Especial de Sábado

Ganhadores do Premio Nobel de Física

Borges e Nicolau

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1919

Johannes Stark – "pela descoberta do Efeito Doppler em Raios Canais e do espalhamento das linhas espectrais em campos elétricos".

iJohannes Stark (1874-1957), físico alemão

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Johannes Starks descobriu o efeito Doppler em raios canais (os raios canais são feixes de íons positivos acelerados por um campo elétrico), assim como a divisão de uma raia de emissão de um espectro, mediante a ação de um campo elétrico (efeito Stark). Por estas descobertas, que constituem confirmações da teoria quântica do átomo, Johannes Stark foi distinguido em 1919 com o premio Nobel de Física.

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Próximo Sábado: Ganhador do Premio Nobel de 1920:
Charles Edouard Guillaume, pela descoberta do INVAR uma liga de aço-níquel com coeficiente de dilatação muito pequeno.

Cursos do Blog - Respostas 19/10

Voltando ao primeiro fenômeno eletromagnético

Borges e Nicolau
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Exercício 1:

a) Represente o vetor campo magnético B no centro O da espira circular de raio R, vista de frente, conforme a figura.

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b) Dobrando-se a intensidade da corrente elétrica que percorre a espira, o que ocorre com a intensidade de B

Respostas:

a)

b) Dobrando-se a corrente que percorre a espira, a intensidade do campo B, no centro O, dobra.

Exercício 2:

Uma espira circular de raio R e centro O e um fio retilíneo são percorridos por correntes elétricas de intensidades i e I, respectivamente. A espira e o fio encontram-se no mesmo plano conforme se indica na figura.

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Sabendo-se que o campo magnético resultante em O é nulo, determine:

a) o sentido de I;
b) a relação i/I.

Resposta:

Exercício 3:
Duas espiras concêntricas de raios R1 e R2 são percorridas por correntes elétricas de intensidades i1 e i2, conforme mostra a figura.

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Sabe-se que: i1 = i2 = 5 A; R2 = 2 R1 = 10 cm e μ0 = 4 . π . 10^-7 T. m/A

Determine a intensidade do vetor campo magnético resultante no centro comum O.

Resposta:

Exercício 4:
Considere o solenóide esquematizado na figura.

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a) Qual é a direção e o sentido de B no ponto P, interno ao solenóide?
b) A face X é Norte ou Sul?
c) Represente as linhas de indução no interior do solenóide
d) Qual é a intensidade da corrente elétrica i que percorre o solenóide sabendo-se que o campo magnético no interior tem intensidade
B = 4 . π . 10^-3 T
Dados: μ0 = 4 . π . 10^-7 T. m/A ; densidade de espiras: 1000 espiras/metro

Respostas:
a) Direção horizontal. Sentido: para a esquerda.
b) Sul
c)

 

d) i = 10 A

Cursos do Blog - Respostas 18/10

Lentes esféricas. Comportamento óptico. Elementos geométricos. Dois raios notáveis

Borges e Nicolau

Exercício 1:
Dispõem–se de duas lentes esféricas, uma biconvexa e outra bicôncava. Elas são de vidro (n2 = 1,5) e estão imersas no ar (n1 = 1). No que diz respeito a seus comportamentos ópticos, estas lentes são, respectivamente ___________________ e __________________.  A seguir, as lentes são imersas num líquido de índice de refração n1 = 1,6. Seus comportamentos ópticos se alteram. Elas passam a ser, respectivamente, _______________ e ____________________.
Quais são as palavras que preenchem as lacuna s acima?

Respostas: convergente e divergente; divergente e convergente

Exercício 2:
São divergentes as lentes de vidro imersas no ar:
a) Plano–convexa e plano-côncava
b) Biconvexa e bicôncava
c) Plano-côncava e convexo-côncava
d) Plano-convexa e bicôncava

Resposta: c

Exercício 3:
Dos quatro esquemas apresentados indique os corretos.

Respostas: I) e IV)

Exercício 4:
Pretende-se acender um palito de fósforo com uma lente, utilizando raios solares. Que tipo de lente de vidro deve ser utilizada, de bordas finas ou bordas espessas? Em que ponto deve ser colocada a ponta do palito?

Respostas: bordas finas; no foco principal imagem F’

Exercício 5:
São dadas duas associações de lentes, com mesmo eixo principal. Um feixe de raios paralelos incide na lente L1 e emerge pela lente L2. Determine a distância d entre as lentes. Na situação (a) L1 e L2 têm a mesma distância focal f = 10 cm. Na situação (b) as distâncias focais de L1 e L2 são, respectivamente, 10 cm e 6 cm.

Respostas: (a) 20 cm; (b) 4 cm

Cursos do Blog - Respostas 17/10

Energia cinética

Borges e Nicolau

Exercício 1:
Qual é a energia cinética de um carro de massa 800 kg e que se desloca com velocidade constante de 72 km/h?

Resposta: 1,6.10⁵ J

Exercício 2:
Um corpo possui, num certo instante t1, velocidade v e energia cinética igual a 20 J. Num instante posterior t2 sua velocidade passa a ser 2v. Determine:
a) a energia cinética do corpo no instante t2;
b) o trabalho da força resultante que age no corpo entre os instantes t1 e t2.

Respostas: a) 80 J; b) 60 J

Exercício 3:
Uma partícula, de massa m = 200 g, é lançada obliquamente do solo com velocidade de intensidade v0 = 20 m/s, formando com a horizontal um ângulo θ = 60º. Determine a energia cinética da partícula no instante em que atinge a altura máxima.
 
Resposta: 10 J

Exercício 4:
Sob ação de uma força vertical de intensidade F = 15 N, um bloco de peso P = 10 N é levado, a partir do repouso, do solo até uma posição de altura h = 1,6 m, onde chega com velocidade v. Determine v.
É dado g = 10 m/s².
 
Resposta: 4,0 m/s

Exercício 5:
O plano inclinado da figura possui 30 m de comprimento e 2,0 m de altura. Um pequeno bloco de massa m = 1,0 kg parte do repouso do ponto A e atinge o ponto B com velocidade v = 4,0 m/s.
Sendo g = 10 m/s², determine:
a) o trabalho da força de atrito entre o corpo e o plano;
b) a intensidade da força de atrito. 

 

Respostas: a) -12 J; b) 0,4 N

Enem 1

A estrutura do aparelho auditivo humano

Borges e Nicolau
 

 

Foto: Surtec

O aparelho auditivo humano está dividido em três partes: orelha externa, orelha média e orelha interna. A orelha externa é constituída pelo pavilhão auditivo (antigamente denominado orelha), o canal auditivo e o tímpano que é uma membrana flexível situada no fim do canal auditivo. Assim, o canal auditivo funciona como um tubo sonoro fechado. A orelha média comunica-se com a orelha externa pela membrana do tímpano e com a orelha interna por uma parede óssea onde há dois orifícios: janela oval e janela redonda. Três minúsculos ossos: martelo, bigorna e estribo ligam o tímpano à janela oval. A cavidade da orelha média comunica-se com a faringe através da tuba auditiva, também conhecida como trompa de Eustáquio. É ela que permite o equilíbrio entre a pressão atmosférica e a pressão do ar dentro da orelha média. A orelha interna, também chamada labirinto é um sistema complexo composto de três partes: o vestíbulo que é uma cavidade que se comunica com a orelha média pela janela oval, os canais semicirculares e a cóclea que se assemelha à concha de um caracol. Dentro da orelha interna, acompanhando sua forma, há uma estrutura membranosa cheia de um líquido chamado endolinfa.

As ondas sonoras que incidem em nosso pavilhão propagam-se pelo canal auditivo até ao tingir o tímpano, que passa a vibra com a mesma freqüência da onda sonora incidente. Este movimento de vibração é transmitido aos três pequenos ossos da orelha média que, funcionado como alavancas, ampliam e transmitem as vibrações. Estas chegam, pela janela oval, à orelha interna, atingindo a endolinfa que passa a vibrar. As vibrações deste líquido são percebidas por células nervosas (semelhantes a pêlos), localizadas principalmente na cóclea, sendo transformados em impulsos elétricos que são enviados ao cérebro, através do nervo auditivo. (Fonte: Ciências. O corpo Humano. Ayrton Cesar Marcondes)

Analise as proposições abaixo e indique as corretas:

I) O ouvido é um órgão dos sentidos que cumpre duas funções: permite ouvir e manter o equilíbrio corporal;
II) O canal auditivo funciona como um tubo sonoro aberto
III) Os três minúsculos ossos, martelo, bigorna e estribo, funcionam como alavancas, que ampliam e transmitem as vibrações.
IV) As ondas sonoras (ondas eletromagnéticas) produzem no final do processo impulsos elétricos que são enviados ao cérebro.

