FUVEST 1ª FASE – 2012

Uma fibra óptica é um guia de luz, flexível e transparente, cilíndrico, feito de sílica ou polímero, de diâmetro não muito maior que o de um fio de cabelo, usado para transmitir sinais luminosos a grandes distâncias, c perdas de intensidade. A fibra óptica é constituída de um núcleo, por onde a luz se propaga e de um revestimento, como esquematizado na figura (corte longitudinal).
Sendo o índice de refração do núcleo 1,60 e o do revestimento, 1,45, o menor valor do ângulo de incidência θ do feixe luminoso, para que toda a luz incidente permaneça no núcleo, é, aproximadamente:

a) 45°

b) 50°

c) 55°

d) 60°

e) 65°

 




Interferência de ondas (pulsos)

Pulso em uma onda

Imagine que você tenha uma corda e nela você produz um pulso, como na figura a seguir.

Falha no carregamento

Um pulso se propagando em uma corda esticada.

No outro extremo da corda você produz novo pulso, de amplitude diferente. Digamos, com uma amplitude três vezes maior:

Pulso produzido em uma corda e se propagando para a esquerda.

Observe a figura a seguir se você não se lembra o que é amplitude de uma onda onde mostramos duas “fotografias” dos dois pulsos e comparamos as suas amplitudes.

As duas ondas são representadas na figura: note que um dos pulsos (o que se propaga para a esquerda) possui amplitude três vezes maior que a outra (que se propaga para a direita).

Interferência construtiva

Agora imagine que ambos os pulsos sejam produzidos simultaneamente: um se propagando para a direita, de amplitude A e outro para a esquerda de amplitude 3A, o que teríamos? Basta ver a figura a seguir:

Observe que quando as ondas ocupam o mesmo local na corda elas se sobrepõem. No final é como se somássemos duas funções matemáticas.

Para melhorar a visualização, veja a figura a seguir onde demos uma pausa no exato instante em que emas se sobrepõem e, na figura logo abaixo, mostramos uma “fotografia” desse instante. Ou seja, quando as ondas se sobrepõem, no exato instante da sobreposição elas se somam, mas logo após esse encontro (que chamamos de interferência) cada uma segue seu caminho como se nada tivesse acontecido.

Somando dois pulsos dando uma parada no exato momento de interferência construtiva (quando ambas as amplitudes apontam para um mesmo lado).

As figuras a seguir mostram instantâneos (“fotografias”) antes, durante e depois a interferência ou sobreposição.

Figura representando instantâneo da onda sendo representadas as velocidades dos pulsos e as amplitudes.

Instantâneo da sobreposição dos pulsos.

Instantâneo das ondas após a sobreposição.

Note portanto que a amplitude resultante é a soma das amplitudes:

$$A_{resultante}=A_1+A_2$$

Em nosso caso:

$$A_{resultante}=A+3A=4A$$

Observe que isto é válido em TODOS os instantes, não apenas no instante em que as ondas se sobrepõem.

Interferência destrutiva

Agora, imagine que dois pulsos sejam produzidos em oposição de fase, isto é, um possui crista para cima (digamos, o que se propaga para a direita com amplitude A) e o outro com crista para baixo (em oposição, portanto, o que se desloca para a esquerda, de amplitude -3A). Note que vamos considerar que para cima é positivo, assim, observando as figuras abaixo, que são auto-explicativas, vemos que as ondas se sobrepõem e, no caso das ondas serem da mesma forma, a amplitude resultante será a soma das amplitudes.

$$A_{resultante}=A+(-3A)=-2A$$

Pulsos com oposição de fase se interferindo.

Pulsos de ondas interferindo destrutivamente: três instantâneos mostrando antes, depois e no exato instante de máxima sobreposição.

Interferência totalmente destrutiva

Se as duas ondas que sofrem interferência destrutiva tiverem amplitudes de mesmo módulos, porém opostas (uma para cima e outra para baixo) em algum instante a interferência será totalmente destrutiva, ou seja, em um instante a onda deixa de ser visível e o fio fica retilíneo como se nenhuma onda existisse nele.

Veja as duas próximas animações onde apresentamos ondas interferindo-se em “tempo real” (próxima figura) e com uma pausa no exato instante de interferência destrutiva (figura posterior).

Duas ondas de amplitudes de sobrepondo.

Observe que cada quadro da animação foi sendo mostrado mais lentamente com o intuito de mostrar que, em certo instante, a sobreposição das ondas tona-se nula.

Simulação

Nada como tentar fazer você mesmo(a). A seguir disponibilizo as simulações para vocês brincarem um pouco.

 

E agora, esta preparado(a) para fazer alguns exercícios? No comentário deste artigo tem alguns links para exercícios externos, mas tem uma listinha daqui, do professordanilo.com

Clique aqui para baixar.

Equação de Taylor e a velocidade de uma onda em uma corda

Já que estamos falando de um pulso em uma corda, qual seria então a velocidade com que este pulso se propaga na corda?

A resposta é dada pela equação de Taylor apresentada a seguir:

$$v=\sqrt{\frac{F}{\mu}}$$

Sendo a tração no fio, que no sistema internacional é medido em newtons (ou abreviadamente N). O outro termo, no denominador, é a densidade linear e se calcula dividindo a massa m do fio pelo seu comprimento L:

$$\mu=\frac m L$$

 





Campo Elétrico devido à uma carga puntiforme

Uma carga elétrica puntiforme de módulo |Q| produz um campo elétrico de módulo E a uma distância d da fonte (carga) dada por:

$$E=\frac{k|Q|}{d^2}.$$

No sistema internacional de Unidades, k é uma constante e proporcionalidade que vale

$$k=9\cdot 10^9 \rm \;N\cdot m^2/C^2.$$

Observe a simulação a seguir: nela, tocando ou clicando na tela, aparecerá uma seta cujo tamanho indica, de forma aproximadamente proporcional, o módulo do campo elétrico produzido por uma carga puntiforme (pequena, ou seja, do tamanho de um ponto). Para ter uma melhor noção espacial, com o uso do botão direito do mouse tocando e arrastando a tela, você pode ter uma visão de um outro ângulo do campo vetorial que você está criando. Tente você mesmo(a)!







ENEM 2015 – Resolução das questões de Física

CADERNO AZUL

Selecione a linha na qual está escrito “RESPOSTA:” para ver a resposta (ela está na cor do plano de fundo).

QUESTÃO 49

Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que converte a energia do Sol em energia elétrica que, por sua vez, alimenta um motor elétrico. A imagem mostra o carro solar Tokai Challenger, desenvolvido na Universidade de Tokai, no Japão, e que venceu o World Solar Challenge de 2009, uma corrida internacional de carros solares, tendo atingido uma velocidade média acima de 100 km/h.

Captura de tela de 2015-11-08 23:05:06

Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de 1 000 W/m$^2$ , que o carro solar possua massa de 200 kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m$^2$ e rendimento de 30%. Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de

(A) 1,0 s.

(B) 4,0 s.

(C) 10 s.

(D) 33 s.

(E) 300 s.

RESPOSTA: D

QUESTÃO 50

A radiação ultravioleta (UV) é dividida, de acordo com três faixas de frequência, em UV-A, UV-B e UV-C, conforme figura.

Captura de tela de 2015-11-08 23:10:21

Para selecionar um filtro solar que apresente absorção máxima na faixa UV-B, uma pessoa analisou os espectros de absorção UV de cinco filtros solares:

Captura de tela de 2015-11-08 23:13:15

Considere: velocidade da luz = 3,0$\times$10$^8$ m/s e 1 nm = 1,0$\times$ 10$ ^{-9}$ m.

O filtro solar que a pessoa deve selecionar é o

(A) V.

(B) IV.

(C) III.

(D) II.

(E) I.

RESPOSTA: B

QUESTÃO 53

Para obter a posição de um telefone celular, a polícia baseia-se em informações do tempo de resposta do aparelho em relação às torres de celular da região de onde se originou a ligação. Em uma região, um aparelho está na área de cobertura de cinco torres, conforme o esquema.

 

 

Considerando que as torres e o celular são puntiformes e que estão sobre um mesmo plano, qual o número mínimo de torres necessárias para se localizar a posição do telefone celular que originou a ligação?

a) Uma. b) Duas. c) Três. d) Quatro. e) Cinco.

Para obter a posição de um telefone celular, a polícia baseia-se em informações do tempo de resposta do aparelho em relação às torres de celular da região de onde se originou a ligação. Em uma região, um aparelho está na área de cobertura de cinco torres, conforme o esquema.

 

 

Considerando que as torres e o celular são puntiformes e que estão sobre um mesmo plano, qual o número mínimo de torres necessárias para se localizar a posição do telefone celular que originou a ligação?

a) Uma. b) Duas. c) Três. d) Quatro. e) Cinco.

 

Entre os anos de 1028 e 1038, Alhazen (Ibn al-Haytham; 965-1040 d.C.) escreveu sua principal obra, o Livro da Óptica, que com base em experimentos, explicava o funcionamento da visão e outros aspectos da ótica, por exemplo, o funcionamento da câmara escura. O livro foi traduzido e incorporado aos conhecimentos científicos ocidentais pelos europeus. Na figura, retirada dessa obra, é representada a imagem invertida de edificações em um tecido utilizado como anteparo.

 

ZEWAIL, A. H. Micrographia of the twenty-first century: From camera obscura to 4D microscopy. Philosophical Transactions of the Royal Society A. v. 368, 2010 (adaptado).

 

Se fizermos uma analogia entre a ilustração e o olho humano, o tecido corresponde ao(à)

 

a) íris. b) retina. c) pupila. d) córnea. e) cristalino.

 

Em um experimento, um professor levou para a sala de aula um saco de arroz, um pedaço de madeira triangular e uma barra de ferro cilíndrica e homogênea. Ele propôs que fizessem a medição da massa da barra utilizando esses objetos. Para isso os alunos fizeram marcações na barra, dividindo-a em oito partes iguais, e em seguida apoiaram-na sobre a base triangular, com o saco de arroz pendurado em uma de suas extremidades, até atingir a situação de equilíbrio.

 

Nessa situação, qual foi a massa da barra obtida pelos alunos?

 

  1. a) 3,00 kg.
  2. b) 3,75 kg.
  3. c) 5,00 kg.
  4. d) 6,00 kg
  5. e) 15,00 kg.

 

As altas temperaturas de combustão e o atrito entre suas peças móveis são alguns dos fatores que provocam o aquecimento dos motores à combustão interna. Para evitar o superaquecimento e consequentes danos a esses motores, foram desenvolvidos os atuais sistemas de refrigeração, em que um fluido arrefecedor com propriedades especiais circula pelo interior do motor, absorvendo o calor que, ao passar pelo radiador, é transferido para a atmosfera.

Qual propriedade o fluido arrefecedor deve possuir para cumprir seu objetivo com maior eficiência?

  1. a)Alto calor específico.
  2. b)Alto calor latente de fusão.
  3. c)Baixa condutividade térmica.
  4. d)Baixa temperatura de ebulição.
  5. e)Alto coeficiente de dilatação térmica.

 

 

Um garoto foi à loja comprar um estilingue e encontrou dois modelos: um com borracha mais “dura” e outro com borracha mais “mole”. O garoto concluiu que o mais adequado seria o que proporcionasse maior alcance horizontal, D, para as mesmas condições de arremesso, quando submetidos à mesma força aplicada. Sabe-se que a constante elástica kd (do estilingue mais “duro”) é o dobro da constante elástica km (do estilingue mais “mole”).

A razão entre os alcances , referentes aos estilingues com borrachas “dura” e “mole”, respectivamente, é igual a

 

a) . b) . c) 1. d) 2. e) 4.

 

Um estudante, precisando instalar um computador, um monitor e uma lâmpada em seu quarto, verificou que precisava fazer a instalação de duas tomadas e um interruptor na rede elétrica. Decidiu esboçar com antecedência o esquema elétrico.

 

“O circuito deve ser tal que as tomadas e a lâmpada devem estar submetidas à tensão nominal da rede elétrica e a lâmpada deve poder ser ligada ou desligada por um interruptor sem afetar os outros dispositivos”- pensou.

 

Símbolos adotados:

 

 

Uma pessoa abre sua geladeira, verifica o que há dentro e depois fecha a porta dessa geladeira. Em seguida, ela tenta abrir a geladeira novamente, mas só consegue fazer isso depois de exercer uma força mais intensa do que a habitual.

A dificuldade extra para reabrir a geladeira ocorre porque o(a)

  1. a)volume de ar dentro da geladeira diminuiu.
  2. b)motor da geladeira está funcionando com potência máxima.
  3. c)força exercida pelo ímã fixado na porta da geladeira aumenta.
  4. d)pressão no interior da geladeira está abaixo da pressão externa.
  5. e)temperatura no interior da geladeira é inferior ao valor existente antes de ela ser aberta.

 

 

Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde mundial dos 100 metros rasos mostrou que, apesar de ser o último dos corredores ao reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros 30 metros foram os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em 3,78 segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram 13 passadas, mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante da corrida. Ao final desse percurso, Bolt havia atingido a velocidade máxima de 12m/s.

 

Disponível em: http//esporte.uol.com.br. Acesso em: 5 ago. 2012 (adaptado).

 

Supondo que a massa desse corredor seja igual a 90 kg, o trabalho total realizado nas 13 primeiras passadas é mais próximo de:

 

  1. a) 5,4×102
  2. b) 6,5×103
  3. c) 8,6×103
  4. d) 1,3×104
  5. e) 3,2×104

 

Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde mundial dos 100 metros rasos mostrou que, apesar de ser o último dos corredores ao reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros 30 metros foram os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em 3,78 segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram 13 passadas, mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante da corrida. Ao final desse percurso, Bolt havia atingido a velocidade máxima de 12m/s.

 

Disponível em: http//esporte.uol.com.br. Acesso em: 5 ago. 2012 (adaptado).

 

Supondo que a massa desse corredor seja igual a 90 kg, o trabalho total realizado nas 13 primeiras passadas é mais próximo de:

 

  1. a) 5,4×102
  2. b) 6,5×103
  3. c) 8,6×103
  4. d) 1,3×104
  5. e) 3,2×104

 

Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa. O quadro apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura.

 

Tipo de selo Variação de temperatura
A menor que 10%
B entre 10% e 25%
C entre 25% e 40%
D entre 40% e 55%
E maior que 55%

 

Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a 10°C e outra a 40°C, na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se 16°C.

Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada?

  1. a)A
  2. b)B
  3. c)C
  4. d)D
  5. e)E

 

 

 

 

O ar atmosférico pode ser utilizado para armazenar o excedente de energia gerada no sistema elétrico, diminuindo seu desperdício, por meio do seguinte processo: água e gás carbônico são inicialmente removidos do ar atmosférico e a massa de ar restante é resfriada até -198 °C. Presente na proporção de 78% dessa massa de ar, o nitrogênio gasoso é liquefeito, ocupando um volume 700 vezes menor. A energia excedente do sistema elétrico é utilizada nesse processo, sendo parcialmente recuperada quando o nitrogênio líquido, exposto à temperatura ambiente, entra em ebulição e se expande, fazendo girar turbinas que convertem energia mecânica em energia elétrica.

MACHADO, R. Disponível em: www.correiobraziliense.com.br

Acesso em: 9 set. 2013 (adaptado)

 

No processo descrito, o excedente de energia elétrica é armazenado pela

  1. a)expansão do nitrogênio durante a ebulição.
  2. b)absorção de calor pelo nitrogênio durante a ebulição.
  3. c)realização de trabalho sobre o nitrogênio durante a liquefação.
  4. d)retirada de água e gás carbônico da atmosfera antes do resfriamento.
  5. e)liberação de calor do nitrogênio para a vizinhança durante a liquefação.

 

 

 

O ar atmosférico pode ser utilizado para armazenar o excedente de energia gerada no sistema elétrico, diminuindo seu desperdício, por meio do seguinte processo: água e gás carbônico são inicialmente removidos do ar atmosférico e a massa de ar restante é resfriada até -198 °C. Presente na proporção de 78% dessa massa de ar, o nitrogênio gasoso é liquefeito, ocupando um volume 700 vezes menor. A energia excedente do sistema elétrico é utilizada nesse processo, sendo parcialmente recuperada quando o nitrogênio líquido, exposto à temperatura ambiente, entra em ebulição e se expande, fazendo girar turbinas que convertem energia mecânica em energia elétrica.

MACHADO, R. Disponível em: www.correiobraziliense.com.br

Acesso em: 9 set. 2013 (adaptado)

 

No processo descrito, o excedente de energia elétrica é armazenado pela

  1. a)expansão do nitrogênio durante a ebulição.
  2. b)absorção de calor pelo nitrogênio durante a ebulição.
  3. c)realização de trabalho sobre o nitrogênio durante a liquefação.
  4. d)retirada de água e gás carbônico da atmosfera antes do resfriamento.
  5. e)liberação de calor do nitrogênio para a vizinhança durante a liquefação.

 

 




Efeito Doppler

Já notou que quando um carro de fórmula 1 se aproxima da câmera (quem está filmando) o som é mais agora e quando ele está se afastando o som é mais grave?

Mas o que é som grave mesmo?

Sons de menor frequência é dito um som mais grave… Você pode ouvir um som de 400 Hz aqui neste link (http://onlinetonegenerator.com/?freq=400). Se quiser agora ouvir um som mais agudo (ou fino) tente este link (http://onlinetonegenerator.com/?freq=600).

Continuando: mas você consegue entender porque?

Sons mais graves são sons cujo tempo que leva para um ouvinte ser atingido por duas frentes de ondas simultâneas é maior e mais agudo é quando demora menos para duas frentes de onda atingir o ouvinte.

Na figura abaixo, temos uma representação desta breve explicação e espero que com isso seja mais fácil entender o que está acontecendo.


Movimento Harmônico Simples

Abaixo uma simulação sobre o MHS (movimento harmônico simples).
Clique no canto direito em baixo para poder editar e salvar a imagem.

 

Lembre-se que o movimento harmônico é a projeção do movimento circular na direção horizontal (ou vertical). Na simulação acima decompomos na direção vertical, assim a posição do bloco oscilante é

$$y=\sin(\omega t+\phi_0)$$

Dúvidas? #Perguntaí


Lentes esféricas

Abaixo segue uma simulação montada no Desmos.

Na imagem há um link para você poder ir direto à pagina do desenvolvedor e poder mexer em todas as suas funcionalidades.

Pause o valor de p e mova-o para ajudar a memorizar o que está acontecendo

Mude a abscissa focal para trocar a lente que antes era convergente para uma divergente.

Aproveite, divirta-se, compartilhe, curta.


FÍSICA PARA CURIOSOS – IFGW – UNICAMP – CAMPINAS – SP

Abaixo e-mail de divulgação enviado pelo Instituto de Física da Unicamp…
Participem, divulguem, compartilhem…


Em continuidade ao projeto Física para Curiosos, promovido pelo Instituto de Física “Gleb Wataghin” – IFGW, no dia 04 de Maio, às 19 horas, no Auditório do IFGW, será realizado o colóquio do Diretor Científico da Fapesp Prof. Carlos Brito Cruz.

O título será “Como o progresso da Ciência e da Pesquisa beneficia a sociedade”.

Por que a pesquisa é importante ? Como ela pode beneficiar a sociedade ?
Como os governos analisam a relação entre conhecimento e aplicação em
prol da sociedade ? Venha aprender em interessante palestra com o
Diretor Científico da Fapesp Prof. Carlos Brito Cruz.

Física para curiosos é uma iniciativa do Instituto de Física “Gleb Wataghin” com o objetivo de apresentar temas atuais em Física para o público em geral. Participe! Entrada gratuita.

Mais informações:
Site do evento: https://sites.ifi.unicamp.br/fisica-para-curiosos/
Evento do Facebook: https://www.facebook.com/events/2089561127967565/


Materiais 2018

Aqui está um link de todo material que consegui organizar em meu pc.

Tem todo o material que utilizei no ano passado em aulas; algumas poucas apresentações com resolução de exercícios e ou teoria e mais alguns exercícios.

Compactado em arquivo .rar, então recomendo que baixe de um pc.

Se quiser os arquivos, posso passar o link para baixar os principais, pois criar um link para cada seria muito trabalhoso.

 

Espero que ajude

 

Aqui está o link:

http://professordanilo.com/teoria/Downloads/2018/2018.rar