos perfurados pingava sobre telas imensas que ficavam estendidas no chão. Nada de cavalete, nada de pincéis.

Com Pollock a pintura de ação (action painting), tão a gosto dos diretores de cinema quando querem mostrar artistas contemporâneos em ação, atinge o seu auge. Apesar de ter seu trabalho reconhecido e com exposições por vários países do mundo, Pollock morreu jovem, aos 44 anos, em um acidente de carro no dia 11 de agosto de 1956.

sábado, 26 de março de 2011

Especial de Sábado

Efeitos estudados em Física e seus descobridores

O efeito Hall

Borges e Nicolau


Edwin Herbert Hall, físico estadunidense (1855-1938), quando estava preparando sua tese de doutoramento em Física verificou que se uma tira metálica percorrida por corrente elétrica fosse imersa em um campo magnético, geraria um campo elétrico.

Esse é o Efeito Hall, descoberto em 1879.

Fazendo experimentos Hall concluiu que as cargas elétricas constituintes da corrente elétrica que percorria a tira metálica eram negativas.

Na época a conclusão foi muito importante pois o mecanismo que explica a condução da corrente elétrica não havia sido estabelecido e a própria existência de elétrons somente foi constatada, em 1897, pelo físico britânico Joseph John Thomson.

"O efeito Hall é utilizado para a determinação da densidade e do sinal dos portadores de carga em condutores e semicondutores".

Considere uma tira conduzindo corrente na direção e sentido do eixo x. Um campo magnético uniforme B é aplicado perpendicularmente à tira. Se os portadores de cargas elétricas forem positivos, a força magnética Fm os desvia na direção e sentido do eixo y. Assim, carga elétrica positiva se acumula na face superior e negativa na inferior, originando um campo elétrico E na direção do eixo y e em sentido contrário. No instante em que as forças elétrica Fe e magnética Fm se equilibram os portadores de carga elétrica se deslocam sem desvio. Nestas condições, pode ser feita a medida da tensão elétrica UH = VC-VD, denominada tensão de Hall.
Sendo UH>0 o portador de cargas é positivo.
Sendo UH<0 o portador de cargas é negativo.

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No próximo sábado: Efeito Joule

Cursos do Blog - Respostas 23/03

Campo Elétrico (II)

Borges e Nicolau

Exercício 1:
Em pontos A e B, separados pela distância de 30 cm, fixam-se duas partículas eletrizadas com cargas elétricas +Q e +4Q. Determine um ponto C da reta AB onde o vetor campo elétrico resultante é nulo.

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Resposta: Resposta: 10 cm de A e à direita

Exercício 2:
Em pontos A e B, separados pela distância de 30 cm, fixam-se duas partículas eletrizadas com cargas elétricas +Q e -4Q. Determine um ponto da reta AB onde o vetor campo elétrico resultante é nulo.

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Resposta: 30 cm de A e à esquerda

Exercício 3:
Duas partículas eletrizadas com cargas elétricas iguais a 2 µC, estão fixas nos pontos A e B, conforme indica a figura. Qual é o valor da carga elétrica Q que deve ser colocada no ponto M, médio do segmento AB, para que o campo elétrico resultante em C seja nulo?

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Resposta: -33/2 µC

Exercício 4:
No campo elétrico gerado por uma carga elétrica puntiforme Q, situada num ponto O, considere os pontos A e B, tal que O, A e B pertençam ao mesmo plano vertical. Em A o vetor campo elétrico EA tem direção horizontal e intensidade EA = 8,0.105 N/C. Uma partícula de massa
m = 2,0.10-3 kg  e carga elétrica q é colocada em B e fica em equilíbrio sob ação de seu peso e da força elétrica exercida por Q.