Tem-se:

a) Somente I) e II) estão corretas
b) Somente III) e IV) estão corretas
c) Somente I), II) e IV) estão corretas
d) Somente I), III) e IV) estão corretas
e) Somente I) e III) são corretas.

Resolução:

O canal auditivo funciona como um tubo sonoro fechado. As ondas sonoras são mecânicas. Corretas : I) e III).

Resposta: e

Enem 2

Flutuando no espaço

Borges e Nicolau

A notícia de 20/07/2009, do jornal O Globo, dizia o seguinte: "Depois de um dia cansativo de caminhadas no espaço, os astronautas que partiram em missão no ônibus espacial Endeavour puderam desfrutar de pelo menos um conforto: o banheiro funcionando. Enquanto os astronautas David Wolf e Thomas Marshburn trabalharam do lado de fora da Estação Espacial Internacional nesta segunda-feira, colegas de equipe faziam reparos no toalete interditado".

A foto da Nasa mostra astronautas trabalhando fora da nave.

Sabendo-se que um corpo ao executar uma curva em movimento uniforme, está submetido a uma força resultante de natureza centrípeta, que aponta para o centro da curva e tem módulo igual ao quociente entre o quadrado da velocidade do corpo e o raio da curva, podemos afirmar:

a) Os astronautas não caem na Terra por que na região da órbita não existe ar.
b) Fora da atmosfera o peso não é relevante.
c) Não caem por que estão ligados à nave.
d) Embora não pareça, os astronautas e a nave estão caindo.
e) No vácuo os corpos ficam tão leves que uma pena e uma bigorna abandonadas da mesma altura chegam ao chão juntas.

Resolução:

Na situação da foto vemos dois astronautas e a nave Endeavour em órbita da Terra. A força peso é a resultante centripeta que mantém a trajetória descrita por eles. A velocidade dos corpos em órbita os mantém sempre à mesma distância do solo, na verdade estão caindo, mas não encontram a Terra.

Resposta: d

Caiu no vestibular

Multiplicando a força

(PUC-RIO)
Alberto (A) desafiou seu colega Cabral (C) para uma competição de cabo-de-guerra, de uma maneira especial, mostrada na figura. Alberto segurou no pedaço de corda que passava ao redor da polia enquanto que Cabral segurou no pedaço atado ao centro da polia.

Apesar de mais forte, Cabral não conseguiu puxar Alberto, que lentamente foi arrastando o seu adversário até ganhar o jogo. Sabendo que a intensidade da força com que Alberto puxa a corda é de 200 N e que a polia não tem massa nem atritos:
 
a) especifique a tensão na corda que Alberto está segurando;
b) desenhe as forças que agem sobre a polia, fazendo um diagrama de corpo livre;
c) calcule a força exercida pelo Cabral sobre a corda que ele puxava;
d) considerando que Cabral foi puxado por 2,0 m para frente, indique quanto Alberto andou para trás.
 
Resolução:
 
a) A tensão na corda corresponde à força aplicada pelo Alberto: T = 200 N.

b)

c) A polia está sendo arrastada lentamente (quase estaticamente), ou seja, em equilíbrio. Portanto, F = 2T => F = 400 N.
Na prática, o valor da força exercida por Cabral é ligeiramente menor que 400 N.
d) A polia se move de uma distância x, a mesma percorrida pelo Cabral. Vamos provar que a distância y que Alberto percorre é o dobro daquela do Cabral:

Como o fio é inextensível, temos:

L1 + L2 = L2 - x + L1 - x + y  =>  y = 2x

y = 2.2m  =>  y = 4 m