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SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO E INOVAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

PROVA DE CONHECIMENTOS ESPECÍFICOS

ÁREA DE CONHECIMENTO: CIÊNCIAS EXATAS E BIOLÓGICAS

DISCIPLINA: FÍSICA – ENSINO MÉDIO

DIA: 13/02/2005 HORÁRIO: 14:00 às 18:00 horas

O tempo total concedido para a resolução das provas objetivas (Conhecimentos Gerais + a(s) disciplina(s) de Conhecimentos Específicos) é de 4 (quatro) horas, incluindo o tempo destinado ao preenchimento do cartão de respostas.

I N S T R U Ç Õ E S

Confira o número de inscrição e o nome do candidato indicados abaixo. Assine no local indicado.

A interpretação das questões é parte integrante da prova, não sendo permitidas perguntas aos fiscais. Não destaque folhas da prova.

No cartão de respostas, confira seu nome, seu número de inscrição e a(s) disciplina(s). Examine se há marcações indevidas no campo destinado às suas respostas. Se houver, reclame imediatamente.

Ao transcrever suas respostas, verifique se você está utilizando o local indicado para a disciplina correspondente.

Verifique, nos cadernos de prova, se faltam folhas, se a seqüência de questões, no total de 20 (vinte), está correta e se há imperfeições gráficas que possam causar dúvidas. Comunique imediatamente ao fiscal qualquer irregularidade.

Para cada questão são apresentadas 5 (cinco) alternativas diferentes de respostas (A, B, C, D e E). Apenas uma delas constitui a resposta correta em relação ao enunciado da questão.

Utilize somente caneta esferográfica com tinta azul ou preta.

Questões em branco ou que contenham mais de uma resposta ou emendas ou rasuras não serão consideradas.

Durante a realização das provas é vedada a consulta a livros, revistas, folhetos ou anotações, bem como o uso de máquinas de calcular ou qualquer equipamento elétrico ou eletrônico, inclusive telefones celulares, sob pena de eliminação do candidato do Concurso.

Somente será permitido ao candidato entregar a sua prova após 30 (trinta) minutos de seu início.

Ao encerrar a prova, entregue ao fiscal de sua sala o cartão de respostas devidamente assinado e os cadernos de provas.

___________________________________________ASSINATURA DO(A) CANDIDATO(A)

INSCRIÇÃO NOME DO(A) CANDIDATO(A)

LOCAL SETOR / GRUPO / ORDEM

FÍSICA – ENSINO MÉDIO

DADOS

01) d = d0 + v0t + at2 11) = Ec 21) Q = mcT 31) Req = R1 + R2 + ... + Rn

02) v = v0 + at 12) Ep = kx222) Q = mL 32)

03) v2 = + 2ad 13) 23) = PV 33)

04) 14) 24) U = Q – 34)

05) 15) = 25) ni seni = nr sen r 35)

06) 16) P = 26) 36)

07) = Fd cos 17) P = P0 + gh 27) 37)

08) 18) E = Vg 28) 38)

09) Ep = mgh 19) 29) 39)

10) Ec = m v 2 20) 30)

SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO E INOVAÇÃO -– CONCURSO PÚBLICO 2

01) Algumas grandezas físicas podem ser escritas por um único número com uma unidade, porém outras possuem uma direção associada com elas e não podem ser descritas por um único número. Um exemplo simples de grandeza que possui direção é a velocidade de um avião.

Analise as afirmativas abaixo:

I - É possível ser nula a soma de três vetores não nulos. II - Força, aceleração e trabalho são grandezas vetoriais. III - Densidade, pressão e quantidade de movimento são grandezas escalares.IV - O produto escalar entre dois vetores A e B, não nulos e não paralelos, resulta em um vetor

perpendicular aos vetores A e B. V - O produto vetorial entre dois vetores A e B, não nulos e não paralelos, resulta em um vetor

perpendicular aos vetores A e B.

Assinale a alternativa CORRETA.

A( ) Somente as afirmativas I e II estão corretas.B( ) Somente as afirmativas III e IV estão corretas.C( ) Somente as afirmativas IV e V estão corretas.D( ) Somente as afirmativas I e V estão corretas.E( ) Somente as afirmativas II e V estão corretas.

02) “Toda missão do ônibus espacial termina com um breve período em que ele entra em movimento retilíneo até parar no campo de pouso. Não muito maior do que um avião comercial típico, o ônibus espacial A, aterrissa com velocidade igual a 360 km/h. Mesmo usando um pára-quedas para frear mais rápido, ele percorre cerca de 2,5 km em linha reta até parar.”

Analise as seguintes afirmativas:

I - É impossível que o ônibus espacial permaneça em equilíbrio sob a ação de uma única força. II - Se o ônibus espacial estiver em equilíbrio, então obrigatoriamente estará em repouso. III - Desprezando a resistência do ar e considerando a aceleração gravitacional constante, um projétil

lançado obliquamente em relação à superfície terrestre possui, na altura máxima, velocidade nula e aceleração não nula.

IV - Um ônibus espacial B aterrissa executando um MRUV, tem a mesma desaceleração e o dobro da velocidade inicial de aterrissagem de A. A distância necessária para que o ônibus espacial B atinja o estado de repouso é duas vezes maior que a percorrida pelo ônibus espacial A.

V - Um ônibus espacial B aterrissa executando um MRUV, tem a mesma desaceleração e o dobro da velocidade inicial de aterrissagem de A. O tempo necessário para que o ônibus espacial B atinja o estado de repouso é duas vezes maior que o do ônibus espacial A.


A( ) Somente as afirmativas I e II estão corretas.B( ) Somente as afirmativas III e V estão corretas.C( ) Somente as afirmativas I e IV estão corretas.D( ) Somente as afirmativas I e V estão corretas.E( ) Somente as afirmativas II e V estão corretas.


03) “As leis do movimento foram claramente estabelecidas pela primeira vez por Sir Isaac Newton (1642-1727), que as publicou em 1687 em sua obra Philosophiae Naturalis Pincipia Mathematica (Princípios Matemáticos da Filosofia Natural). Muitos outros cientistas anteriores a Newton também contribuíram para os fundamentos da mecânica, incluindo Copérnico, Kepler e especialmente Galileu Galilei (1564-1642).

Analise as seguintes afirmativas:

I - A inércia de um corpo é a força que o mantém em repouso. II - Nem sempre o módulo da força normal (N) é igual ao módulo da força peso (P).

III - Um ponto material em movimento circular uniforme, velocidade tangencial constante, tem aceleração resultante não nula.

IV - A terceira lei de Newton afirma que as intensidades das forças de ação e reação têm módulos iguais e sentidos opostos, então uma sempre anulará a outra.

V - Não é nula a força de atrito que atua em um corpo em repouso sobre uma superfície horizontal,

rugosa e também em repouso.


A( ) Somente as afirmativas II e III estão corretas.B( ) Somente as afirmativas III e V estão corretas.C( ) Somente as afirmativas I e III estão corretas.D( ) Somente as afirmativas I e V estão corretas.E( ) Somente as afirmativas II e V estão corretas.


B

04) Uma esquiadora se move ao longo de uma rampa para esqui conforme indicado na figura abaixo. A rampa é retilínea do ponto A ao ponto C e encurvada a partir do ponto C. A esquiadora ganha velocidade quando ela desce do ponto A ao ponto E, onde sua velocidade adquire seu valor máximo. Sua velocidade passa a diminuir depois que ela passa do ponto E.

Assinale a alternativa que MELHOR representa a seqüência da direção e do sentido da aceleração nos pontos B, D, E e F.

A( ) B( )

C( ) D( )

E( )


05) Uma pedra de massa igual a 0,20 kg é libertada a partir do repouso no ponto A situado no topo de um recipiente hemisférico grande com raio R = 0,50 m. Suponha que o tamanho da pedra seja pequeno em comparação com R, de modo que a pedra possa ser tratada como uma partícula, e suponha que a pedra deslize sem rolar. O trabalho realizado pela força de atrito quando ela se move de A ao ponto B, situado na base do recipiente, é igual a -0,10 J.

(Admita g = 10 m/s2)

A alternativa que representa CORRETAMENTE a velocidade da pedra quando ela atinge o ponto B é:

A( ) 4,5 m/sB( ) 3,0 m/sC( ) 2,4 m/sD( ) 1,2 m/sE( ) 3,6 m/s

06) Um caminhão de massa Mc e velocidade Vc colide frontalmente com um automóvel de massa ma e velocidade Va. Admita que antes da colisão o caminhão e o automóvel estejam em MRU. Após a colisão o caminhão e o automóvel formam um único corpo de massa M = (Mc + ma).


A( ) Durante a colisão a intensidade da força exercida pelo caminhão sobre o automóvel é maior do que a do automóvel sobre o caminhão.

B( ) Admitindo-se que Mc > ma então a quantidade de movimento do caminhão, imediatamente antes da colisão, é maior que a quantidade de movimento do automóvel.

C( ) Antes da colisão é nula a quantidade de movimento total do sistema. D( ) Durante a colisão há conservação de energia mecânica.E( ) Desprezadas as forças externas ao sistema (automóvel + caminhão) haverá conservação da

quantidade de movimento do sistema durante a colisão.


07) A extremidade A da barra AB repousa sobre uma superfície horizontal sem atrito, e a extremidade B esta articulada. Uma força horizontal F de módulo igual a 120 N é aplicada à extremidade A. Despreze o peso da barra.

Assinale a alternativa VERDADEIRA correspondente às componentes horizontal e vertical da força exercida pela articulação sobre a barra no ponto B:

A( ) 120 N para a esquerda; 160 N de baixo para cima.B( ) 60 N para a esquerda; 80 N de cima para baixo.C( ) 120 N para a esquerda; 160 N de cima para baixo.D( ) 180 N para a esquerda; 240 N de baixo para cima.E( ) 120 N para a direita; 160 N de cima para baixo.

08) Uma barra de metal A, com 60 cm de comprimento, dilata-se de 0,075 cm quando sua temperatura é elevada de 0 oC para 100 oC. Outra barra, B, de um metal diferente e do mesmo comprimento que A, dilata-se 0,090 cm quando sofre a mesma variação de temperatura. Uma terceira barra, também de 60 cm de comprimento, é constituída com pedaços de comprimentos LA e LB, das barras A e B. Esta barra se dilata de 0,080 cm para uma elevação de temperatura de 100 oC.

Assinale a alternativa VERDADEIRA que apresenta, respectivamente, os valores dos comprimentos LA e LB que constituem a terceira barra.

A( ) 20 cm e 40 cm B( ) 45 cm e 15 cm C( ) 40 cm e 20 cm D( ) 15 cm e 45 cm E( ) 30 cm e 30 cm

09) Um motor a gasolina consome 12 litros de combustível por hora. O calor de combustão da gasolina é de 10 kcal/grama, sua densidade é 0,72 g/cm3 e o motor desenvolve uma potência de 24 KW. (1 cal = 4,0 J)

Assinale a alternativa VERDADEIRA que apresenta o valor do rendimento do motor.

A( ) 50% B( ) 40%C( ) 30%D( ) 25% E( ) 15%


10) Analise as seguintes afirmativas:

I – No interior de uma panela de pressão, ao se cozinhar um alimento ao nível do mar, atinge-se temperatura superior a 100 oC sem a água entrar em ebulição, pois nestas condições a pressão no interior da panela é superior à pressão de uma atmosfera.

II - A água, assim como qualquer outra substância, aumenta de volume ao se solidificar. Esse fenômeno é comprovado quando uma garrafa bem tampada e cheia de água, estoura quando deixada no congelador de uma geladeira.

III - Nas condições de pressão de 1,0 atm, a energia necessária para fundir uma massa de gelo é maior do que para evaporar, por ebulição, a mesma massa de água.

IV - A sensação térmica de frio de um piso de banheiro sentida pelos pés de uma pessoa é mais evidente do que a de um tapete do mesmo banheiro, pois a temperatura do piso é sempre menor do que a do tapete.

V - A presença de grande massa de água em uma região, como a de um grande lago, tende a minimizar a amplitude térmica diária local.


A( ) Somente as afirmativas I e III estão corretas.B( ) Somente as afirmativas III e V estão corretas.C( ) Somente as afirmativas II e III estão corretas.D( ) Somente as afirmativas I e V estão corretas.E( ) Somente as afirmativas II e V estão corretas.

A teoria eletromagnética consolidada no final do século XX constitui uma das grandes realizações do conhecimento humano. Maxwell foi capaz de unificar a eletricidade, o magnetismo e a óptica, ampliando a visão do mundo e possibilitando compreender facilmente muitos fenômenos naturais como, por exemplo, a luz do Sol que chega até nós através do espaço livre (vácuo) e como criar ondas eletromagnéticas artificiais. Esta teoria propiciou inúmeras invenções que facilitaram a nossa vida cotidiana. Cita-se o setor de telecomunicações que expandiu-se de emissoras de rádio e TV à telefonia celular móvel. Outras aplicações passam despercebidas pela maioria das pessoas como os fornos microondas, controles remotos de portões, TV, vídeo-cassete, aparelho de som, alarmes e todos que envolvem o sistema sem fio (wireless). Mais recentemente, enviar e receber informações aos rovers (Spirit e Opportunity) no solo de Marte via ondas de rádio foram também possíveis graças ao conhecimento profundo e acumulado ao longo dos anos desta teoria fabulosa.

As questões 11, 12, 13 e 14 referem-se aos conceitos físicos da Teoria Eletromagnética.

