Questões de Concurso

Um professor de Física demonstra o fenômeno de ressonância usando um conjunto de pêndulos simples de diferentes comprimentos suspensos em uma barra horizontal flexível. Este fenômeno é discutido, então, no contexto de situações cotidianas e históricas por meio dos exemplos a seguir.

I. Em 1831, uma ponte suspensa sobre o rio Broughton (Inglaterra) colapsou quando soldados marchavam em formação regular sobre ela, pois a frequência de suas passadas coincidia com a frequência natural de vibração da ponte.

II. Taças de cristal podem quebrar quando expostas a sons de frequência e intensidade apropriadas, mesmo que o som não seja extremamente alto, pois a frequência do som coincide com uma frequência natural de vibração da taça.

III. Ao empurrar uma criança em um balanço, consegue-se amplitudes muito maiores aplicando empurrões pequenos na frequência natural do balanço, comparado a empurrões grandes em frequências aleatórias.

IV. Instrumentos de cordas como violões produzem som audível porque as vibrações das cordas fazem o corpo do instrumento ressonar, amplificando significativamente o som.

Sobre estes casos, é possível concluir que:

Um professor de Física apresenta aos alunos o seguinte texto adaptado de um artigo científico sobre colisões mecânicas: “Em experimentos com colisões frontais entre esferas metálicas em trilhos de ar horizontal, observou-se que, após a colisão entre uma esfera A (massa 2m), inicialmente em movimento, e uma esfera B (massa m), inicialmente em repouso, a esfera A manteve seu sentido de movimento com velocidade reduzida, enquanto a esfera B passou a se mover para frente. As medições indicaram uma diminuição de aproximadamente 15% da energia cinética total do sistema. A interpretação proposta no texto é que esse resultado sugere uma não conservação da energia, possivelmente associada a efeitos quânticos macroscópicos ou a campos não considerados.”

Considerando os princípios físicos envolvidos e os objetivos de uma leitura crítica de textos científicos, o professor deve orientar os alunos a:

Na virada do século XIX para o XX, experimentos sobre a natureza da luz levantaram questões fundamentais. Em 1801, Thomas Young realizou o experimento da dupla fenda, observando padrões de interferência. Em 1905, Einstein explicou o efeito fotoelétrico usando o conceito de quantum de luz. Nesse contexto, considere a situação a seguir.

Um professor preparando aula sobre natureza da luz apresenta aos alunos o seguinte experimento mental moderno: um feixe de luz de baixíssima intensidade (poucos fótons por segundo) passa por um arranjo de dupla fenda e atinge um detector de fótons sensível. O experimento é realizado por tempo prolongado, registrando a posição de chegada de cada fóton individual.

Sobre os resultados esperados deste experimento, é correto afirmar que:

Em um experimento de laboratório, um tubo capilar de vidro com raio interno r = 0,5 mm é inserido verticalmente em um recipiente contendo água a 20°C. A altura h que a água sobe no capilar é medida. Em seguida, o mesmo experimento é repetido, mas desta vez a água do recipiente está a 80°C.

Dados: Tensão superficial da água a 20°C: γ₁ = 72,8 mN/m; a 80°C: γ₂ = 62,6 mN/m Ângulo de contato água-vidro: θ ≈ 0° (molhamento completo) Densidade da água a 20°C: ρ₁ = 998 kg/m³; a 80°C: ρ₂ = 972 kg/m³

Sobre os resultados deste experimento, um professor de Física deve compreender que: