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Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 1 | P á g i n a DISCIPLINA: FÍSICA 02 INTRODUÇÃO. Este estudo é um convite para compreender através da física muitos dos fenômenos da natureza que são observados pelo homem. Será necessário recorrer a biologia, astronomia, química e as mais diversas áreas do conhecimento. Para analisarmos os fenômenos que a natureza realiza, devemos tomar ciência das formas mais elementares que ela apresenta, que são através das interações fundamentais. INTERAÇÕES FUNDAMENTAIS DA NATUREZA I- Interação Gravitacional: Esta interação atua em todas as partículas que possuem massa, sendo que ela corresponde aos fenômenos de movimento de corpos celeste e qualquer objeto macroscópico. Porém ela apresenta limitações quando aplicada em níveis atômicos. Esta é a interação que possuem a menor intensidade sendo na ordem de 10-38. II- Interação Eletromagnética: Presente na maioria dos processos químicos e biológicos. Um exemplo é a oxidação de uma esponja de aço por uma solução de sulfato de cobre. Sua intensidade está na ordem 10-2. III- Interação Forte: Mantém os prótons e nêutrons (conhecidos como núcleos) ligados ao núcleo do átomo. Sua intensidade está na ordem de 1. IV- Interação Fraca: Responsável pela radiação beta. Este nome é devido ser de menor intensidade que a forte. Sua intensidade é na ordem de 10-5. O objetivo desta apostila é se concentrar na interação eletromagnética, faremos o percurso feito pelos estudiosos até chegar no eletromagnetismo que conhecemos hoje. O que podemos adiantar é que esta interação era estudada separadamente, portanto a eletricidade e o magnetismo eram vistos como áreas distintas. I CAPÍTULO: ELETROSTÁTICA Neste capítulo estudaremos o nascimento e as estruturas bases de um ramo da física capaz de descrever diversos fenômenos que se encontram em crescente presença na vida atual do homem, estamos falando da eletricidade. Com o advento da tecnologia o homem já não mais se vê distante de eletrodomésticos e dispositivos eletrônicos, sendo que estes sempre estão à procura de aprimoramentos, que só são alcançados devido aos avanços científicos deste ramo. No final, deste estudo você estará apto a compreender fenômenos que facilitaram a sua vida, desde um simples acionamento de uma lâmpada ao movimento de cargas elétricas em nível atômico. 1. O QUE É ELETRICIDADE? É o ramo da física que estuda os fenômenos relacionados as cargas elétricas. Podemos dividi-la em duas: - ELETROSTÁTICA: estuda as cargas elétricas em repouso. - ELETRODINÂMICA: estuda cargas elétricas em movimento. 1.1 CARGA ELÉTRICA. O primeiro a estudar as cargas elétricas foi o filósofo grego Tales, que viveu na cidade de Mileto, no século VI a. C. Ele observou que um pedaço de âmbar (um tipo de resina) após ser atritado com pele de animal, adquiria a propriedade de atrair corpos leves (como pedaços de palha e sementes de grama). Os termos “elétrico” e “eletricidade” derivam da palavra âmbar que no grego significa élektron. As cargas elétricas estão presentes em nosso corpo, camisas, tapetes, maçanetas e etc. Na verdade todos os corpos possuem cargas elétricas (Halliday e David, 1916). É possível observar o comportamento das cargas ao atritar um pente em seu cabelo seco, fazendo isso, você irá conseguir atrair pequenos pedaços de papel. Isto pode parecer apenas curioso, mas na verdade é essencial entender este fenômeno, pois se você for manipular qualquer microcircuito, ou seja, uma placa eletrônica de Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 2 | P á g i n a celular, notebook ou qualquer outro aparelho, sem conhecer estes conceitos você pode danifica-la. Existem dois tipos de cargas: Positiva Negativa Princípio de repulsão e atração das cargas elétricas: Cargas elétricas de SINAIS IGUAIS se REPELEM. Positiva com Positiva. Negativa com Negativa Cargas elétricas de SINAIS DIFERENTES se ATRAEM. Positiva com Negativa 1.2 COMO UM CORPO SE ELETRIZA? Quando dois corpos são atritados um contra o outro, um adquiri cargas positivas e o outro fica com excesso de cargas negativas. Por exemplo, na Figura 1 temos uma barra de vidro e um pedaço de lã ambos inicialmente neutros (a), depois de atrita-los um com outro (b) temos que os dois ficam eletrizados (c) Figura 1 Eletrização por atrito Para compreender este processo devemos lembrar que os objetos são constituídos de átomos, que por sua vez possuem: Prótons: Estão localizados no núcleo do átomo e possuem carga elétrica positiva; Elétrons: Se movem em torno do núcleo e possuem carga elétrica negativa; Nêutrons: Também estão localizados no núcleo e não possui carga elétrica. Na Figura 2 temos a representação do átomo de carbono que possui 6 elétrons, 6 prótons e 6 neutros. Carga Elétrica: A carga elétrica faz parte da matéria, ou seja, toda matéria apresenta carga elétrica. A matéria é constituída por átomos e moléculas que se unem para formar os diferentes tipos de materiais. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 3 | P á g i n a Figura 2. Átomo de carbono. Portanto a eletrização ocorre devido a Transferência de Elétrons. Ao atritarmos dois corpos, há transferência de elétrons de um corpo para o outro. Com isto, o um corpo pode estar: I) Neutro: número de prótons é igual ao número de elétrons, de modo que a carga elétrica (carga líquida) no corpo é nula; II) Eletrizado positivamente: Excesso de prótons; III) Eletrizado negativamente: Excesso de elétrons. Conclui-se que ao atritamos uma barra de vidro com lã, há passagem de elétrons da barra para a lã. Assim, o vidro, que era neutro e perdeu elétrons, fica eletrizado positivamente. A lã, que também era neutra e ganhou elétrons, fica eletrizada negativamente. 1.3 CONSERVAÇÃO DA CARGA ELÉTRICA. Em todo processo de eletrização, a soma das cargas dos corpos envolvidos se conserva, permanecendo a mesma no final. Portanto, o princípio da conservação das cargas elétricas pode ser enunciado assim: 3 Num sistema eletricamente isolado, a soma das cargas no início do processo é igual à soma no final. Isto sugere que as cargas não podem ser criadas e nem destruídas no processo de eletrização entre um corpo e outro. Os prótons e nêutrons não se deslocam nesse processo, pois estão firmemente presos ao núcleo do átomo); Esclarecimento Um bastão eletricamente carregado atrai uma bolinha condutora A e repele uma bolinha B. Nessa situação: a) a bolinha B está eletricamente neutra. b) Ambas as bolinhas estão carregadas com cargas idênticas. c) ambas as bolinhas podem estar eletricamente neutras. d) a bolinha B está carregada com carga positiva. e) a bolinha A pode estar eletricamente neutra. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 4 | P á g i n a 1.4 CONDUTORES E ISOLANTES Em todos os átomos existe uma força de atração entre prótons e elétrons que mantém a órbita dos elétrons em torno do núcleo. Entretanto, existem átomos cujos elétrons estão firmemente ligados às suas órbitas e outros com condições de se deslocarem de uma órbita para outras. Os primeiros elétrons denominamos elétrons presos e os outros elétrons livres. Bons condutores: Estes materiais apresentam em seus átomos um grande número de elétrons livres. Como exemplo de materiais bons condutores podemos citar o ouro, a prata, o cobre, o alumínio, o ferro e o mercúrio. Isolante: Não existe ou a presença de elétrons livres nos átomos é desprezível. A madeira, o vidro, a porcelana, o papel e a borracha classificam-se como isolantes. 1.5 TIPOS DE ELETRIZAÇÃO Aprendemos no item 1.2, que umcorpo pode ser eletrizado quando é atritado com outro corpo. Existem outros dois processos aos quais um corpo pode ser eletrizado, são eles: Eletrização por Contanto: Consiste em eletrizar um corpo inicialmente neutro com outro corpo previamente eletrizado. Na Figura 3, o corpo B está neutro, enquanto que o corpo A está carregado positivamente. Figura 2 Eletrização por contato Em (a), os corpos A e B estão isolados se afastados. Colocados em contato (b), durante breve intervalo de tempo, elétrons livres irão de B para A. Após o processo (c), A e B apresentam-se eletrizados positivamente, porém A agora apresenta carga menor do que apresentava no início. Caso o corpo A estivesse carregado negativamente e o corpo B neutro, durante o contato (b), elétrons livres iriam de A para B, fazendo com que ambos os corpos apresentassem carga negativa. Eletrização por Indução: Ao Aproximar um bastão eletrizado positivamente Figura 4, de um condutor não Sejam dois corpos idênticos A e B. O corpo A tem uma carga elétrica de +4Q e o corpo B uma carga de –2Q. Admitamos que, de um modo conveniente, houve uma troca de cargas entre os corpos. Qual será a carga elétrica total do sistema após esta troca? Solução: De acordo com o princípio da conservação das cargas, a quantidade de carga total no final é igual à quantidade de carga total no início da troca, isto é: Carga total no início do processo: 4Q + (-)2Q = 2Q Logo, a carga total no final do processo é de 2Q. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 5 | P á g i n a eletrizado, apoiado em um suporte isolante, pode-se observar que os elétrons livres, existentes em grande quantidade no condutor são atraídos pela carga positiva do bastão. A aproximação do bastão carregado provoca no condutor, uma separação de cargas, embora, como um todo, ele continue neutro (sua carga total é nula). Esta separação de cargas em um condutor, provocada pela aproximação de um corpo eletrizado, é denominada indução eletrostática. Figura 3 Eletrização por indução 1.6 LEI DE COULOMB A Eletrostática considera a interação entre cargas elétricas em repouso, para um observador em um sistema de referencial inercial ou movendo-se com uma velocidade muito baixa. A lei de Coulomb é responsável por descrever esta interação entre as cargas elétricas. Segundo Coulomb, a intensidade da força de atração ou repulsão entre duas cargas elétricas • É diretamente proporcional à quantidade de carga de cada corpo e, portanto, ao seu produto. • É inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as cargas. • Depende do meio onde estão colocadas as cargas. Considere duas cargas q1 e q2 de mesmo sinal, a uma distância d Figura 5. Figura 4 Interação entre cargas elétricas A força eletrostática da interação entre a cargas q1 e q2 é expressa matematicamente: Onde: F: intensidade da força de atração ou repulsão [unidade Newton (N)] K: constante eletrostática (seu valor depende do meio e do sistema de unidades utilizado) q1 e q2: módulos das cargas puntiformes [unidade Coulomb (C)] d: distância entre as cargas [unidade metro (m)] QUESTÕES QUESTÃO 1 De acordo com a Lei de Coulomb, assinale a alternativa correta: a) A força de interação entre duas cargas é proporcional à massa que elas possuem; b) A força elétrica entre duas cargas independe da distância entre elas; c) A força de interação entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto entre as cargas; d) A força eletrostática é diretamente proporcional à distância entre as cargas; e) A constante eletrostática K é a mesma para qualquer meio material. Praticando c) Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 6 | P á g i n a Analise cada uma das seguintes afirmações relacionadas com eletricidade e indique se é verdadeira (V) ou falsa (F). ( )Uma esfera metálica eletricamente neutra, ao ser aproximada de um bastão de vidro positivamente carregado, pode sofrer uma força de atração elétrica. ( ) Em uma esfera metálica eletricamente carregada, as cargas distribuem-se uniformemente, ocupando o volume da esfera. ( ) Uma carga elétrica positiva colocada entre duas cargas negativas é repelida por ambas. Quais são, respectivamente, as indicações corretas? (a) V, F, F (b) V, F, V (c) V, V, F (d) F, V, V (e) V, V, F QUESTÃO 2 Três esferas metálicas idênticas, X, Y e Z, estão colocadas sobre suportes feitos de isolante elétrico e Y está ligada à terra por um fio condutor, conforme mostra a figura. X e Y estão eletricamente neutras, enquanto Z está carregada com uma carga elétrica q. Em condições ideais, faz-se a esfera Z tocar primeiro a esfera X e em seguida a esfera Y. Logo após este procedimento, qual carga elétrica das esferas X, Y e Z, respectivamente? (a) q/3, q/3 e q/3 (b) q/2, q/4 e q/4 (c) q/2, q/2 e nula (d) q/2, nula e q/2 (e) q/2, nula e nula QUESTÃO 3 Selecione a alternativa que apresenta as palavras que preenchem corretamente as duas lacunas, respectivamente. I – A carga elétrica de um corpo que apresenta um número de elétrons ____________ ao número de prótons, é positiva. II – Nos cantos de uma caixa cúbica condutora, eletricamente carregada, a densidade de carga é ___________ que nos centros de suas faces. (a) superior – maior que (b) superior – a mesma (c) inferior – maior que (d) inferior – menor que (e) inferior – a mesma QUESTÃO 4 Duas esferas condutoras descarregadas, X e Y, colocadas sobre suportes isolantes, estão em contato. Um bastão carregado positivamente é aproximado da esfera X, como mostra a figura. Em seguida, a esfera Y é afastada da esfera X, mantendo-se o bastão em sua posição. Após esse procedimento, as cargas das esferas X e Y são, respectivamente, (a) nula, positiva (b) negativa, positiva (c) nula, nula (d) negativa, nula (e) positiva, negativa Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 7 | P á g i n a QUESTÃO 5 As figuras 1 e 2 representam as esferas W, X, Y e Z, suspensas por barbantes, e um bastão B. As esferas e o bastão encontram- se eletricamente carregados. Na figura 1, o bastão B atrai as duas esferas. Na figura 2, esse bastão, com a mesma carga elétrica que possuía na figura 1, atrai a esfera Y e repele a Z. As cargas elétricas das esferas W, X, Y e Z podem ser respectivamente: (a) + - + + (b) - - + - (c) + + - + (d) - + - - (e) + + + - QUESTÃO 6 Duas esferas metálicas pequenas, A e B de massas iguais, suspensas por fios isolantes, conforme representa a figura, são carregadas com cargas elétricas positivas que valem respectivamente q na esfera A e 2q na esfera B. Sendo F1 a força elétrica exercida por A sobre B, e F2 a força elétrica exercida por B sobre A, pode-se afirmar que: (a) F1 = F2 (b) F1 = 2F2 (c) F2 = 2F1 (d) F1 = 4F2 (e) F2 = 4F1 QUESTÃO 7 Qual o gráfico que melhor representa a maneira como varia o módulo F da força que uma carga elétrica puntiforme exerce sobre outra quando a distância r entre elas é alterada? QUESTÃO 8 (Pucmg 2004) -Assinale a afirmativa CORRETA sobre o conceito de carga elétrica. a) É a quantidade de elétrons em um corpo. b) É uma propriedade da matéria. c) É o que é transportado pela corrente elétrica. d) É o que se converte em energia elétrica em um circuito. QUESTÃO 9 (Puccamp 1998) - Os relâmpagos e os trovões são consequência de descargas elétricas entre nuvens ou entre nuvens e o solo. A respeito desses fenômenos, considere as afirmações que seguem. I. Nuvens eletricamente positivas podem induzir cargas elétricas negativas no solo. II. O trovão é uma consequência da expansão do ar aquecido. Física 02 – UniENEM/PIAP- 2017 8 | P á g i n a III. Numa descarga elétrica, a corrente elétrica é invisível sendo o relâmpago a consequência da ionização do ar. Dentre as afirmações, a) somente I é correta. b) somente II é correta. c) somente III é correta. d) somente I e II são corretas. e) I, II e III são corretas. QUESTÃO 10 (Vunesp-SP) Assinale a alternativa que apresenta o que as forças dadas pela lei da Gravitação Universal de Newton e pela lei de Coulomb têm em comum. a) Ambas variam com a massa das partículas que interagem. b) Ambas variam com a carga elétrica das partículas que interagem. c) Ambas variam com o meio em que as partículas interagem. d) Ambas variam com o inverso do quadrado da distância entre as partículas que interagem. e) Ambas podem ser tanto de atração como de repulsão entre as partículas que interagem. QUESTÃO 11 (UFRR) - A intensidade da força atuando entre duas cargas de mesmo sinal é F, quando as cargas estão separadas por uma distância d. Se a distância entre as cargas é reduzida à metade, então a intensidade da força entre as cargas: a) quadruplica b) se reduz à metade c) se reduz de quatro vezes d) duplica e) se mantem constante QUESTÃO 12 (MACKENZIE) – Duas cargas elétricas puntiformes, quando separadas pela distância D, se repelem com uma forca de intensidade F. Afastando-se essas cargas, de forma a duplicar a distância entre elas, a intensidade da forca de repulsão será igual a: a) √2𝐹 b) 2𝐹 c) 𝐹/4 d) 𝐹/2 e) 𝐹/8 QUESTÃO 13 (FEI-SP) Atrita-se um bastão de vidro com um pano de lã, inicialmente nêutrons. Pode- se afirmar: a) só a lã fica eletrizada b) só o bastão fica eletrizado c) o bastão e a lã se eletrizam com cargas de mesmo sinal d) nenhuma das anteriores e) o bastão e a lã se eletrizam com cargas de mesmo valor absoluto e sinais opostos GABARITO 1) A 7) A 13) E 2) E 8) B 3) C 9) E 4) B 10) D 5) E 11) D 6) A 12) C Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 9 | P á g i n a 2. CAMPO ELÉTRICO Campo elétrico é a região do espaço ao redor de uma carga elétrica, em que esta exerce efeitos eletrostáticos. A carga geradora do campo é denominada carga fonte (Q). Uma carga de valor pequeno (que não altere o campo da carga fonte) usada para detectar o campo gerado é denominada carga de prova (qp). A equação fundamental do campo elétrico expressa a força �⃗� sofrida pela carga de prova (q) no referido campo elétrico da carga fonte (Q) e é dada por: O campo elétrico é uma grandeza vetorial, possuindo módulo, direção e sentido, veremos o que significa cada um deles: Sua unidade no sistema internacional de medidas é: d2 E= Newton Coulomb = N C -Direção: Reta que une a carga de prova à carga fonte. -Sentido: Depende do sinal da carga fonte. 2.1 LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO As linhas de campo permitem representar um campo elétrico, que são traçadas tangente ao vetor campo elétrico em cada ponto do campo. As linhas de campo obedecem a seguinte regra: I) Em cargas positivas se afastam (Onde começam). Figura 5 Carga Pontual Positiva II) Em cargas negativas se aproximam (Onde terminam). Figura 6 Carga Pontual Negativa As linhas de campo elétrico podem informar a intensidade desse campo numa dada região. Tomando o exemplo da Figura 8, quando as linhas estão próximas (superfície A) a intensidade é maior, quanto mais afastadas a intensidade do campo elétrico diminui (superfície B). 2.2 REGRAS PARA DESENHAR LINHAS DE CAMPO. Figura 9 Intensidade do campo elétrico No caso da mecânica temos que a energia potencial gravitacional depende da altura da partícula, da mesma forma a energia potencial elétrica depende da posição da partícula carregada pelo campo elétrico. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 10 | P á g i n a As linhas para um conjunto de cargas pontuais devem iniciar nas positiva e terminar nas negativas Figura 10. O número de linhas é proporcional a intensidade da carga elétrica. Duas linhas de campo nunca devem se cruzar. Figura 10 Linhas de campo de cargas 3. ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA Nesta seção aprenderemos um aspecto importante da eletricidade que é o potencial elétrico, ao qual irá facilitar a compreensão de muitos fenômenos elétricos, que até o momento só tínhamos a força elétrica como ferramenta para obter os resultados físicos. Isto porque deixaremos de trabalhar com uma grandeza vetorial (a força elétrica) para estar trabalhando com uma grandeza escalar (o potencial elétrico). Quando uma força eletrostática age sobre duas ou mais partículas podemos associar uma energia potencial elétrica Ep a este sistema. Na variação da energia potencial a força eletrostática F exerce um trabalho T sobre as partículas, com isto temos que a variação de energia potencial é: 3. 1. POTENCIAL ELÉTRICO A energia potencial elétrica por unidade de carga elétrica é conhecida como potencial elétrico representado pela letra V: Observe que o potencial V é uma grandeza escalar. A diferença de potencial entre dois pontos A e B é: Lembrando que a variação da energia potencial elétrica é igual ao trabalho realizado Equação 4, temos que a diferença de potencial na Equação 6 pode ser escrita como: A diferença de potencial também chamada de voltagem ou tensão entre dois pontos. Portanto, quando se diz que a voltagem entre dois pontos é muito grande (alta voltagem), isto significa que o campo elétrico realiza um grande trabalho sobre uma carga que se desloca entre estes dois pontos. A unidade no S. I. do potencial elétrico é obtida pela Equação 5 que a voltagem 1J/C. Esta unidade é denominada 1 volt= 1V, em homenagem ao físico Alessandro Volta, Analogia Física Atual Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 11 | P á g i n a 3.2. VOLTAGEM EM UM CAMPO UNIFORME. Quando uma partícula se desloca em um campo elétrico, o campo exerce uma força que realiza um trabalho sobre a partícula. Podemos visualizar na Figura 11 o exemplo de uma carga elétrica entre duas placas planas e paralelas que geram um campo de intensidade �⃗⃗� , neste caso a carga q sofre um deslocamento d de um ponto A até um ponto B. Figura 11. Deslocamento d de uma carga elétrica q O trabalho realizado no deslocamento da carga elétrica é dado pelo produto entre a força F distância d: Substituído a Equação 2 em Equação 8, temos que: A diferença de potencial pode ser calcular da através do trabalho encontrado na Equação 9, para isto basta substitui-lo na Equação 7: Portanto temos que a diferença de potencial entre dois pontos quaisquer é dada por: O trabalho da força elétrica resultante, que age em q, não depende da forma da trajetória, que liga A em B, depende apenas do ponto de O elétron-volt Esta unidade de medida para a energia é conveniente quando estamos tratando de dimensões atômicas ou subatômicas. Um elétron-volt (eV) é a energia igual ao trabalho necessário para deslocar uma carga elementar e de um elétron ou um de próton, através da diferença de potencial de um volt, de acordo com a Equação 7 o valor absoluto deste trabalho é: 1(eV)= e(1V) = (1,60x10-19C)(1J/C)= 1,60x10-19 A organização europeia para pesquisa nuclear, mais conhecida como CERN, possui o maior colisor de partículas do mundo o (LHC), que acelera prótons a 7 TeV. Uma comparação interessante com este valor é o exemplo de um mosquito com massa de 60 mg, voando a 20 cm/s, a energia cinética obtida por ele é aproximadamente 7 TeV. Entretanto, o mosquito possui trilhões de partículas que compõe suas moléculas, enquanto que o LHC concentra a energia esta energia em apenas umpróton, que comparado com cada ramo temos o equivalente a energia cinética de uma motocicleta de 150 kg com uma velocidade de 150 km/h. Portanto se uma pessoa fosse atingida por um ramo de prótons seria equivalente ao choque de uma motocicleta a 150 km/h. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 12 | P á g i n a partida A e do ponto de chegada B. Esse trabalho é positivo (trabalho motor), pois a força elétrica está a favor do deslocamento. Se q fosse levada de B até A, a força elétrica teria sentido contrário ao deslocamento e o trabalho seria negativo (trabalho resistente). 3.3. SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS Quando uma superfície cujos pontos possuem o mesmo potencial é denominada superfície equipotencial. Podendo ser uma superfície imaginaria ou real. Na Figura 12 temos seções retas de superfícies equipotencial de um campo uniforme. Figura 12 Linhas de campo e superfícies equipotenciais Nestas superfícies o campo elétrico não realiza nenhum trabalho T sobre uma partícula carregada quando se desloca de um ponto a outro. Este resultado pode ser obtido através da Equação 7: Como nas superfícies equipotenciais os pontos possuem os mesmos potenciais temos que Vi= Vf , logo a equação acima fica: As superfícies equipotenciais produzidas por uma carga pontual ou qualquer distribuição com simetria esférica são uma família de esferas concêntricas Figura 12 para uma carga pontual e Figura 13 para um dipolo elétrico. Figura 13 Superfície Equipotencial Figura 14 Superfícies equipotenciais de um dipolo Portanto as superfícies equipotenciais são sempre linhas perpendiculares ao campo elétrico. 3. 4. CAPACITÂNCIA E CAPACITORES O capacitor é dispositivo utilizado para armazenar cargas elétricas, por exemplo, em uma câmera fotográfica um capacitor carregado fornece energia com certa rapidez para o acionamento do flash. Um capacitor é constituído de dois condutores separados por um isolante (ou imersos no vácuo). Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 13 | P á g i n a Figura 15 Capacitores A simbologia utilizada nos diagramas de circuitos para um capacitor é: Onde nesse símbolo as linhas verticais representam os condutores e as linhas horizontais os terminais dos condutores. Um método de carregar um capacitor é conectando os seus dois terminais em dois terminais de uma bateria Figura 16. Figura 16. Capacitor C conectado a uma bateria B. Em um capacitor a carga q e a diferença de potencial V são proporcionais, ou seja, A constante de proporcionalidade C é chamada de capacitância do capacitor, seu valor é em função da geometria das placas e não depende da carga nem diferença de potencial. No sistema de unidades a capacitância é coulomb por volt, que recebe o nome de farad 1 farad= 1F= 1 coulomb por volt= 1C/V Submúltiplos: 1microfarad= 1µF= 10-6F 1nonofarad= 1nF= 10-9F 1picofarad= 1pF= 1012F 3. 5. ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES Os capacitores de um circuito às vezes podem ser substituídos por um capacitor equivalente, ou seja, um conjunto de capacitores pode ser representado por um único capacitor com a mesma capacitância. Isto ocorre através da associação de capacitores que pode ser em paralelo ou em série, veja cada um desses caso: 3.5.1 CAPACITORES EM SÉRIE Na associação em série, a armadura negativa de um capacitor está ligada à armadura positiva do seguinte e assim sucessivamente. Figura 17. Associação em série. Na associação em série, todos capacitores apresentam a mesma carga Q, temos para cada capacitor: Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 14 | P á g i n a A diferença de potencial produzida pela bateria é dada pela soma desses três diferentes potenciais, assim: Logo o capacitor equivalente será: 3.5.2 CAPACITORES EM PARALELO Na associação em paralelo, as armaduras positivas estão ligadas entre si, apresentando o mesmo potencial VA, e as armaduras negativas também estão ligadas entre si, possuindo o potencial comum VB. Figura 18. Associação em paralelo. Para obtermos a capacitância equivalente devemos utilizar a equação 13 em cada capacitor, sendo que nesta configuração a diferença de potencial é constante: A carga total dos capacitores da figura 18 é: Por fim a capacitância equivalente é 3.6. ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA ARMAZENADA POR UM CAPACITOR O gerador, ao carregar o capacitor, fornece-lhe energia potencial elétrica W. Essa energia é proporcional ao produto da carga armazenada no capacitor pela ddp a ele submetida, ou seja: Sabendo que Temos que a Equação 14 fica: Note que a energia potencial elétrica de uma associação qualquer de capacitores é a soma das energias potenciais elétricas dos capacitores associado e ainda, igual à energia potencial elétrica do capacitor equivalente. QUESTÕES QUESTÃO 14 (Puccamp 1995) Considere o campo elétrico gerado pelas cargas elétricas Q1 e Q2, positivas e de mesmo módulo, posicionadas como indica o esquema adiante. Nesse campo elétrico, uma partícula P eletrizada positivamente, submetida somente às forças de repulsão de Q1 e Q2, passa, em movimento retilíneo, pelos pontos M, N e R. Nessas condições, o movimento da partícula P é Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 15 | P á g i n a A) uniforme no trecho de M a R. B) retardado, no trecho de M a N. C) acelerado, no trecho de M a N. D) retardado no trecho de N a R. E) uniformemente acelerado no trecho de M a R QUESTÃO 15 (Puccamp 1995) Duas cargas elétricas + Q e localizadas, respectivamente, nos pontos M e N indicados no esquema a seguir. Considerando os pontos 1, 2, 3 e 4 marcados no esquema, o campo elétrico resultante da ação dessas cargas elétricas é nulo A) somente no ponto 1 B) somente no ponto 2 C) somente nos pontos 1 e 2 D) somente nos pontos 3 e 4 E) nos pontos 1, 2, 3 e 4 QUESTÃO 16 (Pucmg 1997) A figura representa duas cargas elétricas fixas, positivas, sendo q1 > q2. Os vetores campo elétrico, devido às duas cargas, no ponto médio M da distância entre elas, estão mais bem representados em: QUESTÃO 17 (Puccamp 2000) Considere o esquema representando uma célula animal, onde (1) é o líquido interno, (2) é a membrana da célula e (3) o meio exterior à célula. Considere, ainda, o eixo X de abcissa x, ao longo do qual pode ser observada a intensidade do potencial elétrico. Um valor admitido para o potencial elétrico V, ao longo do eixo X, está representado no gráfico a seguir, fora de escala, porque a espessura da membrana é muito menor que as demais dimensões. De acordo com as indicações do gráfico e admitindo 1,0.10-8m para a espessura da membrana, o módulo do campo elétrico no interior da membrana, em N/C, é igual a QUESTÃO 18 (Pucpr 2001) As linhas de força foram idealizadas pelo físico inglês Michael Faraday com o objetivo de visualizar o campo elétrico numa região do espaço. Em cada ponto de uma linha de força, a direção do campo elétrico é tangente à linha. Qual das afirmações abaixo NÃO corresponde a uma propriedade das linhas de força? A) As linhas de força de um campo elétrico uniforme são paralelas e equidistantes entre si. B) Para uma carga puntiforme positiva, as linhas de força apontam "para fora" da carga. C) As linhas de força "convergem" para cargas puntiformes negativas. D) Nas vizinhanças da superfície de um condutor isolado e carregado, as linhas de força são perpendiculares à superfície. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 16 | P á g i n a E) As linhas de força do campo elétrico são sempre fechadas. QUESTÃO 19 (Pucrs 1999) A figura a seguir representa um campo elétrico não uniforme, uma carga de prova q quaisquer no interior do campo. O campo elétricoé mais intenso no ponto a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 QUESTÃO 20 (Pucmg 2003) As linhas de força de um campo elétrico são um modo conveniente de visualizar o campo elétrico e indicam a direção do campo em qualquer ponto. Leia as opções abaixo e assinale a afirmativa INCORRETA. a) O número de linhas que saem ou que entram numa carga puntiforme é proporcional ao valor da carga elétrica. b) As linhas de força saem da carga negativa e entram na carga positiva. c) As linhas de força saem da carga positiva e entram na carga negativa. d) O número de linhas por unidade de área perpendicular às linhas é proporcional à intensidade do campo. QUESTÃO 21 (Puc-rio 2004) Uma carga positiva encontra- se numa região do espaço onde há um campo elétrico dirigido verticalmente para cima. Podemos afirmar que a força elétrica sobre ela é: A) para cima. B) para baixo. C) horizontal para a direita. D) horizontal para a esquerda. E) nula. QUESTÃO 22 (Pucsp 2006) A mão da garota da figura toca a esfera eletrizada de uma máquina eletrostática conhecida como gerador de Van de Graaf. A respeito do descrito são feitas as seguintes afirmações: I. Os fios de cabelo da garota adquirem cargas elétricas de mesmo sinal e por isso se repelem. II. O clima seco facilita a ocorrência do fenômeno observado no cabelo da garota. III. A garota conseguiria o mesmo efeito em seu cabelo, se na figura sua mão apenas se aproximasse da esfera de metal sem tocá-la. Está correto o que se lê em a) I, apenas. c) I e III, apenas b) I e II, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. QUESTÃO 23 Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 17 | P á g i n a (Pucsp 2010) “Acelerador de partículas cria explosão inédita e consegue simular o Big Bang” GENEBRA – O Grande Colisor de Hadrons (LHC) bateu um novo recorde nesta terça-feira. O acelerador de partículas conseguiu produzir a colisão de dois feixes de prótons a 7 teraelétron- volts, criando uma explosão que os cientistas estão chamando de um ‘Big Bang em miniatura’”. A unidade elétron-volt, citada na materia de O Globo, refere-se à unidade de medida da grandeza física: A) corrente B) tensão C) potencia D) energia E) carga elétrica QUESTÃO 24 (Pucrs 2008) A condução de impulsos nervosos através do corpo humano é baseada na sucessiva polarização e despolarização das membranas das células nervosas. Nesse processo, a tensão elétrica entre as superfícies interna e externa da membrana de um neurônio pode variar de - 70mV - chamado de potencial de repouso, situação na qual não há passagem de íons através da membrana, até +30mV - chamado de potencial de ação, em cuja situação há passagem de íons. A espessura média de uma membrana deste tipo é da ordem de 1,0 × 10-7m. Com essas informações, pode-se estimar que os módulos do campo elétrico através das membranas dos neurônios, quando não estão conduzindo impulsos nervosos e quando a condução é máxima, são, respectivamente, em newton/coulomb GABARITO 14) B 17) D 20) B 23) D 15) A 18) E 21) A 24) A 16) C 19) B 22) B II CAPÍTULO: ELETRODINÂMICA Neste capitulo estudaremos os fenômenos elétricos relacionados com cargas em movimento, isto é, a análise de correntes e circuitos elétricos. 1. CORRENTE ELÉTRICA Corrente elétrica em um condutor é o movimento ordenado de suas cargas livres devido à ação de um campo elétrico estabelecido no seu interior pela aplicação de uma diferença de potencial (ddp) entre dois pontos de seus pontos. A intensidade da corrente é determinada pela quantidade de cargas elétricas que passam em uma secção do condutor em um intervalo de tempo. Expressa matematicamente por: Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 18 | P á g i n a A intensidade da corrente elétrica no sistema internacional de medidas possui a unidade: 1.2 RESISTÊNCIA E RESISTIVIDADE O dependo do material temos um comportamento diferente quando se estabelece nas suas extremidades uma diferença de potencial, isto é, tendo dois materiais como exemplo o cobre e o vidro, teremos resultados diferentes para cada um deles. A explicação disto é que cada material apresenta uma oposição em oferece a passagem de corrente através dele (Máximo e Alvarenga, 2000), esta grandeza relaciona a diferença de potencial (ddp) e corrente elétrica estabelecida no condutor através da equação: R= 𝑉𝑎𝑏 𝑖 Onde lê-se que a resistência elétrica R é igual a diferença de potencial Vab sobre a corrente elétrica i. Portanto, quando maior for o valor de R, maior será a oposição que o condutor oferecerá à passagem de corrente. A unidade da resistência elétrica no S.I é dada em: 𝑉 𝑖 = 1 ohm = 1Ω 1. 3. ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES 1. 3. 1. ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE Quando resistores são conectados de forma que a saída de um se conecte a entrada de outro e assim sucessivamente em uma única linha, diz-se que os mesmo estão formando uma ligação em série. Figura 19 Resistores em série A resistência equivalente do circuito vai ser a soma das resistências. A resistência total do circuito é representado pela equação acima. 1. 3. 2. ASSOCIAÇÃO EM PARALELO Quando a ligação entre resistores é feita de modo que início de um resistor é ligado ao início de outro, e o terminal final do primeiro ao terminal final do segundo, caracteriza-se uma ligação paralela. Neste tipo de ligação, a corrente tem mais de um caminho para percorrer o circuito, sendo assim ela se divide inversamente proporcional ao valor do resistor. Já a tensão aplicada é a mesma a todos os resistores envolvidos na ligação paralela. A resistência equivalente do circuito ligado paralelamente é representado matematicamente por. (USP) As figuras mostram seis circuitos de lâmpadas e pilhas ideais. A figura (1), no quadro, mostra uma lâmpada L de resistência R ligada a uma pilha de resistência interna nula, As lâmpadas cujos brilhos são maiores que o da lâmpada do circuito (I) são: Figura 20 Resistores em paralelo Figura 21 Associação mista Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 19 | P á g i n a 1. 3. 3. ASSOCIAÇÃO MISTA É o caso mais encontrado em componentes eletrônicos, neste caso há resistores ligados em séries e interligados a outros paralelos. 1. 4. A LEI DE OHM Georg Ohm foi um cientista alemão que realizou várias experiências, medido a relação entre as voltagens e as respectivas correntes para diferentes materiais. Sua conclusão é que para diferentes materiais condutores em especiais os metálicos, sempre apresentam o mesmo valor da resistência, sendo independente da voltagem aplicada, isto é: (𝑉𝑎𝑏)1 𝑖1 = (𝑉𝑎𝑏)2 𝑖2 =... Ou seja, (𝑉𝑎𝑏)1 𝑖1 = constante Gráfico de Vab x i Os materiais que obedecem a lei de ohm são chamados condutores ôhmicos, onde R é a constante de proporcionalidade entre Vab α i Portanto se construímos um gráfico de Vab x i, obteremos uma reta Figura 23, cujo o valor da inclinação é a resistência do condutor (Máximo e Alvarenga, 2000). Figura 22 Gráfico do Potencial versus corrente elétrica Para um material que não obedece a lei de ohm o gráfico não será retilíneo Figura 24. Figura 23 Para um material que não obedece a lei de ohm 1.5 COMPONENTES DE UM CIRCUITO ELÉTRICO. O ato de você acionar uma lâmpada, necessita que exista um circuito e vários componentes presentes, veremos qual a função de cada um. a) GERADOR: É um dispositivo elétrico que transforma uma modalidade qualquer de energia em energia elétrica. Nos seus terminais é mantida uma ddp que é derivada dessa transformação.Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 20 | P á g i n a b) RECEPTOR: Receptor é um dispositivo elétrico capaz de transformar energia elétrica em outra modalidade qualquer de energia que não seja unicamente calor. Um receptor que transforma energia elétrica unicamente em calor é chamado receptor passivo (resistor). c) DISPOSITIVO DE MANOBRA: São elementos que servem para acionar ou desligar um circuito elétrico como as chaves e os interruptores representados simbolicamente na Figura 11: Figura 24. Simbologia de uma chave de um circuito. d) DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO São dispositivos que, ao serem atravessados por uma corrente de intensidade maior que a prevista, interrompem a passagem da corrente elétrica, preservando os demais elementos do circuito. Os mais comuns são os fusíveis e os disjuntores. e) APARELHOS DE MEDIÇÃO- AMPERÍMETRO E VOLTÍMETRO. Na prática são utilizados nos circuitos elétricos aparelhos destinados a medições elétricos, chamados de forma genérica galvanômetros. Quando este aparelho é destinado a medir intensidade de corrente elétrica, ele é chamado de Amperímetro. Será considerado ideal, quando sua resistência interna for nula. AMPERÍMETRO: Devemos ligar um amperímetro em série no circuito, fazendo com que a corrente elétrica passe por ele e então registre o seu valor. É exatamente por isso que num amperímetro ideal a resistência interna deve ser nula, já que o mínimo valor existente de resistência mudará o resultado marcado no amperímetro. O amperímetro deve ser instalado de acordo com a figura abaixo Figura 25. Figura 25. Amperímetro em série em um circuito. VOLTÍMETRO Quando o aparelho é destinado a medir a d.d.p. entre dois pontos de um circuito, ele é chamado de Voltímetro. Será considerado ideal, quando possuir resistência interna infinitamente grande. Devemos ligar um voltímetro em paralelo ao resistor que queremos medir sua d.d.p., fazendo com que nenhuma corrente elétrica passe por ele. É exatamente por isso que no caso ideal ele deve possuir resistência elétrica infinita, fazendo com que a corrente elétrica procure o caminho de menor resistência. O voltímetro deve ser instalado de acordo com a figura abaixo Figura 26. Figura 26. Voltímetro em paralelo no circuito. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 21 | P á g i n a QUESTÕES QUESTÃO 25 (UFAL) Admitindo-se constante e não nula a resistência interna de uma pilha, o gráfico da tensão (U) em função da corrente (i) que atravessa essa pilha é melhor representado pela figura: QUESTÃO 26 (Enem 2007) – Qual das seguintes fontes de produção de energia é a mais recomendável para a diminuição dos gases causadores do aquecimento global? A) Óleo diesel. B) Gasolina. C) Carvão mineral. D) Gás natural. E) Vento. QUESTÃO 27 (UFMG 2009) Observe este circuito, constituído de três resistores de mesma resistência R; um amperímetro A; uma bateria ε; e um interruptor S: Considere que a resistência interna da bateria e a do amperímetro são desprezíveis e que os resistores são ôhmicos. Com o interruptor S inicialmente desligado, observa-se que o amperímetro indica uma corrente elétrica I.Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que, quando o interruptor S é ligado, o amperímetro passa a indicar uma corrente elétrica: A) 2I/3 B) I/2 C) 2I D) 3I QUESTÃO 28 (Vunesp-2002) Três resistores idênticos, cada um deles com resistência R, duas pilhas P1 e P2 e uma lâmpada L estão dispostos como mostra a figura. Dependendo de como estão as chaves C1 e C2, a lâmpada L pode brilhar com maior ou menor intensidade ou, mesmo, ficar apagada, como é a situação mostrada na figura. Sabendo que em nenhum caso a lâmpada se queimará, podemos afirmar que brilhará com maior intensidade quando as chaves estiverem na configuração mostrada na alternativa: Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 22 | P á g i n a QUESTÃO 29 (UFB) Para se determinar a resistência R do circuito abaixo, utiliza-se dois aparelhos de medidas A e V. De acordo com a figura acima temos que: A) Q é um voltímetro B) P é um amperímetro C) P é um amperímetro e Q é um voltímetro D) Q é um amperímetro e P é um voltímetro E) Nada se pode afirmar sobre P e Q QUESTÃO 30 (PUC-RIO 2008) No circuito apresentado na figura abaixo, considerando que a potência dissipada não poderá ser nula, qual das chaves deve ser fechada permitindo a passagem de corrente elétrica pelo circuito, tal que a potência dissipada pelas resistências seja a menor possível? A) chave 2 B) chave 3 C) chaves 1 e 2 D) chaves 1 e 3 E) chaves 1, 2 e 3 QUESTÃO 31 (UDESC 2008) Em Santa Catarina, as residências recebem energia elétrica da distribuidora Centrais Elétricas de Santa Catarina S. A. (CELESC), com tensão de 220 V, geralmente por meio de dois fios que vêm da rede externa. Isso significa que as tomadas elétricas, nas residências, têm uma diferença de potencial de 220 V. Considere que as lâmpadas e os eletrodomésticos comportam-se como resistências. Pode-se afirmar que, em uma residência, a associação de resistências e a corrente elétrica são, respectivamente A) em série; igual em todas as resistências. B) em série; dependente do valor de cada resistência. C) mista (em paralelo e em série); dependente do valor de cada resistência. D) em paralelo; independente do valor de cada resistência. E) em paralelo; dependente do valor de cada resistência. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 23 | P á g i n a QUESTÃO 32 (Enem 2010) Deseja-se instalar uma estação de geração de energia elétrica em um município localizado no interior de um pequeno vale cercado de altas montanhas de difícil acesso. A cidade é cruzada por um rio, que é fonte de água para consumo, irrigação das lavouras de subsistência e pesca. Na região, que possui pequena extensão territorial, a incidência solar é alta o ano todo. A estação em questão irá abastecer apenas o município apresentado. Qual forma de obtenção de energia, entre as apresentadas, é a mais indicada para ser implantada nesse município de modo a causar o menor impacto ambiental? A) Termelétrica, pois é possível utilizar a água do rio no sistema de refrigeração. B) Eólica, pois a geografia do local é própria para a captação desse tipo de energia. C) Nuclear, pois o modo de resfriamento de seus sistemas não afetaria a população. D) Fotovoltaica, pois é possível aproveitar a energia solar que chega à superfície do local. E) Hidrelétrica, pois o rio que corta o município é suficiente para abastecer a usina construída. QUESTÃO 33 (U.E. Londrina-PR) Pela secção reta de um condutor de eletricidade passam 12,0 C a cada minuto. Nesse condutor, a intensidade da corrente elétrica, em ampères, é igual a: A) 0,08 B) 0,20 C) 5,00 D) 7,20 E) 120 GABARITO 25) 29) D 33) B 26) 30) D 27) D 31) E 28) E 32) D III CAPITULO: MAGNETISMO Não se tem registro do início do estudo sobre o magnetismo, nem de sua origem. Os gregos já sabiam desde a antiguidade que certas pedras da região da Magnésia, na Ásia Menor, atraíam pedaços de ferros. Esta rocha era a magnetita (Fe3O4). As rochas que contém o minério que apresenta este poder de atração são chamadas de imãs naturais. Em 1600, William Gilbert descobriu a razão de a agulha de uma bússola orientar-se em direções definidas: a Terra é um imã permanente. E o fato de polo norte da agulha ser atraído pelo polo norte geográfico da Terra, quer dizer que este polo é, na realidade, polo sul magnético. Isso se verifica ao saber que polos de mesmo nome de dois imãs repelem- se e de nomes opostos se atraem. 1. IMÃS Os ímãs têm seus domínios magnéticosorientados em um único sentido e possuem ao seu redor um campo magnético onde exercem ações magnéticas como a magnetita, que é um ímã natural. Todo ímã possui duas regiões denominadas polos, situados nos extremos do ímã, onde este exerce de forma mais intensa suas interações magnéticas. Os polos são denominados Norte e Sul. 1.2 CAMPO MAGNÉTICO DE UM ÍMÃ O campo magnético é a região do espaço em torno de um material magnético onde se observam seus efeitos magnéticos, isto é, sua atração e sua repulsão com outros corpos. Por ser invisível, convencionou-se que o sentido das linhas de indução é tal, que elas saem do polo norte e entram no polo sul fora do ímã, e saem do polo sul e entram no polo norte dentro do ímã, conforme a Figura 27. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 24 | P á g i n a Figura 27. Indicação das linhas de campo magnético. 1.3 INTERAÇÃO MAGNÉTICA ENTRE DOIS ÍMÃS. Observe nas Figuras 12 e 13 o comportamento das linhas de campo quando interagimos polos de mesmo nome (repulsão) e polos de nomes contrários (atração). Figura 28. Repulsão.7 Figura 29. Atração. 1.4 TIPOS DE ÍMÃS O único ímã natural é a magnetita. Sua utilidade é, no entanto, apenas histórica, pois é rara, fraca e de difícil industrialização. A magnetita não passa de dióxido de ferro (Fe3O4). Também temos o ímã artificial, que é qualquer objeto que tenha adquirido propriedades magnéticas através de processos de imantação. Porém, interessa-nos, em nosso estudo, os que são imantados pelo uso de corrente elétrica, que podem ser classificados em artificiais permanentes e artificiais temporários. Os artificiais permanentes têm a característica de conservarem o seu próprio campo magnético, mesmo depois de cessado o campo indutor ou a corrente elétrica, tal como o aço. Os artificiais temporários têm a característica de não conservarem o campo magnético após cessado o campo indutor ou a corrente elétrica, tal como o ferro. 1.5 MATERIAIS MAGNÉTICOS E NÃO MAGNÉTICOS Materiais magnéticos são aqueles que permitem a orientação de seus ímãs elementares, tais como ferro, aço e níquel. Os materiais não magnéticos são aqueles onde os efeitos magnéticos de seus ímãs elementares anulam-se completamente, não reagindo a um campo magnético externo, tais como plásticos, madeiras e borrachas. 1.6 CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE Campo magnético pode ser definido como a região em volta de um ímã onde ocorrem interações magnéticas. Também é possível definir um vetor que descreva este campo, chamado vetor indução magnética (B) e usamos como unidade de campo magnético o símbolo T, denominado tesla. Portanto, no SI a unidade de campo magnético é tesla (T). O primeiro a afirmar que a Terra se comportava como um ímã gigante foi o cientista Willian Gilbert, com um simples experimento que consistia na colocação de um ímã suspenso livremente pelo seu centro de gravidade na superfície da Terra. Nesta experiência, repetida diversas vezes, verificou que o ímã sempre se orientava na direção norte-sul, com isso concluíram que realmente a Terra se comportava como um ímã. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 25 | P á g i n a Os polos magnéticos estão localizados nos extremos do eixo magnético e próximos aos polos geográficos, ou seja, o polo magnético sul está próximo do norte geográfico e o polo magnético norte está próximo do sul geográfico. E o eixo magnético não coincide com o eixo de rotação da Terra, sendo estes separados por aproximadamente 13º. A bússola apresenta um imã com uma formula de agulha o qual tem a função de encontrar a direção do campo magnético da Terra. Devido esta agulha ser de ferro faz com que quando há um aumento da corrente consequentemente aumenta o campo magnético, pois eles são proporcionais. 1.7 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO James Clerk Maxwell mostrou que um raio luminoso é uma onda progressiva de campos elétricos e magnéticos, ou seja, a luz é uma onda eletromagnética. Na época de Maxwell (meados do século XIX) a luz visível e os raios infravermelhos ultravioleta eram as únicas ondas eletromagnéticas conhecidas. Nesta época Hertz descobriu o que hoje chamamos de ondas de rádio, e observou que essas ondas se propagam com a mesma velocidade da luz visível. QUESTÔES QUESTÃO 34 (Ifsp 2013) Um professor de Física mostra aos seus alunos 3 barras de metal AB, CD e EF que podem ou não estar magnetizadas. Com elas faz três experiências que consistem em aproximá-las e observar o efeito de atração e/ou repulsão, registrando-o na tabela a seguir. Após o experimento e admitindo que cada letra pode corresponder a um único polo magnético, seus alunos concluíram que A) somente a barra CD é ímã. B) somente as barras CD e EF são ímãs. C) somente as barras AB e EF são ímãs. D) somente as barras AB e CD são ímãs. E) AB, CD e EF são ímãs. QUESTÃO 35 (Unesp 2013) A bússola interior A comunidade científica, hoje, admite que certos animais detectam e respondem a campos magnéticos. No caso das trutas arco-íris, por exemplo, as células sensoriais que cobrem a abertura nasal desses peixes apresentam feixes de magnetita que, por sua vez, respondem a mudanças na direção do campo magnético da Terra em relação à cabeça do peixe, abrindo canais nas membranas celulares e permitindo, assim, a passagem de íons; esses íons, a seu turno, induzem os neurônios a enviarem mensagens ao cérebro para qual lado o peixe deve nadar. As figuras demonstram esse processo nas trutas arco-íris: Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 26 | P á g i n a Na situação da figura 2, para que os feixes de magnetita voltem a se orientar como representado na figura 1, seria necessário submeter as trutas arco-íris a um outro campo magnético, simultâneo ao da Terra, melhor representado pelo vetor QUESTÃO 36 (Ifsp 2012) Os ímãs têm larga aplicação em nosso cotidiano tanto com finalidades práticas, como em alto-falantes e microfones, ou como meramente decorativas. A figura mostra dois ímãs, A e B, em forma de barra, com seus respectivos polos magnéticos. Analise as seguintes afirmações sobre ímãs e suas propriedades magnéticas. I. Se quebrarmos os dois ímãs ao meio, obteremos quatro pedaços de material sem propriedades magnéticas, pois teremos separados os polos norte e sul um do outro. II. A e B podem tanto atrair-se como repelir-se, dependendo da posição em que os colocamos, um em relação ao outro. III. Se aproximarmos de um dos dois ímãs uma pequena esfera de ferro, ela será atraída por um dos polos desse ímã, mas será repelida pelo outro. É correto o que se afirma em A) I, apenas. B) II, apenas. C) I e II, apenas. D) I e III, apenas. E) II e III, apenas. QUESTÃO 37 Fuvest 2012 Em uma aula de laboratório, os estudantes foram divididos em dois grupos. O grupo A fez experimentos com o objetivo de desenhar linhas de campo elétrico e magnético. Os desenhos feitos estão apresentados nas figuras I, II, III e IV abaixo. Aos alunos do grupo B, coube analisar os desenhos produzidos pelo grupo A e formular hipóteses. Dentre elas, a única correta é que as figuras I, II, III e IV podem representar, respectivamente, linhas de campo A) eletrostático, eletrostático, magnético e magnético. B) magnético, magnético, eletrostático e eletrostático. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 27 | P á g i n a C) eletrostático, magnético, eletrostático e magnético. D) magnético, eletrostático, eletrostático e magnético. E) eletrostático, magnético, magnético e magnético. QUESTÃO 38 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O ano de 2009 foi o Ano Internacional da Astronomia. A 400 anos atrás, Galileu apontou um telescópio para o céu, e mudou a nossa maneira de ver o mundo,de ver o universo e de vermos a nós mesmos. As questões, a seguir, nos colocam diante de constatações e nos lembram que somos, apenas, uma parte de algo muito maior: o cosmo. (Uemg 2010) Um astronauta, ao levar uma bússola para a Lua, verifica que a agulha magnética da bússola não se orienta numa direção preferencial, como ocorre na Terra. Considere as seguintes afirmações, a partir dessa observação: 1. A agulha magnética da bússola não cria campo magnético, quando está na Lua. 2. A Lua não apresenta um campo magnético. Sobre tais afirmações, marque a alternativa CORRETA: A) Apenas a afirmação 1 é correta. B) Apenas a afirmação 2 é correta. C) As duas afirmações são corretas. D) As duas afirmações são falsas. QUESTÃO 39 (Ufg) Em uma excursão acadêmica, um aluno levou uma lanterna com uma bússola acoplada. Em várias posições durante o dia, ele observou que a bússola mantinha sempre uma única orientação, perpendicular à direção seguida pelo Sol. À noite, estando a bússola sobre uma mesa e próxima de um fio perpendicular a ela, notou que a bússola mudou sua orientação no momento em que foi ligado um gerador de corrente contínua. A orientação inicial da agulha da bússola é a mostrada na figura a seguir, onde a seta preenchida indica o sentido do campo magnético da Terra. Ao ligar o gerador, a corrente sobe o fio (saindo do plano da ilustração). Assim, a orientação da bússola passará ser a seguinte: QUESTÃO 40 (Ueg 2013) O Sol emite uma grande quantidade de partículas radioativas a todo instante. O nosso planeta é bombardeado por elas, porém essas partículas não penetram em nossa atmosfera por causa do campo magnético terrestre que nos protege. Esse fenômeno é visível nos polos e chama- se aurora boreal ou austral. Quando se observa um planeta por meio de um telescópio, e o fenômeno da aurora boreal é visível nele, esta observação nos garante que o planeta observado Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 28 | P á g i n a A) está fora do Sistema Solar. B) não possui atmosfera. C) possui campo magnético. D) possui uma extensa camada de ozônio. E) possui campo elétrico QUESTÃO 41 Para vender a fundições que fabricam aço, as grandes indústrias de reciclagem separam o ferro de outros resíduos e, para realizar a separação e o transporte do ferro, elas utilizam grandes guindastes que, em lugar de possuírem ganchos em suas extremidades, possuem A) bobinas que geram corrente elétrica. B) bobinas que geram resistência elétrica. C) dínamos que geram campo magnético. D) eletroímãs que geram corrente elétrica. E) eletroímãs que geram campo magnético. QUESTÃO 42 (Ufpr 2011) Na segunda década do século XIX, Hans Christian Oersted demonstrou que um fio percorrido por uma corrente elétrica era capaz de causar uma perturbação na agulha de uma bússola. Mais tarde, André Marie Ampère obteve uma relação matemática para a intensidade do campo magnético produzido por uma corrente elétrica que circula em um fio condutor retilíneo. Ele mostrou que a intensidade do campo magnético depende da intensidade da corrente elétrica e da distância ao fio condutor. Com relação a esse fenômeno, assinale a alternativa correta. A) As linhas do campo magnético estão orientadas paralelamente ao fio condutor. B) O sentido das linhas de campo magnético independe do sentido da corrente. C) Se a distância do ponto de observação ao fio condutor for diminuída pela metade, a intensidade do campo magnético será reduzida pela metade. D) Se a intensidade da corrente elétrica for duplicada, a intensidade do campo magnético também será duplicada. E) No Sistema Internacional de unidades (S.I.), a intensidade