11) Os pirômetros ópticos medem a temperatura de forma indireta através da radiação eletromagnética emitida pelo objeto quente. Na indústria são utilizados para medir a temperatura de fornos que operam na faixa de 900 oC à 2400 oC.

Assinale a alternativa CORRETA que corresponda à faixa do espectro eletromagnético relacionada ao calor emitido pelo objeto quente.

A( ) visível.B( ) infravermelha.C( ) microondas.D( ) ultravioleta.E( ) UHF – Ultra Alta Freqüência.


C1 C2

C3

12) Determine a capacitância equivalente da combinação de capacitores mostrada na figura abaixo.

Suponha que C1 = F , C2 = F e C3 = F.


A( ) F

B( ) F

C( ) F

D( ) F

E( ) F

13) As fibras ópticas são usadas em larga escala no setor de telecomunicações como um meio seguro e rápido de transportar informações entre pontos geograficamente diferentes, interligando estados e continentes pela rede de internet e telefonia. Estas fibras ópticas são constituídas por um núcleo e casca ambos de quartzo com índices de refração diferentes, sendo o do núcleo maior do que da casca. Externamente é feito um revestimento de proteção de plástico.

Assinale a alternativa CORRETA que corresponda ao fenômeno físico predominante que permite a propagação da luz dentro do núcleo da fibra óptica.

A( ) dispersão interna total.B( ) refração interna total.C( ) reflexão interna total.D( ) amplificação interna total.E( ) espalhamento interno total.

14) Um feixe de luz polarizada incide sobre duas placas polarizadoras. A direção de polarização da primeira placa faz um ângulo com a direção de vibração do campo elétrico da luz enquanto a direção de polarização da segunda placa é perpendicular a esta mesma direção de vibração.

Admitindo-se que 25% da intensidade incidente é transmitida por este sistema, assinale a alternativa CORRETA correspondente ao valor do ângulo .

A( ) 45o B( ) 30o C( ) 15o D( ) 90o E( ) 25o


A Física Quântica foi construída numa ampla discussão e consenso da comunidade cientifica no início do século XX com o objetivo de descrever o mundo microscópico. Consolidou-se através da equação de Schröndinger (1926) que conseguiu efetivamente levar em conta a quantização do espaço e o caráter ondulatório da matéria proposto por De Broglie (1924). Suas conseqüências levaram a uma revolução conceitual a respeito do mundo dos átomos e um entendimento mais profundo da estrutura da matéria. As implicações desta teoria revolucionária impulsionaram grandes transformações tecnológicas do nosso mundo.

a) Lasers: os lasers foram criados baseados em um processo quântico de emissão de luz estimulada proposto por Einstein e são utilizados desde a década de 60 nos mais diversos setores da sociedade e indústria (telecomunicação, medicina, máquina de corte e marcação,...)

b) Eletrônica digital: nasceu como uma conseqüência do entendimento quântico da resistividade elétrica em materiais semicondores dopados. Desde então toneladas de transistores, microprocessadores, chips são fabricados anualmente.

c) Nanociência: previsões da teoria quântica como efeito túnel foram colocadas em prática na década de 80. Desde então criou-se ferramentas para manipular átomos ou quantificar o DNA, entendendo-se melhor os sistemas biológicos. Esta revolução esta ocorrendo atualmente.

As questões 15, 16, 17, 18 e 19 envolvem conceitos de Física Moderna e Teoria Quântica.

15) Enumere a segunda coluna de acordo com a primeira.

(1) Efeito Hall (2) Experiência de Stern-Gerlach (3) Experiência de Milikan (4) Efeito Compton(5) Difração de raio-x

( ) permite comprovar a quantização do espaço.( ) permite obter os parâmetros de rede de estruturas cristalinas.( ) permite comprovar a quantização da carga.( ) permite medir a densidade de portadores de carga em condutores.( ) permite comprovar o comportamento corpuscular dos fótons.

A seqüência CORRETA, de cima para baixo, é:

A( ) 1, 2, 3, 4, 5.B( ) 2, 5, 3, 1, 4.C( ) 2, 4, 3, 1, 5.D( ) 3, 5, 1, 4, 2.E( ) 5, 3, 1, 2, 4.

16) Nos aparelhos de televisão à cores, a imagem é formada por três feixes de elétrons que são acelerados por uma diferença de potencial da ordem de 25 kV e interagem com a tela.


Para cada uma das afirmativas abaixo, assinale com (V) se a afirmativa for VERDADEIRA e (F) se a afirmativa for FALSA.

