Leituras do Blog

Tensão superficial

Borges e Nicolau

Ao colocarmos uma pequena colher de aço num recipiente com água ela afunda, pois a densidade do aço é maior do que a da água. Mas por que ao colocarmos horizontalmente, com cuidado, uma agulha de aço sobre a superfície da água, ela não afunda? A resposta é que a superfície da água comporta-se como uma membrana elástica em tensão que resiste a se romper.

Este fenômeno é denominado tensão superficial e ocorre não só com a água, mas também com outros líquidos.

Como se explica a formação desta membrana? Considere uma molécula A de água no interior e outra B, na superfície. A molécula interna A está em equilíbrio sob ação das forças de coesão exercidas pelas moléculas que a rodeiam. Já a molécula B está sujeita a forças de coesão por partes das moléculas superficiais e daquelas que estão abaixo. A resultante das forças de coesão que age em B esta orientada para baixo. Assim, a camada superficial funciona como uma membrana, comprimindo as moléculas de baixo.

Devido a este fenômeno a área superficial de um líquido tende a tornar-se a menor possível. Por isso, na ausência de forças externas as gotas de um líquido tendem a assumir a forma esférica que é a de menor área para um dado volume. No interior das naves espaciais, devido a imponderabilidade, as gotas de qualquer líquido solto no ambiente, assumem a forma esférica.

Os detergentes diminuem a tensão superficial da água, permitindo que ela penetre com maior facilidade em locais de difícil acesso como cantos e orifícios pequenos, o que auxilia na limpeza de utensílios. Uma agulha colocada na superfície da água e suportada pela tensão superficial afunda quando algumas gotas de detergente são despejadas no recipiente.

Pense & Responda

Pontes de Hidrogênio
(UNESP)
As moléculas de água (H2O) são atraídas umas pelas outras em associação por pontes de hidrogênio. Essa característica da água é responsável pela existência da tensão superficial, que permite que sobre a superfície da água se forme uma fina camada, cuja pressão interna é capaz de sustentar certa intensidade de força por unidade de área e, por exemplo, sustentar um pequeno inseto em repouso. Sobre a superfície tranquila de um lago, um inseto era sustentado pela tensão superficial. Após o despejo de certa quantia de detergente no lago, a tensão superficial se alterou e o pobre inseto afundou, pois, com esse despejo,

a) a tensão superficial diminuiu e a força exercida pela água sobre o inseto diminuiu.

b) a tensão superficial aumentou e a força exercida pela água sobre o inseto aumentou.

c) a tensão superficial diminuiu e a força exercida pela água sobre o inseto aumentou.

d) a tensão superficial diminuiu e a força exercida pela água sobre o inseto permaneceu constante.

e) a tensão superficial aumentou e a força exercida pela água sobre o inseto permaneceu constante.

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Resposta: a

Aço flutuante
(UFSM)
Uma agulha de aço colocada, cuidadosamente, sobre a superfície da água de um tanque flutuará, apesar de a densidade do aço ser 7,8 vezes maior do que a da água. Esse fato é explicado, utilizando-se o conceito de

a) empuxo.
b) tensão superficial.
c) capilaridade.
d) viscosidade.
e) pressão

Resposta: b

Arte do Blog

 

Moon Landscape

Max Beckmann

Max Beckmann nasceu em Leipzig, na Alemanha, em 1884 e estudou na Academia de Belas Artes de Weimar. Entre 1903 e 1904, viajou para Paris, Genebra e Florença e antes de completar 30 anos já estava bem conceituado como artista e financeiramente independente. Suas primeiras obras são de estilo impressionista, mas posteriormente ele tornou-se um pintor e artista gráfico expressionista. Beckmann vivenciou uma experiência traumática como ajudante no corpo médico durante a I Guerra Mundial.

Iron Bridge

O contato com a realidade da guerra levou-o a pintar obras enérgicas e de grande dramatismo, caracterizadas por contornos muito marcados, colorido forte e violência implacável. Beckmann viu o mundo como uma tragédia de desumanidade do homem para com o homem e entendeu a vida como um carnaval de loucura humana.