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Sendo g = 10 m/s2, pode-se afirmar que a carga q é igual a:

a) 1,0.10-7 C
b) -1,0.10-7 C
c) 2,0.10-7 C
d) -2,0.10-7 C
e) 4,0.10-7 C

Resposta: b

Exercício 5:
No campo elétrico gerado por uma carga elétrica puntiforme Q, sejam EA e EB os vetores campo elétrico nos pontos A e B. A abscissa e a ordenada do ponto C onde se localiza a carga elétrica Q são, respectivamente:

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a) x = 1 cm e y = 2 cm
b) x = 2 cm e y = 2 cm
c) x = 0 e y = 0
d) x = 3 cm e y = 3 cm
e) x = 4 cm e y = 0

Resposta: a

Cursos do Blog - Respostas 22/03

Calorimetria (II)

Borges e Nicolau

Exercício 1:
Num recipiente de capacidade térmica 200 cal/ºC, coloca-se 500 g de água a 20 0C e a seguir um bloco de cobre de massa 1000 g a 100 ºC. Calcule a temperatura final de equilíbrio térmico. Admita trocas de calor apenas entre o recipiente, a água e o cobre.

Dados:
calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC
calor específico do cobre: 0,094 cal/g.ºC

Resposta: ≅ 29,5 ºC

Exercício 2:
Num calorímetro de capacidade térmica 20 cal/ºC e a 20 ºC, colocam-se 40 g de água a 80 ºC. Sendo 1,0 cal/g.ºC o calor específico da água, determine a temperatura final de equilíbrio térmico.

Resposta: 60 ºC

Exercício 3:
Misturam-se massas diferentes (m1 e m2) de uma mesma substância, em temperaturas diferentes (θ1 e θ2). Prove que a temperatura final θ de equilíbrio é dada por:


Exercício 4:
Misturam-se massas iguais (m1 = m2) de uma mesma substância, em temperaturas diferentes (θ1 e θ2). Prove que a temperatura final θ de equilíbrio é dada por:


Exercício 5:
Um calorímetro contém 100 g de água, estando o conjunto à temperatura ambiente de 25 ºC. Coloca-se no calorímetro mais 100 g de água a 45 ºC. Estabelecido o equilíbrio térmico, é atingida a temperatura final de 30 ºC. Qual é a capacidade térmica do calorímetro? É dado o calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC

Resposta: 200 cal/ºC

Cursos do Blog - Respostas 21/03

Movimento uniformemente variado (MUV) (I)

Borges e Nicolau

Exercício 1:
Uma moto parte do repouso de um ponto A cujo espaço é igual 10 m e descreve uma trajetória retilínea em movimento uniformemente variado. Após 10 s atinge o ponto B da trajetória com velocidade escalar 8 m/s.

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Determine:
a) a aceleração escalar do movimento;
b) o espaço do motociclista ao passar pelo ponto B.

Respostas: a) 0,8 m/s; b) 50 m

Exercício 2:
Duas partículas, A e B, movem-se numa mesma trajetória. Suas funções horárias são respectivamente SA = -20 + 10t + t2 e SB = -28 + 16t, sendo SA e SB medidos em metros e t em segundos.

a) Em que instantes A e B se cruzam?
b) Os espaços das partículas nos instantes de cruzamento.

Resposta: a) 2 s e 4 s ; b) 4 m e 36 m

Exercício 3:
A velocidade escalar de um móvel varia com o tempo segundo a função: v = 40 – 8t (SI), para t 0.

Determine:
a) Em que instante o móvel muda o sentido de seu movimento;
b) Entre que instantes o movimento é progressivo, retrógrado, acelerado e retardado.

Respostas:
a) 5 s
b) 0t<5 s: progressivo e retardado; t>5 s: retrógrado e acelerado

Exercício 4:
Um trem de comprimento 200 m atravessa um túnel de comprimento
100 m, em movimento uniformemente variado. O trem inicia a travessia com velocidade de 10 m/s. Determine a aceleração escalar do trem, sabendo-se que a travessia dura 20 s.

