MARATONA PISM 3

PROFESSOR ALEXANDRE SCHMITZ

“RAIO X” DA PROVA

TÓPICO 1 - ELETROMAGNETISMO

ELETRICIDADE

ELETROSTÁTICA

FORÇA ELÉTRICA

CAMPO ELÉTRICO

POTENCIAL ELÉTRICOELETRODINÂMICA

MAGNETISMO ELETROMAGNETISMO

EXEMPLO 1 - PISMConsidere as afirmativas a seguir:I. A direção do vetor campo elétrico, em determinado ponto do espaço, coincide sempre com a direção da força que atua sobre uma carga de prova colocada no mesmo ponto.II. Cargas negativas, colocadas em um campo elétrico, tenderão a se mover em sentido contrário ao do campo.III. A intensidade do campo elétrico criado por uma carga pontual é, em cada ponto, diretamente proporcional ao quadrado da carga que o criou e inversamente proporcional à distância do ponto à carga.IV. A intensidade do campo elétrico pode ser expressa em newton/coulomb.São verdadeiras:a) somente I e II;b) somente III e IV;c) somente I, II e IV;d) todas;e) nenhuma

EXEMPLO 2 - PISMDurante uma aula de projetos elétricos, o professor pediu que osalunos construíssem um circuito elétrico como mostrado abaixo.Os resistores R1, R2, R3 e R4 têm resistências iguais a 2,0Ω, 4,0Ω,5,0Ω e 7,0Ω, respectivamente. O circuito é alimentado por umabateria de 6,0V com resistência interna desprezível.

a) Qual a corrente total que atravessa esse circuito? Justifiquesua resposta.

b) Qual a diferença de potencial entre as extremidades doresistor R3? Justifique sua resposta.

EXEMPLO 3 - PISM

Um fio condutor rígido de massa igual a 200 g ecomprimento L=20 cm é ligado ao restante do circuitoatravés de contatos deslizantes sem atrito, comomostra a figura abaixo. O plano da figura é vertical.Inicialmente, a chave está aberta. O fio condutor épreso a um dinamômetro e se encontra em uma regiãocom campo magnético de módulo B = 1,0T, entrandoperpendicularmente no plano da figura. Com basenessas informações, faça o que se pede.

a) Calcule a força medida pelo dinamômetro com a chaveaberta, estando o fio rígido em equilíbrio.

b) Determine a direção e a intensidade da corrente elétrica nocircuito após o fechamento da chave, sabendo-se que odinamômetro passa a indicar leitura igual a zero.

c) Calcule a tensão da bateria, sabendo-se que a resistência totaldo circuito é de 6,0 Ω.

TÓPICO 2 – Fenômenos Ondulatórios

1.1 – Reconhecer ondas

Ondas Mecânicas

Som Onda em corda Onda em mola Ondas na água

Densidade de A < Densidade de B

Densidade de A > Densidade de B

Ondas estacionárias numa corda.

Onda inteira.

ONDA ELETROMAGNÉTICA

Ondas eletromagnéticas

luz Raio x Micro-ondas Ondas de rádio Ultravioleta outras

EXEMPLO 4 - PISMConsidere uma onda eletromagnética que se propaga nosentido positivo do eixo z, em um líquido com índice derefração n=1,8 e que possui um comprimento de onda de 20,0nm. Sobre esta onda eletromagnética, é CORRETO afirmar:a) As componentes dos campos elétrico e magnético dessaonda não serão perpendiculares à direção de propagação daonda.b) A velocidade de propagação dessa onda é igual a 1,66 x108

m/s.c) A frequência dessa onda eletromagnética é 8,3 x 1012 Hz.d) Essa onda é uma onda longitudinal por estar se propagandoem um líquido.e) Com esse comprimento de onda, essa é uma luz que está nafaixa do infravermelho.

GABARITO B

EXEMPLO 5 - PISM

Uma corda de comprimento L = 10 m tem fixas ambas asextremidades. No instante t = 0,0 s, um pulso triangular inicia-seem x = 0,0 m, atingindo o ponto x = 8,0 m no instante t = 4,0 s,como mostra a figura abaixo. Com base nessas informações, façao que se pede.

a) Determine a velocidade de propagação do pulso.

b) Desenhe o perfil da corda no instante t = 7,0 s.

TÓPICO 3 – FÍSICA MODERNA

A Física Moderna apoia-se basicamente em duasteorias:

• Teoria dos Quanta (Max Planck) – 1900;

• Teoria da Relatividade (Albert Einstein) – 1905.

EXEMPLO 6 - PISMUm acelerador de partículas linear é utilizado para acelerarpartículas a velocidades próximas à velocidade da luz (c=3 x108

m/s). Para este tipo de situação, a mecânica newtoniana deixa devaler e temos que utilizar a mecânica relativística. Nestasituação, uma das correções que temos de realizar é recalcular amassa das partículas utilizando a expressão

onde v é a velocidade da partícula. Imaginando uma situaçãoonde um elétron (𝑚0=9x 10−31kg) é acelerado até atingir 80%da velocidade da luz, DETERMINE:

a) A variação da massa do elétron.

b) A energia cinética relativística que ele adquire noacelerador.

c) A energia cinética clássica e a diferença entre o valorencontrado e a energia cinética relativística do item anterior.

EXEMPLO 7 - PISMSegundo o modelo de Bohr, as energias dos estados que oelétron pode ocupar no átomo de hidrogênio são dadasaproximadamente por

, em que K = 13,6 eV e n é um número inteiro positivo (n = 1,2, 3...). O eV (elétron-volt) é uma unidade de energia utilizadaem Física atômica que corresponde à energia adquirida porum elétron quando acelerado por uma diferença de potencialde 1 volt.

a) Calcule a energia necessária (em eV) para o elétron passardo estado fundamental para o primeiro estado excitado noátomo de hidrogênio.

b) Calcule o comprimento de onda λ do fóton emitido, quandoo elétron retorna ao estado fundamental.

EXEMPLO 8Observe esta figura:

Paulo Sérgio, viajando em sua nave, aproxima-se de uma plataforma

espacial, com velocidade de 0,7 c, em que c é a velocidade da luz. Para

se comunicar com Paulo Sérgio, Priscila, que está na plataforma, envia

um pulso luminoso em direção à nave. Com base nessas informações, é

correto afirmar que a velocidade do pulso medida por Paulo Sérgio é de:

a) 0,7 c

b) 1,0 c

c) 0,3 c

d) 1,7 c

BOA SORTE A TODOS!

Professor Alexandre Schmitz

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