Física 2024

UEM
40 questões
180 minutos
40 soluções

Universidade Eduardo Mondlane

Direcção Pedagógica

Departamento de Admissão à Universidade (DAU)

Exame de admissão de Física I | 2024

Preencha as suas respostas na FOLHA DE RESPOSTAS que lhe foi fornecida no início desta prova. Não será aceite qualquer outra folha adicional, incluindo este enunciado.
Na FOLHA DE RESPOSTAS, assinale a letra que corresponde à alternativa escolhida pintando completamente o interior do círculo por cima da letra. Por exemplo, pinte assim ●.
A máquina de leitura óptica anula todas as questões com mais de uma resposta e/ou com borrões. Para evitar isto, preencha primeiro à lápis HB, e só depois, quando tiver certeza das respostas, à esferográfica (de cor azul ou preta).

Uma onda é propagada no vácuo com velocidade de $5\times10^{7}\,\frac{m}{s}$ e frequência de $2\times10^{15}\,Hz$ . Com essas informações, calcule seu comprimento de onda.

2{,}5\times10^{-6}\,m

2{,}5\times10^{-7}\,m

2{,}5\times10^{-8}\,m

2{,}5\times10^{-9}\,m

2{,}5\times10^{-10}\,m

Entre as ondas indicadas nas opções, qual não corresponde a uma onda electromagnética?

A.Infravermelha.

B.Raios X

C.Ultravioleta.

D.Luz visível.

E.Sonora

Sobre a velocidade de propagação das ondas electromagnéticas, assinale a alternativa correcta:

A.diferentes ondas electromagnéticas sempre se propagam com velocidades diferentes.

B.quando uma onda electromagnética tem sua velocidade reduzida, não é possível que ela volte a se propagar com a velocidade anterior.

C.se uma fonte de ondas electromagnéticas afastar-se de um observador, ele perceberá as ondas com menor velocidade.

D.se uma fonte de ondas electromagnéticas aproximar-se de um observador, ele perceberá as ondas com maior velocidade.

E.depende unicamente do meio no qual a onda se propaga.

Em uma experiência sobre o efeito fotoeléctrico, a superfície de certo metal, que possui função trabalho de $2{,}1\,eV$ , recebe um feixe de luz violeta com comprimento de onda de $412\,nm$ e fotões de $3\,eV$ . Qual o maior valor de energia cinética que se observa nos fotoelectrões emitidos pela superfície deste metal?

1{,}5\,eV

5{,}1\,eV

0{,}7\,eV

0{,}9\,eV

0\,eV

Certa substância, quando iluminada por fotões de $4\,eV$ , é capaz de ejectar electrões com energia de $6\,eV$ . Determine o módulo da função trabalho de tal substância.

10\,eV

2\,eV

24\,eV

1{,}5\,eV

0{,}67\,eV

O esquema a seguir representa de modo simplificado a experiência de J. J. Thomson. Um feixe de partículas sai do cátodo, passa através de um orifício no ânodo e sofre a influência das placas metálicas A e B. De acordo com esse esquema, o feixe se aproxima de A quando:

A.as placas A e B forem negativas

B.as placas A e B forem neutras

C.a placa A for positiva e a B, negativa

D.as placas A e B forem positivas

E.a placa A for negativa e a B, positiva

Um tubo de raios – x opera a uma d.d.p de $9000\,V$ . Qual é, em metros, o comprimento de onda mínimo dos raios – X emitidos pelo tubo? ( $e=1{,}6\times10^{-19}\,C$ ; $h=7\times10^{-34}\,J.s$ )

1{,}46\times10^{-11}

1{,}46\times10^{-10}

1{,}46\times10^{-8}

1{,}46\times10^{-12}

1{,}46\times10^{-6}

O efeito fotoeléctrico é um fenómeno pelo qual:

A.as correntes eléctricas podem emitir luz

B.a fissão nuclear pode ser explicada

C.electrões são arrancados de certas superfícies quando há incidência de luz sobre elas

D.as lâmpadas incandescentes comuns emitem um brilho forte

E.as correntes eléctricas podem ser fotografadas

Qual é, em nanómetros, o comprimento de onda máximo correspondente ao pico da radiação do corpo negro para a zona convectiva, cuja temperatura é $T=10^{5}\,K$ ? ( $b=3\times10^{-3}\,SI$ )

A.3 nm

B.300 nm

C.3,3 nm

D.33 nm

E.30 nm

10.

Numa experiência sobre efeito fotoeléctrico, considere a função de trabalho na lâmina de metal igual $6{,}63\,eV$ . Calcule a frequência de corte da radiação incidente, em Hz. (considere: $1\,eV=1{,}6\times10^{-19}\,J$ ; $h=6{,}63\times10^{-34}\,J\,s$ )

1{,}6\times10^{-15}

2{,}4\times10^{-14}

1{,}6\times10^{15}

2{,}75\times10^{-15}

4{,}39\times10^{15}

11.

