prova exame unificado de física ( EUF)2005-2

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EXAME DE INGRESSO PARA PÓS-GRADUAÇÃO IFGW 
 2º SEMESTRE DE 2005
1) O coeficiente de atrito estático entre uma moeda e um prato de toca-disco é 0,3. O prato gira a 33,3 rotações por minuto. A qual distância máxima do centro do disco a moeda pode ser posta sem que deslize subsequentemente.
(A) 0.242 m ; (B) 0.048 m; (C) 0.121 m; (D) 0.024 m ; (E) 0.484 m
2) Em uma colisão unidimensional não – relativística, uma partícula de massa 2m colide com outra de massa m que está inicialmente em repouso. Se as partículas permanecem juntas após a colisão, qual é a fração da energia cinética inicial perdida na colisão?
(A) 0; (B) 1/4; (C) 1/3; (D) 1/2; (E) 2/3
3) Um oscilador harmônico tridimensional encontra – se em equilíbrio térmico com um reservatório a temperatura T. A energia total média do oscilador é
(A) 1/2kT; (B) kT; (C) 3/2kT; (D) 3kT; (E) 6kT
4) Duas longas barras magnéticas são postas debaixo de um pedaço de papel como mostra a figura acima. O papel é coberto com limalha de ferro . Quando os dois pólos norte tocam o papel e estão separados por uma pequena distância, a limalha de ferro dispõe-se em uma configuração que mostra as linhas do campo magnético. Qual das situações abaixo melhor descreve a configuração resultante?
(A) 
 (B)
 (C)
(D)
 (E)
5) Uma carga positiva Q está posicionada à distância L de uma placa condutora infinita ligada à terra, como mostra a figura acima. Qual é a carga total induzida no plano?
(A) -Q (B) Q (C) 0 (D) 2Q (E) -2Q
6) A configuração do estado fundamental do fósforo, que tem 15 elétrons, é
(A) 1s2 2s2 2p6 3s1 3p4 (B) 1s2 2s2 2p6 3p2 3d3 (C) 1s2 2s2 2p6 3s2 3d3 
(D) 1s2 2s2 2p6 3s1 3d4 (E) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
7) A fonte principal da energia solar é uma série de reações termonucleares em que a energia produzida é c2 vezes a diferença de massa entre
A) dois átomos de hidrogênio e um átomo de hélio
B) quatro átomos de hidrogênio e um átomo de hélio
C) seis átomos de hidrogênio e dois átomos de hélio
D) três átomos de hélio e um átomo de carbono
E) dois átomos de hidrogênio mais dois átomos de hélio e um átomo de carbono
8) Na produção de raios – X , o termo “ bremsstrahlung” refere – se a qual das afirmativas abaixo?
A) O comprimento de onda de corte, (min​ , do tubo de raios – X 
B) As linhas discretas de raios – X emitidas quando um elétron de uma órbita externa preenche a vacância de uma órbita interna dos átomos de um alvo metálico do tubo de raios – X. 
C) As linhas discretas de raios – X absorvidas quando um elétron de uma órbita interna preenche uma vacância de uma órbita externa dos átomos de um alvo metálico do tubo de raios – X.
D) O suave e contínuo espectro dos raios – X produzidos por radiação de corpo negro de alta energia de um tubo de raios – X.
E) O suave e contínuo espectro dos raios – X produzidos por desaceleração rápida dos elétrons do alvo metálico de um tubo de raios – X.
9) Um astrônomo observa uma pequena lua em órbita em torno de um planeta e mede as distâncias mínima e máxima entre a lua e o centro do planeta, e a velocidade máxima orbital da lua. Qual das grandezas abaixo não pode ser calculada a partir destas medidas?
(A) A Massa da lua; (B) A Massa do planeta; (C) A velocidade mínima da lua;
(D) O Período da órbita; (E) Semi-eixo maior da órbita
10) Uma partícula é mantida em um movimento circular de raio igual a 10 metros. Em um dado instante, a velocidade da partícula é de 10 m/s e aumenta a uma taxa de 10 m/s2. O ângulo entre o vetor velocidade e o vetor aceleração da partícula neste instante é:
(A) 00; (B) 300; (C) 450; (D) 600; (E) 900
11) Uma pedra é lançada com um ângulo de 450 acima da direção horizontal x, no sentido positivo de x. Desprezando-se a resistência do ar, quais são os gráficos de velocidade versus tempo acima que melhor representam 
 versus t e 
 versus t respectivamente?
	