Resposta: 0,5 m/s2

Exercício 5:

Trens rápidos

Os trens de grande velocidade levam vantagem em relação aos aviões nos percursos entre grandes cidades.

Entre São Paulo e Rio de Janeiro há estudos, em fase final, para a implantação de uma linha rápida, que fará a viagem em cerca de duas hora e meia. De centro a centro.

De avião, a viagem propriamente dita dura por volta de 40 minutos, mas computando-se os tempos dos deslocamentos até os aeroportos e a espera pelo embarque, a viagem de trem torna-se competitiva, além do fato da passagem ferroviária custar menos.

Partindo do repouso um trem de grande velocidade sai de São Paulo acelerando à razão de 8 m/s2, até atingir a velocidade de 60 m/s, que será mantida constante por 110 minutos, para depois iniciar a desaceleração.

Determine:
a) O intervalo de tempo despendido e a distância percorrida pelo trem desde a partida até atingir a velocidade de 60 m/s.
b) A distância percorrida durante o intervalo de tempo em que a velocidade permanece constante? Dê a resposta em km.

Respostas: a) 7,5 s e 225 m; b) 396 km

sexta-feira, 25 de março de 2011

Dica do Blog

Image Credit & Copyright: Anthony Ayiomamitis (TWAN)

O Parthenon e a Lua
 
Quem viu a última Lua cheia ficou extasiado. Perto do horizonte nosso satélite surgiu enorme, exultante. Lua Cheia em grande noite de perigeu lunar, ou seja, o ponto em que a Lua em sua órbita elíptica está mais próxima da Terra. A última Lua cheia nessas condições aconteceu em 12 dezembro de 2008. Quando a lua está no ponto mais distante da Terra, apogeu lunar, seu tamanho aparente é 14 por cento menor. A foto acima, de rara felicidade, combina perfeitamente. O Parthenon, em Atenas, Grécia, foi a escolha perfeita para saudar nosso satélite. Dia de festa.
 
Saiba mais aqui

Física curiosa

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Ferrovia gravitacional

Borges e Nicolau
Um dos temas em destaque na mídia, atualmente, é o trem bala que ligará São Paulo ao Rio de Janeiro. Por enquanto a ferrovia está em fase de licitação, mas pelos planos do governo deverá estar funcionando na Copa do Mundo de 2014. Pensando nos custos elevados da obra e tentando ajudar o governo a economizar energia, - cada vez mais custosa e difícil de obter - projetamos este trem para ligar as duas maiores cidades do país.

Na figura, (convém ampliar para ver os detalhes) você vê um túnel ligando as cidades em linha reta. Percorrendo o túnel, um trem que sai de São Paulo ou do Rio de Janeiro, será acelerado pela componente da força de atração gravitacional na direção do túnel e ganhará velocidade até atingir a metade do percurso. A partir daí será desacelerado até à imobilidade, no ponto final da viagem.

Como não é possível eliminar completamente o atrito o trem vai precisar de energia para ser movimentado, mas dadas as condições do projeto o dispêndio será pequeno se comparado ao consumo elevado do trem bala que viaja na superfície.

Sabendo que o raio da Terra mede 6400 km, você seria capaz de calcular a profundidade máxima que o trem atingiria caso a ferrovia gravitacional fosse construída?

Com tantas vantagens aparentes, por que um projeto dessa natureza não é levado em consideração?

quinta-feira, 24 de março de 2011

Caiu no vestibular

Elétrons em campo magnético

(FUVEST-SP)
Assim como ocorre em tubos de TV, um feixe de elétrons move-se em direção ao ponto central O de uma tela, com velocidade constante.

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A trajetória dos elétrons é modificada por um campo magnético vertical B, na direção perpendicular à trajetória do feixe, cuja intensidade varia em função do tempo t como indicado no gráfico.

