UFRGS - 2018 - Questão 18

   A figura abaixo representa um experimento em que um ímã está sendo aproximado com velocidade V de uma bobina em repouso, ligada em série com um galvanômetro G.

A seguir, três variantes do mesmo experimento estão representadas nas figuras I, II e III.

   Assinale a alternativa que indica corretamente as variantes que possuem corrente elétrica induzida igual àquela produzida no experimento original.
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas I e II.
(E) I, II e III.
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Resolução:

   Ao movimentar um imã próximo a uma bobina, o campo magnético em movimento induz uma corrente elétrica criando também um campo magnético induzido que tende a opor a variação do fluxo magnético relativo ao movimento do imã.
   Ao aproximar o imã da bobina, aumenta o número de linha que a atravessam, assim aumenta o fluxo magnético que através da bobina. Ao afastar o imã da bobina, o número de linhas que a atravessa diminui, diminuindo assim o fluxo magnético que atravessa a bobina.

   No experimento o imã aproxima-se da bobina com seu polo sul dirigido para a bobina. Induz-se um campo que tenta opor o aumento do fluxo magnético, bobina cria um campo que tende a afastar o imã para diminuir o fluxo que a atravessa. Para afastar o imã o polo induzido pela corrente cria um polo sul à esquerda da bobina e norte à direita. O sentido da corrente é horário para quem lha pela direita.

   Na situação I o pólo norte do imã se aproxima da bobina, aumentando o fluxo, sendo que ocorrerá uma tentativa de afastar  a bobina, criando um polo norte à esquerda da bobina e sul à direita, logo, é análogo ao caso do exemplo, assim, observando a bobina pelo seu lado direito percebe uma corrente induzida no sentido horário, análogo ao primeiro exemplo.

    Na situação II, o imã se afasta da bobina com seu polo norte dirigido para ela, será induzido um campo que tenderá atrair o pólo norte do imã, assim criará um polo sul na bobina  com corrente induzida no sentido horário.

   Na situação III e a mesma situação do exemplo, a diferença é que quem está em movimento é bobina e não o imã, mas também ocorre aumento de fluxo magnético através da bobina, uma interação de repulsão gerada pelo campo induzido que será sul à esquerda da bobina  e norte à direita. Ao observar o pólo norte induzido à direita percebe-se uma corrente no sentido anti-horário, contrário ao do exemplo.

Resposta:
Item (D)

UFRGS - 2018 - Questã0 10

A figura I representa um corpo metálico maciço, suspenso no ar por um dinamômetro, que registra o valor 16 N. A figura II representa o mesmo corpo totalmente submerso na água, e o dinamômetro registra 14 N.

Desprezando o empuxo do ar e considerando a densidade da água ρ_a = 1,0x10³ kg/m³ e a aceleração da gravidade g=10 m/s², o volume e a densidade do corpo são, respectivamente,

(A) 2,0 x 10^-4 m³ e 10,0 x 10³ kg/m³.
(B) 2,0 x 10^-4 m³ e 8,0 x 10³ kg/m³.
(C) 2,0 x 10^-4 m³ e 7,0 x 10³ kg/m³.
(D) 1,5 x 10^-3 m³ e 8,0 x 10³ kg/m³.
(E) 1,5 x 10^-3 m³ e 7,0 x 10³ kg/m³.

Resolução:

Partimos da determinação do empuxo: Como o peso real do corpo é 16 N e ao ser submerso o peso parece diminuir para 14 N significa que aparece aí uma força de sustentação contrária ao peso de 2 N, este é o valor do empuxo.
O empuxo é calculado pela equação:

Como a densidade do corpo é a razão entre sua massa e seu volume, obtemos a massa a partir do peso real,

Resposta:
Item (B)
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UFRGS- 2018 - Questão 11

Uma barra metálica de 1 m de comprimento é submetida a um processo de aquecimento e sofre uma variação de temperatura. O gráfico abaixo representa a variação Δl, em mm, no comprimento da barra, em função da variação de temperatura ΔT, em ^oC.

Qual é o valor do coeficiente de dilatação térmica linear do material de que é feita a barra, em unidades 10^-6 /^oC?
(A) 0,2.
(B) 2,0.
(C) 5,0.
(D) 20.
(E) 50.

Resolução:

O gráfico fornece a dilatação (variação no comprimento) e e a variação da temperatura.

Assim, podemos utilizar diretamente a equação da dilatação:

Que para ficar em unidades de 10^-6, é necessário acrescentar um zero à direita do 2, ficando 20.

