Especial de Sábado

Ganhadores do Premio Nobel de Física

Borges e Nicolau

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1917

Charles Glover Barkla – "pelo estudo dos átomos analisando o espalhamento de Raios–X".

iCharles Glover Barkla (1877-1944), físico britânico

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Charles Glover Barkla nasceu em Widnes, Inglaterra. Estudou no Instituto Liverpool e na Universidade de Liverpool e, em 1899, foi para o Trinity College, em Cambridge, onde trabalhou no Laboratório Cavendish sob a chefia do físico J.J. Thomson.  Barkla completou a licenciatura de artes em 1903, e o Master of Arts em 1907. Não há informação disponível sobre quando ou onde ele tornou-se (Ph.D.), mas é de conhecimento geral que os grandes físicos J.J. Thompson (o descobridor do elétron) e Oliver Lodge foram seus assessores de doutorado.

Em 1913, depois de ter trabalhado nas Universidades de Cambridge, Liverpool e  no King's College, de Londres, tornou-se professor de filosofia natural na Universidade de Edimburgo, uma posição que ocupou até sua morte. Em 1907 casou-se com Maria Esther Cowell.

Barkla investigou as leis do espalhamento do raio-X e as leis que governam a transmissão de raios-X através da matéria e a excitação de raios secundários. 

Por sua descoberta das características dos raio-X dos elementos recebeu em 1917 o Nobel de Física. Foi agraciado com a Medalha Hughes da Royal Society no mesmo ano.

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Próximo Sábado: Ganhador do Premio Nobel de 1918:
Max Planck, pelo desenvolvimento da física e descoberta dos quantum de energia

Cursos do Blog - Respostas 05/10

Eletromagnetismo
Segundo fenômeno eletromagnético

Borges e Nicolau

Exercício 1:
Aplicando a regra da mão direita número 2, represente a força magnética que age no condutor percorrido por corrente elétrica, nos casos indicados abaixo:

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Resposta:

Exercício 2:
Uma espira retangular é colocada perpendicularmente as faces norte e sul entre as quais existe um campo magnético uniforme. As linhas de indução do campo partem da face norte e chegam à face sul. Considere o sentido da corrente indicado na figura. Represente as forças magnéticas que agem nos lados AB e CD da espira. Em relação ao observador O qual é o sentido inicial de giro da espira? Horário ou anti-horário?

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Resposta:

Exercício 3:
Um condutor retilíneo de comprimento 30 cm está imerso num campo magnético uniforme de intensidade B = 2.10^-3 T. Seja i = 5 A a intensidade da corrente elétrica que percorre o condutor. Determine a intensidade da força magnética que age no condutor nos casos indicados abaixo:

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Resposta:

Exercício 4:
Um condutor reto, de massa m e comprimento L, encontra-se em equilíbrio sob ação do campo magnético uniforme de intensidade B e da gravidade. Seja g a aceleração gravitacional.

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a) Represente as forças que agem no condutor e indique o sentido da corrente elétrica i, que percorre o condutor.

b) Determine o valor de m em função de B, i, L e g.

Resposta:

Exercício 5:
A barra homogênea de peso 2 N e de centro de gravidade CG, está apoiada em A. A espira quadrada CDGH, de peso desprezível e de lado 50 cm, está parcialmente imersa num campo magnético uniforme de intensidade B = 4. 10^-1 T. Quando pela espira circula uma corrente elétrica de intensidade i = 4 A a barra fica em equilíbrio na posição indicada. Nestas condições, qual deve ser o peso do bloco J?

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Resposta: 4,4 N 

Cursos do Blog - Respostas 04/10

Reflexão Total

Borges e Nicolau

Exercício 1:
Dois meios 1 e 2 de índices de refração √3 e 2, respectivamente, são separados por uma superfície plana. Para haver reflexão total a luz deve se propagar no sentido do meio 1 para o meio 2 ou no sentido do meio 2 para o meio1?

Resposta: No sentido do meio 2 para o meio 1

Exercício 2:
Retome a questão anterior. Qual é o ângulo limite entre este par de meios?

Resposta: 60º

Exercício 3:
Uma fonte de luz F está situada num líquido de índice de refração 2. O índice de refração do ar é igual a 1. Na figura individualizamos um raio de luz R que incide na superfície de separação segundo um ângulo i.

Calcule :
a) O ângulo limite deste par de meios.
b) Para i = 20º ocorre refração ou reflexão total?
c) Para i = 40º ocorre refração ou reflexão total?

Respostas: a) 30º; b) refração; c) reflexão total

Exercício 4:
O ângulo limite para certo par de meios é 37º. Um meio tem índice de refração 1,2. Qual é o índice de refração do outro meio?
Dado: sen 37º = 0,6

Resposta: 2

Exercício 5:
Um raio de luz propagando-se no ar incide num bloco de vidro de índice de refração √2, conforme indica a figura. Após refratar-se o raio incide na face AB. Nesta face o raio sofre refração ou reflexão total?