de campo magnético é A/m. QUESTÃO 43 Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 29 | P á g i n a (Enem 2ª aplicação 2010) Há vários tipos de tratamentos de doenças cerebrais que requerem a estimulação de partes do cérebro por correntes elétricas. Os eletrodos são introduzidos no cérebro para gerar pequenas correntes em áreas específicas. Para se eliminar a necessidade de introduzir eletrodos no cérebro, uma alternativa é usar bobinas que, colocadas fora da cabeça, sejam capazes de induzir correntes elétricas no tecido cerebral. Para que o tratamento de patologias cerebrais com bobinas seja realizado satisfatoriamente, é necessário que A) haja um grande número de espiras nas bobinas, o que diminui a voltagem induzida. B) o campo magnético criado pelas bobinas seja constante, de forma a haver indução eletromagnética. C) se observe que a intensidade das correntes induzidas depende da intensidade da corrente nas bobinas. D) a corrente nas bobinas seja contínua, para que o campo magnético possa ser de grande intensidade. E) o campo magnético dirija a corrente elétrica das bobinas para dentro do cérebro do paciente. QUESTÃO 44 (Ufal 2010) Uma corda metálica de uma guitarra elétrica se comporta como um pequeno ímã, com polaridades magnéticas norte e sul. Quando a corda é tocada, ela se aproxima e se afasta periodicamente de um conjunto de espiras metálicas enroladas numa bobina situada logo abaixo. A variação do fluxo do campo magnético gerado pela corda através da bobina induz um sinal elétrico (d.d.p. ou corrente), que muda de sentido de acordo com a vibração da corda e que é enviado para um amplificador. Qual o cientista cujo nome está associado à lei física que explica o fenômeno da geração de sinal elétrico pela variação do fluxo magnético através da bobina? A) Charles Augustin de Coulomb B) André Marie Ampère C) Hans Christian Oersted D) Georg Ohm E) Michael Faraday QUESTÃO 45 (Afa 2011) A figura abaixo mostra um ímã AB se deslocando, no sentido indicado pela seta, sobre um trilho horizontal envolvido por uma bobina metálica fixa. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 30 | P á g i n a Nessas condições, é correto afirmar que, durante a aproximação do ímã, a bobina A) sempre o atrairá. B) sempre o repelirá. C) somente o atrairá se o polo A for o Norte. D) somente o repelirá se o polo A for o Sul. QUESTÃO 46 (Fuvest 2010) Aproxima-se um ímã de um anel metálico fixo em um suporte isolante, como mostra a figura. O movimento do ímã, em direção ao anel, A) não causa efeitos no anel. B) produz corrente alternada no anel. C) faz com que o polo sul do ímã vire polo norte vice versa. D) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de atração entre anel e ímã. E) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de repulsão entre anel e ímã. GABARITO 34) B 39) A 44) E 35) B 40) C 45) B 36) B 41) E 46) E 37) A 42) D 38) B 43) C IV CAPÍTULO 1. MOVIMENTO ONDULATÓRIO O movimento ondulatório está presente de forma direta ou indireta em nosso cotidiano como, por exemplo: ondas na superfície da água, ondas sonoras, ondas luminosas, ondas de rádio, ondas eletromagnéticas, etc. CONCEITO 1: qualquer tipo de onda é uma perturbação do meio onde se propaga essa onda. CONCEITO 2: uma onda apenas transporta energia, podendo transmitir essa energia a distância. 1. 2. MOVIMENTO DE UMA ONDA TRANSVERSAL: quando uma corda horizontal vibra, sua direção de propagação e também horizontal, mas, a propagação da onda é para cima e para baixo em relação a direção de propagação da onda. Figura 30. Propagação de uma onda transversal LONGITUDINAL: se o movimento da onda tiver a mesma direção de propagação da onda, esta se denomina longitudinal como, por exemplo, uma mola que é esticada e posta a oscilar, a direção de propagação da onda é a mesma do movimento da onda. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 31 | P á g i n a Figura 31. Propagaçãode uma onda longitudinal 1. 3. TIPOS DE ONDA Vamos estudar dois tipos de onda: mecânica e eletromagnética. 1.3.1. CARACTERÍSTICAS DAS ONDAS MECÂNICAS O movimento de uma onda mecânica pode ser transversal ou longitudinal. As ondas mecânicas necessitam de um meio material para poder se propagar. Não se propagam no vácuo. A velocidade de propagação aumenta quanto maior for a densidade do meio onde a onda se propaga. A onda mecânica apenas transporta energia. 1.3.2. ONDAS ELETROMAGNÉTICAS As ondas eletromagnéticas não precisam de um meio material para se propagar, podem se propagar em um meio material ou não. CARACTERÍSTICAS DAS ONDAS ELETROMAGNÉTICAS Não necessitam de um meio material para se propagar O movimento de uma onda eletromagnética é sempre transversal. Propagam-se no vácuo A velocidade de propagação diminui quanto maior a densidade do meio onde a onda se propaga. A onda eletromagnética apenas transporta energia. Figura 32. Onda sonora 1.4. REFLEXÃO DE UMA ONDA A reflexão da onda é uma propriedade da onda que permite a mesma refletir-se quando atinge um obstáculo, exemplo: a reflexão da luz, de uma corda, do som. Figura 33. Reflexão de uma onda 1.5. REFRAÇÃO DE UMA ONDA E a propriedade da onda de se transmitir em um determinado meio material como, por exemplo: a refração da luz, do som. Figura 34. Refração de uma onda Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 32 | P á g i n a Figura 37. Fenômeno da interferência Figura 35. Sentido de Propagação 1.6. DIFRAÇÃO DE UMA ONDA A difração de uma onda é a propriedade que uma onda possui de contornar um obstáculo ao ser parcialmente interrompido por ele. Figura 36. Fenômeno da difração 1.7. INTERFERÊNCIA A interferência refere-se ao efeito físico da superposição de dois ou mais ondas de forma construtiva ou destrutiva. 1.8 efeito doppler Este efeito é percebido claramente no som (que é um tipo de onda mecânica) quando, por exemplo, uma ambulância em alta velocidade se aproxima de nós, percebemos que o som emitido é mais agudo devido a uma maior frequência sonora, ficando mais grave devido a uma menor frequência sonora durante o afastamento da ambulância em relação ao observador. Graças também ao conhecimento deste efeito podemos determinar a velocidade e a direção do movimento de muitas estrelas, uma vez que a luz também se propaga em ondas. Como se calcula a frequência e velocidade do observador e do móvel? Nós utilizamos a equação: Onde: f’ é a frequência que o observador recebe f é a frequência emitida pela fonte é a velocidade da onda é a velocidade do observador (positiva ao se aproximar da fonte, negativa ao se afastar) é a velocidade da fonte (positiva ao se afastar, negativa ao se aproximar do observador) Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 33 | P á g i n a 1. (PUCRS - 2012/1) Um sonar fetal, cuja finalidade é escutar os batimentos cardíacos de um bebê em formação, é constituído por duas pastilhas cerâmicas iguais de titanato de bário, uma emissora e outra receptora de ultrassom. A pastilha emissora oscila com uma frequência de 2,2x106Hz quando submetida a uma tensão variável de mesma frequência. As ondas de ultrassom produzidas devem ter um comprimento de onda que possibilite a reflexão das mesmas na superfície pulsante do coração do feto. As ondas ultrassônicas refletidas que retornam à pastilha receptora apresentam frequência ligeiramente alterada, o que gera interferências periódicas de reforço e atenuação no sinal elétrico resultante das pastilhas. As alterações no sinal elétrico, após serem amplificadas e levadas a um alto-falante, permitem que os batimentos cardíacos do feto sejam ouvidos. Considerando que a velocidade média das ondas no corpo humano (tecidos moles e líquido amniótico) seja 1540m/s, o comprimento de onda do ultrassom que incide no coração fetal é _________, e o efeito que descreve as alterações de frequência nas ondas refletidas chama-se _________. A alternativa que completa corretamente as lacunas é: A) 0,70mm Joule B) 7,0mm Joule C) 0,70mm Doppler D) 7,0mm Doppler E) 70mm Pascal 2. (PUCRS - 2010/2) O comprimento de uma corda de guitarra é 64,0cm. Esta corda é afinada para produzir uma nota com frequência igual a 246Hz quando estiver vibrando no modo fundamental. Se o comprimento da corda for reduzido à metade, a nova frequência fundamental do som emitido será: A) 123Hz B) 246Hz C) 310Hz D) 369Hz E) 492Hz 3. (PUCRS 2010/2) Responder à questão 3 relacionando o fenômeno ondulatório da coluna A com a situação descrita na coluna B, numerando os parênteses. Coluna A 1 – Reflexão 2 – Refração 3 – Ressonância 4 – Efeito Doppler Coluna B ( ) Um peixe visto da margem de um rio parece estar a uma profundidade menor do que realmente está. ( ) Uma pessoa empurra periodicamente uma criança num balanço de modo que o balanço atinja alturas cada vez maiores. ( ) Os morcegos conseguem localizar obstáculos e suas presas, mesmo no escuro. ( ) O som de uma sirene ligada parece mais agudo quando a sirene está se aproximando do observador. A numeração correta da coluna B, de cima para baixo, é: A) 2 – 4 – 1 – 3 B) 2 – 3 – 1 – 4 C) 2 – 1 – 2 – 3 D) 1 – 3 – 1 – 4 E) 1 – 3 – 2 – 4 Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 34 | P á g i n a 4. (PUCRS 2010/1) Em relação às ondas sonoras, é correto afirmar: A) O fato de uma pessoa ouvir a conversa de seus vizinhos de apartamento através da parede da sala é um exemplo de reflexão de ondas sonoras. B) A qualidade fisiológica do som que permite distinguir entre um piano e um violino, tocando a mesma nota, é chamada de timbre e está relacionada com a forma da onda. C) Denominam-se infrassom e ultrassom as ondas sonoras cujas frequências estão compreendidas entre a mínima e a máxima percebidas pelo ouvido humano. D) A grandeza física que diferencia o som agudo, emitido por uma flauta, do som grave, emitido por uma tuba, é a amplitude da onda. E) A propriedade das ondas sonoras que permite aos morcegos localizar obstáculos e suas presas é denominada refração. 