UFRGS 2023 - QUestão 28

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. O fóton, manifestação da luz como partícula, também chamado de quantum da radiação eletromagnética, tem massa ........ e carga ........ . 

(A) igual à massa do elétron – nula 

(B) igual à massa do elétron – positiva 

(C) igual a zero – negativa 

(D) igual a zero – nula 

(E) igual à massa do elétron – negativa

Resolução:

Entre as caracteristícas dos fótons a ausência de massa é o que permite viaje à velocidade de 300.000 km/s, e diminui sua interação com a matéria é ausência de carga elétrica.

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Assim, massa e a carga do fóton são nulas.

Resposta:

Item (D)

Questão 27 - UFRGS 2023

 Um próton é acelerado, a partir do repouso, por um campo elétrico uniforme , ao longo da distância L, conforme indicado na figura. A seguir, o próton entra em uma região do espaço onde há um campo magnético uniforme , ortogonal a e com a direção perpendicular à figura e entrando na página. Como consequência da interação com o campo magnético, o próton percorre um arco circular de raio r. Todo o sistema encontra-se em ambiente de vácuo.

Se, no lugar do próton, a partícula acelerada a partir do repouso fosse um núcleo de hélio (partícula alfa), a trajetória circular na presença do campo magnético teria, como valor mais próximo para seu raio,

(A) 1,00 r. 

(B) 2,00 r. 

(C) 0,71 r. 

(D) 1,41 r. 

(E) 0,50 r.

Resolução:

    Na eletrodinâmica clássica, a massa da partícula é capaz de alterar o movimento de um objeto, pela segunda lei de Newton sabe-se que corpos com maior massa nessecitar de maiores raios para realizar uma curva(como uma motocicleta e um ônibus).

    Assim, começamos a determinar o raio do próton. 
Sabemos que ele é acelerado pela força elétrica e percorre a distância L. 

e desta forma podemos determinar a velocidade que o próton ingressa na região de campo magnético

O campo magnético gera uma força sobre o próton em que este é impelido ao movimento circular, a força resultante é centrípeta, o que nos permite determinar o raio da trajetória do próton.

Assim, o raio da trajetória do próton:

Para o núcleo de Hélio, a massa possui 4 unidades (4m) e carga é 2 prótons (2q), 

Novamente calculamos a aceleração na partícula alfa:

    Fazendo uma observação inicial, vemos que a partícula alfa tem metade da aceleração do próton e analogamente a velocidade com que entra na região do campmo magnético (raíz quadrada de 2~1,41) vezes a do próton.

Assim, o raio da trajetória do Hélio sendo determinado a partir da velocidade que este entra na região de campo magnético

Fazendo uma análise aritmética

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Resposta:

Item (D)

Questão 26 - UFRGS 2023

Uma fonte possui tensão nominal (de circuito aberto) V e resistência interna R_i, e é colocada como componente do circuito indicado na figura. A tabela apresenta valores da corrente I que percorre o circuito, para dois valores da resistência R.

A partir desses dados, assinale a alternativa que melhor representa os valores de V (em volts) e de Ri (em ohms), respectivamente. 

(A) 6 e 12. 

(B) 12 e 0,5. 

(C) 24 e 1. 

(D) 8 e 2. 

(E) 10 e 4

Resolução

O circuito apresentado indica um sistema real em que é necessário aplicar a lei do gerador real.

Aplicando para o circuito nas duas situações

Resolvendo o sistema de equações para a resistência interna da bateria

Então substituindo em qualquer uma das equações o valor encontrado para a resistência interna , podemos determinar a tensão elétrica da bateria.

Assim, concluimos que a tensão da bateria é de 12V e a resistência interna é de 0,5Ω.

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Resposta:

Item (B)

Questão 25 - UFRGS 2023

 25. Duas esferas condutoras, carregadas, são colocadas em contato, de modo que o potencial elétrico nas suas superfícies fica não nulo e com o mesmo valor em todos os pontos das superfícies. A esfera 1 tem raio R e a esfera 2 tem raio 2R. A seguir, as esferas são separadas até ficarem a grande distância uma da outra. 

Qual é a razão E₁/E₂, entre o módulo do campo elétrico na superfície da esfera 1 e o módulo do campo elétrico na superfície da esfera 2, depois da separação? 

(A) √2. 

(B) √3.

 (C) 2.

 (D) 3.

 (E) 3/2

Resolução:
Considera-se que na superfísice das esferas os campos elétricos se comportam como se elas fossem corpos puntuais, também que o potencial elétrico é o mesmo para ambas. Assim, o potencial elétrico é determina para cada esfera

Lembrando que o potencial é igual em qualquer ponto das esferas

Sabendo a relação entre as cargas elétricas, podemos determinar os campos elétricos, onde estes podem ser tratados a partir da superfície  

E com isso fazer a razão entre os campo.

