PISM MÓDULO III

QUESTÕES OBJETIVAS

QUESTÕES DISSERTATIVAS

1.PISM Um estudante quer iluminar um ambiente com uma lâmpada com especificações de fábrica de 24 W e 6 V. No entanto, ele só tem uma fonte de 12 V e alguns resistores que pode usar com a fonte para montar um circuito elétrico e acender a lâmpadas. Qual o valor do resistor que ele deve usar em série com a fonte e lâmpada para atender as especificações de fábrica da lâmpada?

a(    )    3,0 Ω

b(    )    6,0 Ω

c(    )     2,5 Ω

d(    )    1,5 Ω

e(    )    9,0 Ω

Link para resolução  https://youtu.be/9Amk8FZutZs

2.PISM A diferença de potencial (d.d.p), também denominada de tensão elétrica (V), é uma grandeza física que está relacionada com o conceito de corrente elétrica. Sem essa tensão não seria possível transportar cargas elétricas, por exemplo, de uma hidrelética até as casas, as fábricas, etc. Considerando um caso simples, de uma carga Q, positiva, se movimentando ao longo do eixo x, do ponto X1 ao ponto X2, em uma região onde é definido um campo elétrico constante E com sentido de X1 a X2, qual expressão representa a diferença de potencial V2 – V1 entre X2 e X1?

A.   V2 – V1 = E(X2-X1)

B.   V2 – V1 = -QE(X2-X1)

C.   V2 – V1 = 0

D.   V2 – V1 = -E(X2-X1)

E.  V2 – V1 = QE

link para resolução  https://youtu.be/iCqzuPRDyV8

3. PISM  O círculo tracejado da figura abaixo representa a trajetória circular de um elétron “e” em uma região onde é definido um campo magnético. Sabendo que o sentido do movimento do elétron é horário (ver figura), qual das alternativas a seguir define corretamente o sentido e direção do campo magnético e a força magnética, respectivamente, no instante em que o elétron ocupa a posição indicada na figura? Use o sistema de coordenadas definido na figura:

A.           +y e -x 

B.           -x e +z 

C.           -x e +y 

D.           -z e +x 

E.           +z e +y

Link para a resolução  https://youtu.be/GNegZ-1P--4

4. PISM Um reparo de um dispositivo eletrônico demanda de um técnico a substituição de um resistor com resistência dada por 1,5 kΩ. Para fazer a troca, o técnico tem à sua disposição outros três resistores com resistências dada por R1 = 1 kΩ, R2 = 2 kΩ e R3 = 3 kΩ. Associação entre os três que fornece o valor de resistência necessária ao ao reparo é dada

(A) pelos três resistores associados em série.

(B) pelos três resistores associados em paralelo.

(C) por R1 e R2 associados em série, ligados em paralelo com R3.

(D) por R2 e R3 associados em paralelo, ligados em série com R1.

(E) por R1 e R3 associados em série, ligados em paralelo com R2.

 

link para resolução  https://youtu.be/FkACLrc29N8

QUESTÕES DISSERTATIVAS

1.PISM Nos últimos anos, carros elétricos estão se tornando populares por causa da sua praticidade, economia com combustível, manutenção e por questões ambientais. Entretanto, alguns de seus pontos negativos estão na demora para carregamento da bateria e na autonomia do carro (distância máxima percorrida com uma carga completa da bateria). Um determinado modelo de carro elétrico popular possui bateria de 45 kWh e pode ser carregado em casa, em uma tomada comum.

(A) Considere o carregamento doméstico realizado com uma fonte de corrente constante fornecendo 20A de corrente a 100V de tensão. Calcule o tempo para o carregamento completo da bateria desse modelo a partir da bateria vazia.

(B) Considerando o consumo médio de 15kWh a cada 100km rodados na cidade, calcule a autonomia do carro.

link para resolução   https://youtu.be/9hVRDfti7po

2. PISM  Uma partícula de massa mp, carga elétrica -q e vetor velocidade inicial vi (orientado ao longo do eixo x positivo) entra em uma região do espaço que possui campo magnético constante e uniforme B (orientado ao longo do eixo z positivo) e campo elétrico constante e uniforme E (orientado ao longo do eixo y positivo), logo são perpendiculares entre si (conforme figura abaixo – parte A). A carga está alinhada com a fenda F1.

A) Encontre uma expressão para a intensidade do vetor velocidade inicial Vi para que a partícula viaje, dentro dos campos, em linha reta para que possa passar pela fenda F1. Supondo que o módulo do campo magnético seja de 500mT e o módulo do campo elétrico seja 10V/m, qual a intensidade desta velocidade? 

B) Após passar pela fenda F1 a partícula entra em uma região sujeita a uma diferença de potencial 𝜹V (como ilustrado na figura acima – parte B). Encontre uma expressão para o módulo do vetor velocidade final Vf da partícula ao passar pela fenda F2 (as duas fendas estão alinhadas). Suponha que a massa da partícula seja m = 1,6x10^-27 kg, que sua carga seja q = 1,6x10^-19 C e que a diferença de potencial 𝜹V = 2,5 µV. 

C) Se, por algum motivo a intensidade do vetor velocidade inicial Vi for muito maior que o valor encontrado no item (a), o que ocorrerá com a partícula? Em outras palavras, para onde a partícula irá se dirigir?

link para resolução   https://youtu.be/fYXxce-tZhE

3. PISM No circuito abaixo as baterias, Ɛ1 = 5V e Ɛ2 = 3V, são ideais e as resistências ôhmicas possuem o mesmo valor, R = 5Ω, os segmentos de fios e a chave S não possuem resistência.

A) Antes de a chave S ser fechada e em regime estacionário, qual o valor da corrente elétrica que circula no segmento de fio a-b e em qual sentido? Qual a potência elétrica dissipada nos dois resistores? 

B) Após um longo intervalo de tempo que a chave S foi fechada, qual o valor da corrente elétrica no resistor R entre o segmento de fio a-c e em qual sentido? Qual a potência elétrica fornecida pela bateria Ɛ1? 

C) Após um longo intervalo de tempo que a chave S foi fechada, qual o valor da corrente elétrica que circula no segmento de fio a-b e em qual sentido?

link para resolução   https://youtu.be/aBdqfdVcLGQ

4. PISM Em um resistor há a transformação de energia elétrica em energia térmica; já em um motor elétrico há a conversão também de energia elétrica em energia térmica e principalmente em energia mecânica. Motores elétricos acionam aparelhos domésticos como liquidificadores, aspiradores, máquinas de lavar, etc. Um exemplo de motor elétrico que pode trazer vários benefícios por ser menos poluente e mais silencioso é o do carro elétrico. Na maioria desses motores há plaquinhas com informações sobre alguns valores específicos do aparelho; dois desses valores são a potência elétrica e a tensão na qual deverá ser ligado o aparelho. Sabendo que para um determinado motor esses valores são de 1100 W e 110 V, respectivamente:

a) Determine a corrente que irá passar pelo motor.

b) Se 20% da energia elétrica é transformada em energia térmica, calcule a resistência interna do motor.

c) Supondo que o motor fique ligado durante 1h, determine o valor da energia que será transformada em energia mecânica (mais especificamente energia cinética).​

link para resolução  https://youtu.be/AidbMXTjRkQ

5. PISM  Nos laboratórios do Grupo de pesquisa de Física Atômica e Molecular da UFJF existem diversos equipamentos. Um, em especial, é responsável por realizar implantação iônica no qual íons são gerados, em repouso, e acelerados em direção a um alvo, onde se pretende implantá-los. A distância entre fonte e alvo é de 3 m. Em razão da massa dos íons e de sua energia cinética, pode-se controlar a profundidade da implantação. Um dos íons utilizados é o de Li+ (massa 1x10^-28 Kg e carga +e). Em um primeiro momento os íons são acelerados por uma diferença de potencial de 5,62 KV, sendo a linha de aceleração retilínea. Em seguida entram (com velocidade constante) em uma região onde atua um campo magnético constante de 0,5 T, perpendicular a linha de progressão dos íons. Nessa mesma região, um campo elétrico perpendicular à linha de progressão e ao campo magnético é aplicado. Desta forma é criado um filtro Wien, apresentado na figura ao lado, e apenas os íons desejados colidem com o alvo. 

Considerando que não existem perdas de energia e que a carga do elétron é igual a 1,6x10^-19 C, responda:

A) Qual a energia cinética dos íons quando eles saem da região de aceleração?

B) Qual deve ser o campo elétrico aplicado para que os íons atravessem o acelerador sem sofrer desvios?

link para resolução  https://youtu.be/65SWhiL5pIU

6. PISM Um desfibrilador (ver figura abaixo) é um aparelho eletroeletrônico que envia fortes correntes elétricas (choques) ao coração para fazê-lo voltar o ao ritmo normal após sofrer uma fibrilação (frequência cardíaca irregular) ou uma parada cardíaca. Esse aparelho consegue acumular e descarregar certa quantidade de carga elétrica em um curto intervalo de tempo e tem em seu circuito interno um elemento denominado capacitor elétrico que é essencial para essa aplicação. Para os cálculos a seguir, considere que o capacitor tenha uma capacitância de 20 µF.

 

A) Sabendo que as pás do desfibrilador (observar figura) estão ligadas ao aparelho diretamente nos polos do capacitor carregado, e que a diferença de potencial entre esses polos é de 110 V, determine o valor da carga elétrica que será descarregada quando as pás forem colocadas no peito, próximas ao coração de uma pessoa.

B) Considerando que a taxa de descarga de cargas elétricas é constante no tempo e que esse processo de descarga demora um intervalo de tempo de 0,02 s, determine o valor da corrente elétrica que passará na pele entre as pás colocadas no peito.

C) Qual a resistência elétrica da pele?

 link para resolução  https://youtu.be/o-8nxybm8DE

RESPOSTAS

QUESTÕES OBJETIVAS

1.D    2.D    3.C    4.C

QUESTÕES DISSERTATIVAS

1. A.22,5 h    B.300 km    2.A. 20M/S, B.30 M/S,  C.A partícula descreveria uma trajetória parabólica, para cima, se afastando do eixo x.    3..A. 3,6 W B.1,6 A  de A para C,  8W, C.1. 2A  de A para B    4.A.10A    B.2,2Ω    C.3,16 MJ    5.   A 9 x 10^-16 J  B. 2,1 x 10 ⁶ N/C    6.Resposta   A. 2,2 mC,   B.0,11 A       C.1.000 Ω