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Devido a esse campo, os elétrons incidem na tela deixando um rastro representado por uma das figuras abaixo. A figura que pode representar o padrão visível na tela é


Resolução:

Ao atravessar o campo magnético B, o feixe de elétrons fica sujeito a uma força magnética cuja direção e sentido são dados pela regra da mão direita número 2 ou pela regra da mão esquerda.

Para B na direção e sentido do eixo y (B positivo), a força magnética tem a mesma direção e o mesmo sentido do eixo x.

Para B na direção do eixo y e sentido oposto (B negativo), a força magnética tem a mesma direção do eixo x e sentido oposto.

Deste modo, concluímos que o feixe de elétrons oscila sobre o eixo x.

Resposta: e

Observação: Para a formação da imagem na tela de um televisor, além do campo magnético de indução B na direção do eixo y, existe outro campo magnético de intensidade variável na direção do eixo x. Sob a ação desses campos magnéticos de intensidades variáveis o feixe de elétrons varre toda a tela.

quarta-feira, 23 de março de 2011

Cursos do Blog - Eletricidade

Campo Elétrico (II)

Borges e Nicolau

1. Recordando o conceito de campo elétrico

Uma carga elétrica puntiforme Q fixa, por exemplo positiva, (ou uma distribuição de cargas elétricas fixas) modifica a região do espaço que a envolve. Dizemos que a carga elétrica Q (ou a distribuição de cargas) origina, ao seu redor, um campo elétrico. Uma carga elétrica puntiforme q colocada num ponto P dessa região fica sob ação de uma força elétrica Fe. Esta força se deve à interação entre o campo elétrico e a carga elétrica q.

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A cada ponto P do campo elétrico, para medir a ação da carga Q ou das cargas que criam o campo, associa-se uma grandeza vetorial E denominada vetor campo elétrico.
A força elétrica que age na carga elétrica q colocada em P é dada pelo produto do valor da carga q pelo vetor campo elétrico E associado ao ponto P.


Se q>0, Fe tem o mesmo sentido de E.
Se q<0, Fe tem sentido oposto ao de E.
Fe e E têm sempre a mesma direção.

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No SI a unidade da intensidade de E (E = F/IqI) é newton/coulomb (N/C).

2. Características do vetor campo elétrico gerado por uma carga elétrica puntiforme Q fixa

No campo elétrico de uma carga elétrica puntiforme fixa Q, o vetor campo elétrico num ponto P, situado a uma distância d da carga, tem intensidade E que depende do meio onde a carga se encontra, é diretamente proporcional ao valor absoluto da carga e inversamente proporcional ao quadrado da distância do ponto à carga. Considerando o meio o vácuo, temos:


Se Q for positivo o vetor campo elétrico é de afastamento. Se Q for negativo, o vetor campo elétrico é de aproximação:

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3. Campo elétrico gerado por várias cargas elétricas puntiformes

No caso do campo gerado por duas ou mais cargas elétricas puntiformes, cada uma originará, num ponto P, um vetor campo elétrico. O vetor campo resultante será obtido por meio da adição vetorial dos diversos vetores campos individuais no ponto P.

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Observação: todas as considerações feitas são válidas para um campo elétrico no qual em cada ponto o vetor campo elétrico não varia com o tempo. É o chamado campo eletrostático.

Exercícios básicos

Exercício 1:
Em pontos A e B, separados pela distância de 30 cm, fixam-se duas partículas eletrizadas com cargas elétricas +Q e +4Q. Determine um ponto C da reta AB onde o vetor campo elétrico resultante é nulo.

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Exercício 2:
Em pontos A e B, separados pela distância de 30 cm, fixam-se duas partículas eletrizadas com cargas elétricas +Q e -4Q. Determine um ponto da reta AB onde o vetor campo elétrico resultante é nulo.