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Resposta:

Item (C).

Questã 24 - UFRGS 2023

 24. Um instrumento óptico muito simples e comum é a lupa, também conhecida como lente de aumento, utilizada para visualização de, por exemplo, textos grafados em letras muito pequenas.

 Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. 

A lupa é um instrumento óptico que consiste de uma lente ........ que conjuga com eficiência uma imagem direita e ........ de um objeto colocado entre o foco e o centro óptico. 

(A) convexa – virtual 

(B) convexa – real 

(C) côncava – virtual 

(D) côncava – real 

(E) côncava – ampliada

Resolução

    A lente de uma lupa é convexa. Para formar a imagem direita, deve ocorrer da imagem ser também virtual.

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Resposta:

Item (A).

UFRGS - 2023 - Questão 23

Determinado gás sofre as transformações indicadas nos ciclos abaixo, efetuados no sentido horário. Nos gráficos, p designa pressão e V designa volume. As figuras estão na mesma escala.

Seja W o trabalho total, efetivo, realizado pelo gás ao longo de um ciclo, isto é, todo o trabalho realizado pelo gás sobre a vizinhança, descontado todo o trabalho realizado sobre o gás pela vizinhança, ao se fechar um ciclo. Assim, W pode, em princípio, ter valor positivo, negativo ou nulo. Seja Q a quantidade total, efetiva, de calor transferido para o gás pela vizinhança ao longo de um ciclo, isto é, todo o calor transferido para o gás pela vizinhança, descontado todo o calor transferido para a vizinhança pelo gás, ao se fechar um ciclo. Assim, Q pode, em princípio, ter valor positivo, negativo ou nulo. 

Ao se fechar um ciclo, é correto afirmar que 

(A) W é maior em (II) do que em (I). 

(B) Q é maior em (I) do que em (II). 

(C) Q é o mesmo para (I) e para (II). 

(D) Q é menor em (I) do que em (II). 

(E) W não depende do caminho.

Resolução:

Em um ciclo é importante lembrar que se sai de um estado e volta para o mesmo estado. A energia que não depende do caminho é a energia interna, o que significa que a variação da energia interna é nula.

Por outro lado, o trabalho realizado pelo gás (ou sobre o gás) e o calor absovido ou cedido, são variáveis que dependem do caminho. 
Assim, quando ocorre expansão o gás exerce o trabalho e por este motivo perde energia. Para tirar energia do gás sem alterar a energia interna é necessario que entre energia na forma de calor.
Do contrário, se o gás sofre compressão, o trabalho é realizado sobre o gás, o que significa que este ganha energia. Mas como a energia não fica no gás, já que a energia interna não se modifica, o calor deve retirar energia do gás. 

Em um ciclo o processo que tem maior troca de energia é que ocorre em maior pressão. 

Quando o gráfico indica uma reta vertical não há variação de volume, logo, não não trabalho realizado. Isso indica que a troca de energia pelo processo do calor, ocorre para dar conta do trabalho em excesso ou em falta que a expansão ou contração agiram no sistema.
Nos gráficos, a expansão e a contração ocorrem sob as mesmas pressões em cada experimento, porém, no gráfico I, a expansão e a contração são maiores que no gráfico II, logo a energia trocada pela realização de trabalho é maior em I que em II.
Logo, de forma análoga, o calor trocado em I também é maior que o calor trocado em  II.

Resposta:

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O trabalho realizado em I é maior que em II. A variação da energia interna é igual a zero nos dois cilcos por serem ciclos, significa que Q = W e por tanto Q em I é maior que Q em II. 

Item (B)

UFRGS - 2023 - Questão 22

Em um dia de primavera, em um laboratório de ciências, um gás que se comporta como gás ideal é mantido confinado em um recipiente de volume constante. Dentro do recipiente, a pressão é de 1 atm, e a temperatura é de 13 °C. Nessas condições, o laboratorista fecha o laboratório e vai para casa. Ao retornar, no dia seguinte, o ambiente está mais aquecido, e o mesmo gás encontra-se a uma temperatura de 26 °C. Nesse momento, a pressão dentro do recipiente é 

(A) maior do que 1 atm e menor do que 2 atm. 

(B) menor do que 1 atm. 

(C) igual a 1 atm. 

(D) igual a 2 atm. 

(E) maior do que 2 atm.

Resolução:

Neste caso, listando as informações, teremos:
T₀=13°C

p₀=1 atm

T=26°C

Usamos a euqação geral dos gases 

Lembrando que o volume é constante, então o volume é anulado em cada lado da equação.

Assim, aplicando em cada situação, não esquecendo de transformar a unidade de temperatura de Celsius para Kelvin.

Assim a pressão sobe, mas pouca coisa com o aumento da temperatura.

Resposta:

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Resposta: Item (A)