5. (ENEM 2011) Ao diminuir o tamanho de um orificio atravessado por um feixe de luz, passa menos luz por intervalo de tempo, e proximo da situacao de completo fechamento do orifício, verifica-se que a luz apresenta um comportamento como o ilustrado nas figuras. Sabe-se que o som, dentro de suas particularidades, tambem pode se comportar dessa forma. Em qual das situacoes a seguir esta representado o fenômeno descrito no texto? A) Ao se esconder atras de um muro, um menino ouve a conversa de seus colegas. B) Ao gritar diante de um desfiladeiro, uma pessoa ouve a repetição do seu próprio grito. C) Ao encostar o ouvido no chao, um homem percebe o som de uma locomotiva antes de ouvi-lo pelo ar. D) Ao ouvir uma ambulancia se aproximando, uma pessoa percebe o som mais agudo do que quando aquela se afasta. E) Ao emitir uma nota musical muito aguda, uma cantora de opera faz com que uma taca de cristal se despedace. 6. (ENEM 2010) As ondas eletromagnéticas, como a luz visível e as ondas de rádio, viajam em linha reta em um meio homogêneo. Então, as ondas de rádio emitidas na região litorânea do Brasil não alcançariam a região amazônica do Brasil por causa da curvatura da Terra. Entretanto sabemos que é possível transmitir ondas de rádio entre essas localidades devido à ionosfera. Com a ajuda da ionosfera, a transmissão de ondas planas entre o litoral do Brasil e a região amazônica é possível por meio da A)Reflexão. B) Refração. C) Difração. D) Polarização. E) Interferência. 7. (ENEM 2010) Duas irmãs que dividem o mesmo quarto de estudos combinaram de comprar duas caixas com tampas para guardarem seus pertences dentre suas caixas, evitando, assim, a bagunça sobre a mesa de estudos. Uma delas comprou uma metálica, e a outra, uma caixa de madeira de área e espessura lateral diferentes, para facilitar a identificação. Um dia as meninas foram estudar para a prova de Física e, ao se acomodarem na mesa de estudos, guardaram seus celulares ligados dentro de suas caixas. Ao longo desse dia, uma delas recebeu ligações telefônicas, enquanto os amigos da outra tentavam ligar e recebiam a mensagem de que o celular estava fora da área de cobertura ou desligado Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 35 | P á g i n a Para explicar essa situação, um físico deveria afirmar que o material da caixa, cujo telefone celular não recebeu as ligações é de A) madeira, e o telefone não funcionava porque a madeira não é um bom condutor de eletricidade. B) metal, e o telefone não funcionava devido à blindagem eletrostática que o metal proporcionava. C) metal, e o telefone não funcionava porque o metal refletia todo tipo de radiação que nele incidia. D) metal, e o telefone não funcionava porque a área lateral da caixa de metal era maior. E) madeira, e o telefone não funcionava porque a espessura desta caixa era maior que a espessura da caixa de metal. 8. (ENEM 2009) O progresso da tecnologia introduziu diversos artefatos geradores de campos eletromagnéticos. Uma das mais empregadas invenções nessa área são os telefones celulares e smartphones. As tecnologias de transmissão de celular atualmente em uso no Brasil contemplam dois sistemas. O primeiro deles é operado entre as frequências de 800 MHz e 900 MHz e constitui os chamados sistemas TDMA/CDMA. Já a tecnologia GSM, ocupa a frequência de 1.800 MHz. Considerando que a intensidade de transmissão e o nível de recepção ―celular sejam os mesmos para as tecnologias de transmissão TDMA/CDMA ou GSM, se um engenheiro tiver de escolher entre as duas tecnologias para obter a mesma cobertura, levando em consideração apenas o número de antenas em uma região, ele deverá escolher: A) a tecnologia GSM, pois é a que opera com ondas de maior comprimento de onda. B) a tecnologia TDMA/CDMA, pois é a que apresenta Efeito Doppler mais pronunciado. C) a tecnologia GSM, pois é a que utiliza ondas que se propagam com maior velocidade. D) qualquer uma das duas, pois as diferenças nas frequências são compensadas pelas diferenças nos comprimentos de onda. E) qualquer uma das duas, pois nesse caso as intensidades decaem igualmente da mesma forma, independentemente da frequência. 9. (UFRGS 2012) Considere as seguintes afirmações sobre ondas eletromagnéticas. I – frequências de ondas de rádio são menores que frequências da luz visível. II – comprimentos de onda de microondas são maiores que comprimentos de onda da luz visível. III – energias de ondas de rádio são menores que energias de microondas. Quais estão corretas? (A) apenas I. (B) apenas II. (C) apenas III. (D) apenas II e III. (E) I, II e III. 10. (UFRGS 2012) Circuitos elétricos provocam oscilações de elétrons em antenas emissoras de estações de rádio. Esses elétrons acelerados emitem ondas de rádio que, através de modulação controlada da amplitude ou da frequência, transportam informações. Qual é, aproximadamente, o comprimento de onda das ondas emitidas pela estação de rádio da UFRGS, que opera na frequência de 1080 kHz? (Considere a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas na atmosférica igual a 3x108 m/s) (A) 3,6 x 10-6 m. (B) 3,6 x 10-3 m. (C) 2,8 x 102 m. (D) 2,8 x 105 m. (E) 2,8 x 108 m. 11. (UFRGS 2011) Em cada uma das imagens abaixo, um trem de ondas planas move-se a partir da esquerda. Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 36 | P á g i n a Os fenômenos ondulatórios apresentados nas figuras 1, 2 e 3 são, respectivamente, (A) refração – interferência – difração. (B) difração – interferência – refração. (C) interferência – difração – refração. (D) difração – refração – interferência. (E) interferência – refração – difração. 12. (UFRGS – 2010) Considere as seguintes afirmações sobre fenômenos ondulatórios e suas características. I - A difração ocorre apenas com ondas sonoras. II - A interferência ocorre apenas com ondas eletromagnéticas. III - A polarização ocorre apenas com ondas transversais. Quais estão corretas? (A) Apenas I. (B) Apenas II. (C) Apenas III. (D) Apenas I e II. (E) I, II e III. 14. (UFRGS 2009) Considere as seguintes afirmações sobre o efeito Doppler. I – ele é observado somente em ondas acústicas. II – ele corresponde a uma alteração da velocidade de propagação da onda em um meio. III – ele pode ser observado tanto em ondas transversais quanto em ondas longitudinais. Quais estão corretas? (A) apenas I. (B) apenas II. (C) apenas III. (D) apenas II e III. (E) I, II e III. 15. (UFRGS 2009) Em um experimento de interferência, similar ao experimento de Young, duas fendas idênticas são iluminadas por uma fonte coerente monocromática. O padrão de franjas claras e escuras é projetado em um anteparo distante, conforme mostra a figura abaixo. Sobre este experimento são feitas as seguintes afirmações. I – A separação entre as franjas no anteparo aumenta se a distância entre as fendas aumenta. II – A separação entre as franjas no anteparo aumenta se a distância entre o anteparo e as fendas aumenta. III – A separação entre as franjas no anteparo aumenta se o comprimento de onda da fonte aumenta. Quais estão corretas? (A) Apenas I. (B) Apenas II. (C) Apenas III. (D) Apenas II e III. (E) I, II e III. 16. (UPF 2011/2) Sobre as ondas mecânicas são feitas as afirmações a seguir: Física 02 – UniENEM/PIAP - 2017 37 | P á g i n a I. As ondas mecânicas necessitam de um meio material para a sua propagação; assim sendo, o som não se propaga no vácuo. II. As ondas mecânicas podem ser transversais ou longitudinais. III. Uma onda mecânica é transversal quando a direção da vibração é a mesma na qual se efetua a propagação da onda. IV. A polarização é um fenômeno que pode ocorrer exclusivamente com as ondas transversais. Dessas afirmações são corretas: A) I e II B) I, II e III C) I, II e IV D) II, III e IV D) Todas são corretas. 17. (UCS 2012/2) Se você pegar duas pequenas latas vazias, como as de ervilha em conserva, retirar a tampa de um dos lados de cada lata, fizer um pequeno orifício no lado oposto e colocar, nesse orifício, um fio, que pode ser de náilon, linha de costura ou barbante, ligando as duas latas por meio desse fio, é possível simular um telefone. Isso acontece porque o som se propaga pela linha como a) ondas eletromagnéticas transversais. b) ondas mecânicas longitudinais. c) pequenas partículas de matéria. d) corrente elétrica. e) ondas eletromagnéticas longitudinais. 18. (UCS 2011/1) A velocidade de uma onda na água depende da profundidade da água na região em que ela se encontra: quanto maior a profundidade, maior a velocidade da onda. A mudança de velocidade das ondas devido à mudança de características no meio de propagação é conhecida como A) difração. B) interferência. C) refração. D) batimento. E) timbre. 19. O padrão de forma de onda proveniente de um sinal eletrônico está representado na figura a seguir. A) Quantos comprimentos de ondas há na figura? B) Qual a frequência da onda? C) Sabendo que essa imagem tem 10 cm, qual
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