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FFÍÍSSIICCAA

Edital Nº. 08/2009-DIGPE 13 de dezembro de 2009

INSTRUÇÕES PARA A REALIZAÇÃO DA PROVA

Use apenas caneta esferográfica azul ou preta.

Escreva o seu nome completo e o número do seu documento de identificação no espaço indicado nesta folha.

A prova terá duração máxima de 4 (quatro) horas, incluindo o tempo para responder a todas as questões do Caderno de Provas e preencher as Folhas de Respostas.

Ao retirar-se definitivamente da sala, entregue as Folhas de Respostas ao fiscal.

O Caderno de Provas somente poderá ser levado depois de transcorridas 3 (três) horas do início da aplicação da prova.

Confira, com máxima atenção, o Caderno de Provas, observando o número de questões contidas e se há defeito(s) de encadernação e/ou de impressão que dificultem a leitura.

Esta prova contém a seguinte numeração e pontuação de questões:

Tipo de questão Total de questões

Pontuação por questão

Total de pontuação

Discursiva 02 questões 12,5 15,0 pontos 30 pontos

Múltipla escolha 20 questões 3,5 pontos 70 pontos

Confira, com máxima atenção, se os dados constantes nas Folhas de Respostas para as questões discursivas e para as questões de múltipla escolha estão corretos.

Em havendo falhas em quaisquer das Folhas de Respostas, dirija-se ao fiscal responsável dentro do prazo destinado previamente.

As Folhas de Respostas para as questões discursivas estão identificadas com um código que sinaliza a inscrição do candidato. A capa dessas Folhas de Respostas deverá ser assinada no espaço apropriado e, quando solicitado, deverá ser destacada e entregue ao fiscal de sala.

As questões discursivas deverão ser respondidas unicamente no espaço destinado para cada resposta. Respostas redigidas fora do espaço reservado serão desconsideradas.

Assine, no espaço apropriado, a Folha de Respostas para as questões de múltipla escolha.

As Folhas de Respostas não poderão ser rasuradas, dobradas, amassadas ou danificadas. Em hipótese alguma, serão substituídas.

Para cada questão de múltipla escolha, existe apenas uma resposta certa.

Transfira as respostas para a Folha de Respostas das questões de múltipla escolha somente quando não mais pretender fazer modificações. Não ultrapassando o limite dos círculos.

NOME COMPLETO: DOCUMENTO DE IDENTIFICAÇÃO: _____________________________

CONCURSO PÚBLICO – GRUPO MAGISTÉRIO

EDITAL Nº. 08/2009-DIGPE/IFRN

PROFESSOR_FÍSICA.DOC 1

QUESTÕES DISCURSIVAS

ESTAS QUESTÕES DEVERÃO SER RESPONDIDAS NAS FOLHAS DE RESPOSTAS DAS QUESTÕES DISCURSIVAS, MANTENDO O MEMORIAL DE CÁLCULO, QUANDO FOR O CASO.

1. As leis de Kepler para o movimento planetário, empíricas, passaram a ter um suporte teórico com o

advento das leis de Newton para a dinâmica rotacional e da gravitação universal. Com base nessa informação,

a) enuncie as leis de Kepler, as leis de Newton para a dinâmica rotacional e a lei de gravitação.

b) obtenha, a partir das leis de Newton, uma das leis Kepler.

2. No laboratório de física do IFRN, os alunos de licenciatura em Física montaram um pêndulo balístico,

representado na figura a seguir.

No esquema, quando o elástico é esticado e, a seguir, liberado, o projetil é disparado na direção do pêndulo. A massa da haste que empurra o projetil é desprezível. Ao atingir o pêndulo, o projetil fica incrustado nele e ambos se deslocam até uma altura máxima h, medida com relação à posição de repouso do pêndulo. Considere que o elongamento do elástico seja x, a massa do projetil seja m, a massa do pêndulo seja M e a aceleração da gravidade seja g. Com base no exposto, responda às solicitações seguintes. a) Supondo que o coeficiente de elasticidade k do elástico seja constante, obtenha uma expressão

para a variação da energia interna do sistema elástico-projetil-pêndulo, em termos de k, x, m, M, g e h;

b) Supondo novamente que k seja constante, obtenha uma expressão para k em termos de x, m, M, g

e h;

c) se a energia potencial U, no elástico, for dada pela função U(x)=αx2-βx3, obtenha F(x), que representa a força elástica em função da posição.




FOLHA PARA RASCUNHO




QUESTÕES DE MÚLTIPLA ESCOLHA

AS RESPOSTAS DESTAS QUESTÕES DEVERÃO SER ASSINALADAS NA FOLHA DE RESPOSTAS DAS QUESTÕES DE MÚLTIPLA ESCOLHA.

1. Em uma experiência que pode ser reproduzida em casa, um ímã de neodímio, de formato cilíndrico, cai no interior de um longo tubo de cobre, aberto nas duas extremidades, cujo diâmetro interno é maior que o diâmetro das bases do ímã. Cada base do ímã corresponde a um polo magnético. O ímã cai, sob a ação da gravidade, sem tocar nas paredes do tubo. Considerando g=9,8m/s

2, analise as seguintes

afirmativas a respeito dessa experiência.

I. Durante a queda no interior do tubo, a aceleração do ímã é igual a 9,8m/s2.

II. Ao longo da trajetória do ímã no interior do tubo, a sua velocidade aumenta linearmente. III. Quanto menor for a temperatura do tubo, menor será a velocidade média do ímã ao longo da queda.

Em relação às afirmativas anteriores, pode-se concluir que a) apenas I e II estão corretas. b) apenas III está correta. c) apenas II e III estão corretas. d) todas estão corretas.

2. Uma linha de transmissão de energia elétrica funciona com uma tensão de 5x10

5V e abastece uma

região onde existem aproximadamente 2x107

domicílios. Destes, cerca de 5% têm 1 aparelho de ar-condicionado cada. Em média, cada aparelho tem potência igual a 7500Btu/h. Considerando que a potência elétrica desse aparelho é 1kW, o aumento da corrente elétrica na linha de transmissão, devido ao acionamento simultâneo de todos esses aparelhos, é de

a) 2kA. b) 5kA. c) 10kA. d) 20kA.




FOLHA PARA RASCUNHO




3. Uma estação de rádio opera na frequência de 500KHz. Para sintonizá-la, usa-se um circuito oscilante formado por um indutor e um capacitor, conforme a figura.

Sabendo que a indutância é aproximadamente 1μH e que o inverso do quadrado da frequência angular do circuito é igual ao produto entre a indutância e a capacitância, pode-se afirmar que o valor aproximado da capacitância e o fenômeno físico relacionado com a sintonização da rádio pelo circuito oscilante são, respectivamente, a) 100ηF e ressonância. b) 100ηF e auto-indução. c) 4μF e ressonância. d) 4μF e auto-indução.

4. Um experimento simples para determinar a velocidade do som no ar consiste

em produzir ressonância de uma onda sonora em um tubo ar (ver figura ao lado). Medindo-se as alturas da coluna de ar na qual ocorre a ressonância pode-se determinar a velocidade do som. Como o efeito da ressonância é muito sensível a pequenas variações de altura da coluna, os alunos partem de um valor aproximado dessa altura, calculado a partir de um valor padrão da velocidade do som (340 m/s). Supondo que a fonte sonora produza uma frequência de 261Hz (Dó), a altura mínima aproximada da coluna de ar na qual o estudante vai perceber a ressonância é de

a) 72 cm. b) 55 cm. c) 32 cm. d) 19 cm.

5. Sobre a grandeza física denominada calor, é correto afirmar:

a) calor é a palavra empregada para expressar qualquer forma de transmissão de energia em que não haja realização de trabalho.

b) calor é uma forma de energia que está associada diretamente ao movimento térmico das partículas de um corpo.

c) calor é a forma de transferência de temperatura entre dois corpos até que eles atinjam o equilíbrio térmico.

d) calor é uma forma de energia contida num corpo e proporcional à sua temperatura.




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6. Uma corda é percorrida por uma onda senoidal progressiva, conforme a figura abaixo. Uma partícula da

corda pode ser descrita como um elemento de massa dm e seu correspondente elemento de comprimento ds. Supondo a corda bem esticada e leve de modo que possam ser desprezados os efeitos gravitacionais sobre ela, podemos afirmar sobre a energia em qualquer ponto da corda que,

a) a energia cinética relativa ao elemento dm, e a energia potencial elástica correspondente a ds são iguais a zero, no ponto A.

b) não existe um ponto de energia zero em uma onda progressiva, visto que a onda transporta energia por todos os pontos do meio.

c) a energia cinética do elemento dm é máxima e a energia potencial relativa a ds é nula, no ponto B. d) a energia total de uma partícula da corda no ponto C é nula.

7. O fenômeno do batimento das ondas sonoras é o resultado da interferência de dois sons e é

frequentemente usado por músicos para auxiliar na afinação de instrumentos musicais. Escolha a alternativa em que a percepção e uso desse fenômeno estão corretamente descritos.

a) É percebida como uma onda de amplitude constante e frequência variável. Afinar o instrumento

significa eliminar as flutuações de freqüência do som percebido. b) O batimento é percebido como dois sons de frequências diferentes, ou seja, sons dissonantes.

Afinar o instrumento significa eliminar essa dissonância. c) É percebida como uma única frequência sonora cuja amplitude varia de forma periódica. Afinar o

instrumento significa eliminar as oscilações de amplitude. d) É percebida como uma variação periódica de amplitude do som, que aumenta de frequência na

medida em que a diferença entre as frequências das notas diminui.

8. Na primeira metade dos anos 70, o governo brasileiro comprou da França aviões de caça supersônicos Mirage para a força aérea. Esses aviões exibiram suas capacidades na forma de voos supersônicos sobre a cidade de Natal (RN) produzindo estrondos sônicos. O forte barulho causado pela onda de choque levou medo à população e chegou a quebrar vidros nos edifícios da cidade. Todos se referiam ao estrondo sônico como “a quebra da barreira do som”. Do ponto de vista da física, é correto afirmar que

Foto: http://www.cmp.caltech.edu/ refael/league/sonic_boom.jpg

a) o estrondo sônico é, na verdade, um som contínuo, produzido enquanto o objeto possuir velocidade

supersônica, mesmo que esse objeto não possua uma fonte sonora própria. b) o forte som do estrondo sônico é produzido no momento em que o objeto ultrapassa a velocidade

do som, devido ao rompimento da densa camada de ar em alta pressão produzida pelo deslocamento do objeto.

c) um objeto que não possui uma fonte sonora potente (como um avião) dificilmente produz um estrondo sônico, pois este é o resultado da soma das frentes de onda de som produzidas por essa fonte sonora.

d) o estrondo sônico é resultado de uma descompressão momentânea do ar causada pelo objeto na onda de choque que ele mesmo produziu.

http://www.cmp.caltech.edu/%20refael/league/sonic_boom.jpg

http://www.cmp.caltech.edu/%20refael/league/sonic_boom.jpg




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9. Revirando seus apontamentos, um professor de Física encontrou o esboço de um gráfico, reproduzido

abaixo. Considerando a relação com a temperatura, a alternativa que corresponde às coordenadas (x;y) que se aplicam ao comportamento das curvas e ao fenômeno observado pelo professor é a

a) Distribuição de Bose-Einstein: (x - comprimento de onda da radiação emitida; y - intensidade da radiação).

b) Distribuição de Maxwell-Boltzmann: (x - livre caminho médio das moléculas; y – velocidade quadrática média das moléculas).

c) Livre caminho médio das moléculas em um gás: (x - número de moléculas; y - diâmetro efetivo das moléculas).

d) Distribuição de Maxwell-Boltzmann: (x - velocidade das moléculas; y - número relativo de moléculas).

10. Uma usina termoelétrica consome 400g de um combustível ideal para gerar 1kWh de eletricidade. O

rendimento dessa usina se o calor de combustão do combustível ideal for 29,4MJ/kg é de

a) 30,7%. b) 27,4%. c) 55,2%. d) 15,2%.

11. A imagem real de um objeto formado por um espelho esférico côncavo está aumentada 3 vezes em

comparação ao objeto. Se o espelho for deslocado 40 cm ao longo do seu eixo ótico principal, o aumento não se altera. Para que isso ocorra, o raio de curvatura do espelho deve ser

a) 1,20 m. b) 0,60 m. c) 0,30 m. d) 0,15 m.

12. A respeito dos instrumentos de medição de grandezas elétricas, é correto afirmar que

a) uma vez que a tensão alternada varia no decorrer do tempo, um voltímetro somente mede a intensidade máxima dessa tensão.

b) um amperímetro ou um voltímetro somente podem ser usados para medir as intensidades da corrente e da tensão elétricas, não podendo indicar a polaridade das fontes.

c) se for ligado em série com um circuito, o voltímetro vai ser danificado. d) pode-se construir um amperímetro ou um voltímetro que funcionem sem o uso de uma fonte de

energia elétrica.




13. Um pesquisador mede a atividade radioativa de uma amostra de cobalto e anota o resultado obtido.

Após um ano, uma nova medição da atividade da mesma amostra é feita e se constata que ela corresponde a apenas 40% do valor medido anteriormente. Com base nos dados fornecidos, pode-se afirmar que a meia-vida do cobalto em meses é, aproximadamente, a) 8. b) 9. c) 10. d) 11.

14. Com uma balança de altíssima precisão, mediu-se a massa de uma mola real em duas situações

distintas: comprimida (com uma variação de comprimento x) e relaxada. Verificou-se que a massa da mola comprimida era ligeiramente maior que a da mola relaxada. Tal resultado é explicado pela teoria da relatividade especial e o aumento da massa da mola

a) é proporcional à aceleração com que a mola foi comprimida.

b) é dado por Δm=kx2/2c2, onde k é uma constante que depende da mola. c) não pode ser determinado analiticamente, devido ao princípio da incerteza. d) é proporcional à energia potencial elástica.

15. A radiação solar é considerada o principal agente causador do carcinoma basilar, comumente

conhecido como “câncer de pele”. Ao interagir com a radiação ultravioleta emitida pelo Sol, as moléculas de DNA da célula epitelial têm algumas ligações químicas temporariamente rompidas, pela perda de um elétron. Isso as torna susceptíveis a alterações na sua estrutura. Baseando-se nas informações acima e nos seus conhecimentos de física, é correto afirmar que a ionização da molécula de DNA a) é decorrente do aquecimento provocado pela radiação ultravioleta, altamente energética,

principalmente ao meio dia. b) ocorrerá sempre que houver incidência de radiação ultravioleta, independentemente de qual seja a

intensidade dessa radiação. c) se deve ao efeito termoiônico, que consiste no aumento da vibração molecular e consequente

emissão de elétrons. d) só ocorre se o indivíduo for exposto à radiação solar, que é a única fonte de radiação ultravioleta

existente.

16. O gráfico a seguir corresponde ao espectro de radiação de corpo negro, a diferentes temperaturas, em kelvin.

A respeito da radiação de corpo negro, é correto afirmar que

a) a intensidade total emitida por uma fonte é diretamente proporcional à temperatura dessa fonte, de acordo com a lei de Stefan-Boltzmann.

b) a intensidade da radiação é diretamente proporcional à quarta potência do comprimento de onda, o que ficou conhecido como “catástrofe do ultra-violeta”, na equação de Rayleigh.

c) a lei de Wien relaciona o deslocamento dos máximos das curvas dos gráficos com a temperatura do corpo negro e pode ser deduzida a partir da lei de Planck.

d) a lei de Kirchhoff relaciona a emissividade de um corpo com a sua temperatura.




17. Uma das consequências da teoria quântica foi a descoberta de que, em um átomo, a energia de

interação magnética orbital (U) é quantizada, sendo expressa pela equação

U = ml μB B

onde ml é o número quântico magnético (adimensional), B é o campo magnético que atua sobre o átomo e μB é o momento de dipolo magnético “elementar”, chamado de magneton de Bohr. Sendo e a carga do elétron, h a constante de Planck e m a massa do elétron, a equação que expressa o magneton de Bohr, em termos dessas grandezas, é

a) μB = em/4πh. b) μB = eh

2/4πm.

c) μB = eh/4πm. d) μB = eh/4πm

2.

18. Normalmente acontece uma boa discussão na sala de aula quando o professor sugere a possibilidade

de se usar a geladeira aberta para refrigerar o ambiente da cozinha. A razão pela qual isso não é possível é que

a) o calor produzido pela geladeira no condensador é equivalente ao calor retirado do ambiente pelo

evaporador, o que torna o processo inócuo. b) a temperatura da fonte fria (geladeira aberta) é a mesma da fonte quente (ambiente da cozinha) e

assim, pela segunda lei da termodinâmica, uma máquina térmica não pode realizar trabalho. c) a geladeira, aberta ou fechada, coloca mais calor no ambiente externo do que retira. d) a variação de entropia do sistema geladeira-ambiente é maior que zero com a geladeira fechada e é

nula com a geladeira aberta, o que contradiz a segunda lei. 19. É comum observar as cores espectrais da luz branca nas bolhas de sabão ou em uma película de óleo

flutuando sobre a água. Para que esse efeito seja possível, vários fenômenos ópticos ocorrem. Entretanto, a interferência tem um papel fundamental no aparecimento das cores. Analise as afirmativas abaixo e escolha aquelas que se aplicam corretamente ao fenômeno.

I. O aparecimento de uma cor na película é o resultado da eliminação de outra cor por interferência

destrutiva. II. Quando a luz reflete na bolha, ela deve necessariamente sofrer mudança de fase para que ocorra a

interferência. III. Uma mesma frequência de luz pode sofrer interferência construtiva ou destrutiva em lugares

diferentes da bolha. IV. O fato de haver refração da luz na parede da bolha não é essencial para o aparecimento das cores.

Em relação às assertivas anteriores, estão corretas as afirmativas a) II e III. b) I e III. c) I e IV. d) II e IV.




20. Quando queremos ver um objeto com maiores detalhes tendemos a aproximar o objeto do olho até

notarmos que a partir de um determinado ponto a imagem começa a perder nitidez. A lupa é possivelmente o equipamento óptico mais simples que usamos para aumentar a imagem que vemos dos objetos. A relação entre a ampliação angular (M) de uma lupa e sua distância focal (f) pode ser

expressa pela equaçãof

cmM

25 , onde os 25 cm são referentes ao ponto próximo do olho. Sobre o

uso da lupa, podemos afirmar que

a) se aumentarmos a distância focal, teremos que afastar o objeto da lente e a ampliação angular será maior.

b) a condição de maior ampliação angular mais confortável para o olho humano é aquela em que o objeto está colocado no foco da lente.

c) o objeto deve ser colocado em um ponto além do foco principal da lente, para a maior ampliação angular.

d) se aumentarmos a distância focal da lente, teremos que diminuir a distância entre o objeto e a lente e a ampliação será maior.




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