 

Family

Tal como as obras do movimento Nova Objetividade (Neue Sachlichkeit), os seus quadros expressavam uma severa crítica social à Alemanha do pós-guerra. Na década de 1930, Beckmann refletiu a sua consternação pela ascensão do nacional-socialismo em nove trípticos, que são gigantescas alegorias figurativas com cores estridentes, como A Partida (1932-1933, Museu de Arte Moderna, Nova Iorque). Beckmann pintou esta obra imediatamente depois que os nazis o destituiram do cargo de professor de arte na Escola de Arte Städel, de Frankfurt, por ser considerado artista degenerado.

Bird's Hell

Em 1937 emigrou para Amsterdam ao saber que a sua obra iria ser exposta como arte degenarada numa exposição nazista. Em 1947 mudou-se para os Estados Unidos. Entre 1947 e 1949, foi professor na Universidade Washington de Saint Louis (Missouri), lugar que abandonou para ir para Nova Iorque, onde morreu no ano seguinte.

Lido

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Especial de Sábado

Ganhadores do Premio Nobel de Física

Borges e Nicolau

x

1985
Klaus von Klitzing pelo descoberta da quantização do Efeito Hall.

Klaus-Olaf von Klitzing (1943), físico alemão

O físico estadunidense Edwin Herbert Hall (1855-1938), verificou que uma tira metálica percorrida por corrente elétrica e imersa em um campo magnético, gera um campo elétrico. Esse efeito, descoberto em 1879, foi denominado  Efeito Hall.

Klaus von Klitzing descobriu o efeito Hall quantizado, o que permite medir com grande precisão a condutividade elétrica. Por esta descoberta foi distinguido, em 1985, com o Prêmio Nobel de Física. Sua descoberta permitiu o estabelecimento de um novo padrão internacional para a unidade de medida de resistência elétrica, o ohm.

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Próximo Sábado: Ganhador do Premio Nobel de 1986:
Ernest Ruska, pela invenção do microscópio eletrônico. Gerd Binning e Heinrich Rohrer, pela invenção do microscópio de varredura, por tunelamento.

Caiu no vestibular

Próton em campo elétrico uniforme

(UFPR)
Um próton movimenta-se em linha reta paralelamente às linhas de força de um campo elétrico uniforme, conforme mostrado na figura. Partindo do repouso no ponto 1 e somente sob ação da força elétrica, ele percorre uma distância de 0,6 m e passa pelo ponto 2. Entre os pontos 1 e 2 há uma diferença de potencial ΔV igual a 32 V. 

Considerando a massa do próton igual a 1.6.10^-27 kg e sua carga igual a 1,6.10^-19 C, assinale a alternativa que apresenta corretamente a velocidade do próton ao passar pelo ponto 2.

a) 2,0.10⁴ m/s
b) 4,0.10⁴ m/s
c) 8,0.10⁴ m/s
d) 1,6.10⁵ m/s
e) 3,2.10⁵ m/s 

Resolução:

O trabalho da força elétrica entre as posições 1 e 2 é igual à variação da energia cinética:

τ = m.(v₂)²/2 - m.(v₁)²/2 => q.ΔV = m.(v₂)²/2 => 1,6.10^-19.32 = 1.6.10^-27.(v₂)²/2 => v₂ = 8,0.10⁴ m/s

Resposta: c

Cursos do Blog - Eletricidade

Simulado de final de ano / Resoluções

Exercício 1:
(UFES)
 Uma pilha recarregável de NiMH tem capacidade de carga de 2.000 mAh. Ela é carregada e usada para funcionamento de um dispositivo de 6 W de potência que funciona com uma d.d.p. 12 V. É correto afirmar que a pilha funcionará adequadamente por um período de
 
A) 1 h.
B) 2 h.
C) 3 h.
D) 4 h.
E) 5 h.

Resolução:

Q = 200 mAh = 2000.10^-3 A . 3600 s = 7200 C
P = U.i  = U.(Q/Δt) => 6 = 12.(7200/Δt) => Δt = 14400 s = 4 h

Resposta: D

Exercício 2:
(UFSC)
Dos gráficos mostrados abaixo escolha aqueles que melhor representam um resistor linear (que obedece à Lei de Ohm). Dê como resposta a soma dos números correspondentes aos gráficos escolhidos.

Resolução:

Sendo o resistor ôhmico concluímos que sua resistência elétrica R é constante e que U é diretamente proporcional a i. São corretas: 02 e 04.

Resposta: 06

Exercicio 3:
(UFV-MG)
O gráfico mostra a dependência da corrente elétrica i com a voltagem VAB entre os terminais de um resistor que tem a forma de um cilindro maciço. A área da seção reta e o comprimento desse resistor são, respectivamente, 3,6.10^-6 m² e 9,0 cm. É CORRETO afirmar que a resistividade do material que compõe esse resistor em (Ω.m) é:

a) 4,0.10^-5
b) 6,3.10^-5
c) 2,5.10¹
d) 1,0.10^-3 

Resolução:

V_ab = R.i => 5,0 = R . 0,20 => R = 25 Ω
R = ρ.L/A => 25 = ρ.9,0.10^-2/3,6.10^-6 => ρ = 1,0.10^-3 Ω.m

Resposta: d

Exercício 4:
(FUVEST-SP)
O filamento de uma lâmpada incandescente, submetido a uma tensão U, é percorrido por uma corrente de intensidade i. O gráfico abaixo mostra a relação entre i e U.

As seguintes afirmações se referem a essa lâmpada.

I. A resistência do filamento é a mesma para qualquer valor da tensão aplicada.
II. A resistência do filamento diminui com o aumento da corrente.
III. A potência dissipada no filamento aumenta com o aumento da tensão aplicada.

Dentre essas afirmações, somente

a) I está correta.          b) II está correta.
c) III está correta.        d) I e III estão corretas.
e) II e III estão corretas.

Resolução:

I. Incorreta. Sendo R = U/i, notamos que R não é constante pois U e i, dados no gráfico, não variam na mesma proporção.
II. Incorreta. Quando U aumenta, i aumenta numa proporção menor e consequentemente R aumenta.
III. Correta. Quando U aumenta i também aumenta e o mesmo acontece com o produto U.i. Sendo P = U.i, concluímos que P também aumenta.

Resposta: c

Exercício 5:
(ITA-SP)
Pedro mudou-se da cidade de São José dos Campos para a cidade de São Paulo, levando um aquecedor elétrico. O que deverá ele fazer para manter a mesma potência de seu aquecedor elétrico, sabendo-se que a tensão na rede em São José dos Campos é de 220 V enquanto que em São Paulo é de 110 V? A resistência do aquecedor foi substituída por outra:
 
a) quatro vezes menor.
b) quatro vezes maior.
c) oito vezes maior.
d) oito vezes menor.
e) duas vezes menor.

Resolução:

Sendo P = U²/R, temos: (220)²/R = (110)²/R’ => R’= R/4

Resposta: a

Exercício 6:
(CEFET-MG)
Em uma associação de resistores em paralelo, e correto afirmar que a(o)

a) valor da potencia elétrica total e igual ao valor da potência em cada resistor.
b) valor da resistência elétrica total e igual a soma da resistência de cada resistor.
c) diferença de potencial elétrico total e igual a diferença de potencial em cada resistor.
d) dissipação de energia total por efeito Joule e igual a dissipação de energia em cada resistor.
e) intensidade da corrente elétrica total na associação e igual a intensidade da corrente em cada resistor. 

Resolução:

Na associação em paralelo todos os resistores estão submetidos à mesma tensão que é igual à tensão no resistor equivalente,

Resposta: c

Exercício 7:
(CEFET-MG)
Usualmente os dispositivos elétricos de uma residência (lâmpadas, chuveiro, geladeira, radio, televisor) são ligados em ________ e submetidos a uma diferença de potencial ________. Nessas condições, um chuveiro elétrico de 2.500 W, funcionando durante uma hora, consome _______ energia que uma lâmpada de
100 W acesa durante 24 horas.

A opção que completa, corretamente, as lacunas acima é:

a) paralelo, contínua, menos.
b) paralelo, alternada, mais.
c) paralelo, contínua, mais.
d) série, constante, menos.
e) série, alternada, mais.

Resolução:

Usualmente os dispositivos elétricos de uma residência são ligados em paralelo e submetidos a uma diferença de potencial alternada.
Chuveiro: E_el = P.Δt => E_el = 2,5 kW . 1 h = 2,5 kWh
Lâmpada: E_el = P.Δt => E_el = 0,1 kW . 24 h = 2,4 kWh
 O chuveiro consome mais energia do que a lâmpada.

Resposta: b

Exercício 8:
(UEA)
No circuito a lâmpada tem valores nominais 80 V - 40 W e deve ser ligada a um gerador ideal de 100 W.

Para que ela não queime será necessário conectar entre os pontos A e B do circuito um resistor de resistência equivalente à da associação indicada na alternativa

Resolução:

A intensidade da corrente que atravessa a lâmpada é a mesma que percorre a associação: P = U.i => 40 = 80.i => i = 0,50 A.
A tensão elétrica na associação é U_AB = 100 V - 80 V = 20 V.
Podemos calcular a resistência equivalente da associação:
R_eq = U_AB/i = 20 V/0,50 A = 40 Ω.
Calculando a resistência equivalente de cada associação, concluímos que a associação da alternativa C tem resistência equivalente a 40 Ω.

Resposta: C

Exercício 9:
(UFPE)
A potência elétrica dissipada pelo circuito elétrico mostrado a seguir vale:

A) 12 W
B) 27 W
C) 36 W
D) 64 W
E) 108 W 

Resolução:

A resistência equivalente da associação é R = (4/3) Ω.
A potência total dissipada é:
P = U²/R => P = (12)²/(4/3) => P = 108 W

Resposta: E

Exercício 10:
(UFTM)
No circuito mostrado no diagrama, todos os resistores são ôhmicos, o gerador e o amperímetro são ideais e os fios de ligação têm resistência elétrica desprezível.

A intensidade da corrente elétrica indicada pelo amperímetro, em A, é de
 
(A) 3.
(B) 4.
(C) 8.
(D) 12.
(E) 15.

Resolução: 

Calculo da resistência equivalente:

Lei de Pouillet: i = E/R => i = 60/4 => i = 15 A

Resposta: E

Exercício 11:
(UECE)
Coloca-se uma resistência ôhmica de 0,1 Ω dentro de um recipiente isolado termicamente contendo 5 kg de água ao nível do mar, a uma temperatura inicial de 30 ºC. Se ligarmos a resistência a uma fonte de tensão de 12 V, o tempo, em minutos, em que a água entrara em ebulição é de aproximadamente:

A) 8.
B) 11.
C) 17.
D) 42.

Obs: Desconsidere as perdas de calor do sistema para a vizinhança e considere o calor específico da água 1,0 cal/g.ºC (constante com a temperatura) e que
1 cal = 4,2 J, aproximadamente.

Resolução:

E_el = P.Δt => Q = P.Δt => m.c.Δθ = (U²/R).Δt =>
5,0.10³ .1,0.4,2.(100-30) = (12²/0,1). Δt => Δt ≅ 1020 s = 17 min

Resposta: C

Exercício 12:
(CEFET-MG)
Um resistor de 10 Ω é submetido a uma diferença de potencial elétrico de 100 V. Se ele for imerso em um recipiente isolado termicamente, contendo 100 gramas de água a uma temperatura inicial de 20 ºC, então, o tempo aproximado para que a água vaporize completamente será igual a

a) 2 min 16 s.
b) 4 min 8 s.
c) 8 min 4 s.
d) 16 min 2 s.
e) 32 min 0 s.

Dados: 1,0 cal = 4,0 J
densidade da água = 1,0 g/cm³
calor específico da água = 1,0 cal/(g.ºC)
calor latente de vaporização = 5,4 x 10² cal/g

Resolução:

E_el = P.Δt => Q = P.Δt => m.c.Δθ + m.L_v = (U²/R).Δt =>
100.1,0.4,0.(100-20) + 100.540.4,0 = (100²/10).Δt => 
Δt = 248 s = 4 min 8 s

Resposta: b

Exercício 13:
(UEA)
Uma carga elétrica puntiforme penetra com velocidade v, numa região do espaço onde atua um campo magnético uniforme B. Pode-se afirmar corretamente que, desprezando-se ações gravitacionais, a carga descreverá, dentro do campo magnético, um movimento

(A) retilíneo acelerado, se v e B tiverem mesma direção e sentido.
(B) retilíneo retardado, se v e B tiverem mesma direção e sentidos opostos.
(C) circular e uniforme, se v e B tiverem mesma direção e sentido.
(D) helicoidal e uniforme, se v e B forem perpendiculares entre si.
(E) circular e uniforme, se v e B forem perpendiculares entre si.

Obs: As notações em negrito representam grandezas vetoriais.

Resolução:

Se v e B forem perpendiculares entre si a carga descreverá um movimento circular e uniforme.

Resposta: E

Exercício 14:
(UFMG)
Um fio condutor reto e vertical passa por um furo em uma mesa, sobre a qual, próximo ao fio, são colocadas uma esfera carregada, pendurada em uma linha de material isolante, e uma bússola, como mostrado nesta figura:

Inicialmente, não há corrente elétrica no fio e a agulha da bússola aponta para ele, como se vê na figura.
Em certo instante, uma corrente elétrica constante é estabelecida no fio.
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que, após se estabelecer a corrente elétrica no fio,

A) a agulha da bússola vai apontar para uma outra direção e a esfera permanece na mesma posição.
B) a agulha da bússola vai apontar para uma outra direção e a esfera vai se aproximar do fio.
C) a agulha da bússola não se desvia e a esfera permanece na mesma posição.
D) a agulha da bússola não se desvia e a esfera vai se afastar do fio. 

Resolução:

Sob ação do campo magnético gerado pela corrente elétrica a agulha da bússola tende a se orientar numa direção ortogonal ao fio, de acordo com a regra da mão direita.
A esfera carregada permanece em repouso. Lembre-se que
F_m = IqI.v.B.sen θ. Sendo v = 0, vem: F_m = 0

Resposta: A

Exercício 15:
(Unimontes-MG)
Uma carga Q, positiva, na figura, move-se com velocidade V nas proximidades de um fio percorrido por uma corrente elétrica I. Indique a direção da força magnética do fio sobre a carga. 

Resolução:

Pela regra da mão direita determinamos o sentido de B gerado pela corrente no local onde está a carga elétrica. Pela regra da mão esquerda determinamos o sentido da força magnética que age na carga:

Resposta: C

Exercício 16:
(UEPB)
Uma campainha elétrica (figura abaixo) é um dispositivo constituído por um interruptor, um eletroímã, uma armadura (A), um martelo (M), uma campânula (S) e um gerador de corrente contínua ou alternada. A armadura (A) do eletroímã possui um martelo (M) e está presa a um eixo (O) por meio de uma lâmina elástica (L). Ao apertarmos o interruptor, fechamos o circuito. [...]
(Adaptado de JUNIOR, F.R. Os Fundamentos da Física. 8. ed. vol. 2. São Paulo: Moderna, 2003, p. 311)

Acerca do assunto tratado no texto, que descreve o funcionamento de uma campainha elétrica e seu respectivo circuito, identifique, nas proposições a seguir, a(as) que se refere(m) ao que ocorre quando o interruptor é acionado.
I - Uma extremidade do eletroímã fica carregada positivamente, atraindo a armadura.
II - A corrente elétrica gera um campo magnético na bobina (eletroímã), que atrai a armadura.
III - A corrente elétrica gera um campo magnético no eletroímã e outro na armadura, que se atraem mutuamente.

Após a análise, para as proposições supracitadas, apenas é (são) verdadeira(s):

a) I
b) I e II
c) I e III
d) II
e) II e III

Resolução:

Ao acionar o interruptor a bobina é percorrida por corrente elétrica. O núcleo do eletroímã se magnetiza e atrai a armadura de ferro. A única proposição correta é a II.

Resposta: d

Exercício 17:
(UFAL)
A figura ilustra um fio condutor e uma haste metálica móvel sobre o fio, colocados numa região de campo magnético uniforme espacialmente (em toda a região cinza da figura), com módulo B, direção perpendicular ao plano do fio e da haste e sentido indicado. Uma força de módulo F é aplicada na haste, e o módulo do campo magnético aumenta com o tempo. De acordo com a lei de Faraday, é correto afirmar que:

A) o aumento de B com o tempo tende a gerar uma corrente no sentido  horário, enquanto que a ação da força F tende a gerar uma corrente no sentido anti-horário.
B) o aumento de B com o tempo tende a gerar uma corrente no sentido anti-horário, enquanto que a ação da força F tende a gerar uma corrente no sentido horário.
C) ambos o aumento de B com o tempo e a ação da força F tendem a gerar uma corrente no sentido horário.
D) ambos o aumento de B com o tempo e a ação da força F tendem a gerar uma corrente no sentido anti-horário.
E) a ação da força F tende a gerar uma corrente no sentido horário, enquanto que o aumento de B com o tempo não tem influência sobre o sentido da corrente gerada.

Resolução:

Tanto o aumento de B com o tempo e a ação da força F aumentam o fluxo indutor φ que atravessa a área da espira. O fluxo induzido φ' surge em sentido oposto ao aumento de φ. Sendo o sentido do campo induzido o mesmo do fluxo induzido, pela regra da mão direita concluímos que a corrente elétrica induzida tem sentido horário.

Resposta: C

Exercício 18:
(UFG-GO)
Um laser emite um pulso de luz monocromático com duração de 6,0 ns, com frequência de 4,0 x 10¹⁴ Hz e potência de 110 mW. O número de fótons contidos nesse pulso é
 
(A) 2,5 x 10⁹
(B) 2,5 x 10¹²
(C) 6,9 x 10¹³
(D) 2,5 x 10¹⁴
(E) 4,2 x 10¹⁷

Dados:
Constante de Planck: h = 6,6 x 10^-34 J.s
1,0 ns = 1,0 x 10^-9 s

Resolução:

E = P.Δt => E = 110.10^-3.6,0.10^-9 => E = 6,6.10^-10 J
Energia de um fóton: E’ = h.f => E’ = 6,6.10^-34.4,0.10¹⁴ J
Número n de fótons:
n = 6,6.10^-10/6,6.10^-34.4,0.10¹⁴ => n = 2,5.10⁹ fótons

Resposta: A

Exercício 19:
(CEFET_MG)
No efeito fotoelétrico, elétrons são retirados de uma superfície metálica por meio de colisões com fótons incidentes. A energia__________ com que saem os fotoelétrons é _______ a energia dos fótons menos a energia que os prende na superfície do metal, denominada função ____________.

A opção que preenche corretamente a sequência de lacunas é:

a) cinética, igual, trabalho.
b) elétrica, menor que, elétrica.
c) cinética, menor que, trabalho.
d) luminosa, maior que, potência.
e) potencial, equivalente, potência.

Resolução:

Pela equação fotoelétrica de Einstein: E_c = h.f - φ, concluímos que:
A energia CINÉTICA (E_c) com que saem os fotoelétrons é IGUAL à energia dos fótons (h.f) menos a energia que os prende na superfície do metal, denominada função TRABALHO (φ).

Resposta: a

Exercício 20:
(UEPB)
“Quanta do latim
Plural de quantum
Quando quase não há
Quantidade que se medir
Qualidade que se expressar
Fragmento infinitésimo
Quase  que apenas mental...”
(Gilberto Gil)

O trecho acima é da música Quanta, que faz referência ao quanta, denominação atribuída aos pequenos pacotes de energia emitidos pela radiação eletromagnética, segundo o modelo desenvolvido por Max Planck, em 1900. Mais tarde Einstein admite que a luz e as demais radiações eletromagnéticas deveriam ser consideradas como um feixe desses pacotes de energia, aos quais chamou de fótons, que significa “partículas de luz”, cada um transportando uma quantidade de energia.
Adote, h = 6,63.10^-34 J.s e 1 eV = 1,6.10^-19 J.

Com base nas informações do texto acima, pode-se afirmar que:

a) quando a frequência da luz incidente numa superfície metálica excede um certo valor mínimo de frequência, que depende do metal de que foi feita a superfície, esta libera elétrons;
b) as quantidades de energia emitidas por partículas oscilantes, independem da frequência da radiação emitida;
c) saltando de um nível de energia para outro, as partículas não emitem nem absorvem energia, uma vez que mudaram de estado quântico;
d) a energia de um fóton de frequência 100 MHz é de 663.10^-28 eV;
e) o efeito fotoelétrico consiste na emissão de fótons por uma superfície metálica, quando atingida por um feixe de elétrons.

Resolução:

Quando a frequência da luz incidente numa superfície metálica excede um certo valor mínimo de frequência, que depende do metal de que foi feita a superfície, esta libera elétrons. É o efeito fotoelétrico.

Resposta: a