	
 vs. t
	
 vs. t
	(A)
	I
	IV
	(B)
	II
	I
	(C)
	II
	III
	(D)
	II
	V
	(E)
	IV
	V
12) O estado 
 é uma combinação linear de três auto-estados ortogonais do operador Ô com autovalores -1, 1 e 2, respectivamente. Qual é o valor esperado do operador Ô para este estado?
(A) 1 ; (B) 
; (C) 
; (D) 
; (E) 
13) Quais das seguintes funções poderiam representar uma função de onda radial para um elétron em um átomo? (r é a distância do elétron ao núcleo do átomo e A e b são constantes.)
I. 
; II. 
; III. A/r
(A) somente I. (B) somente II. (C) apenas I e II. (D) apenas I e III. (E) I, II eIII.
14) Se a energia total de uma partícula de massa m é igual a duas vezes sua energia em repouso, então a magnitude do momento relativístico da partícula é:
(A) 
; (B) 
; (C) 
; (D) 
; (E) 
15) Considere uma expansão adiabática quasi-estática de um gás ideal a partir de um estado i para um estado final f. Qual das afirmações abaixo NÃO é verdadeira:
(A) Não existe fluxo de calor para o gás e a partir do gás.
(B) A entropia do estado i é igual a do estado f.
(C) A variação da energia interna do gás é 
(D) O trabalho mecânico realizado pelo gás é
 (E) A temperatura do gás permanece constante.
16) As equações de Maxwell podem ser escritas na forma mostrada abaixo. Se existem cargas magnéticas e elas se conservam, quais das equações deverão ser modificadas?
I. 
; II. 
; III.
; IV. 
(A) somente I. (B) somente II. (C) somente III. (D) I e IV. (E) II e III.
17) As componentes do operador momento angular orbital L = (Lx, Ly, Lz) satisfazem as seguintes relações de comutação 
; 
; 
Qual é o valor do comutador 
 ?
(A) 
; (B) 
; (C) 
; (D) 
; (E) 
18) Os auto-estados de energia para uma partícula de massa m em uma caixa de comprimento L tem funções de onda (n(x) = (2/L)1/2sin(n(x/L) e energias En = n2(2(2/2mL2, onde n = 1, 2, 3, ... . No instante t = 0, a partícula está em um estado dado por 
Qual dos seguintes é um resultado possível de uma medida da energia do estado ( ?
(A) 
; (B) 
; (C) 
; (D) 
; (E) 
19) Considere que 
 represente o enésimo (n) auto-estado de energia normalizado do oscilador harmônico em uma dimensão, 
. Se 
 é um estado de “ensemble” normalizado que pode ser expandido como uma combinação linear 
dos auto-estados, qual é valor esperado do operador de energia neste estado de “ensemble” ? 
; (B)
; (C) 
; (D) 
; (E) 
20) Um recipiente fechado e termicamente isolado com volume total V é dividido em dois volumes iguais por uma parede impermeável. A metade esquerda do recipiente está inicialmente ocupada por n moles de um gás ideal a temperatura T. Qual dos valores abaixo corresponde a variação em entropia do sistema quando a parede é subitamente removida e o gás se expande enchendo todo volume ? 
(A) 
; (B) 
; (C) 
; (D) 
; (E) 
21) Uma mistura gasosa de O2 (massa molecular 32 u) e N2 (massa molecular 28 u) é mantida em temperatura constante. Qual é a razão vrms(N2)/vrms(O2) das velocidades raizes-médias-quadráticas das moléculas ?
(A) 
; (B) 
; (C) 
; (D) 
; (E) 
22) Uma luz não-polarizada de intensidade I0 está incidindo em uma série de três filtros polarizados. O eixo do segundo filtro está orientado a 450 em relação ao eixo do primeiro filtro, enquanto o eixo do terceiro filtro está orientado a 900 em relação ao eixo do primeiro filtro. Qual é intensidade da luz transmitida através do terceiro filtro ? 
0; (B) 
; (C) 
; (D) 
; (E) 
23) A figura mostra a celula unitária convencional da rede de Bravais de um cristal BCC, o que tem volume a3. Qual o volume dacelula unitária primitiva?
a3/8; (B) a3/4; (C) a3/2; (D) a3; (E) 2a3
24) Qual das figuras abaixo representa melhor a dependência da resistividade com a temperatura de um semicondutor sem dopagem ?
	A
	B
	C
	
	
	
	D
	E
	
	
25) A figura abaixo mostra o gráfico da força que varia com o tempo Fx(t) atuando sobre uma partícula em movimento ao longo do eixo x. Qual é o impulso total aplicado nesta partícula ? 
(A) 0; (B) 1 kg.m/s; (C) 2 kg.m/s; (D) 3 kg.m/s; (E) 4 kg.m/s
26) Um ensemble de sistemas está em equilíbrio térmico com um reservátorio em que kT=0,025 eV. O estado A tem uma energia de 0,1 eV acima do estado B. Se assumirmos que os sistemas obedecem a estatística de Maxwell-Boltzmann e que as degenerecências dos 2 estados são as mesmas, então a razão do número de sistemas no estado A em relação ao número de sistemas no estado B é dado por? 
; (B) 
; (C) 1; (D) 
; (E) 
27) Uma partícula saindo de um ciclotron tem uma energia relativística de 10 GeV e momento relativístico de 8 GeV/c. Qual é a massa desta partícula? 
0.25
; (B)1.20
;(C) 2.00
;(D) 6.00
; (E) 16.0
28) Seja um estado em que os operadores L2 e 
 tem respectivamente autovalores 
 e 
. Qual é a respectiva autofunção de momento angular orbital, 
 deste estado?
; (B) 
; (C) 
; (D) 
; (E) 
29) Seja 
 o estado de um elétron com spin up, e 
, o estado do elétron com spin down. Quais destas autofunções de spin, são possíveis para o estado tripleto (
)de um átomo com 2 elétrons?
I 
; II. 
; III 
Somente I; (B) Somente II; (C) Somente III; (D) I e III; (E) II e III
30) O estado de um partícula de spin 1/2 pode ser representado, usando os autoestados 
 e 
 do operador 
, de tal forma que 
 e 
.
Dado a matriz de Pauli, 
, quais das seguintes alternativas é um autoestado de 
, com autovalor 
?
; (B) 
; (C) 
 ; (D) 
; (E) 
 
31) A solução da Equação de Schröedinger para o estado fundamental do átomo de hidrôgenio é
aonde 
 é o raio de Bohr, e r é a distância da origem. Qual das alternativas seguintes é o valor mais provável para r?
0; (B) 
/2; (C) 
; (D) 2
; (E) 
32) Os operadores de criação e destruição para o oscilador harmônico quântico obedecem a relação
, 
aonde o 
 é o autoestado de energia 
. Dado uma perturbação do tipo
�� EMBED Equation.3 
aonde V é uma constante, qual é a mudança em primeira ordem em teoria de perturbação para o nível de energia n = 2?
0; (B) V; (C) 
; (D) 
; (E) 5V
33) Uma chapinha de material isolante (dielétrico) com constante dieletrica K e permissividade 
 (aonde 
 é a permissividade do vácuo), é colocado sob a ação de campo elétrico uniforme, conforme mostrado na figura. O campo elétrico é perpendicular a superfície do material. O valor do campo elétrico dentro do material é
; (B) 
; (C) 
; (D) 
; (E) 
34) Uma partícula com massa m e velocidade v se movimenta ao longo do eixo x e colide com outra partícula com massa 2m inicialmente em repouso. Depois da colisão, a primeira partícula está em repouso e a segunda está transformada em dois pedaços com massa m, cujas trajetórias são simétricas a respeito do eixo x. O ângulo ( > 0 entre cada trajetória e o eixo x está mostrado na figura acima. Qual das afirmações seguintes corretamente descreve as magnitudes das velocidades dos dois pedaços?
A magnitude de velocidade de cada pedaço é igual a v.
A magnitude de velocidade de um pedaço é igual a v e a do outro é menor que v.
A magnitude de velocidade de cada pedaço é igual a v/2.
A magnitude de velocidade de um pedaço é igual a v/2 e a do outro é maior que v/2.
A magnitude de velocidade de cada pedaço é maior que v/2.
35) Para uma inductância e uma capacitância conectadas em série, a equação que descreve o movimento de carga é a seguinte:
,
onde L é a inductância, C é a capacitância, e Q é a carga. Uma equação análoga descreve um oscilador harmônico simples com posição x, massa m, e constante de mola k. Qual das seguintes respostas descreve corretamente as analogias mecânicas de L, C, e Q?
	