 

Resposta: reflexão total

Cursos do Blog - Respostas 03/10

Trabalho de uma força constante. Trabalho do peso

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Borges e Nicolau

Exercício 1:
Calcule o trabalho da força constante F de intensidade F = 10 N, num deslocamento d = 2,0 m, nos casos indicados abaixo:

Respostas: a) 10 J; b) 20 J; c) -20 J; d) zero

Exercício 2:
Um pequeno bloco de  peso P = 8,0 N, desloca-se numa mesa horizontal passando da posição A para a posição B, sob ação de uma força horizontal F = 10 N. O coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco e a mesa é μd = 0,50. Determine os trabalhos das forças, F, Fat, P e FN no deslocamento d = 1,5 m, de A até B. 

Respostas: 15 J; -6, 0 J; zero; zero

Exercício 3:
Calcule o trabalho do peso de um a esfera de massa 1,0 kg nos deslocamentos de A até B, segundo as trajetórias (1), (2) e (3). Dados: g = 10 m/s² e h = 0,5 m.

Resposta: +5 J nas três trajetórias

Texto referente aos exercícios 4 e 5. 

Uma pequena esfera de peso 1,0 N é lançada obliquamente do ponto A do solo horizontal, com velocidade v0. A altura máxima atingida (ponto B) é h = 2,4 m. O ponto C encontra-se a uma altura h/2 do solo. 

Exercício 4:
Calcule o trabalho realizado pelo peso da esfera no deslocamento de A até B.

Resposta: -2,4 J

Exercício 5:
Calcule o trabalho realizado pelo peso da esfera no deslocamento de B até C.

Resposta: +1,2 J

Enem 1

Mantendo a reta

Borges e Nicolau

Planadores são aeronaves que voam propulsionadas pelo próprio peso. Em condições de ar calmo, lançados ao ar por guinchos ou rebocados por aviões, voam em trajetória descendente.

Mas a descida é suave, a configuração aerodinâmica refinada permite que percorram muitos metros a cada metro descido. Planadores atuais tem essa relação da ordem de 60/1. Assim, um planador que esteja a 1000 metros do solo pode voar 60 km até o pouso.

Para subir os planadores giram dentro de correntes de ar quente (térmicas) e embora continuem "descendo", sobem com a massa de ar. Pilotos experientes conseguem voar distância superiores a 1000 km aproveitando as correntes atmosféricas.

O planador da figura está na reta final para pousar desenvolvendo velocidade de 80 km/h em relação ao solo. De repente começa a ventar perpendicularmente à direção do voo. O vento, de 80 km/h, também em relação ao solo, tem direção e sentido das setas laranja da figura.

O piloto precisa tomar duas providências para pousar em segurança. Aumentar a velocidade e mudar a proa para a esquerda.

A velocidade indicada no velocímetro (velocidade em relação ao ar) para que o planador toque a pista com 80 km/h em relação ao solo é igual a:

a) 80 km/h
b) 96 km/h
c) 100 km/h
d) 112 km/h
e) 115 km/h
(Considere √2 = 1,4)

Resolução:

O piloto deve compensar o vento e assim manter a velocidade resultante na direção desejada, conforme indica a figura:

Da figura:

A intensidade da velocidade indicada (Vi) é dada:
Vi² = 80² + 80²
Vi² = 2.80²
Vi = 80.√2  => Vi = 80.1,4 => Vi = 112 km/h

Alternativa: d

Enem 2

Automóvel movido por energia solar

Borges e Nicolau

Projeta-se um automóvel movido por energia solar, dotado de um painel de células solares de área 1,5 m², dispostas perpendicular à direção dos raios solares e com rendimento de 20%. A quantidade de energia solar média por unidade de tempo e por unidade de área que atinge perpendicularmente a Terra é de 1,0 kW/m². A massa do automóvel é de 1,2 t. Num teste, partindo do repouso, o automóvel é acelerado até atingir a velocidade de 36 km/h, decorrendo um intervalo de tempo igual a:
a) 1,0 s
b) 10 s
c) 2,0.10² s
d) 1,0.10³ s
e) 2,0.10³ s

Resolução:

Calculo da potência média consumida pelo automóvel:
Pot = 1,0 kW/m².1,5 m².0,20
Pot = 300 W
Pot= m.v²/2.
300 = 1200.(10)²/2.
Δt = 2,0.10² s

Resposta: c

Caiu no vestibular

Mola deformada

(UFLA-MG)
Um corpo de massa 10 kg é preso a uma mola, produzindo, assim, um alongamento de 5 cm (Figura A). Coloca-se, agora, esse conjunto mola-corpo sobre um plano inclinado θ isento de atrito (Figura B).
Considere a aceleração da gravidade g = 10 m/s², cos θ = 0,8 e sen θ = 0,6. 

É correto afirmar que no plano inclinado a mola sofre um alongamento de
 
(A) 0,6 cm.
(B) 0,8 cm.
(C) 4 cm.
(D) 3 cm

Resolução:

Figura A: K.xA = m.g (1)
Figura B: K.xB = m.g.sen θ (2)
(2) dividido por (1):  xB/xA = sen θ
xB/5 = 0,6
xB = 3 cm