Resposta: 
Item (D)
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UFRGS - 2018 - Questão 12

Uma quantidade de calor Q = 56.100,0 J é fornecida a 100 g de gelo que se encontra inicialmente a -10 ^oC. Sendo o calor específico do gelo c_g = 2,1 J/(g^oC), o calor específico da água c_a = 4,2 J/(g ^oC) e o calor latente de fusão C_L = 330,0 J/g, a temperatura final da água em ^oC é, aproximadamente,
(A) 83,8.
(B) 60,0.
(C) 54,8.
(D) 50,0.
(E) 37,7.

Resolução:

Ao receber energia pelo processo calor o gelo passa pelas seguintes transformações.

Assim a energia no primeiro processo é causa o aumento de temperatura de dez graus Celsius negativos para o ponto de fusão zero graus Celsius.
Para saber a quantidade de energia do total é utilizado o calor sensível, como mostra a figura.

No segundo processo a energia age provocando mudança de fase, assim a quantidade de energia é dada pela equação do calor latente:

Assim nos dois primeiros processos são utilizados 35100 joules de energia, sobrando apenas 21000 joules para ser utilizado no terceiro processo.
No terceiro processo há aumento de temperatura, assim a energia envolvida é o processo do calor sensível.

A variação de temperatura causada é de 50 ºC, assim como o líquido parte da temperatura de zero graus Celsius, a temperatura que este chega é de 50 graus Celsius.

Resposta:

Item (D)
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UFRGS - 2018 - Questão 22

A figura I, abaixo, representa esquematicamente o experimento de Young. A luz emitida pela fonte F, ao passar por dois orifícios, dá origem a duas fontes de luz F1 e F2, idênticas, produzindo um padrão de interferência no anteparo A.
São franjas de interferência, compostas de faixas claras e escuras, decorrentes da superposição de ondas que chegam no anteparo. A figura II, abaixo, representa dois raios de luz que atingem o anteparo no ponto P. A onda oriunda do orifício F1 percorre uma distância maior que a onda proveniente do orifício F2. A diferença entre as duas distâncias é ΔL.

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Se, no ponto P, há uma franja escura, a diferença ΔL deve ser igual a um número ........ de comprimentos de onda. No ponto central O, forma-se uma franja ........ decorrente da interferência ........ das ondas.
(A) inteiro − escura − destrutiva
(B) inteiro − escura − construtiva
(C) inteiro − clara − construtiva
(D) semi-inteiro − escura − destrutiva
(E) semi-inteiro − clara − construtiva

Resolução:

Ao correr uma franja escura no ponto P, significa que houve ali uma interferência destrutiva que naquele ponto os máximos de intensidade estão com fases opostas e para que isso ocorra deve haver um número semi-inteiro de comprimentos de onda na diferença de caminhos.
No ponto O o que ocorre é um encontro de cristas ou vales exatamente em fase o que significa que aí haverá uma interferência construtiva formando uma franja clara, logo,

Se, no ponto P, há uma franja escura, a diferença ΔL deve ser igual a um número SEMI-INTEIRO de comprimentos de onda. No ponto central O, forma-se uma franja CLARA decorrente da interferência CONSTRUTIVA das ondas.

Resposta:
 Item (E)

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UFRGS - 2018 - Questão 13

A velocidade máxima do vento no furacão Irma em setembro/2017 chegou a 346 km/h, o que o classifica como um furacão de categoria 5. Segundo um modelo teórico desenvolvido no MIT (Massachuttes Institute of Thecnology), um furacão pode ser tratado como uma máquina de calor de Carnot. A tempestade extrai calor do oceano tropical quente (água como fonte de calor) e converte parte do calor em energia cinética (vento). Nesse modelo, a velocidade máxima V_máx pode ser obtida da equação

Nessa equação, T_oce e T_atm são, respectivamente, a temperatura da superfície do oceano e a temperatura no nível do topo da nuvem a cerca de 12 a 18 km, ambas em K, e E corresponde à taxa de transferência de calor do oceano para a atmosfera. Considere, no modelo, os seguintes processos.

I - Diminuição da temperatura na superfície do oceano.

II - Aumento na diferença de temperatura entre a superfície do oceano e o topo da nuvem na atmosfera.

III- Diminuição na taxa de transferência de calor.

Quais processos contribuem para o aumento da velocidade máxima do vento em um furacão?

(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas I e II.
(E) I, II e III.

Resolução:

I - Na queda de temperatura do oceano, a variação de temperatura cai também, assim o valor dentro da raiz diminui e por consequência a velocidade. Não contribui.

II - Aumentando a diferença de temperatura o número dentro da raiz aumenta, assim o resultado da velocidade máxima é aumentada também. Contribui.

III - A diminuição na taxa de transferência de energia também faz diminuir a velocidade máxima do vento. Não contribui.

Resposta:
Apenas II. Item (B)
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