COLEGIO DOMINUS VIVENDI LISTA DE EXERCICIOS DE FISICA PARA ESTUDOS COM RESPOSTAS PROFESSOR ANDERSON

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Texto

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1. "A agulha de uma Bússola nada mais é que um ímã em que seu polo norte sempre aponta para o norte magnético da Terra". Você concorda ou não com essa afirmação? Justifique.

2. Explique como um prego comum pode ser atraído por um ímã.

3. Uma partícula de massa m = 20 mg e carga q = +400 ˜C em movimento circular uniforme, na presença de um campo magnético uniforme B = 1,0 T, tem velocidade escalar v = 5,0 m/s. Considere que o movimento ocorre no vácuo e que a ação da força peso é desprezível em relação à força magnética que atua na partícula. Calcule o raio, da trajetória circular, em centímetros.

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4. Para demonstrar a interação entre condutores percorridos por correntes elétricas, um professor estende paralelamente dois fios de níquel-cromo de 2,0 mm de diâmetro e comprimento Ø = 10 m cada um, como indica o circuito seguinte.

a) Sendo ›(Ni-Cr) = 1,5 × 10-§ ².m a resistividade do níquel-cromo, qual a resistência equivalente a esse par de fios paralelos? (Adote ™ = 3.)

b) Sendo i = 2,0 A a leitura do amperímetro A, qual a força de interação entre esses fios, sabendo que estão separados pela distância d=2,0 cm? (Considere desprezíveis as resistências dos demais elementos do circuito.) Dada a constante de permeabilidade magnética:

˜³ = 4™ ×10­¨ T.m/A.

5. O gráfico mostra a dependência com o tempo de um campo magnético espacialmente uniforme que atravessa uma espira quadrada de 10 cm de lado. Sabe-se que a resistência elétrica do fio, do qual é formada a espira, é 0,2 ohm. Calcule a corrente elétrica induzida na espira, em mA, entre os instantes t = 0 e t = 2,0 s.

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6. Com auxílio de uma pequena bússola e de uma bobina, é possível construir um instrumento para medir correntes elétricas. Para isso, a bobina é posicionada de tal forma que seu eixo coincida com a direção

Leste-Oeste da bússola, sendo esta colocada em uma região em que o campo magnético B da bobina pode ser considerado uniforme e dirigido para Leste. Assim, quando a corrente que percorre a bobina é igual a zero, a agulha da bússola aponta para o Norte. À medida em que, ao passar pela bobina, a corrente I varia, a agulha da bússola se move, apontando em diferentes direções, identificadas por š, ângulo que a agulha faz com a direção Norte. Os terminais A e B são inseridos convenientemente no circuito onde se quer medir a corrente. Uma medida inicial de calibração indica que, para š³ = 45°, a corrente I³ = 2 A.

NOTE E ADOTE:

- A componente horizontal do campo magnético da Terra, B(T) ¸ 0,2 gauss.

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mesma corrente I•, caso a bobina passasse a ter seu número N de espiras duplicado, sem alterar seu comprimento.

7. Explique o que é um Campo Magnético.

8. Um avião supersônico ao atingir a velocidade do som provoca um estrondo. Explique por que isso acontece. 9. Diferencie som forte de som alto.

10. Um marinheiro contou 300 ondas de mar num intervalo de tempo de 10 minutos. Calcule a freqüência, em Hertz, e o período da onda.

11. O que é FM?

12. Pares de imãs em forma de barra são dispostos conforme indicam as figuras a seguir:

A letra N indica o pólo Norte e o S o pólo Sul de cada uma das barras. Entre os imãs de cada um dos pares anteriores (a) , (b) e (c) ocorrerão, respectivamente, forças de:

a) atração, repulsão, repulsão; b) atração, atração, repulsão; c) atração, repulsão, atração; d) repulsão, repulsão, atração; e) repulsão, atração, atração.

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13. Dois longos fios condutores retilíneos e paralelos, percorridos por correntes de mesma intensidade, atraem-se magneticamente com força F. Duplicando a intensidade da corrente em cada um deles e a distância de separação dos condutores, a intensidade da força magnética que atua entre eles ficará

a) 4F b) 3F c) 2F d) F/2 e) F/4

14. "Trem magnético japonês bate seu próprio recorde de velocidade (da Agência Lusa) - Um trem japonês que levita magneticamente, conhecido por "Maglev", bateu hoje o seu próprio recorde de velocidade ao atingir 560 km/h durante um teste de via. O comboio de cinco vagões MLX01, cujo recorde anterior de 552 km/h fora alcançado em abril de 1999 com 13 pessoas a bordo, alcançou sua nova marca sem levar passageiros. O trem japonês fica ligeiramente suspenso da via pela ação de magnetos, o que elimina a redução da velocidade causada pelo atrito com os trilhos". (Disponível em <http://www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia> Acesso em: 13 set. 2004).

É possível deixar suspenso um corpo condutor criando uma força magnética contrária à força gravitacional que atua sobre ele. Para isso, o corpo deve estar imerso em um campo magnético e por ele deve passar uma corrente elétrica. Considerando um fio condutor retilíneo como uma linha horizontal nesta folha de papel que você lê, que deve ser considerada como estando posicionada com seu plano paralelo à superfície terrestre e à frente do leitor. Quais devem ser as orientações do campo magnético e da corrente elétrica, de modo que a força magnética resultante esteja na mesma direção e no sentido contrário à força gravitacional que atua sobre o fio? Ignore as ligações do fio com a fonte de corrente elétrica.

a) A corrente deve apontar para esquerda ao longo do fio, e o campo magnético deve estar perpendicular ao fio, apontando para o leitor

b) A corrente deve apontar para a esquerda ao longo do fio, e o campo magnético deve estar paralelo ao fio, apontando para a direita.

c) A corrente deve apontar para a direita ao longo do fio, e o campo magnético deve estar perpendicular ao fio, apontando para fora do plano da folha.

d) A corrente deve apontar para a direita ao longo do fio, e o campo magnético deve estar paralelo ao fio, apontando para a direita.

e) A corrente deve apontar para a esquerda ao longo do fio, e o campo magnético deve estar perpendicular ao fio, apontando para dentro do plano da folha.

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15. A figura a seguir representa dois fios muito longos, paralelos e perpendiculares ao plano da página. Os fios são percorridos por correntes iguais e no mesmo sentido, saindo do plano da página. O vetor campo magnético no ponto P, indicado na figura, é representado por:

16. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem.

A figura a seguir representa dois fios metálicos paralelos, A e B, próximos um do outro, que são percorridos por correntes elétricas de mesmo sentido e de intensidades iguais a I e 2I, respectivamente. A força que o fio A exerce sobre o fio B é ..., e sua intensidade é ... intensidade da força exercida pelo fio B sobre o fio A.

a) repulsiva - duas vezes maior do que a b) repulsiva - igual à

c) atrativa - duas vezes menor do que a d) atrativa - duas vezes maior do que a e) atrativa - igual à

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17. A figura mostra o tubo de imagens dos aparelhos de televisão usado para produzir as imagens sobre a tela. Os elétrons do feixe emitido pelo canhão eletrônico são acelerados por uma tensão de milhares de volts e passam por um espaço entre bobinas onde são defletidos por campos magnéticos variáveis, de forma a fazerem a varredura da tela.

Nos manuais que acompanham os televisores é comum encontrar, entre outras, as seguintes recomendações: I. Nunca abra o gabinete ou toque as peças no interior do televisor

II. Não coloque seu televisor próximo de aparelhos domésticos com motores elétricos ou ímãs. Estas recomendações estão associadas, respectivamente, aos aspectos de

a) riscos pessoais por alta tensão / perturbação ou deformação de imagem por campos externos.

b) proteção dos circuitos contra manipulação indevida / perturbação ou deformação de imagem por campos externos.

c) riscos pessoais por alta tensão / sobrecarga dos circuitos internos por ações externas.

d) proteção dos circuitos contra a manipulação indevida / sobrecarga da rede por fuga de corrente.

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18. Dois anéis circulares iguais, A e B, construídos com fio condutor, estão frente a frente. O anel A está ligado a um gerador, que pode lhe fornecer uma corrente variável. Quando a corrente i que percorre A varia como no Gráfico I, uma corrente é induzida em B e surge, entre os anéis, uma força repulsiva (representada como positiva), indicada no Gráfico II.

Considere agora a situação em que o gerador fornece ao anel A uma corrente como indicada no Gráfico III. Nesse caso, a força entre os anéis pode ser representada por

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19. A figura mostra um prego de ferro envolto por um fio fino de cobre esmaltado, enrolado muitas vezes ao seu redor. O conjunto pode ser considerado um eletroímã quando as extremidades do fio são conectadas aos pólos de um gerador, que, no caso, são duas pilhas idênticas, associadas em série.

A respeito do descrito, fazem-se as seguintes afirmações:

I - Ao ser percorrido por corrente elétrica, o eletroímã apresenta polaridade magnética. Na representação da figura, a extremidade A (cabeça do prego) será um pólo norte e a extremidade B será um pólo sul.

II - Ao aproximar-se um prego de ferro da extremidade A do eletroímã e outro da extremidade B, um deles será atraído e o outro será repelido.

III - Ao substituir-se o conjunto de duas pilhas por outro de 6 pilhas idênticas às primeiras, também associadas em série, a intensidade do vetor indução magnética no interior e nas extremidades do eletroímã não sofrerá

alteração,

uma vez que esse valor independe da intensidade da corrente elétrica que circula no fio. Está correto apenas o que se afirma em

a) I e II. b) II e III. c) I e III. d) I. e) III.

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20. Uma espira quadrada de lados 0,10 m e resistência total 20 ² está imersa em um campo magnético orientado perpendicularmente ao plano da espira, conforme figura a seguir.

O fluxo magnético através da espira varia com o tempo de acordo com o gráfico apresentado. A partir dessas informações é correto afirmar que

a) se o campo magnético variar apenas com o tempo, o seu módulo no instante t = 1,6 × 10-£ s será igual a 8 T. b) a força eletromotriz induzida entre os pontos A e B, entre os instantes t = 0 s e t = 1,6 × 10-£ s, será de 2 V. c) de acordo com a Lei de Lenz, a corrente elétrica induzida na espira circulará de B para A.

d) a corrente elétrica induzida na espira entre os instantes t = 0 s e t = 1,6 × 10-£ s será de 0,025A.

21. Um solenóide com núcleo de ar tem uma auto-indutância L. Outro solenóide, também com núcleo de ar, tem a metade do número de espiras do primeiro solenóide, 0,15 do seu comprimento e 1,5 de sua seção transversal. A auto-indutância do segundo solenóide é

a) 0,2 L b) 0,5 L c) 2,5 L d) 5,0 L e) 20,0 L

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22. Rafael utiliza duas bobinas, uma pilha, um interruptor e um amperímetro para fazer a montagem mostrada na figura a seguir.

Ele liga uma das bobinas em série com a pilha e com o interruptor, inicialmente, desligado. A outra bobina, ele a conecta ao amperímetro e a coloca próximo à primeira.

Em seguida, Rafael liga o interruptor no instante t• e desliga-o no instante t‚.

Assinale a alternativa cujo gráfico MELHOR representa a corrente no amperímetro em função do tempo, na situação descrita.

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23. A figura a seguir representa um eletroímã e um pêndulo, cuja massa presa à extremidade é um pequeno imã. Ao fechar a chave C, é correto afirmar que

(01) o imã do pêndulo será repelido pelo eletroímã. (02) o imã do pêndulo será atraído pelo eletroímã.

(04) o imã do pêndulo irá girar 180° em torno do fio que o suporta. (08) o pólo sul do eletroímã estará à sua direita.

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24. A figura a seguir representa dois diodos emissores de luz, ligados em paralelo a um solenóide.

Os diodos foram ligados em oposição um ao outro, de modo que, quando a corrente elétrica passa por um deles, não passa pelo outro. Um ímã em forma de barra é movimentado rapidamente para dentro ou para fora do solenóide, SEMPRE pelo lado direito do mesmo, como está indicado na figura.

Ao se introduzir o ímã no solenóide, com a orientação indicada na figura (S-N), observa-se que o diodo 1 se acende, indicando a indução de uma força eletromotriz, enquanto o diodo 2 se mantém apagado.

A respeito dessa situação, considere as seguintes afirmações.

I - Ao se retirar o ímã do solenóide, com a orientação indicada (S-N), o diodo 2 se acenderá e o diodo 1 se manterá apagado.

II - Ao se introduzir o ímã no solenóide, com a orientação invertida (N-S), o diodo 1 se acenderá e o diodo 2 se manterá apagado.

III - Ao se retirar o ímã do solenóide, com a orientação invertida (N-S), o diodo 2 se acenderá e o diodo 1 se manterá apagado.

Quais estão corretas? a) Apenas I.

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25. Ao assobiar, Rafael produz uma onda sonora de uma determinada freqüência. Essa onda gera regiões de alta e baixa pressão ao longo de sua direção de propagação.

A variação de pressão Ðp em função da posição x, ao longo dessa direção de propagação, em um certo instante, está representada na figura a seguir.

Em outro momento, Rafael assobia produzindo uma onda sonora de freqüência duas vezes maior que a anterior . Com base nessas informações, assinale a alternativa cujo gráfico melhor representa o gráfico de Ðp em função de x para esta segunda onda sonora.

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26. São de 100 Hz e 125 Hz, respectivamente, as freqüências de duas harmônicas adjacentes de uma onda estacionária no trecho horizontal de um cabo esticado, de comprimento Ø = 2 m e densidade linear de massa igual a 10 g/m (veja figura).

Considerando a aceleração da gravidade g = 10 m/s£, a massa do bloco suspenso deve ser de a) 10 kg

b) 16 kg c) 60 kg d) 10£ kg e) 10¥ kg

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27. Uma corda de 1,0 m de comprimento está fixa em suas extremidades e vibra na configuração estacionária conforme a figura a seguir:

Conhecida a freqüência de vibração igual a 1000 Hz, podemos afirmar que a velocidade da onda na corda é: a) 500 m/s

b) 1000 m/s c) 250 m/s d) 100 m/s e) 200 m/s

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28. Uma corda de um violão emite uma freqüência fundamental de 440,0 Hz ao vibrar livremente, quando tocada na região da boca, como mostra Figura 1.

Pressiona-se então a corda a L/3 de distância da pestana, como mostra Figura 2.

A freqüência fundamental emitida pela corda pressionada, quando tocada na região da boca, será de: a) 660,0 Hz.

b) 146,6 Hz. c) 880,0 Hz. d) 293,3 Hz.

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GABARITO

1. Não. O norte da bússola aponta para o sul magnético da Terra.

2. Os dipolos magnéticos elementares do prego se alinham com as linhas magnéticas do imã. 3. 25 cm.

4. a) 2,5W b) 1,0 × 10-¥N 5. 25 mA. 6. a) 0,1 gauss/A

b) ver figura resposta, 1,5 A

c) tgš = 3/2

7. Uma região do espaço no qual existem forças magnéticas. 8. Interferência construtiva.

9. Som forte - grande amplitude Som alto - grande freqüência 10. 0,5 Hz e 2 s

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12. [A] 13. [C] 14. [A] 15. [A] 16. [E] 17. [A] 18. [C] 19. [D] 20. [D] 21. [C] 22. [B] 23. 26 = 16; 8 e 2 24. [A] 25. [C] 26. [A] 27. [A] 28. [A]

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Referências

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