Determine a energia de um quantum de raios X de comprimento de onda igual a $\lambda=3\times10^{-10}\,m$ . (a constante de Planck é $h=6{,}63\times10^{-34}\,J.s$ ).

6{,}33\times10^{16}\,J

6{,}63\times10^{-16}\,J

3{,}15\times10^{-16}\,J

2{,}21\times10^{-16}\,J

2{,}21\times10^{16}\,J

12.

A diferença de potencial que deve ser empregue para acelerar um electrão, se $q=1{,}6\times10^{-19}\,C$ , $c=3\times10^{8}\,m/s$ e $h=6{,}63\times10^{-34}\,J.s$ , a fim que o limite do espectro na região de frequência mais elevada seja igual a $3{,}2$ angström é:

3{,}878\times10^{3}\,V

3{,}878\times10^{-3}\,V

3{,}878\times10^{-7}\,V

2{,}578\times10^{-4}\,V

2{,}578\times10^{6}\,V

13.

No gráfico ao lado estão representadas três curvas que mostram como varia a energia emitida por um corpo negro para cada comprimento de onda, $E(\lambda)$ , em função do comprimento de onda $\lambda$ , para três temperaturas absolutas diferentes: 1000 K, 1200 K e 1600 K. Com relação à energia total emitida pelo corpo negro e ao máximo de energia em função do comprimento de onda, pode-se afirmar que a energia total é:

A.proporcional à quarta potência da temperatura e quanto maior a temperatura, menor o comprimento de onda para o qual o máximo de energia ocorre.

B.proporcional ao quadrado da temperatura e quanto maior a temperatura, maior o comprimento de onda para o qual o máximo de energia ocorre.

C.proporcional à temperatura e quanto maior a temperatura, menor o comprimento de onda para o qual o máximo de energia ocorre.

D.inversamente proporcional à temperatura e quanto maior a temperatura, maior o comprimento de onda para o qual o máximo de energia ocorre

E.inversamente proporcional ao quadrado da temperatura e quanto maior a temperatura, maior o comprimento de onda para o qual o máximo de energia ocorre.

14.

Qual é a razão entre as energias irradiadas por um corpo negro a $2500\,K$ e a $1250\,K$ ?

A.4

B.8

C.32

D.16

E.2

15.

Há pouco mais de 100 anos, Ernest Rutherford descobriu que havia dois tipos de radiação, que chamou de α e β. Com relação a essas partículas, podemos afirmar que:

A.as partículas β são constituídas por 2 protões e 2 neutrões

B.as partículas α são constituídas por 2 protões e 2 electrões

C.as partículas β são electrões emitidos pelo núcleo de um átomo instável

D.as partículas α são constituídas apenas por 2 protões

E.as partículas β são constituídas por 2 electrões, 2 protões e 2 neutrões

16.

O elemento radioactivo natural $^{232}_{90}Th$ , após uma série de emissões alfa e beta, isto é, por decaimento radioactivo, converte-se em um isótopo não-radioactivo, estável, do elemento chumbo, $^{208}_{82}Pb$ . O número de partículas alfa e beta, emitidas após o processo, é, respectivamente, de:

A.5 e 2

B.5 e 5

C.6 e 4

D.6 e 5

E.6 e 6

17.

Assinale qual das reacções abaixo é um processo de fusão nuclear:

2\,{}_1^3\mathrm{H}\to{}_2^4\mathrm{He}+2\,{}_0^1\mathrm{n}+\text{energia}

\!{}_{92}^{235}\mathrm{U}+{}_0^1\mathrm{n}\to{}_{38}^{90}\mathrm{Sr}+{}_{54}^{143}\mathrm{Xe}+3\,{}_0^1\mathrm{n}+\text{energia}

\mathrm{Zn}+2\mathrm{HCl}\to\mathrm{ZnCl_2}+\mathrm{H_2}

\!{}_6^{14}\mathrm{C}\to{}_7^{14}\mathrm{N}+{}_{-1}^{0}\beta

\!{}_{92}^{238}\mathrm{U}\to{}_2^{4}\alpha^{2+}+{}_{90}^{234}\mathrm{Th}

18.

Na reacção de fissão ${}^{235}_{92}X + {}^{1}_{0}n \to {}^{138}_{55}Y + {}^{95}_{39}Z + 3\left({}^{1}_{0}n\right) + bx + Q$ , bx representa:

2

protões

2

electrões

3

deutrões

4

protões

4

electrões

19.

Ao sofrer um determinado decaimento radioactivo, o elemento carbono 14 transforma-se em nitrogénio 14 segundo a reacção mostrada abaixo: Qual é o tipo de decaimento sofrido pelo carbono? $^{14}_{6}C\;\to\;{}^{14}_{7}N+X$

A.beta

B.alfa

C.gama

D.electrónico

E.magnético

20.

A bomba de Hidrogénio é um exemplo de reacção nuclear:

A.do tipo fissão

B.onde ocorre apenas emissão de raios alfa

C.do tipo fusão

D.onde ocorre apenas emissão de raios beta

E.onde ocorre apenas emissão de raios gama

21.

O elemento urânio é um radioisótopo físsil, isto é, pode sofrer diversos decaimentos nucleares, formando, assim, novos elementos. Em um desses decaimentos, o urânio dá origem ao elemento tório segundo a reacção abaixo: $^{235}_{92}U\to{}^{231}_{90}Th+X$ . O tipo de decaimento sofrido pelo urânio nessa reacção e a partícula X são, respectivamente:

A.decaimento alfa, electrão

B.decaimento alfa, núcleo do átomo de hélio

C.decaimento alfa, protão

D.decaimento beta, radiação electromagnética

E.decaimento gama, radiação electromagnética

22.

Ar escoa em um tubo convergente. A área da maior secção do tubo é $20\,cm^{2}$ e a da menor secção é $10\,cm^{2}$ . A massa específica do ar na secção (1) é $0{,}12\,\frac{kg}{m^{3}}$ enquanto que na secção (2) é $0{,}09\,\frac{kg}{m^{3}}$ . Sendo a velocidade na secção (1) $10\,m/s$ , determine a velocidade na secção (2).

A.26,7

B.33

C.3,2

D.2,67

E.3,3

23.

De acordo com a equação da continuidade, quanto menor for a área disponível para o escoamento de um fluido:

A.menor será sua densidade

B.maior será sua densidade

C.menor será sua velocidade

D.maior será sua velocidade

E.menor será sua temperatura.

24.

Qual o volume ocupado, a 2 atm de pressão, por certa massa de gás ideal que sofre transformações isotérmicas conforme o gráfico?

42\,cm^3

14\,cm^3

21\,cm^3

126\,cm^3

10\,cm^3

25.

Um gás perfeito à temperatura de $0\,°C$ e sob pressão de uma atmosfera ocupa um volume igual a 22,4 litros. Qual seria o volume ocupado por 5 moles deste gás a $100\,°C$ , sob a pressão de 1 atm?

A.15,3 litros

B.44,8 litros

C.18 litros

D.9 litros

E.153 litros

26.

Certa quantidade de gás ideal foi submetida às transformações indicadas no diagrama $P\cdot V$ ( $P$ = pressão e $V$ = volume). Indique nas opções a seguir a alternativa correcta:

A.Na transformação de 1 para 2 a temperatura diminui.

B.Na transformação de 2 para 3 o gás sofre contracção de volume.

C.Na transformação de 3 para 1 a temperatura permanece constante.

D.Nos pontos 1, 2 e 3 as temperaturas são iguais.

E.Na transformação 3 para 1 a pressão aumenta e o volume diminui.

27.

Um fluido escoa a $2\,m/s$ em um tubo de área transversal igual a $200\,mm^2$ . Qual é a velocidade desse fluido ao sair pelo outro lado do tubo, cuja área é de $100\,mm^2$ ?

20\,m/s

4\,m/s

0{,}25\,m/s

1{,}4\,m/s

0{,}2\,m/s

28.

Assinale o que for incorrecto nas afirmações que se seguem

A.A energia interna total permanece constante em um sistema termodinâmico isolado.

B.Quando um sistema termodinâmico recebe calor, a variação na quantidade de calor que este possui é positiva.

C.O trabalho é positivo, quando é realizado por um agente externo sobre o sistema termodinâmico, e negativo, quando é realizado pelo próprio sistema.

D.Não ocorre troca de calor entre o sistema termodinâmico e o meio, em uma transformação adiabática.

E.Não ocorre variação da energia interna de um sistema termodinâmico, em uma transformação isotérmica.

29.

O estado inicial de uma certa quantidade de gás ideal é caracterizado pelo ponto A, no gráfico $P\times V$ , representado em baixo. A temperatura no ponto A é de $300\,K$ . Variando as grandezas P, V e T da maneira como está representado no gráfico, pode-se afirmar que:

A.a transformação AB é isovolumétrica e BC é isobárica.

B.a transformação AB é isovolumétrica e BC é isotérmica.

C.a transformação AB é isocórica e BC é isovolumétrica.

D.a transformação AB é isobárica e BC é isovolumétrica.

E.a transformação AB é isobárica e BC é isotérmica.

30.

Uma dada massa de um gás perfeito está a uma temperatura de 300K, ocupando um volume V e exercendo uma pressão p. Se o gás for aquecido e passar a ocupar um volume 2V e exercer uma pressão 1,5p, sua nova temperatura será:

100\,K

300\,K

450\,K

600\,K

900\,K

31.

Uma amostra de um gás ideal sofre a sequência de processos descrita pelo gráfico pressão versus temperatura ilustrado a seguir. É correcto afirmar que o volume do gás:

A.diminui no trecho AB, permanece constante no trecho BC, aumenta no trecho CD

B.aumenta no trecho AB, permanece constante no trecho BC, diminui no trecho CD

C.aumenta no trecho AB, diminui no trecho BC, permanece constante no trecho CD

D.permanece constante no trecho AB, aumenta no trecho BC, diminui no trecho CD

E.permanece constante no trecho AB, aumenta no trecho BC, permanece constante no trecho CD

32.

