B - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL ÓPTICA E ONDAS

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FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL ÓPTICA E ONDAS
1.1 Ondas: conceito e classificação 
1. Sobre ondas mecânicas, é correto afirmar que: 
D. transportam energia e quantidade de movimento.
2. Uma pessoa toca no piano tecla correspondente à nota mi e, em seguida, a que corresponde à sol. Pode-se afirmar que serão ouvidos dois sons diferentes porque as ondas sonoras correspondentes a tais notas têm: 
B. frequências diferentes.
3. Diante de grande parede vertical, certo garoto bate palmas e recebe o eco um segundo depois. Se a velocidade do som no ar é 340m/s, o menino pode concluir que a parede está situada a uma distância aproximada de: 
D. 170m.
4. Quando a tensão em uma corda é 100N, a velocidade de um pulso é 120m/s. Sabendo que
 
nesse contexto a velocidade do pulso, quando a tensão for de 200N, será de:
B. 169,7m/s.
5. Uma corda elástica de 0,8g/cm3 de densidade e seção transversal de 0,5 cm2 é submetida à tensão de 100N. Em um extremo da corda, existe uma fonte que gera pulsos com frequência de 2000Hz. Nesse contexto, é correto afirmar que o comprimento do pulso que se propaga pela corda será de: ​​​​​​
C. 0,025m.
1.2 Período de frequência e velocidade de uma onda
1. Sobre ondas eletromagnéticas é correto afirmar que: 
A. são perturbações que se originam da vibração de um campo elétrico e magnético.
2. Em relação aos fótons é correto afirmar que: 
B. são como pacotes de energia, responsáveis pela transferência de energia.
3. Em relação ao espectro eletromagnético, é correto afirmar que: 
D. são um conjunto de ondas eletromagnéticas.
4. Uma onda periódica produzida em uma corda tem frequência de 20 Hz e comprimento de onda de 2 m. Nesse contexto, é correto afirmar que sua velocidade é de: 
E. 40 m/s.
5. Uma onda tem frequência de 10 Hz e se propaga com velocidade de 400 m/s. Então, é correto afirmar que seu comprimento de onda (em metros) vale: 
C. 40 m.
2.1 Ondas eletromagnéticas e sonoras e sua interação com a matéria
1. As ondas sonoras apresentam um comportamento diferente em cada meio em que se deslocam. Isso acontece porque elas são ondas mecânicas, ou seja, necessitam de um meio para propagação. Dessa forma, aponte em qual material o som se deslocará com maior velocidade. 
C. Osso.
2. Onda é uma oscilação ou perturbação que se propaga no espaço carregando apenas energia, sem carregar matéria.​​​​​​​ Nesse contexto, qual é a relação entre a frequência e o comprimento de onda sonora? 
B. A frequência é inversamente proporcional ao comprimento de onda.
3. Ondas eletromagnéticas podem ser categorizadas e organizadas de acordo com o comprimento de onda e a frequência. Essa organização é denominada espectro eletromagnético. Dentro das radiações do espectro eletromagnético, aponte a alternativa que melhor descreve a relação entre energia, velocidade, comprimento de onda e frequência. 
C. O aumento da frequência reduz o comprimento de onda e aumenta a energia transmitida pela radiação eletromagnética.
4. Atualmente, os equipamentos de ressonância magnética mais utilizados são os que apresentam campo magnético de 1,5T. Eles trabalham com pulsos de radiofrequência com frequência aproximada de 63,87MHz. Diante disso, em qual elemento essa onda de rádio provoca o fenômeno de ressonância? 
C. Hidrogênio.
5. A ressonância magnética foi um dos mais recentes métodos de diagnóstico por imagem desenvolvidos. O fenômeno da ressonância acontece com determinados elementos quando inseridos em um forte campo magnético e submetidos a ondas de rádio com frequências específicas para transferir energia para esses elementos. Em relação aos riscos do exame de ressonância magnética, aponte a alternativa correta: 
B. Os pulsos de radiofrequência podem causar queimaduras graves.
2.2 Osciladores e o movimento harmônico simples
1. No movimento harmônico simples, são definidas algumas grandezas físicas, como amplitude, frequência e período que caracterizam as oscilações. A grandeza que descreve o deslocamento máximo do objeto a partir da sua posição de equilíbrio é chamada de:​​​​​​​ 
C. amplitude. 
2. ​​​​​​​No estudo do MHS, é importante reconhecer e entender as equações que descrevem o movimento. Considere um corpo que apresenta oscilação em função do tempo descrita pela equação x(t) = 7,00cos⁡(2πt + 0,75). Determine a velocidade e a aceleração desse corpo como função do tempo e os valores da posição, da velocidade e da aceleração para o tempo t=0. 