	L
	C
	Q
	(A)
	m
	k
	x
	(B)
	m
	1/k
	x
	(C)
	k
	x
	m
	(D)
	1/k
	1/m
	x
	(E)
	x
	1/k
	1/m
36) Uma onda eletromagnética plana, propagando em vácuo, tem campo elétrico 
 e incidência normal num condutor perfeito em x=0, como a figura acima mostra. No ponto x=0-(, ao lado esquerdo do condutor, onde ((0, o campo elétrico total, E, e o campo magnético, B, estão descritos corretamente por qual das seguintes respostas?
	
	E
	B
	(A)
	0
	0
	(B)
	
	0
	(C)
	0
	
	(D)
	
	
	(E)
	
	
37) A distribuição de intensidade relativa, I((), de radiação de um corpo negro de um objeto sólido em função do comprimento de onda, (, está mostrada na figura acima. Se o constante da lei do deslocamento de Wien é igual a 
, qual a temperatura aproximada do objeto?
10 K; (B) 50 K; (C) 250 K; (D) 1.500 K; (E) 6.250 K
38) A fórmula de Einstein para a capacidade calorífica molar, C, de sólidos está dada acima. Para temperaturas altas, C aproxima qual das seguintes expressões?
0; (B) 
; (C) 
; (D) 
; (E) 
39) Para o sistema composto de dois blocos mostrado na figura acima, a força horizontal mínima, F, está aplicada tal que o bloco B não cai sob a influência da gravidade. Os blocos A e B têm massas 16,0 kg e 4,0 kg, respectivamente. Não há atrito entre a superfície horizontal e o sistema de blocos. O coeficiente de atrito estático entre os blocos é 0,50. Qual das seguintes respostas descreve a magnitude aproximada de F?
400 N; (B) 100 N; (C) 200 N; (D) 50 N; (E)1.600 N
40) A Lagrangiana de um sistema mecânico está descrita pela seguinte equação:
,
onde q é o coordenado generalizado e a e b são constantes. A equação de movimento deste sistema está descrita por qual das seguintes expressões?
TABLE OF INFORMATION
	Rest mass of the electron
	me = 9.11 × 10-31 kilogram = 9.11 × 10-28 gram
	Magnitude of the electron charge
	e = 1.60 × 10-19 coulomb = 4.80 × 10-10 statcoulomb (esu)
	Avogadro’s number
	NA = 6.02 × 1023 per mole
	Universal gas constant
	R = 8.31 joules/(mole ( K)
	Boltzmann’s constant
	k = 1.38 × 10-23 joule/K = 1.38 × 10-16 erg/K
	Speed of light
	c = 3.00 × 108 m/s = 3.00 × 1010 cm/s
	Planck’s constant
	h = 6.63 × 10-34 joule ( second = 4.14 × 10-15 eV ( second
	Vacuum permittivity
	
 8.85 × 10-12 coulomb2/(newton ( meter2)
	Vacuum permeability
	
 × 10-7 weber/(ampere ( meter)
	Universal gravitational constant
	G = 6.67 × 10-11 meter3/(kilogram ( second2)
	Acceleration due to gravity
	g = 9.80 m/s2 = 980 cm/s2
	1 atmosphere pressure
	1 atm = 1.0 × 105 newtons/meter2 = 1.0 × 105 pascals (Pa)
	1 angstrom
	1Å = 1 × 10-10 meter
	
	
1 weber/m2 = 1 tesla = 104 gauss
Moments of inertia about center of mass
Rod 
Disc 
Sphere 
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GABARITO DE RESPOSTAS - EXAME DE INGRESSO PARA 
PÓS-GRADUAÇÃO DO IFGW - 2º SEMESTRE DE 2005.
 
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A
C
D
B
A
E
B
E
A
C
C
A
A
D
E
E
A
D
B
B
C
B
C
B
C
E
D
B
D
E
C
E
A
E
B
C
D
D
A
D
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