FUVEST 2011

Questão 49129

(UNICAMP - 2011) A radiação Cerenkov ocorre quando uma partícula carregada atravessa um meio isolante com uma velocidade maior do que a velocidade da luz nesse meio. O estudo desse efeito rendeu a Pavel A. Cerenkov e colaboradores o prêmio Nobel de Física de 1958. Um exemplo desse fenômeno pode ser observado na água usada para refrigerar reatores nucleares, em que ocorre a emissão de luz azul devido às partículas de alta energia que atravessam a água.

a) Sabendo-se que o índice de refração da água é n = 1,3, calcule a velocidade máxima das partículas na água para que não ocorra a radiação Cerenkov. A velocidade da luz no vácuo é c = 3,0 × 10⁸ m/s .

b) A radiação Cerenkov emitida por uma partícula tem a forma de um cone, como ilustrado na figura abaixo, pois a sua velocidade, v_p , é maior do que a velocidade da luz no meio, v_l . Sabendo que o cone formado tem um ângulo θ = 50º e que a radiação emitida percorreu uma distância d = 1,6 m em t = 12 ns , calcule v_p . Dados: cos 50º = 0,64 e sen 50º = 0,76.

Questão 49130

(UNICAMP - 2011) Em 2011 comemoram-se os 100 anos da descoberta da supercondutividade. Fios supercondutores, que têm resistência elétrica nula, são empregados na construção de bobinas para obtenção de campos magnéticos intensos. Esses campos dependem das características da bobina e da corrente que circula por ela.

a) O módulo do campo magnético B no interior de uma bobina pode ser calculado pela expressão B = μ₀ni , na qual i é a corrente que circula na bobina, n é o número de espiras por unidade de comprimento e . Calcule B no interior de uma bobina de 25000 espiras, com comprimento L = 0,65 m , pela qual circula uma corrente i = 80 A.

b) Os supercondutores também apresentam potencial de aplicação em levitação magnética. Considere um ímã de massa m = 200 g em repouso sobre um material que se torna supercondutor para temperaturas menores que uma dada temperatura crítica T_C. Quando o material é resfriado até uma temperatura T < T_C , surge sobre o ímã uma força magnética . Suponha que  tem a mesma direção e sentido oposto ao da força peso do ímã, e que, inicialmente, o ímã sobe com aceleração constante de módulo a_R = 0,5 m/s², por uma distância d = 2,0 mm , como ilustrado na figura abaixo. Calcule o trabalho realizado por ao longo do deslocamento d do ímã.

Questão 49131

(UNICAMP - 2011) O grafeno é um material formado por uma única camada de átomos de carbono agrupados na forma de hexágonos, como uma colmeia. Ele é um excelente condutor de eletricidade e de calor e é tão resistente quanto o diamante. Os pesquisadores Geim e Novoselov receberam o prêmio Nobel de Física em 2010 por seus estudos com o grafeno.

a) A quantidade de calor por unidade de tempo que flui através de um material de área A e espessura d que separa dois reservatórios com temperaturas distintas T₁ e T₂, é dada por , onde k é a condutividade térmica do material. Considere que, em um experimento, uma folha de grafeno de A = 2,8 μm² e d = 1,4 ×10 m⁻¹⁰ separa dois microrreservatórios térmicos mantidos a temperaturas ligeiramente distintas T₁ = 300 K e T₂ = 302 K . Usando o gráfico abaixo, que mostra a condutividade térmica k do grafeno em função da temperatura, obtenha o fluxo de calor que passa pela folha nessas condições.

b) A resistividade elétrica do grafeno à temperatura ambiente, , é menor que a dos melhores condutores metálicos, como a prata e o cobre. Suponha que dois eletrodos são ligados por uma folha de grafeno de comprimento L = 1,4 μm e área de secção transversal A = 70 nm² , e que uma corrente i = 40 μA percorra a folha. Qual é a diferença de potencial entre os eletrodos?

Questão 49132

(UNICAMP - 2011) 

Quando dois metais são colocados em contato formando uma junção, surge entre eles uma diferença de potencial elétrico que depende da temperatura da junção.

a) Uma aplicação usual desse efeito é a medição de temperatura através da leitura da diferença de potencial da junção. A vantagem desse tipo de termômetro, conhecido como termopar, é o seu baixo custo e a ampla faixa de valores de temperatura que ele pode medir. O gráfico abaixo mostra a diferença de potencial U na junção em função da temperatura para um termopar conhecido como Cromel-Alumel. Considere um balão fechado que contém um gás ideal cuja temperatura é medida por um termopar Cromel-Alumel em contato térmico com o balão. Inicialmente o termopar indica que a temperatura do gás no balão é T_i = 300 K . Se o balão tiver seu volume quadruplicado e a pressão do gás for reduzida por um fator 3, qual será a variação ΔU = U_final - U_inicial da diferença de potencial na junção do termopar?

b) Outra aplicação importante do mesmo efeito é o refrigerador Peltier. Neste caso, dois metais são montados como mostra a figura abaixo. A corrente que flui pelo anel é responsável por transferir o calor de uma junção para a outra. Considere que um Peltier é usado para refrigerar o circuito abaixo, e que este consegue drenar 10 % da potência total dissipada pelo circuito. Dados R₁ = 0,3 Ω , R₂ = 0,4 Ω e R₃ = 1,2 Ω, qual é a corrente i_c que circula no circuito, sabendo que o Peltier drena uma quantidade de calor Q = 540 J em Δt = 40 s?

Questão 49133

(UNICAMP - 2011) Em 1905 Albert Einstein propôs que a luz é formada por partículas denominadas fótons. Cada fóton de luz transporta uma quantidade de energia

e possui momento linear , em que  é a constante de Planck e e são, respectivamente, a frequência e o comprimento de onda da luz.

a) A aurora boreal é um fenômeno natural que acontece no Polo Norte, no qual efeitos luminosos são produzidos por colisões entre partículas carregadas e os átomos dos gases da alta atmosfera terrestre. De modo geral, o efeito luminoso é dominado pelas colorações verde e vermelha, por causa das colisões das partículas carregadas com átomos de oxigênio e nitrogênio, respectivamente.

Calcule a razão verde vermelho em que é a energia transportada por um fóton de luz verde com , e é a energia transportada por um fóton de luz vermelha com

b) Os átomos dos gases da alta atmosfera estão constantemente absorvendo e emitindo fótons em várias frequências. Um átomo, ao absorver um fóton, sofre uma mudança em seu momento linear, que é igual, em módulo, direção e sentido, ao momento linear do fóton absorvido. Calcule o módulo da variação de velocidade de um átomo de massa que absorve um fóton de comprimento de onda .

Questão 49237

(UNICAMP - 2011) 

a) No que reside a ironia do primeiro cartum?

b) O humor do segundo cartum deriva de uma contradição. Que contradição é essa?

Questão 49238

(UNICAMP - 2011) 

Laughter is the Best Medicine

Humor is infectious. The sound of roaring laughter is far more contagious than any cough, sigh, or sneeze. When laughter is shared, it binds people together and increases happiness and intimacy. In addition to the domino effect of joy and amusement, laughter also triggers healthy physical changes in the body. Humor and laughter strengthen your immune system, boost your energy, diminish pain, and protect you from the damaging effects of stress. Best of all, this priceless medicine is fun, free, and easy to use.

(Adaptado de http://www.helpguide.org/life/humor_laughter_health.htm. Acesso em 21/08/2010.)

a) O texto considera o riso mais contagioso do que outras manifestações físicas. Indique duas dessas outras manifestações.

b) Explicite os efeitos positivos do bom humor e do riso para a saúde física das pessoas.

Questão 49239

(UNICAMP - 2011) 

a) Cite os conselhos irônicos que o primeiro pôster dá aos adolescentes que se sentem incomodados pelos pais.

b) Explique as duas leituras possíveis do segundo pôster.

Questão 49240

(UNICAMP - 2011)  

(Adaptado de Nature, vol. 468, p. 483-484, 2010.)

a) Qual é a expectativa dos epidemiologistas com relação à disseminação do cólera no Haiti? O que explica a expansão dessa doença no país?

b) Por que a vacinação não foi utilizada no combate ao cólera no Haiti?

Questão 49241

(UNICAMP - 2011) 

(Retirado de A pocket book of Robert Frost’s poems. New York: Washington Square Press, 1966, p. 242.)

a) Explicite a comparação que o poema faz entre elementos da natureza e sentimentos humanos.

b) Como o eu poético sabe que esses sentimentos são destrutivos?