( ) Do ponto de vista da Física Quântica, os elétrons são vistos como onda e pode-se associar um comprimento de onda D dado pela relação de De Broglie (D = h/p). Assim, controlando-se o momento pode-se fazer com que cada um dos feixes de elétrons torne-se vermelho, verde ou azul formando pontos luminosos na tela pela combinação das cores primárias. Este sistema é conhecido como RGB (red, green, blue).

( ) Do ponto de vista da eletricidade e magnetismo, os feixes de elétrons com energia da ordem de 25KeV são defletidos por um campo elétrico e magnético cruzados, fazendo com que estes elétrons varram a tela dos televisores. Os feixes ao interagir com a tela fluorescente produzem um ponto luminoso colorido (pixel) dado pela combinação das cores primárias vermelho, verde ou azul.

( ) Nos aparelhos mais modernos, controla-se o spin dos elétrons através de um campo magnético intenso. Desta forma, tem-se um sistema de alto brilho preto e branco ( spin up, spin down) convoluído pela emissão de tríades de sais de fósforo nas cores vermelho, verde ou azul que formam cada pixel da tela.


A( ) F, V, FB( ) V, F, VC( ) V, V, VD( ) V, V, F E( ) F, F, F

17) Um átomo de hidrogênio encontra-se no estado fundamental e absorve um fóton A (transição E1

para E4) e em seguida emite um fóton B (transição E4 para E2) conforme figura abaixo.


fóton Bfóton AE4

E2

E1

Do ponto de vista da Física Quântica é CORRETO afirmar que:

I - o fóton A possui um comprimento de onda maior que o fóton B.

II - se o átomo de hidrogênio é submetido à baixíssima temperatura próximo de zero Kelvin, as funções de onda dos estados quânticos excitados tornam-se todas nulas. Assim o elétron do átomo de hidrogênio estará confinado no estado de energia fundamental e não poderá mais absorver o fóton A.

III - o tempo de vida de estados quânticos excitados (E2 e E4) é uma fração de segundo, tipicamente da ordem de 10-8 segundos.

IV - as funções de ondas associadas aos estados quânticos do átomo de hidrogênio previsto pela equação de Schrödinger não são mensuráveis experimentalmente. Entretanto a densidade de probabilidade é mensurável experimentalmente.


A( ) Somente as afirmativas I e IV estão corretas.B( ) Somente as afirmativas I e II estão corretas.C( ) Somente as afirmativas I e III estão corretas.D( ) Somente as afirmativas II e III estão corretas.E( ) Somente as afirmativas III e IV estão corretas.

18) Assinale a alternativa CORRETA.

O nível de Fermi em materiais condutores corresponde ao:

A( ) estado de energia fundamental.B( ) último estado de energia desocupada da banda de valência.C( ) último estado de energia ocupado da banda de valência.D( ) primeiro estado de energia ocupado da banda de condução.E( ) primeiro estado de energia desocupado da banda de condução.

19) A dopagem de materiais semicondutores ocorre fisicamente por substituição do material dopante sobre o substrato. Átomos de fósforo, alumínio, por exemplo, são implantados em substratos de silício ou arseneto de gálio em proporções controladas ocorrendo mudanças estruturais internas


referentes às bandas de energia. Assim é possível a fabricação de componentes eletrônicos como: diodo retificador, diodo túnel, diodo emissor de luz, diodo Zener.

Assinale F para Falsa e V para Verdadeira.

( ) Os diodos são elementos eletrônicos que obedecem a lei de Ohm.( ) Os diodos podem ser usados em circuitos como chave eletrônica liga/desliga.( ) Os diodos Zener são usados para transformar uma corrente contínua em alternada.( ) Os diodos emissores de luz são usados como elemento ativo na telas de cristal líquido de laptops.


A( ) V, V, F, VB( ) V, V, F, FC( ) F, V, V, VD( ) F, V, V, FE( ) F, V, F, F

20) No início do Universo toda matéria e energia estavam comprimidas numa massa de densidade inimaginável segundo o modelo do Big-Bang. Os primeiros instantes a que os físicos podem se referir com certo grau de certeza ocorreu após um lapso de tempo descrito como tempo de Planck (10–

43 segundos). Acredita-se que nesses primeiros instantes as quatro forças na natureza eram unificadas.

Assinale a alternativa CORRETA que corresponda às quatro forças que governam o mundo material em que vivemos.

A( ) Gravitacional, colombiana, eletromagnética e nuclear fraca. B( ) Gravitacional, colombiana, eletromagnética e nuclear forte.C( ) Eletromagnética, colombiana, nuclear fraca e nuclear forte.D( ) Gravitacional, magnética, nuclear forte e nuclear fraca.E( ) Gravitacional, eletromagnética, nuclear fraca e nuclear forte.


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