O gráfico apresentado refere-se a um gás ideal, em que em seu estado inicial 1, encontra-se a uma pressão $P_A$ e volume $V_A$ . Ao ser submetido a uma transformação isotérmica, o gás passa para o estado 2, em que $P_B=0{,}8\,P_A$ . Qual é a relação entre os volumes $V_A$ e $V_B$ ?

V_A=V_B

4V_A=5V_B

5V_A=4V_B

8V_A=V_B

V_A=8V_B

33.

Considere que certa quantidade de gás ideal, mantida a temperatura constante, está contida em um recipiente cujo volume pode ser variado. Assinale a alternativa que melhor representa a variação da pressão (P) exercida pelo gás, em função da variação do volume (V) do recipiente.

34.

Em relação às transformações adiabáticas, assinale o que for correcto:

A.nas compressões adiabáticas, a temperatura e a pressão dos gases diminuem.

B.nas expansões adiabáticas, a temperatura e a pressão dos gases aumentam.

C.nas transformações adiabáticas, a troca de calor entre o gás e o meio externo é nula.

D.nas transformações adiabáticas, a temperatura do gás permanece constante.

E.em uma expansão adiabática, a energia interna dos gases tende a aumentar.

35.

Um gás sofre uma expansão sob temperatura constante, o volume ocupado inicialmente pelo gás era 0,5 litros, e no final do processo passou a ser 1,5 litros. Sabendo que a pressão inicial sob o gás era normal no ambiente, qual a pressão final sob o gás?

A.3 atm

B.0,33 atm

C.3,3 atm

D.2 atm

E.0,75 atm

36.

A figura representa duas isotérmicas em que certa massa gasosa, inicialmente no estado A, sofre uma transformação atingindo o estado B, que por sua vez sofre uma transformação, atingindo o estado C. Determine a temperatura $T_A$ e o volume $V_A$ .

200\,K

5\,l

300\,K

2\,l

400\,K

4\,l

500\,K

2\,l

500\,K

4\,l

37.

Em relação ao comprimento de onda, assinale a alternativa verdadeira:

A.é a menor distância entre dois pontos consecutivos de uma oscilação.

B.é a maior distância entre dois pontos consecutivos de uma oscilação.

C.é o espaço percorrido por uma onda a cada segundo.

D.é a distância entre o vale e a crista de uma onda.

E.é a metade da distância entre o vale e a crista de uma onda.

38.

Uma partícula descreve um MHS segundo a equação $x(t)=0{,}5\cos\left(\frac{\pi}{3}+2\pi t\right)$ (SI). Escreva a equação da velocidade.

v(t)=-2\pi\cos\left(\frac{\pi}{3}+2\pi t\right)

v(t)=-\pi\,\mathrm{sen}\left(\frac{\pi}{3}+2\pi t\right)

v(t)=-\pi\cos\left(\frac{\pi}{3}+2\pi t\right)

v(t)=-2\cos\left(\frac{\pi}{3}+2\pi t\right)7{,}5

v(t)=\pi\,\mathrm{sen}\left(\frac{\pi}{3}+2\pi t\right)

39.

O gráfico ao lado mostra a aceleração $a(t)$ em função de tempo de um corpo de massa $m=3\,kg$ preso a uma mola ideal de constante K em movimento oscilatório. Determine a amplitude do movimento.

\frac{90}{\pi^{2}}\,cm

20\,cm

5\,cm

\frac{90}{\pi}\,cm

10\,cm

40.

A figura representa o gráfico da velocidade em função do tempo das oscilações realizadas por um oscilador de mola. Escreva a equação da velocidade em função do tempo.

v(t)=4\cos\frac{\pi}{4}t\;(SI)

v(t)=4\pi\cos\frac{\pi}{2}t\;(SI)

v(t)=4\pi\cos\frac{\pi}{4}t\;(SI)

v(t)=8\pi\cos\frac{\pi}{4}t\;(SI)

v(t)=2\pi\cos\frac{\pi}{3}t\;(SI)

Respostas

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As soluções passo a passo de cada questão estão em admitela.com/exames/uem/fisica-2024/

Solução da questão 1

Resposta

2{,}5\times10^{-8}\,m

Resolução

v = \lambda f

, logo

\lambda = \dfrac{v}{f}

\lambda = \dfrac{5\times10^{7}}{2\times10^{15}} = 2{,}5\times10^{-8}\ \mathrm{m}

Resposta: C

Erro comum. Somar os expoentes ( $7+15$ ) em vez de os subtrair.

Solução da questão 2

Resposta

E.Sonora

Resolução

Infravermelho, raios X, ultravioleta e luz visível fazem parte do espectro electromagnético e propagam-se no vácuo.

O som é uma onda mecânica: precisa de um meio material e não se propaga no vácuo.

Resposta: E

Erro comum. Achar que o som é electromagnético por também ter frequência e comprimento de onda.

Solução da questão 3

Resposta

E.depende unicamente do meio no qual a onda se propaga.

Resolução

No vácuo todas as ondas electromagnéticas têm a mesma velocidade,

c = 3\times10^{8}\ \mathrm{m/s}

: A é falsa.

Ao voltar ao meio de origem, a onda recupera a velocidade anterior: B é falsa. O movimento da fonte muda a frequência percebida (efeito Doppler), não a velocidade: C e D são falsas.

A velocidade é fixada pelo meio em que a onda se propaga.

Resposta: E

Erro comum. Confundir a mudança de frequência do efeito Doppler com uma mudança de velocidade.

Solução da questão 4

Resposta

0{,}9\,eV

Resolução

Equação de Einstein:

E_{c,\max} = E_{\text{fotão}} - W

E_{c,\max} = 3 - 2{,}1 = 0{,}9\ \mathrm{eV}

. O comprimento de onda não é preciso, porque já se dá a energia do fotão.

Resposta: D

Erro comum. Somar as duas energias e obter $5{,}1\ \mathrm{eV}$ .

Solução da questão 5

Resposta

2\,eV

Resolução

E_c = E_{\text{fotão}} - W

, logo

W = E_{\text{fotão}} - E_c = 4 - 6 = -2\ \mathrm{eV}

O enunciado pede o módulo:

|W| = 2\ \mathrm{eV}

Resposta: B

Os dados são fisicamente impossíveis: um electrão não pode sair com mais energia ( $6\ \mathrm{eV}$ ) do que a do fotão que o arranca ( $4\ \mathrm{eV}$ ). A pergunta pelo módulo mostra que a resposta pretendida é $2\ \mathrm{eV}$ .

Erro comum. Somar as energias e responder $10\ \mathrm{eV}$ .

Solução da questão 6

Resposta

C.a placa A for positiva e a B, negativa

Resolução

A figura só mostra a placa B, por baixo do tubo; a placa A fica do outro lado do feixe.

O feixe da experiência de Thomson (raios catódicos) é formado por electrões, de carga negativa.

Para se aproximar de A, o feixe tem de ser atraído por A (positiva) e repelido por B (negativa).

Resposta: C

Erro comum. Esquecer que o electrão é negativo e escolher E.

Solução da questão 7

Resposta

1{,}46\times10^{-10}

Resolução

No comprimento de onda mínimo, toda a energia do electrão passa para um fotão:

eU = \dfrac{hc}{\lambda_{\min}}

Com

c = 3\times10^{8}\ \mathrm{m/s}

, que o enunciado não dá:

\lambda_{\min} = \dfrac{7\times10^{-34}\times3\times10^{8}}{1{,}6\times10^{-19}\times9000} = \dfrac{2{,}1\times10^{-25}}{1{,}44\times10^{-15}} \approx 1{,}46\times10^{-10}\ \mathrm{m}

Resposta: B

Erro comum. Errar a potência de dez ao escrever $9000 = 9\times10^{3}$ .

Solução da questão 8

Resposta

C.electrões são arrancados de certas superfícies quando há incidência de luz sobre elas

Resolução

No efeito fotoeléctrico, a luz que incide numa superfície (em geral metálica) arranca-lhe electrões.

As outras opções descrevem fenómenos diferentes: emissão de luz por uma corrente, fissão, incandescência.

Resposta: C

Erro comum. Confundir com a lâmpada incandescente, em que é a corrente que produz luz.

Solução da questão 9

Resposta

E.30 nm

Resolução

Lei de Wien:

\lambda_{\max} = \dfrac{b}{T} = \dfrac{3\times10^{-3}}{10^{5}} = 3\times10^{-8}\ \mathrm{m}

Como

1\ \mathrm{nm} = 10^{-9}\ \mathrm{m}

3\times10^{-8}\ \mathrm{m} = 30\ \mathrm{nm}

Resposta: E

Erro comum. Errar a conversão para nanómetros e responder $3\ \mathrm{nm}$ .

Solução da questão 10

Resposta

1{,}6\times10^{15}

Resolução

Na frequência de corte, a energia do fotão iguala a função trabalho:

hf_0 = W

f_0 = \dfrac{W}{h} = \dfrac{6{,}63\times1{,}6\times10^{-19}}{6{,}63\times10^{-34}} = 1{,}6\times10^{15}\ \mathrm{Hz}

Resposta: C

Erro comum. Esquecer de passar de eV para J e obter um expoente negativo.

Solução da questão 11

Resposta

6{,}63\times10^{-16}\,J

Resolução

E = hf = \dfrac{hc}{\lambda}

, com

c = 3\times10^{8}\ \mathrm{m/s}

, que o enunciado não dá.

E = \dfrac{6{,}63\times10^{-34}\times3\times10^{8}}{3\times10^{-10}} = 6{,}63\times10^{-16}\ \mathrm{J}

Resposta: B

Erro comum. Calcular $\dfrac{h}{\lambda}$ sem o $c$ , ou pôr $\lambda$ no numerador.

Solução da questão 12

Resposta

3{,}878\times10^{3}\,V

Resolução

O limite de frequência mais alta corresponde ao comprimento de onda mínimo:

qU = \dfrac{hc}{\lambda_{\min}}

, com

\lambda_{\min} = 3{,}2\ \text{\AA} = 3{,}2\times10^{-10}\ \mathrm{m}

U = \dfrac{6{,}63\times10^{-34}\times3\times10^{8}}{1{,}6\times10^{-19}\times3{,}2\times10^{-10}} \approx 3{,}88\times10^{3}\ \mathrm{V}

. A pequena diferença para A vem de arredondamentos.

Resposta: A

Erro comum. Esquecer que $1\ \text{\AA} = 10^{-10}\ \mathrm{m}$ .

Solução da questão 13

Resposta

A.proporcional à quarta potência da temperatura e quanto maior a temperatura, menor o comprimento de onda para o qual o máximo de energia ocorre.

Resolução

Lei de Stefan-Boltzmann: a energia total emitida é proporcional a

T^{4}

Lei de Wien:

\lambda_{\max} = \dfrac{b}{T}

; quanto maior a temperatura, menor o comprimento de onda do máximo. No gráfico, o pico de 1600 K é o que está mais à esquerda.

Resposta: A

Erro comum. Pensar que o pico se desloca para a direita quando a temperatura sobe.

Solução da questão 14

Resposta

D.16

Resolução

Pela lei de Stefan-Boltzmann,

E \propto T^{4}

\dfrac{E_1}{E_2} = \left(\dfrac{2500}{1250}\right)^{4} = 2^{4} = 16

Resposta: D

Erro comum. Usar só a razão das temperaturas (2) ou o seu quadrado (4).

Solução da questão 15

Resposta

C.as partículas β são electrões emitidos pelo núcleo de um átomo instável

Resolução

A partícula

\alpha

é um núcleo de hélio: 2 protões e 2 neutrões. A, B, D e E erram a composição.

A partícula

\beta

é um electrão emitido pelo núcleo, quando um neutrão se transforma num protão.

Resposta: C

Erro comum. Trocar as composições das partículas $\alpha$ e $\beta$ .

Solução da questão 16

Resposta

C.6 e 4

Resolução

Só as partículas

\alpha

mudam o número de massa, de 4 em 4:

\dfrac{232-208}{4} = 6

partículas

\alpha

Seis

\alpha

baixam o número atómico em 12:

90 - 12 = 78

. Cada

\beta

sobe-o 1 e, para chegar a 82, faltam 4: são 4 partículas

\beta

Resposta: C

Erro comum. Contar as $\alpha$ pelo número atómico, $\dfrac{90-82}{2} = 4$ , esquecendo que as $\beta$ o fazem subir.

Solução da questão 17

Resposta

2\,{}_1^3\mathrm{H}\to{}_2^4\mathrm{He}+2\,{}_0^1\mathrm{n}+\text{energia}

Resolução

Fusão é a união de núcleos leves num núcleo mais pesado.

Em A, dois núcleos de trítio formam um de hélio-4 (massa

6 = 4 + 2

, carga

2 = 2

). B é fissão, C é uma reacção química, D é um decaimento

\beta

e E um decaimento

\alpha

Resposta: A

Erro comum. Escolher B por também libertar energia, quando aí é um núcleo pesado que se divide.

Solução da questão 18

Resposta

2

electrões

Resolução

Número de massa:

235 + 1 = 138 + 95 + 3 = 236

, por isso

bx

não tem massa.

Carga:

92 = 55 + 39 + q

, logo

q = -2

: são 2 electrões.

Resposta: B

Erro comum. Escolher protões, que teriam massa e carga positiva.

Solução da questão 19

Resposta

A.beta

Resolução

O número de massa fica em 14 e o número atómico sobe de 6 para 7:

X

tem massa 0 e carga

-1

, é um electrão.

{}^{14}_{6}\mathrm{C} \to {}^{14}_{7}\mathrm{N} + {}^{0}_{-1}e

é um decaimento beta.

Resposta: A

Erro comum. Escolher «electrónico» por a partícula emitida ser um electrão; o decaimento chama-se beta.

Solução da questão 20

Resposta

C.do tipo fusão

Resolução

A bomba de hidrogénio liberta energia pela fusão de isótopos de hidrogénio (deutério e trítio) em hélio.

É a bomba atómica clássica que funciona por fissão.

Resposta: C

Erro comum. Associar todas as bombas nucleares à fissão do urânio.

Solução da questão 21

Resposta

B.decaimento alfa, núcleo do átomo de hélio

Resolução

Conservação:

A_X = 235 - 231 = 4

Z_X = 92 - 90 = 2

X = {}^{4}_{2}\mathrm{He}

, o núcleo do átomo de hélio: é um decaimento alfa.

Resposta: B

Erro comum. Pensar que a partícula alfa é um protão ou um electrão.

Solução da questão 22

Resposta

A.26,7

Resolução

O tubo converge da secção (1), a maior (

20\ \mathrm{cm^2}

), para a (2), a menor (

10\ \mathrm{cm^2}

O ar é compressível, por isso conserva-se o caudal em massa:

\rho_1A_1v_1 = \rho_2A_2v_2

v_2 = \dfrac{0{,}12\times20\times10}{0{,}09\times10} = \dfrac{24}{0{,}9} \approx 26{,}7\ \mathrm{m/s}

Resposta: A

Erro comum. Usar $A_1v_1 = A_2v_2$ , que ignora a mudança da massa específica e dá $20\ \mathrm{m/s}$ .

Solução da questão 23

Resposta

D.maior será sua velocidade

Resolução

Equação da continuidade:

A_1v_1 = A_2v_2

, o caudal mantém-se.

Se a área diminui, a velocidade tem de aumentar.

Resposta: D

Erro comum. Pensar que o fluido, mais apertado, fica mais lento.

Solução da questão 24

Resposta

126\,cm^3

Resolução

Na isotérmica,

PV

é constante. O ponto marcado tem

P = 6\ \mathrm{atm}

V = 42\ \mathrm{cm^3}

6\times42 = 2\times V

, logo

V = 126\ \mathrm{cm^3}

Resposta: D

Erro comum. Dividir 42 por 3 em vez de multiplicar: com menos pressão, o volume aumenta.

Solução da questão 25

Resposta

E.153 litros

Resolução

A 0 °C e 1 atm, uma mole ocupa 22,4 litros; 5 moles ocupam

5\times22{,}4 = 112\ \mathrm{L}

A pressão constante,

V \propto T

V = 112\times\dfrac{373}{273} \approx 153\ \mathrm{L}

Resposta: E

Erro comum. Usar graus Celsius em vez de kelvin, ou esquecer as 5 moles.

Solução da questão 26

Resposta

B.Na transformação de 2 para 3 o gás sofre contracção de volume.

Resolução

Os pontos 1 e 2 estão na isoterma: têm a mesma temperatura e 1→2 é isotérmica (A falsa). O ponto 3 fica abaixo da isoterma, com temperatura menor (D falsa).

De 2 para 3 a pressão fica em

P_1

e o volume passa de

V_2

para

V_1

, que é menor: o gás contrai-se.

De 3 para 1 o volume fica em

V_1

e a pressão sobe, por isso a temperatura sobe (C e E falsas).

Resposta: B

Erro comum. Tomar a vertical 3→1 como uma isotérmica.

Solução da questão 27

Resposta

4\,m/s

Resolução

A_1v_1 = A_2v_2

v_2 = \dfrac{200\times2}{100} = 4\ \mathrm{m/s}

A área cai para metade e a velocidade duplica.

Resposta: B

Erro comum. Inverter a razão das áreas e obter $1\ \mathrm{m/s}$ .

Solução da questão 28

Resposta

C.O trabalho é positivo, quando é realizado por um agente externo sobre o sistema termodinâmico, e negativo, quando é realizado pelo próprio sistema.

Resolução

Na convenção usada,

\Delta U = Q - W

: o trabalho é positivo quando é o sistema que o realiza (expansão) e negativo quando é realizado sobre ele.

C diz o contrário, por isso é a incorrecta. A, B e D estão certas, e E vale para um gás ideal, cuja energia interna só depende da temperatura.

Resposta: C

A afirmação E só é verdadeira para um gás ideal; a prova trata o sistema como um gás ideal.

Erro comum. Trocar o sinal do trabalho.

Solução da questão 29

Resposta

D.a transformação AB é isobárica e BC é isovolumétrica.

Resolução

A e B estão à mesma pressão (2 na escala do gráfico) e só o volume muda: AB é isobárica.

B e C estão no mesmo volume (

4\ \mathrm{m^3}

) e só a pressão muda: BC é isovolumétrica (isocórica).

Resposta: D

Erro comum. Confundir isocórica (volume constante) com isobárica (pressão constante).

Solução da questão 30

Resposta

900\,K

Resolução

\dfrac{P_1V_1}{T_1} = \dfrac{P_2V_2}{T_2}

\dfrac{pV}{300} = \dfrac{1{,}5p\cdot2V}{T_2}

T_2 = 300\times1{,}5\times2 = 900\ \mathrm{K}

Resposta: E

Erro comum. Somar os factores ( $1{,}5 + 2$ ) em vez de os multiplicar.

Solução da questão 31

Resposta

B.aumenta no trecho AB, permanece constante no trecho BC, diminui no trecho CD

Resolução

Para um gás ideal,

V = \dfrac{nRT}{P}

AB:

P

constante e

T

aumenta, o volume aumenta. BC: a recta, prolongada, passa pela origem, por isso

\dfrac{P}{T}

é constante e o volume não muda.

CD:

T

constante e a pressão sobe de 2 para 4 atm, o volume diminui.

Resposta: B

Erro comum. Ler o gráfico como se fosse $P\times V$ .

Solução da questão 32

Resposta

5V_A=4V_B

Resolução

Na isotérmica,

P_AV_A = P_BV_B = 0{,}8\,P_AV_B

V_A = 0{,}8\,V_B = \dfrac{4}{5}V_B

, ou seja,

5V_A = 4V_B

Resposta: C

Erro comum. Inverter a relação e escrever $4V_A = 5V_B$ , que daria $V_B < V_A$ .

Solução da questão 33

Resposta

Resolução

A temperatura constante,

PV = \text{constante}

, ou seja,

P = \dfrac{k}{V}

O gráfico de

P

em função de

V

é um ramo de hipérbole: a pressão desce quando o volume aumenta, sem tocar nos eixos.

Resposta: A

Erro comum. Escolher a recta decrescente (D) só porque uma grandeza sobe e a outra desce.

Solução da questão 34

Resposta

C.nas transformações adiabáticas, a troca de calor entre o gás e o meio externo é nula.

Resolução

Numa transformação adiabática não há troca de calor:

Q = 0

Então

\Delta U = -W

: numa compressão a temperatura e a pressão sobem (A falsa); numa expansão descem e a energia interna diminui (B e E falsas). Temperatura constante é a isotérmica (D falsa).

Resposta: C

Erro comum. Confundir adiabática com isotérmica.

Solução da questão 35

Resposta

B.0,33 atm

Resolução

Temperatura constante:

P_1V_1 = P_2V_2

, com

P_1 = 1\ \mathrm{atm}

(pressão normal).

P_2 = \dfrac{1\times0{,}5}{1{,}5} \approx 0{,}33\ \mathrm{atm}

Resposta: B

Erro comum. Multiplicar em vez de dividir e obter 3 atm, mais pressão numa expansão.

Solução da questão 36

Resposta

500\,K

2\,l

Resolução

Do gráfico: A (

10\ \mathrm{atm}

V_A

) e B (

4\ \mathrm{atm}

5\ \mathrm{l}

) estão na isotérmica

T_A

; C (

4\ \mathrm{atm}

3\ \mathrm{l}

) está na de 300 K.

B→C é isobárica:

\dfrac{5}{T_A} = \dfrac{3}{300}

, logo

T_A = 500\ \mathrm{K}

A→B é isotérmica:

10\,V_A = 4\times5

, logo

V_A = 2\ \mathrm{l}

Resposta: D

Erro comum. Tratar B→C como isotérmica.

Solução da questão 37

Resposta

A.é a menor distância entre dois pontos consecutivos de uma oscilação.

Resolução

O comprimento de onda é a menor distância entre dois pontos consecutivos que oscilam em fase, por exemplo duas cristas seguidas. A é a que se aproxima disto.

C descreve a velocidade da onda; a distância entre uma crista e o vale seguinte é meio comprimento de onda (D e E falsas); B fala na maior distância.

Resposta: A

A alternativa A omite «em fase»: a definição completa é a menor distância entre dois pontos consecutivos que oscilam em fase.

Erro comum. Tomar a distância entre a crista e o vale como o comprimento de onda.

Solução da questão 38

Resposta

v(t)=-\pi\,\mathrm{sen}\left(\frac{\pi}{3}+2\pi t\right)

Resolução

v = \dfrac{dx}{dt}

, e a derivada de

\cos u

-u'\,\mathrm{sen}\,u

v(t) = -0{,}5\times2\pi\,\mathrm{sen}\left(\dfrac{\pi}{3} + 2\pi t\right) = -\pi\,\mathrm{sen}\left(\dfrac{\pi}{3} + 2\pi t\right)

Resposta: B

Erro comum. Derivar o co-seno e manter o co-seno, ou esquecer o factor $2\pi$ .

Solução da questão 39

Resposta

\frac{90}{\pi^{2}}\,cm

Resolução

No gráfico,

a_{\max} = 10\ \mathrm{cm/s^2}

e os máximos estão em

t = 1\ \mathrm{s}

t = 7\ \mathrm{s}

T = 6\ \mathrm{s}

\omega = \dfrac{2\pi}{T} = \dfrac{\pi}{3}\ \mathrm{rad/s}

a_{\max} = \omega^{2}A

, logo

A = \dfrac{10}{\pi^{2}/9} = \dfrac{90}{\pi^{2}}\ \mathrm{cm}

. A massa não é precisa.

Resposta: A

Erro comum. Tomar os $10\ \mathrm{cm/s^2}$ da aceleração máxima como a amplitude.

Solução da questão 40

Resposta

v(t)=4\pi\cos\frac{\pi}{4}t\;(SI)

Resolução

t = 0

a velocidade é máxima,

4\pi\ \mathrm{m/s}

v(t) = 4\pi\cos(\omega t)

O mínimo está em

t = 4\ \mathrm{s}

, meio período:

T = 8\ \mathrm{s}

\omega = \dfrac{2\pi}{8} = \dfrac{\pi}{4}\ \mathrm{rad/s}

v(t) = 4\pi\cos\dfrac{\pi}{4}t

(SI).

Resposta: C

Erro comum. Tomar os 4 s como o período inteiro, o que dá $\omega = \dfrac{\pi}{2}$ (alternativa B).