Duas cargas elétricas puntiformes, \( Q_A \) = + \( Q \) e \( Q_B \) = −4\( Q \), são mantidas fixas no vácuo sobre uma mesma reta, separadas por uma distância \( d \). Considere \( k \) a constante eletrostática do vácuo. Analise as seguintes assertivas sobre os campos e potenciais gerados por essa configuração:

I. Se as cargas \( Q_A \) e \( Q_B \) forem inseridas simultaneamente no interior de um condutor, após o sistema alcançar o equilíbrio eletrostático, o campo elétrico e o potencial elétrico no interior do condutor serão nulos.

II. Existe um único ponto P sobre a reta que une as cargas, situado externamente ao segmento AB e mais próximo da carga \( Q_A \), onde o campo elétrico resultante é nulo. Esse ponto P está localizado a uma distância \( d \) da carga \( Q_A \).

III. O potencial elétrico resultante é nulo em dois pontos distintos sobre a reta que une as cargas: um ponto M, situado entre as cargas, a uma distância \( ^d/_5 \) de \( Q_A \); e um ponto N, situado externamente, a uma distância \( ^d/_3 \) de \( Q_A \).

Quais estão corretas?

Um capacitor de placas paralelas, com capacitância \( C \) = 10 \( μF \), é conectado a uma fonte de tensão ideal de 12 V até estar plenamente carregado. Nessa situação, a carga elétrica armazenada em sua armadura positiva é ____. Em seguida, o capacitor é desconectado da fonte e um material dielétrico com constante \( k \)=4 é inserido, preenchendo totalmente o espaço entre as placas. Com a inserção do dielétrico, a capacitância do sistema (\( C \)') torna-se 40 \( μF \) e, como a carga não se altera, a nova diferença de potencial (\( V \)') entre as placas passa a ser ____.

Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas do trecho acima.

Relacione a Coluna 1 à Coluna 2, associando os fenômenos ondulatórios listados com as situações práticas, tecnológicas ou exemplos físicos descritos.

Coluna 1

1. Reflexão.

2. Refração.

3. Polarização.

4. Interferência.

Coluna 2

( ) Uso de óculos com lentes antirreflexo, que possuem um filme fino na superfície para anular parte da luz que seria refletida.

( ) Operação de óculos de sol que reduz o brilho intenso refletido por superfícies horizontais (como água ou asfalto) ao filtrar oscilações da luz em planos específicos.

( ) Mudança abrupta na direção de propagação da luz ao passar do ar para a água, fazendo com que um objeto pareça estar em uma profundidade menor do que a real.

( ) Funcionamento básico do sonar de um navio para mapear o fundo do oceano, emitindo um pulso sonoro e medindo o tempo de seu retorno.

A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:

Sobre a formação de imagens em espelhos e lentes comuns considerando conhecimentos próprios da óptica geométrica, analise as assertivas a seguir e assinale V, se verdadeiras, ou F, se falsas.

( ) Um espelho convexo, como o utilizado em retrovisores de veículos ou saídas de garagem, forma imagens que são sempre virtuais, direitas e menores que o objeto, proporcionando um campo visual maior.

( ) Lentes divergentes são utilizadas para corrigir a hipermetropia, um defeito de visão em que a imagem de objetos próximos se forma atrás da retina.

( ) Um objeto real colocado a uma distância que corresponde ao dobro da distância focal de uma lente convergente produz uma imagem real, invertida e do mesmo tamanho do objeto.

( ) Ao se afastar de um espelho plano, uma pessoa pode ver uma porção maior do seu próprio corpo por meio de uma imagem virtual e enantiomorfa.

A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:

Em um laboratório didático, um estudante utiliza um diapasão de frequência ajustável para testar a ressonância de um tubo sonoro de \( H \) = 50 \( cm \) de comprimento, aberto em uma extremidade e preenchido com água até a altura de  \( h \) = 16 \( cm \), como mostra a figura abaixo. O experimento é realizado em um ambiente onde a velocidade do som no ar é 340 m/s.

Sobre o experimento, analise as seguintes assertivas:

I. O tubo em questão só pode estabelecer ressonância para os harmônicos ímpares (1º, 3º, 5º, ...), pois possui uma extremidade fechada, que deve ser um nó de deslocamento, e uma aberta, que deve ser um ventre.

II. A menor frequência de ressonância (frequência fundamental ou 1º harmônico) que pode ser estabelecida nesse tubo é de 250 Hz.

III. Se o estudante decidisse abrir a extremidade fechada do tubo, tornando-o bocal (aberto-aberto) com o mesmo comprimento, a frequência fundamental seria quatro vezes maior do que a calculada no item II.

Quais estão corretas?

Uma onda transversal propaga-se por uma corda esticada, obedecendo à função de onda \( y \)(\( x \)\( t \))=0,02\( sin \)(10\( πx \)−2\( πt \)), onde x e y são dados em metros (m) e t em segundos (s). Assinale a alternativa que indica a correta velocidade de propagação dessa onda na corda.

Um oscilador massa-mola, como ilustrado na imagem abaixo, executa um Movimento Harmônico Simples (MHS) sobre uma superfície horizontal sem atrito, com amplitude A. Sabe-se que a energia mecânica total do sistema é E. Em um determinado instante t, verifica-se que a energia cinética (\( E_c \)) do oscilador é exatamente o triplo de sua energia potencial elástica (\( E_p \)).

Nesse instante t, a elongação (posição x) do oscilador, em módulo, é:

Para monitoramento do funcionamento de dispositivos silenciosos, é necessário que alguma sinalização visual ou sonora seja instalada. Uma solução simples é a instalação de um diodo emissor de luz (LED) em paralelo com o dispositivo, conforme o esquema do circuito elétrico. Para minimizar o consumo de energia, sugere-se que o LED opere com tensão de 3 V. Assim, sua instalação em paralelo com um dispositivo de resistência R igual a 300 \( Ω \), que opera em 12 V, requer a inclusão de um resistor de proteção, R_P, ligado em série com o LED.

O gráfico apresenta a curva da corrente elétrica (em miliampère) versus a tensão elétrica (em volt), característica de um LED.

O valor da resistência de proteção R_P, em ohm, é igual a

Como funcionam os relógios de quartzo

Na grande maioria dos relógios produzidos atualmente, a contagem do tempo é medida pelas vibrações de um minúsculo cristal de quartzo. Esse cristal gera pulsos elétricos quando submetido a uma pressão mecânica e vibra quando atravessado por uma corrente elétrica. Essa propriedade singular, chamada de piezoeletricidade, possibilita que a vibração seja captada por eletrodos (condutores metálicos de eletricidade). O cristal instalado em determinado modelo de relógio vibra exatas 32 768 vezes por segundo. Esses pulsos são interpretados por um circuito eletrônico para formar os números do mostrador digital.

Disponível em: https://super.abril.com.br/mundo-estranho. Acesso em: 3 dez. 2021 (adaptado).

A propriedade que possibilitou o desenvolvimento desses relógios também está associada ao funcionamento de um(a)

Considere o esquema básico de funcionamento de uma usina nuclear responsável pelo fornecimento de energia elétrica a uma cidade próxima.

No reator, ocorre a fissão nuclear, que gera energia suficiente para aquecer a água dentro do gerador de vapor. O vapor passa pelas pás da turbina gerando energia elétrica. Em seguida, ele é resfriado no condensador. A bomba l é responsável por fazer a água aquecida pela fissão nuclear circular e aquecer a água dentro da câmara geradora de vapor. A bomba ll leva a água do condensador para a câmara geradora de vapor. A bomba lll faz circular a água do ambiente aquático para resfriar/condensar o vapor que passou pelas turbinas. As setas cinza indicam o sentido do fluxo de água.

Disponível em: https://energiainteligenteufjf.com.br. Acesso em: 5 mar. 2024 (adaptado).

Se a bomba l parar de funcionar, o que ocorrerá na usina nuclear?