C. v(t) = -4,00π sen⁡(2πt + 1,25π) a(t) = -8,00π2 sen⁡(2πt + 1,25π) Quando t = 0 x(0) = 2,00 cos⁡(2π0 + 1,25π) = -1,40m v(t) = -4,00π sen⁡(2π0 + 1,25π) = 8,89m/s a(0) = -8,00π2 sen⁡(2π0+1,25π) = 56,0m/s2
3. ​​​​​​​No MHS, a amplitude, a frequência e o período do movimento são grandezas que permitem diferenciar as características dos entes em movimento. É importante saber determinar essas grandezas tanto a partir da representação gráfica quanto da equação do movimento. Para um MHS determinado pela equação (t) = -7,00(m)cos⁡(1,92t (rad/s) + 1,90 (rad)), ​​​​​​​quais grandezas físicas podem ser determinadas a partir dessa equação? 
E. 7,00m; 1,92rad/s; e 1,90rad.
4. A análise gráfica é de extrema importância em qualquer área do conhecimento. Por exemplo, a partir dos gráficos que descrevem as funções de objetos realizando um MHS, é possível obter informações a respeito da magnitude das grandezas físicas envolvidas no movimento em questão. Assim, utilize o gráfico representado na figura para determinar a constante de fase do MHS realizado por um objeto que se movimenta na direção +x.
A. φ = π/ 3.
5. Tão importante quanto a leitura do gráfico é saber usar sua equação e as grandezas físicas que o descrevem para construí-lo. Considere um objeto que realiza um movimento harmônico com amplitude de 2,0cm, frequência de 2,0Hz e constante de fase de 2π/3. A partir desses valores, construa um gráfico da posição em função do tempo entre os tempos 0 e 1s.​​​​​​​
B. 
3.1 Luz e óptica: definições
1. Analise as afirmações a seguir. I - Um raio de luz pode cruzar outro sem que a sua trajetória seja alterada. II - Para a óptica geométrica, a luz é tratada como uma onda. III - Para a óptica geométrica, a luz se propaga indefinidamente, a não ser que interaja com a matéria. Quais estão corretas? 
B. Apenas a I e a III. 
2. Relacione as imagens e os fenômenos nelas representados à respectiva óptica.
C. I – Óptica ondulatória II – Óptica quântica III – Óptica geométrica.
3. Para a óptica geométrica, quais dessas afirmações são verdadeiras? I - A luz é uma onda. II - A luz, ao passar por uma fenda, difrata. III - Raio de luz é o que compõe um feixe de luz. Quais estão corretas, segundo a óptica geométrica? 
D. Apenas a III. 
4. Analise as afirmações a seguir. I – A luz sofre difração ao passar por uma fenda. II – A luz é uma onda. III – A luz sofre o fenômeno da interferência. Para a óptica ondulatória, quais estão corretas? 
E. A I, a II e a III.
5. Analise as afirmações a seguir. I – Pode-se dizer que a luz é uma onda. II – A luz é composta por fótons. III – Com os fótons, é possível explicar corretamente o efeito fotoelétrico. Para a óptica quântica, quais estão corretas? 
A. Apenas a II e a III. 
3.2 Refração e reflexão
1. Em virtude do modelo geométrico e ondulatório da luz, quando estudamos a óptica geométrica, sabemos que a velocidade da luz pode variar dependendo do meio no qual ela se desloca. Dessa forma, depende do material que está atravessando, o que, em óptica geométrica, é conhecido como índice de refração. Para fazer um cálculo prévio antes de um experimento de óptica, e a partir do conhecimento da velocidade da luz no vácuo e do índice de refração do vidro, qual é a velocidade com que a luz se desloca dentro do vidro? 
B. L = 200.000km/s. 
2. Em um experimento de óptica geométrica, um laser é apontado sobre uma lâmina de vidro de 2,54cm de espessura em um ângulo de 65º em relação à superfície do vidro, conforme a figura 1. Qual é o ângulo de difração θ2 do laser dentro do vidro?
D. θ2 = 16,36º. 
3. Você coloca uma lâmpada no fundo de uma piscina de 2,5m deprofundidade. A lâmpada direciona os seus raios principalmente para cima e para os lados da superfície, tal como apresentado na figura. Qual é o diâmetro da circunferência luminosa projetada na superfície da piscina?
B. D = 5,7m. 
4. Você está estudando óptica geométrica e decide realizar um experimento em laboratório. Utilizando um laser, você aponta sobre uma lâmina de plástico poliestireno de 2,54cm de espessura em um ângulo de θ1=35º em relação à normal da superfície, conforme a figura. Qual é o desvio que apresenta o raio ao sair do poliestireno em relação à sua trajetória original?
A. d = 2,72cm. 
5. Você dispõe de uma fibra óptica longa, cujo índice interno de refração é de n = 1,265. Ela não tem revestimento e está no ar circundante. Uma das extremidades da fibra óptica é polida, de forma que seja perpendicular à extensão da própria fibra. Assim, um laser incide um raio de luz bem no centro de seção circular da fibra óptica, conforme mostra a figura:​​​​​​​ 
De acordo com a situação problemática, qual é o ângulo máximo de incidência do raio de luz (θar) na fibra óptica, de forma que a luz consiga ser transportada e não absorvida durante o trajeto pela fibra óptica?
E. θar ≤ 50,78º.
4.1 Óptica geométrica em lentes
1. Uma lupa de comprimento focal de 5cm é utilizada para observar uma formiga de cerca de 2mm de comprimento. Quando a lupa é colocada a 4cm de distância do inseto, qual o tamanho da imagem obtida? 
B. 1,0cm. 
2. Uma pessoa com miopia foi ao oftalmologista para analisar sua visão e definir a vergência atualizada das suas lentes de contato corretivas. O médico fez os exames e constatou a necessidade de lentes de -0,5 dioptrias para ambos os olhos. Sabendo que com as lentes ela enxerga perfeitamente, qual a distância máxima que o paciente ainda consegue enxergar com nitidez (ponto distante do olho)? 
C. 2m. 
3. Um objeto é posicionado na frente de uma tela a uma distância d=1,5m. Uma lente delgada convergente, de raio de curvatura de 30cm, é posicionada entre a tela e o objeto, conforme mostra a figura: 
Em qual(quais) posição(posições) a lente pode ser colocada para que a imagem do objeto seja projetada de forma nítida na tela?
D. p=0,17m ou p=1,33m. 
4. Um objeto de 15cm de altura é posicionado à esquerda de um sistema de lentes, como ilustrado na figura, a 30cm da lente L1.
 
​​​​​​​A lente L1 é uma lente bicôncava, feita em policarbonato (n=1,58), com ambas as superfícies com raio de curvatura R=20cm. Já a lente L2 é uma lente convergente, biconvexa, de comprimento focal f=30cm e distante 40cm à direita de L1. Qual a distância (d) da imagem final em relação ao objeto?
D. d = 1,43m. 
5. Um sistema de lentes com distância x ajustável de uma câmera fotográfica é construído com uma lente convergente e outra divergente, como ilustrado na figura:
Sabendo que a distância focal f1 = 20cm e f2 = -30cm, qual é o efeito produzido com a variação da distância entre as lentes, partindo de x = 100mm até x = 50mm?A.
A. Ao diminuir a distância entre as lentes, há aumento da distância focal efetiva do conjunto de 25cm para 35cm, diminuindo o ângulo de visão e aumentando o zoom da câmera. 
4.2 Óptica geométrica em espelhos
1. Analise as afirmações acerca espelhos planos: I – Em um espelho plano, as imagens são reais. II – Em um espelho plano, as imagens parecem serem formadas atrás dele. III – Em um espelho plano, não há inversão entre esquerda e direita. Quais estão corretas? 
B. Apenas a II.
2. Suponha um espelho esférico convergente. Se a distância do objeto é de 0,1 m e a da imagem é de 0,2 m, qual é a distância do foco? (para respostas em formato decimal, apresente-as com duas casas decimais.) 
D. f=6/90 m 
3. Suponha um espelho esférico, diga o que se pode afirmar em cada caso de acordo com as informações dada. I – di=0,4 m do =0,8 m II – m= - 0,25 
A. Em I, a imagem é reduzida e invertida; em II, também. 
4. Quais afirmativas sobre aberração esférica e espelhos parabólicos são verdadeiras? I – Raios paralelos ao eixo óptico não necessariamente são refletidos para o foco. II – Para raios de luz distantes do eixo óptico as equações dos espelhos esféricos não necessariamente são válidas. III – Espelhos parabólicos sofrem os efeitos da aberração esférica. Assinale a alternativa que contém todas as afirmações corretas. 
C. I e II 
5. Em um espelho esférico divergente, um objeto é colocado a 0,25 m do espelho, que tem um raio de curvatura de 2 m. Qual é a distância da imagem? (Expresse sua resposta em número decimal, com duas casas decimais.) 
E. d i=-0,20 m