Questões de Física do ano 2023

As equações de Maxwell descrevem todos os fenômenos eletromagnéticos em escala macroscópica, trouxeram uma revolução conceitual com a introdução da realidade dos campos e ainda revelaram a natureza da luz, como radiação eletromagnética.
Considere as afirmativas a seguir sobre a teoria de Maxwell.
I. Variações temporais no campo elétrico local produzem variações no campo magnético local, e vice-versa. II. Uma corrente elétrica constante gera um campo magnético ao seu redor que, por sua vez, gera um campo elétrico, que gera novamente um campo magnético e assim por diante. Esse é o princípio de geração de uma onda eletromagnética. III. Maxwell utilizou leis empíricas para a formulação de sua teoria mas a partir da teoria identificou um fenômeno que não havia sido medida anteriormente que resultou na Lei de Ampère-Maxwell. IV. A lei de Faraday relaciona campos magnéticos com tensão elétrica.

Estão corretas as afirmativas: 

A interferometria é uma das técnicas experimentais que mais impactaram a metrologia. Atualmente é empregada progressivamente para ampliar a precisão de medidas como a de massa, tendo participado, em 2019, da redefinição da massa no do sistema internacional de unidades. Na imagem abaixo vemos uma figura ilustrativa de uma balança que usa interferometria. Considere uma balança acoplada a um sistema óptico que ao se deslocar causa diferença no caminho de ida e volta de um feixe de laser vermelho fazendo-o interferir sobre o sensor que capta o feixe de referência e aquele que teve seu caminho óptico alterado.

Assinale a alternativa que apresenta a escala do menor deslocamento da balança que poderia ser medida a partir da ocorrência de interferência destrutiva completa sobre o detector que registra a intensidade do feixe resultante da interferência de um laser que emite no vermelho com comprimento de onda de 700 nm. Admita que o registro temporal do deslocamento da balança não seja um problema e entenda como escala o valor que mais se aproxima em ordem de grandeza (potência de 10) do resultado.

Considere um teste em que uma pessoa fará testes com espelhos: um plano e outro côncavo. A montagem é apresentada abaixo onde o emoji representa a pessoa, o coração é o objeto, ambos mantidos fixos. As dimensões e características físicas do observador e do objeto não devem ser consideradas, assim como questões de altura e posicionamento que não estejam contidas no corte do plano indicado, que contém todos os raios de luz relevantes à análise. Os espelhos são representados por linhas sólidas e um espelho substitui o outro na posição indicada em cada teste. O espelho convexo tem em C seu centro de curvatura, e as linhas tracejadas são uma referência sugerida. 

Assinale a alternativa que tem uma afirmação correta.

A imagem abaixo é de um estudo do tratamento de câncer por nanopartículas magnéticas em que o campo magnético de imãs de neodímio são aplicados nas cobaias para concentrá-las na região dos tumores. 

Considerando, a partir da leitura desses dados, uma estimativa adequada para o valor do campo magnético (T), com um algarismo significativo, à uma distância de 10mm da superfície do ímã. Assinale a alternativa que apresenta uma estimativa adequada da corrente elétrica que seria necessária para produzir em um fio longo a essa mesma distância um campo desta mesma intensidade. Aproxime a constante magnética do ar pelo valor do vácuo: 4?10^-7 H/m. 

Os oceanos são um exemplo de fenômeno complexo cuja análise hoje incorpora muito da linguagem da física moderna como a análise espectral (popularizada em problemas como o do espectro do corpo negro).

No gráfico abaixo extraído do canal de ciência Veritasium, é apresentada a composição de frequências de onda (espectro) de três regiões distintas do Oceano Atlântico: Mar do norte (pico bastante pronunciado), atlântico médio (pico intermediário) e atlântico norte.

Os espectros são obtidos a partir do sensoriamento das oscilações das ondas ao longo do tempo (em m) em cada região. 

Considere as afirmativas a seguir.

I. A técnica muito importante para decomposição das frequências de um sinal, utilizada em praticamente todas as áreas da ciência moderna, foi desenvolvida originalmente no trabalho de Joseph Fourier estudando inicialmente a propagação de calor.

II. Ondas no mar tem sua velocidade de propagação dependente da profundidade local.

III. Se um observador observa uma onda superficial (harmônica, bem definida) se deslocando em um trecho com velocidade de cerca de 10m/s com a frequência igual àquela mais presente nos espectros de todas as regiões, então a distância entre duas cristas sucessivas está na escala de 1m (metro).

Estão corretas as afirmativas: