Física nos Vestibulares

Questão:

Considere as seguintes informações do Modelo Padrão da Física de Partículas:

• prótons e nêutrons são constituídos por três quarks dos tipos u e d;
• o quark u tem carga elétrica positiva igual a 2/3 do módulo da carga do elétron;
• um próton p é constituído por dois quarks u e um quark d, ou seja, p = uud.

Determine o número de quarks u e o número de quarks d que constituem um nêutron n.

Resolução

Proton tem carga +e, assim: e = 2u + d => e = +(4/3)e + x => x = -(1/3)e que é a carga de d! Neutron é neutro, assim a soma das cargas de suas partículas deve ser zero! 0 = (-1/3 - 1/3 + 2/3)e o que implica 2 quarks tipo d e 1 quark tipo u N = ddu Comentário:Questão de matemática com informações de física! Na verdade o candidato só precisava saber a carga elétrica do próton e do neutron. Fácil!

A prova original, assim como seu gabarito oficial, se encontram aqui.

Enunciado

Uma prancha homogênea de comprimento igual a 5,0 m e massa igual a 10,0 kg encontra-se apoiada nos pontos A e B, distantes 2,0 m entre si e equidistantes do ponto médio da prancha. Sobre a prancha estão duas pessoas, cada uma delas com massa igual a 50kg. Observe a ilustração: Admita que uma dessas pessoas permaneça sobre o ponto médio da prancha. Nessas condições, calcule a distância máxima, em metros, que pode separar as duas pessoas sobre a prancha, mantendo o equilíbrio.

Resolução:

Na situação limite, o momento da pessoa que se move deve ser igual ao momento da prancha mais o momento da pessoa que permanece no seu centro, em relação a um ponto arbitrário. Calculando-se os momentos em relação ao apoio da direita (B) e considerando que a pessoa da direita move-se para direita (da simetria da situação a solução será a mesma se fizéssemos outra escolha!): 100x1 + 500x1 = 500xD => D = 600/500 = 1,2 m A distância entre as duas pessoas será de 1 + 1,2 = 2,2 m

Comentário:

A dificuldade da questão é modelar o ponto em relação ao qual os momentos serão calculados. O candidato terá que fazer seu desenho para o cálculo dos momentos. Fora isso questão fácil. Nível médio de dificuldade.

A prova original, assim como seu gabarito oficial, se encontram aqui.

Enunciado

Um professor realizou com seus alunos o seguinte experimento para observar fenômenos térmicos:

• colocou, inicialmente, uma quantidade de gás ideal em um recipiente adiabático;
• comprimiu isotermicamente o gás à temperatura de 27 ^oC, até a pressão de 2,0 atm;
• liberou, em seguida, a metade do gás do recipiente;
• verificou, mantendo o volume constante, a nova temperatura de equilíbrio, igual a 7 ^oC.

Calcule a pressão do gás no recipiente ao final do experimento.

Resolução:

Após a compressão isotérmica a equação dos gases dá: P.V = n.R.T => 2.V=n.R.300 (1) Após liberar metade do gás: P2.V = (n/2).R. T2 => p2.V = (n/2).R.280 (2) Dividindo (2) por (1) teremos P2 = 280/300 = 0,93 atm Essa é uma questão, fisicamente, com problemas:

• Experiência em sala de aula com um "gás ideal" só se for uma experiência de pensamento"
• Se o recipiente era adiabático e a compressão isotérmica, como o gás perdeu calor para a temperatura não mudar? A compressão realiza trabalho sobre o gás (fornece energia!)
• Quem me chamou a atenção para os problemas físicos desse enunciado foi o Prof. Carlos Fred nesta discussão sobre a questão no facebook.

Comentário:

Questão de média dificuldade, pois as informações do enunciado devem ser utilizadas e deve-se escolher uma operação matemática que elimine os valores desconhecidos. O candidato deve ainda abstrair os problemas físicos da questão.

A prova original, assim como seu gabarito oficial, se encontram aqui.

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Questão:

Um raio de luz vindo do ar, denominado meio A, incide no ponto O da superfície de separação entre esse meio e o meio B, com um ângulo de incidência igual a 7^o. No interior do meio B, o raio incide em um espelho côncavo E, passando pelo foco principal F. O centro de curvatura C do espelho, cuja distância focal é igual a 1,0 m, encontra-se a 1,0 m da superfície de separação dos meios A e B. Observe o esquema: Considere os seguintes índices de refração:

• nA = 1,0 (meio A)
• nB = 1,2 (meio B)

Determine a que distância do ponto O o raio emerge, após a reflexão no espelho.

Resolução:

Aplicando a Lei da Refração (e o seno dado na tabela): sen(7).1 = sen(x).1,2 => sen(x) = 0,1 Para pequenos angulos (x < 10^o) senx = tg x, assim tg x= 0,1 e da figura: tgx = d/1 => d = 0,1 = 10 cm Da semelhança de triângulos a distância de O até a reta que passa por C e F é 0,2 m logo a distância do raio emergente até O será de 0,1 + 0,2 =0,3 m = 30 cm Lembrando que, o raio luminoso que incide pelo foco do espelho côncavo reflete paralelo ao eixo principal do mesmo.

Comentário:

Questão requer algum conhecimento de geometria. No mais é aplicação direta da lei da refração. Dificuldade média.