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Exercício 3:
Duas partículas eletrizadas com cargas elétricas iguais a 2 µC, estão fixas nos pontos A e B, conforme indica a figura. Qual é o valor da carga elétrica Q que deve ser colocada no ponto M, médio do segmento AB, para que o campo elétrico resultante em C seja nulo?

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Exercício 4:
No campo elétrico gerado por uma carga elétrica puntiforme Q, situada num ponto O, considere os pontos A e B, tal que O, A e B pertençam ao mesmo plano vertical. Em A o vetor campo elétrico EA tem direção horizontal e intensidade EA = 8,0.105 N/C. Uma partícula de massa
m = 2,0.10-3 kg  e carga elétrica q é colocada em B e fica em equilíbrio sob ação de seu peso e da força elétrica exercida por Q.

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Sendo g = 10 m/s2, pode-se afirmar que a carga q é igual a:

a) 1,0.10-7 C
b) -1,0.10-7 C
c) 2,0.10-7 C
d) -2,0.10-7 C
e) 4,0.10-7 C

Exercício 5:
No campo elétrico gerado por uma carga elétrica puntiforme Q, sejam EA e EB os vetores campo elétrico nos pontos A e B. A abscissa e a ordenada do ponto C onde se localiza a carga elétrica Q são, respectivamente:

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a) x = 1 cm e y = 2 cm
b) x = 2 cm e y = 2 cm
c) x = 0 e y = 0
d) x = 3 cm e y = 3 cm
e) x = 4 cm e y = 0

terça-feira, 22 de março de 2011

Livros


Guia de Livros Didáticos PNLD 2012

Física/Ensino Médio

O Ministério da Educação publicou o Guia de Livros Didáticos PNDL 2012 onde apresenta as coleções que foram aprovadas por especialistas em Educação e que estarão à disposição dos professores das escolas públicas para avaliação e posterior adoção. Na relação dos livros escolhidos de Física está a coleção Física - Ciência e Tecnologia, da Editora Moderna, de autoria dos professores Carlos Magno A. Torres, Nicolau Gilberto Ferraro (co-autor da coleção os Fundamentos da Física e editor pedagógico do blog "Os Fundamentos da Física") e Paulo Antonio de Toledo Soares.

A obra: Física - Ciência e Tecnologia

A coleção possui três volumes estruturados em unidades e cada unidade está organizada em capítulos. O projeto editorial está organizado de modo que, no início de cada capítulo, há uma foto e um texto relacionados ao que será abordado, seguidos do texto de exposição do conteúdo, de um conjunto de exercícios resolvidos e de exercícios propostos.

Nas laterais das páginas ou, às vezes, de modo intercalado no texto principal, aparecem as seguintes seções: Atividades em grupo, geralmente trazendo uma sugestão para pesquisa e/ou propondo uma discussão em pequenos grupos ou, coletivamente, com toda a turma; Proposta Experimental, apresentando experiências, com o objetivo de comprovar os fenômenos explicados; Você sabe por quê?, trazendo perguntas que procuram levar o aluno a relacionar o tema em estudo com questões do cotidiano.

Em cada capítulo, também são apresentados textos complementares em dois tipos de seção: Aplicação tecnológica, com textos sobre aplicações práticas e tecnológicas, relacionadas ao tema em estudo e O que diz a mídia!, com textos sobre aspectos diversos relacionados ao assunto em estudo, publicados em jornais ou revistas. Cada unidade se encerra com a apresentação de sugestões de sítios da internet e de leituras, para estudos de aprofundamento nos assuntos tratados nos capítulos da unidade.

Os conteúdos programados são desenvolvidos, ao longo da coleção, nas unidades e capítulos que compõem cada volume, conforme a sequência abaixo:

Volume I (320 páginas)

Unidade 1 - Fundamentos da Ciência Física:
A natureza da Ciência; Os métodos da Ciência Física.
Unidade 2 - Força e Energia:
Força e Movimento; Hidrostática; Quantidade de Movimento e Impulso; Energia e Trabalho; Gravitação Universal; Máquinas Simples.

Volume II (264 páginas)

Unidade 1 - Termologia:
Energia Térmica e Calor; Termodinâmica - Conversão entre calor e trabalho.
Unidade 2 - Ondas - Som e Luz:
Ondas e Som; A Luz.

Volume III (360 páginas)

Unidade 1 - Eletricidade e Recursos Energéticos:
Eletricidade estática e corrente elétrica; Eletromagnetismo; Ondas Eletromagnéticas; Energia hoje e amanhã - poluição.
Unidade 2 - Física Moderna e Contemporânea:
Relatividade Especial; Física Quântica; Física Nuclear; Tecnologia das Comunicações.

Cursos do Blog - Termologia, Óptica e Ondas

Calorimetria (II)

Borges e Nicolau

Princípio geral das trocas de calor

Se dois ou mais corpos trocam calor entre sí, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas pelos corpos, até o estabelecimento do equilíbrio térmico, é nula.

QA + QB + QC +... = 0

Equação fundamental da calorimetria

Q = m.c.Δθ

Em que m é a massa, c é o calor específico e Δθ é a variação de temperatura.

O calor específico (c) de uma substância mede numericamente a quantidade de calor que faz variar em 1 ºC a temperatura da massa de
1 g da substância.

Unidade usual: cal/g.ºC

Δθ = θf - θi

Aumento de temperatura => calor recebido
θf > θi => Δθ > 0 => Q > 0

Diminuição de temperatura => calor cedido
θf < θi => Δθ < 0 => Q < 0

Exercício resolvido:

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Experimento de laboratório 

Um estudante misturou num calorímetro 20 g de um líquido A, de calor específico 0,056 cal/g.ºC, a 160 ºC, com 28 g de um líquido B, de calor específico 1,0 cal/g.ºC, a 30 ºC. Supondo que não houve troca de calor entre os líquidos e o calorímetro, qual foi a temperatura de equilíbrio térmico θf  registrada pelo estudante?

Resolução:

Do Princípio geral das trocas de calor:

QA + QB = 0

mA.cA.ΔθA + mB.cB.ΔθB = 0
20.0,056.(θf - 160) + 28.1,0.(θf - 30) = 0
1,12.(θf - 160) + 28.(θf - 30) = 0
1,12.θf - 179,2 + 28.θf - 840 = 0
29,12.θf - 1019,2 = 0

θf = 35 ºC

Exercícios básicos

Exercício 1:
Num recipiente de capacidade térmica 200 cal/ºC, coloca-se 500 g de água a 20 0C e a seguir um bloco de cobre de massa 1000 g a 100 ºC. Calcule a temperatura final de equilíbrio térmico. Admita trocas de calor apenas entre o recipiente, a água e o cobre.

Dados:
calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC
calor específico do cobre: 0,094 cal/g.ºC

Exercício 2:
Num calorímetro de capacidade térmica 20 cal/ºC e a 20 ºC, colocam-se 40 g de água a 80 ºC. Sendo 1,0 cal/g.ºC o calor específico da água, determine a temperatura final de equilíbrio térmico.

Exercício 3:
Misturam-se massas diferentes (m1 e m2) de uma mesma substância, em temperaturas diferentes (θ1 e θ2). Prove que a temperatura final θ de equilíbrio é dada por:


Exercício 4:
Misturam-se massas iguais (m1 = m2) de uma mesma substância, em temperaturas diferentes (θ1 e θ2). Prove que a temperatura final θ de equilíbrio é dada por:


Exercício 5:
Um calorímetro contém 100 g de água, estando o conjunto à temperatura ambiente de 25 ºC. Coloca-se no calorímetro mais 100 g de água a 45 ºC. Estabelecido o equilíbrio térmico, é atingida a temperatura final de 30 ºC. Qual é a capacidade térmica do calorímetro? É dado o calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC