Fisica enem, Provas de Física

Baixe Fisica enem e outras Provas em PDF para Física, somente na Docsity! Prof: Sandro Fernandes 1 MATERIAL DE APOIO FÍSICA EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO ENEM 2009 SANDRO FERNANDES Prof: Sandro Fernandes 2 Índice Aula I (Conhecimentos Básicos e o Movimento)...................Pág 3. Aula II (O Equilíbrio e a descoberta das Leis Físicas )............Pág 20. Aula III (A Mecânica e o Funcionamento do Universo)...........Pág 35. Aula IV (O Calor e os Fenômenos Térmicos)..........................Pág 48. Aula V (Energia, Trabalho e Potência)..................................Pág 63. Aula VI (Fenômenos Elétricos e Magnéticos).........................Pág 79. Aula VII (Oscilações, Ondas, ópticas e Radiação).....................Pág 94. Gabarito ...................................................................................Pág 108. Esse material tem como objetivo facilitar os estudos dos candidatos quer irão prestar o ENEM 2009. As aulas estão separadas de acordo com o conteúdo programado na Matriz de Referência. Leia os textos de apoio e só então passe para os exercícios. Os textos e exercícios também serão de valor para os candidatos ao Exame de Qualificação da UERJ, contudo, neste caso algumas aulas não devem ser estudadas já que o conteúdo cobrado na primeira fase do vestibular da UERJ é mais condensado, privilegiando principalmente a mecânica, a termologia e a eletrodinâmica. Bons estudos! Prof: Sandro Fernandes 5 determinação direta desse comprimento. É exatamente essa a “filosofia” do emprego de modelos reduzidos nas pesquisas experimentais. No exemplo dado por Galileu a escala do tempo é determinada da seguinte forma: é igual ao inverso da relação entre os números de oscilações, isto é, ao inverso de 240/20, e, portanto 1:12. A escala geométrica, igual ao quadrado da escala do tempo, será 1:144, e o comprimento do pêndulo- protótipo, igual a 144 vezes o do pêndulo-modelo. Neste caso a condição de semelhança física corresponde à lei de Galileu segundo a qual o período de oscilação T de um pêndulo é proporcional à raiz quadrada do seu comprimento.  (II) Sistema de Unidades A necessidade de medir é muito antiga e remonta à origem das civilizações. Por longo tempo cada país, cada região, teve o seu próprio sistema de medidas, baseado em unidades arbitrárias e imprecisas, como por exemplo, aquelas baseadas no corpo humano: palmo, pé, polegada, braça, côvado. Isso criava muitos problemas para o comércio, porque as pessoas de uma região não estavam familiarizadas com o sistema de medida das outras regiões. Imagine a dificuldade em comprar ou vender produtos cujas quantidades eram expressas em unidades de medida diferentes e que não tinham correspondência entre si. Em 1789, numa tentativa de resolver o problema, o Governo Republicano Francês pediu à Academia de Ciências da França que criasse um sistema de medidas baseado numa "constante natural". Assim foi criado o Sistema Métrico Decimal. Posteriormente, muitos outros países adotaram o sistema, inclusive o Brasil, aderindo à "Convenção do Metro". O Sistema Métrico Decimal adotou, inicialmente, três unidades básicas de medida: o metro, o litro e o quilograma. Entretanto, o desenvolvimento científico e tecnológico passou a exigir medições cada vez mais precisas e diversificadas. Por isso, em 1960, o sistema métrico decimal foi substituído pelo Sistema Internacional de Unidades - SI, mais complexo e sofisticado, adotado também pelo Brasil em 1962 e ratificado pela Resolução nº 12 de 1988 do Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - Conmetro, tornando-se de uso obrigatório em todo o Território Nacional. FONTE: www.inmetro.gov.br (III) A Força da Ciência está na sua Universalidade Dada a complexidade do mundo em nossa volta, não é nada surpreendente que os cientistas usem simplificações aparentemente drásticas no estudo de fenômenos naturais. Por exemplo, se quisermos estudar a órbita da Lua em torno da Terra, é irrelevante incluirmos em nossa descrição que a Terra tem montanhas, oceanos e atmosfera, ou que a Lua tem crateras de todos os tamanhos. Basta sabermos a massa da Terra e a da Lua e a distância entre elas. O balanço de uma folha ao vento, o vaivém de uma criança num balanço, um sino soando: todos esses "sistemas" podem ser modelados, com maior ou menor precisão, pelo movimento de um pêndulo sujeito a uma força externa. No caso da folha, a força externa vem do vento, no caso da criança, dos empurrões de seu pai e, no caso do sino, do padre puxando a corda. Prof: Sandro Fernandes 6 Numa primeira aproximação, o modelo matemático que descreve o movimento desses sistemas é essencialmente o mesmo. Pela descrição matemática dos fenômenos, os físicos revelam a belíssima unidade que existe na natureza. Modelos imitam a natureza, recriando suas sutilezas de forma compreensível. Descrever o comportamento de sistemas complexos por fórmulas simples é um ingrediente fundamental no trabalho científico e um de seus maiores desafios. Há um equilíbrio delicado entre simplificar demais _ignorando dados fundamentais sobre um sistema_ e incluir detalhes irrelevantes que compliquem desnecessariamente seu estudo. Para testarmos a eficiência de um modelo, comparamos suas previsões com medidas obtidas por cuidadosas observações. No exemplo da folha balançando ao vento, podemos medir o tempo que a folha demora para voltar a um determinado ponto. Se o resultado medido não for semelhante à previsão do modelo, este tem de ser modificado. Isso é verdade tanto para o balançar de uma folha quanto para qualquer modelo matemático de descrição de algum fenômeno, de escalas subatômicas até o Universo como um todo. E aqui a intuição do cientista é fundamental. Como encontrar as modificações corretas? Para mim, a construção de modelos é uma arte: a de modelar a natureza. Pelo seu processo criativo, o cientista viabiliza sua visão do mundo. Para mim, assim como a obra de um artista, a obra de um cientista é um reflexo de sua personalidade. Claro, o veículo de expressão é completamente diferente, pois as linguagens são diferentes. Mas o momento que existe entre o surgimento de uma idéia e sua expressão, seja por uma equação ou por uma aquarela, é essencialmente idêntico. Ao recriar o mundo matematicamente, o cientista reinventa a realidade a sua volta, representando-a por símbolos universais. Mesmo que o processo criativo científico seja tão subjetivo quanto o processo criativo artístico, o produto final do trabalho do cientista é acessível a qualquer outro que domine o vocabulário técnico da ciência. (E, espero, também ao público não especializado por um esforço dos cientistas de transmitir suas idéias de modo acessível.) Em princípio, não deve haver subjetividade na interpretação de uma obra científica. Os modelos criados por cientistas são universais. Por meio da universalidade de sua linguagem, esses modelos são gradativamente corrigidos e aprimorados (o progresso científico raramente caminha em linha reta), chegando eventualmente a uma formulação aceita pela comunidade científica. É nessa universalidade que reside a força da ciência. As equações que descrevem um fenômeno são idênticas para todos os cientistas, independentemente de qualquer diferença religiosa, racial ou política. A natureza não se presta a nossos tolos jogos de poder. A Ciência, em sua versão mais pura, é uma das formas mais humanas de conhecimento. Fonte: http://marcelogleiser.blogspot.com Prof: Sandro Fernandes 7 (IV) Os Problemas sobre o cálculo da idade do Universo Em 1929, o astrônomo americano Edwin Hubble concluiu, a partir de suas observações, que o Universo está em expansão, com as galáxias se afastando umas das outras com velocidades proporcionais a suas distâncias. Hubble raciocinou que, como as galáxias estão se afastando cada vez mais agora, em algum instante no passado elas estavam praticamente se superpondo. Medindo as velocidades de várias galáxias e as distâncias entre elas, ele concluiu que esse instante ocorreu há cerca de 2 bilhões de anos. O problema com essa estimativa é que já se sabia que a Terra tinha mais de 2 bilhões de anos. Como ela pode ser mais velha que o Universo? A questão roubou o sono de vários cosmólogos até 1952, quando Walter Baade demonstrou, com medidas mais precisas, que o Universo teria pelo menos 5 bilhões de anos. A idade da Terra hoje é estimada em torno de 4,5 bilhões de anos. Mas a questão da idade do Universo está longe de ser resolvida. Existem três métodos usados para se estimar a idade do Universo. O primeiro deles é o usado por Hubble e Baade, que estima distâncias entre galáxias remotas e suas velocidades, extraindo delas a idade do Universo. Em Astronomia, distâncias são estimadas a partir de uma lei que diz que a luminosidade de uma fonte cai com o quadrado da distância. Se temos duas fontes iguais em lugares distintos, sabendo-se a distância até o lugar mais próximo, podemos estimar a distância até o lugar mais distante. Assim, Hubble estimou a distância até a galáxia Andrômeda, que está a aproximadamente 2 milhões de anos-luz do Sol. Esses "indicadores de distância" são fundamentais para se obter medidas precisas de distância. Em suas observações, Hubble usou um tipo de estrela conhecida como variável Cefeida, cuja luminosidade varia periodicamente. Mas encontrar variáveis Cefeida ou outros indicadores de distância em galáxias muito distantes não é nada fácil. E aí é que começa o problema dos astrônomos modernos. Diferentes indicadores de distância resultam em estimativas diferentes de distância e, portanto, em estimativas diferentes da idade do Universo. Valores atuais variam entre 8 e 25 bilhões de anos! O segundo método utilizado para se estimar a idade do Universo vem do estudo de aglomerados estelares, conjuntos de milhares de estrelas atraídas entre si pela gravidade. A idéia é que nesses aglomerados podem ser encontradas algumas das estrelas mais velhas que existem. Como nós conhecemos razoavelmente bem como uma estrela se desenvolve queimando seu hidrogênio como combustível, podemos estimar sua idade a partir dos diferentes estágios durante sua evolução. A idade do Universo tem de ser maior do que a idade de suas estrelas mais velhas, ecoando o problema de Hubble com a idade da Terra. Estimativas da idade desses aglomerados estelares variam entre 10 e 14 bilhões de anos. Finalmente, pode-se usar a "nucleocosmocronologia", que se baseia em medidas da abundância e da produção de isótopos radioativos e em estudos da evolução química de nossa galáxia para se estimar a época de formação dos elementos químicos encontrados no sistema solar. As estimativas indicam uma idade para a Via Láctea de pelo menos 9,6 bilhões de anos, com erros que tendem a aumentar esse valor em mais de 1 bilhão ou 2 bilhões de anos. O que podemos concluir agora? Que o Universo tem de 10 a 20 bilhões de anos; que problemas com as várias medidas de distância, evolução estelar e abundância isotópica serão, em princípio, resolvidos na próxima década. Que boatos jornalísticos recentes dizendo que o modelo do Big Bang está errado devido a problemas com a idade do Universo não têm sentido. E que a Ciência está longe de progredir em linha reta ou de forma previsível. Fonte: http://marcelogleiser.blogspot.com Prof: Sandro Fernandes 10 Sobre essa partícula, é INCORRETO afirmar que sua a) velocidade é máxima em t=1s. b) posição é nula no instante t=3,5s. c) aceleração é constante no intervalo de 0 a 1s. d) velocidade muda de sentido na posição x=4m. e) sua aceleração é negativa. 7) O gráfico a seguir mostra como varia a velocidade de um móvel, em função do tempo, durante parte do seu movimento. O movimento representado pelo gráfico pode ser o de uma a) esfera que desce um plano inclinado e continua rolando por um plano horizontal. b) fruta caindo de uma árvore. c) composição de metrô, que se aproxima de uma estação e pára. d) bala no interior de um cano de arma, logo após o disparo. e) um carro de fórmula I em uma arrancada. 8) Em uma bicicleta que se movimenta com velocidade constante, considere um ponto A na periferia da catraca e um ponto B na periferia da roda. Analise as afirmações: I. A velocidade escalar de A é igual à de B. II. A velocidade angular de A é igual à de B. III. O período de A é igual ao de B. Está correto SOMENTE o que se afirma em: a) I b) II c) III d) I e III e) II e III 9) Leia a tira abaixo. Prof: Sandro Fernandes 11 Calvin, o garotinho assustado da tira, é muito pequeno para entender que pontos situados a diferentes distâncias do centro de um disco em rotação têm a) mesma freqüência, mesma velocidade angular e mesma velocidade linear. b) mesma freqüência, mesma velocidade angular e diferentes velocidades lineares. c) mesma freqüência, diferentes velocidades angulares e diferentes velocidades lineares. d) diferentes freqüências, mesma velocidade angular e diferentes velocidades lineares. e) diferentes freqüências, diferentes velocidades angulares e mesma velocidade linear. 10) No site www.agespacial.gov.br, da Agência Espacial Brasileira, aparece a seguinte informação: "O Centro de Lançamento de Alcântara (CLA) vem sendo construído desde a década de 80 e está atualmente preparado para lançar foguetes de sondagem e veículos lançadores de satélites de pequeno porte. Localizado na costa do nordeste brasileiro, próximo ao Equador, a posição geográfica do CLA aumenta as condições de segurança e permite menores custos de lançamento." Um dos fatores determinantes dessa redução de custos se deve à inércia do movimento de rotação da Terra. Graças a essa inércia, o veículo lançador consome menos energia para fazer com que o satélite adquira a sua velocidade orbital. Isso ocorre porque, nas proximidades do Equador, onde se encontra o CLA, a) a velocidade tangencial da superfície da Terra é maior do que em outras latitudes. b) a velocidade tangencial da superfície da Terra é menor do que em outras latitudes. c) a velocidade tangencial da superfície da Terra é igual à velocidade orbital do satélite. d) a aceleração da gravidade na superfície da Terra é menor do que em outras latitudes. e) a aceleração da gravidade na superfície da Terra é maior do que em outras latitudes. 11) Um ônibus percorre em 30 minutos as ruas de um bairro, de A até B, como mostra a figura: Considerando a distância entre duas ruas paralelas consecutivas igual a 100 m, analise as afirmações: I. A velocidade vetorial média nesse percurso tem módulo 1 km/h. II. O ônibus percorre 1500 m entre os pontos A e B. III. O módulo do vetor deslocamento é 500 m. IV. A velocidade vetorial média do ônibus entre A e B tem módulo 3 km/h. Prof: Sandro Fernandes 12 Estão corretas: a) I e III. b) I e IV. c) III e IV. d) I e II. e) II e III 12) Num certo instante, estão representadas a aceleração e a velocidade vetoriais de uma partícula. Os módulos dessas grandezas estão também indicados na figura Dados: sen 60° = 0,87 cos 60° = 0,50 No instante considerado, o módulo da aceleração escalar, em m/s£, e o raio de curvatura, em metros, são, respectivamente, a) 3,5 e 25 b) 2,0 e 2,8 c) 4,0 e 36 d) 2,0 e 29 13) A figura 1 representa uma sucessão de fotografias de uma atleta durante a realização de um salto ornamental numa piscina. As linhas tracejadas nas figuras 1 e 2 representam a trajetória do centro de gravidade dessa atleta para este mesmo salto. Nos pontos I, II, III e IV da figura 2, estão representados os vetores velocidade, V, e aceleração, a, do centro de gravidade da atleta. Os pontos em que os vetores velocidade, V, e aceleração, a, estão representados corretamente são a) II e III. b) I e III. c) II e IV. d) I e IV. e) I e IV 14) Nos esquemas estão representadas a velocidade V e a aceleração a do ponto material P. Assinale a alternativa em que o módulo da velocidade desse ponto material permanece constante. Prof: Sandro Fernandes 15 20) Suponha que Cebolinha, para vencer a distância que o separa da outra margem e livrar-se da ira da Mônica, tenha conseguido que sua velocidade de lançamento, de valor 10 m/s, fizesse com a horizontal um ângulo θ, cujo sen θ = 0,6 e cos θ = 0,8. Desprezando-se a resistência do ar, o intervalo de tempo decorrido entre o instante em que Cebolinha salta e o instante em que atinge o alcance máximo do outro lado é a) 2,0 s b) 1,8 s c) 1,6 s d) 1,2 s e) 1,6 s 21) Jobim confirma queda do avião da Air France O ministro da Defesa, Nelson Jobim, confirmou nesta terça-feira (2) que os destroços encontrados durante a madrugada no Oceano Atlântico são do Airbus da Air France. De manhã, a Aeronáutica informou que não poderia confirmar a origem do material. Airbus da Air France desapareceu após decolar do Rio de Janeiro no domingo (31) em direção a Paris e desapareceu. O vôo AF 447 levava 228 pessoas. Jobim disse que não é possível saber se há sobreviventes. Segundo o ministro, o avião Hércules da Força Aérea Brasileira identificou diversos materiais em uma faixa de 5 km. "Fios, metais, enfim, elementos que compõem a aeronave", esclareceu. O local fica dentro da área em torno do arquipélago de São Pedro e São Paulo. www.globo.com(02/06/09, 19h44min) Prof: Sandro Fernandes 16 O avião Hércules sobrevoou a região onde os destroços foram encontrados com velocidade horizontal constante, largando 4 esferas sinalizadoras, em intervalos de tempos iguais, para marcar a área da possível queda, já que a noite se aproximava e as buscas deveriam continuar. No caso em questão, a atmosfera na região estava muito estável e tranqüila de maneira que a RESISTÊNCIA DO AR PUDESSE SER DESPREZADA. A figura que melhor poderia representar as posições aproximadas do avião e das esferas sinalizadoras, em um mesmo instante, é: 22) Com suas descobertas astronômicas, Galileu derrubou uma concepção que dominava a cosmologia desde os tempos de Aristóteles, no século 4 a.C. O antigo filósofo grego dividira o cosmo em duas regiões diferentes. A Terra e suas imediações seriam formadas por uma mistura variável de quatro "elementos": terra, água, ar e fogo. Daí estarem sujeitas a mudanças constantes. A partir da órbita da Lua, porém, outro tipo de matéria, a nobre "quintessência", tornava os corpos celestes perfeitos, eternos e imutáveis. Antes de Galileu, essa falsa idéia foi contestada por filósofos como Nicolau de Cusa (1401-1464) e Giordano Bruno (1548-1600) e astrônomos como Ticho Brahe (1546-1601) e Johannes Kepler (1571-1630). Faltava-lhes, porém, uma prova irrefutável, que pudesse contrapor à enorme autoridade de Aristóteles. Foi publicada recentemente em uma revista Britânica uma carta aberta à população na qual um grupo de cosmólogos critica a postura dos defensores do modelo cosmológico do Big Bang. Os cientistas argumentam que hoje em dia, na cosmologia, não se tolera a dúvida e a discordância. Eles também criticam que essa postura totalitária faz com que as observações astrofísicas sejam interpretadas de modo distorcido. Assim, quando surgem dados observacionais discordantes daquele modelo, em vez o colocarem em cheque, eles são ignorados ou ridicularizados pelos defensores do referido modelo. Com base nessas informações, conclui-se que esse grupo de cosmólogos está chamando a atenção para o fato de que: Prof: Sandro Fernandes 17 a) a ciência lida com a realidade última, por isso os modelos não podem estar errados e correspondem a essa realidade. b) a ciência lida com modelos, os quais podem estar errados na interpretação da realidade, mesmo quando são aceitos por muitos cientistas. c) a pesquisa científica não comete erros ao interpretar a realidade, mesmo quando os cientistas estão em desacordo entre si sobre qual modelo é verdadeiro. d) a pesquisa científica é feita por cientistas imparciais e objetivos, os quais querem encontrar testes observacionais para mostrar que os modelos estão errados. e) a ciência em momento algum lida com modelos, e sim com a realidade última, por isso os modelos não são aceitos por esse grupo de cientistas. 23) Este ano além de comemorarmos 400 anos das primeiras observações astronômicas feitas por Galileu em 1609 (Ano Internacional da Astronomia), também comemoramos em julho, 40 anos da primeira ida do homem à lua. O astronauta Neil Armstrong foi o primeiro homem a pisar na superfície da Lua, em 1969. Na ocasião, realizou uma experiência que consistia em largar, ao mesmo tempo e a partir do repouso, um martelo e uma pena, deixando-os cair sobre a superfície lunar, e observou que o(s): a) martelo caiu e a pena subiu. b) martelo caiu mais rápido do que a pena. c) dois corpos ficaram flutuando em repouso. d) dois corpos tocaram o solo lunar ao mesmo tempo. e) dois corpos começaram a subir, afastando-se da superfície lunar. 24) 2009. Ano internacional da astronomia. Ano em que comemoramos 400 das primeiras observações astronômicas de Galileu. Verão de 1609: um texto curioso chega às mãos do matemático e físico italiano Galileu Galilei (1564-1642). Era a descrição de um instrumento, construído na Holanda, que permitia enxergar coisas distantes como se estivessem próximas. Tomando por modelo essa luneta holandesa, Galileu fabrica, ele mesmo, um aparelho semelhante, capaz de aumentar nove vezes o tamanho aparente dos objetos. Tinha, na época, 45 anos, e, embora desfrutasse de certo prestígio, como professor de matemática da Universidade de Pádua, não havia publicado ainda nenhum trabalho de peso. Sempre lutando com dificuldades financeiras, precisava dar aulas particulares para complementar o salário. Mas estava destinado a voar alto. Nos meses seguintes, não parou de aperfeiçoar o telescópio e apontou-o para o céu. As descobertas que realizou revolucionaram a cosmologia e elevaram sua fama à altura das estrelas. Prof: Sandro Fernandes 20 De acordo com a Matriz de Referências para o Enem 2009. Professor: Sandro Fernandes Tema: O Equilíbrio e a descoberta das Leis Físicas Aula II de Física A Evolução das Idéias Os físicos estão interessados nas regularidades que se revelam na observação das coisas e dos fenômenos. Suas teorias só conseguem descrever a enorme complexidade do mundo físico porque existem certas correlações entre fenômenos, regularidades, certas proporções que convencionamos chamar leis naturais. O trabalho e o esforço dos físicos consistem em descobrir essas leis e as condições iniciais que permitem encontrar as soluções e, através das próprias leis, estabelecer predições. A pesquisa do conhecimento através da contemplação da variedade das coisas conduziu já na Grécia clássica, à noção de necessidade, de proporção entre os elementos, à idéia da existência de elementos constitutivos da matéria. A Escola de Mileto Tales foi um dos primeiros a enunciar a idéia da existência de um elemento fundamental, de uma substância primordial. Segundo ele, todas as coisas seriam feitas de água. Como a água contém átomos de hidrogênio, essa concepção não está em contradição com as idéias modernas de astrofísica: da observação de material cósmico, deduz-se que os elementos predominantes no estágio inicial do Universo eram o hidrogênio e o hélio, em uma proporção de abundância de hidrogênio dez vezes superior à do hélio. Já Anaximandro, outro filósofo da escola de Mileto, afirmava que a substância primordial de todas as coisas não é a água, nem, efetivamente, nenhum outro corpo material conhecido. Para ele, o elemento fundamental de todas as coisas é infinito e eterno e está subjacente em todos os mundos. Essa substância se transforma em objetos materiais que nós percebemos. Segundo Anaximandro, no mundo material existe uma proporção definida de ar, de fogo, de água e de terra. A competição entre esses elementos concebidos como deuses, ou seja, a proporção de tais elementos, é regulamentada por uma fatalidade, por uma certa necessidade † necessidade de proporção entre esses elementos † que constituiria, segundo certos filósofos, a origem da noção da lei da natureza. Para Anaxímenes, terceiro pensador da Escola de Mileto, a substância primordial é o ar. A alma do homem é feita de ar, o fogo é o ar rarefeito; ao condensar, o ar se transforma em água que, por sua vez, se condensa em terra, em pedras. Segundo essas especulações, por assim dizer, pioneira da química, as forças de coesão seriam uma espécie de respiração: visto que nossa alma, feita de ar, nos mantém unidos e estáveis, também o ar e a respiração universal asseguram a coesão, a estabilidade do mundo † o ar seria substituído no século XIX pelo éter, que transmitiria as ações físicas. Prof: Sandro Fernandes 21 Pitágoras Atribui-se a Pitágoras a origem da palavra teoria: palavra que queria dizer estado de contemplação com afinidade e paixão. Segundo Pitágoras, a contemplação com afinidade e paixão é uma atividade intelectual que dá origem ao conhecimento matemático. Devemos a ele a afirmação de que todas as coisas são números, afirmação essa que, depois de Galileu e Newton, incorporou-se à física e pode ser encontrada nos trabalhos de Maxwell e Lorentz, de Einstein, de Schrödinger e Dirac, assim como no trabalho dos físicos contemporâneos sobre as teorias dos campos. Eis um resumo de um apanhado geral da filosofia dos Pitagóricos feito por Alexander Polyhistor no século I a.C. e reproduzido por Diógenes de Laerta: "O primeiro princípio de todas as coisas é o Um. Do Um proveio um Dois indefinido, enquanto Matéria para o Um que é causa. Do Um e do indefinido Dois provieram os números; dos números, os pontos; dos pontos, as linhas; das linhas, as figuras planas; das figuras planas, as figuras sólidas; das figuras sólidas, os corpos sensíveis. Os elementos deste último são quatro: fogo, água, terra, ar; esses elementos mudam e se transformam e deles resulta um Cosmo, animado, inteligente, esférico, que compreende a terra que é, ela própria, esférica e habitada por todos os lados" (citação de Cornford). Heráclito e Parmênides Belas divagações filosóficas também nos foram legadas por Heráclito (século V a.C.). Ele considerava o fogo como substância primordial, visto que ele tem as propriedades da menos corporal e mais sutil matéria. Tal a chama do fogo, tudo nasce da morte de algo; diríamos hoje: fótons são emitidos (nascem) na aniquilação (morte) elétron-pósitron; pares partícula-antipartícula nascem da morte de um fóton. Assim, afirmava Heráclito, os seres mortais são imortais, os imortais são mortais, um vive a morte do outro e morre a vida de um outro. Com Parmênides de Eléa, um pitagórico dissidente, foi introduzida a noção do Um, de um ser substancial eterno e imutável. Ele rejeitou o postulado de Pitágoras segundo o qual do Um original provêm dois e, em seguida, vários. Eis algumas de suas premissas: 1) O que é, é, e não pode não ser; o que não é, não é, e não pode ser. 2) O que é, pode ser pensado ou conhecido, expresso ou realmente nomeado; o que não é, não o pode. Naturalmente, o ponto fraco do sistema de Parmênides é que seus postulados rejeitam o mundo, a variedade das coisas resultante do Um. Essa variedade, assim como nascer, tornar-se, mudança, movimento, é, segundo ele, irreal. De sua filosofia restou, entretanto o conceito de substância fundamental permanente, de uma realidade indestrutível. Os sucessores de Parmênides deviam restabelecer a questão da realidade das coisas, da pluralidade, do mundo que nos é dado por nossas percepções e que, para Parmênides, seria apenas uma ilusão, visto que não poderia ser subtraído da unidade. Empédocles admitiu que o Um é sempre vários, visto que seria constituído de quatro partes, uma mistura de quatro elementos diferentes que podem deslocar-se † os quatro elementos de Anaximandro, o fogo, o ar, a água, e a terra. Esses elementos são eternos, imutáveis, Prof: Sandro Fernandes 22 movem-se uns através dos outros † assim como para Parmênides, o vazio também não existe para Empédocles. Para Anaxágoras, se os elementos não podem ser criados ou perecer, o aparecimento de uma coisa é o resultado de uma nova combinação dos quatro elementos, seu desaparecimento resulta de uma dissolução de uma dada combinação. Assim, Empédocles e Anaxágoras substituíram o monismo absoluto de Parmênides por uma pluralidade de elementos permanentes que podem ter movimento e, dessa forma, ocasionar mudanças. A cosmogonia de Platão A cosmogonia de Platão está exposta em seu diálogo Timeu: o que é permanente, imutável, é adquirido pela inteligência; o que está em transformação é adquirido pelo que ele chama de opinião. Visto que o mundo é apreendido por nossas sensações, ele não pode ser eterno, deve ter sido criado por Deus. Os quatro elementos † fogo, ar, água, terra † são representados por números que mantêm uma certa proporção entre si. O tempo e o céu foram criados juntos. Mas os verdadeiros elementos primordiais não são os quatro elementos citados acima; são, antes, duas espécies de triângulo retângulo, sendo um a metade de um quadrado e o outro a metade de um triângulo equilátero; essas são as mais belas formas. Devido à sua beleza, Deus os utilizou para constituir a matéria. Cada átomo de um dos quatro elementos é um sólido regular (conexo) construído a partir desses triângulos: os átomos da terra são cubos, os do fogo são tetraedros, os do ar, octaedros, os da água, icosaedros. O quinto, o dodecaedro, não pode ser construído pelos dois triângulos de Platão † mas sim a partir de pentágonos regulares. Segundo Platão, Deus o utilizou no esquema do Universo † que seria, apesar dessa afirmação, esférico. No Teeteto, Platão critica a concepção segundo a qual o conhecimento é a mesma coisa que a percepção. Apenas o pensamento pode nos fazer conhecer o que existe, ou seja, as idéias; o conhecimento consiste, portanto, em reflexões, e não, de forma alguma, em impressões e percepções. Em Platão, como em Pitágoras, encontramos, então, as origens da concepção segundo a qual a matemática descreve o mundo, uma concepção que será incorporada na física com Galileu. A física de Aristóteles Como sabemos, a física e a cosmogonia de Aristóteles não contribuíram para a ciência moderna. Mas têm uma importância histórica indubitável, porque dominaram as especulações sobre o mundo até Galileu, até o século XVII. Segundo Aristóteles, existem duas espécies de movimento: o dos corpos terrestres e o dos corpos celestes. O céu consiste em dez esferas concêntricas, tendo a esfera da lua o menor raio. No interior dessa esfera, tudo o que está sob a Lua está sujeito à corrupção e à desintegração. Fora da esfera da Lua, tudo é indestrutível. O movimento dos corpos terrestres se produz como o dos animais, com uma finalidade. Os corpos celestes, ao contrário, são caracterizados pela regularidade de seus movimentos, produzidos pela vontade de um Deus. Além das esferas de Mercúrio, de Vênus, do Sol, de Marte, de Júpiter e de Saturno, existe a esfera das estrelas fixas, o Primum Mobile. Além do Primum Mobile, não há movimento, tempo ou lugares. Deus, Prof: Sandro Fernandes 25 Está claro que essa concepção se associava harmoniosamente ao sistema do mundo de Galileu e Newton, sendo as leis do movimento de Newton responsáveis pelo movimento dos átomos. (Devemos destacar o físico inglês Robert Boyle, que tentou opor o atomismo ao sistema de Galileu-Newton: em vez de ser escrito em linguagem matemática, o livro da Natureza seria um romance imaginado em termos corpusculares.) Pela primeira vez, um antigo dualismo conceituai, que consistiria na oposição entre as noções de um e de vários adquire uma forma explícita e precisa do objeto material e de seu movimento e que agora se exprime no dualismo matéria-força. Inicialmente algumas situações para se analisar... 1) Imagine uma superfície horizontal ilimitada. Você lança horizontalmente um corpo e ele se move ao longo dela. O que ocorre normalmente com o corpo? Por quê? Caso a superfície seja cada vez mais lisa e se desprezarmos os efeitos da resistência do ar qual seria a tendência do corpo? 2) Um corpo preso à extremidade de um fio é posto a girar pela outra extremidade, num plano horizontal. O que ocorre com o corpo caso o fio arrebente? 3) Pode existir movimento sem que haja força? Explique. 4) Você está sentado numa poltrona de um veículo que se desloca com movimento retilíneo uniforme. De repente você lança verticalmente para cima uma bola. Onde ela deverá cair? Explique. 5) A bola da figura é solta em A (topo de uma rampa). Como se comporta a velocidade da bola no trecho inclinado e no trecho horizontal? Por quê? 6) Considere uma rampa inclinada fixa ligada por um trecho horizontal à outra rampa de inclinação variável. Uma bolinha é solta em A (topo da rampa) e percorre o trecho ABC. A B C Fixa Variável Prof: Sandro Fernandes 26 Considerando todas as superfícies lisas e desprezando a resistência do ar, compare as distâncias percorridas pela bolinha ao subir a rampa da direita. Explique. Caso a inclinação da rampa seja gradativamente diminuída, como fica afetada a distância percorrida pela bolinha ao longo dela? Se a rampa ficar alinhada na horizontal com o trecho horizontal e se considerássemos ilimitada, o que ocorre com a bolinha? Explique. 7) Imagine uma pedra sendo jogada num local aonde não existe gravidade. Como será o movimento da pedra? Explique. 8) Recentemente, o astronauta brasileiro, Cel. Marcos César Pontes, esteve em órbita e passou alguns dias na Estação Espacial Internacional (EEI) a 402 km de altitude, onde experimentou um ambiente de microgravidade. O ambiente de microgravidade é a condição de quase ausência de efeitos gravitacionais que é encontrada na órbita da Terra. A falta de impacto gravitacional do ambiente espacial provoca perda de massa muscular nos astronautas, uma vez que a resistência a ser vencida, para mover-se, é sempre bem menor do que na Terra. Em relação a este assunto, analise as proposições a seguir. I. No ambiente de microgravidade da EEI, não há aceleração, desta forma não existem forças atuando sobre ela. II. A Terra atrai a EEI com uma força de mesma direção, mesmo sentido e mesma intensidade da força com a qual a EEI atrai a Terra. III. Em relação à Terra, o Cel. Marcos César Pontes, mesmo sem apresentar movimento, pode estar sob a ação de forças. IV. Na Terra, a resistência, para mover-se e vencer nossa inércia, é maior, face os acentuados efeitos gravitacionais e atritos. Com base na análise feita: a) II e III são verdadeiras b) I, III e IV são falsas c) I, II e IV são falsas d) apenas I é falsa e) IV é verdadeira 9) Leia atentamente as afirmativas a seguir e marque a opção CORRETA. I. Se a aceleração de uma partícula for nula, a partícula não pode estar em movimento. II. Se a aceleração de uma partícula tiver módulo constante, a direção de seu movimento pode variar. III. Se a aceleração de uma partícula for diferente de zero, a partícula pode ter velocidade nula. a) Todas as afirmativas são corretas. b) Apenas a afirmativas I e II são corretas. c) Apenas as afirmativas I e III são corretas. d) Apenas as afirmativas II e III são corretas. e) Todas as afirmativas são falsas. Prof: Sandro Fernandes 27 10) Um homem está puxando uma caixa sobre uma superfície, com velocidade constante, conforme indicado na figura 1. Escolha, dentre as opções a seguir, os vetores que poderiam representar as resultantes das forças que a superfície exerce na caixa e no homem. 11) "A palavra 'pesado', em latim, é 'gravis'. Vem daí o termo "mulher grávida". É por isso que a força peso é chamada gravitacional". "Aprendendo Física 1" - Chiquetto e outros - pág. 136-243. Ed. Scipione. Um jogador chuta a bola: uma das forças é aplicada na bola e a outra no pé, conforme figura 1. Satétite: uma força é aplicada no satélite e a outra, na Terra, conforme figura 2. Observe agora a situação a seguir, que envolve a mesma lei física presente nos exemplos anteriores. Sobre uma mesa horizontal, repousa um livro de Física de 1,2kg de massa. Sobre ele, está um livro de Geografia, também em equilíbrio, de massa igual a 0,8kg. Considere a aceleração da gravidade na Terra igual a 10m/s2 e, na Lua, aproximadamente um sexto desse valor. Em relação à situação apresentada, é correto afirmar que a) o módulo da força exercida, na Terra, pelo livro de Física sobre o de Geografia vale 12N. b) o módulo da força exercida, na Terra, pelo livro de Física sobre a mesa vale 4N. c) o módulo da força exercida, na Terra, pelo livro de Física sobre a mesa vale 20N. d) o módulo da força exercida, na Lua, pelo livro de Física sobre o de Geografia é zero. e) o módulo da força exercida pelo livro de Física sobre o livro de Geografia será menor na Lua, já que suas massa diminuem. Prof: Sandro Fernandes 30 a) 3m (g + a). b) 3m (g - a). c) 2m (g + a). d) 2m (g - a). e) 3m(a - g) 17) "O mais audacioso passo da aeronáutica (e astronáutica) brasileira desde Santos-Dumont." Coincidentemente, em 2006, comemoramos os 100 anos do histórico vôo de Alberto Santos Dumont (1873-1932) com o 14-Bis. Em 23 de outubro de 1906, ele voou cerca de 60 m a uma altura de 2 a 3 metros, no Campo de Bagatelle em Paris. Por este feito, Santos Dumont é considerado por parte da comunidade científica e da aeronáutica, e principalmente em seu país de origem, o Brasil, como o "Pai da Aviação". Cem anos depois, outro brasileiro entra para a história. Marcos César Pontes, em 2006, tornou-se o primeiro astronauta brasileiro a participar de uma missão na Estação Espacial Internacional (EEI), denominada "missão centenário". Com base nestas informações, é INCORRETO afirmar: a) O princípio básico, tanto para a propulsão de foguetes quanto para o vôo de um avião a jato, é a terceira lei de Newton. b) Comentou-se muito na imprensa que a gravidade no espaço é zero. Isso é uma contradição, pois é ela que mantém a EEI "presa" à Terra. c) A magnitude do empuxo do foguete no lançamento depende da variação temporal da sua quantidade de movimento. d) Um astronauta verificaria que, na EEI (g = 8,6 m/s2), a parte submersa de um mesmo cubo de gelo em um copo seria maior que na Terra. 18) Um sistema de massas, que se encontra sob a ação da gravidade terrestre, é formado por duas esferas homogêneas, X e Y, cujos centros estão afastados 0,8 m um do outro. A esfera X tem massa de 5 kg, e a esfera Y tem massa de 3 kg. A que distância do centro da esfera X se localiza o centro de gravidade do sistema? a) A 0,2 m. b) A 0,3 m. c) A 0,4 m. d) A 0,5 m. e) A 0,6 m. Prof: Sandro Fernandes 31 19) Os gráficos a seguir representam as velocidades, em função do tempo, de dois objetos esféricos homogêneos idênticos, que colidem frontalmente. Se p é a quantidade de movimento do sistema formado pelos dois objetos e E a energia cinética deste mesmo sistema, podemos afirmar que na colisão: a) p se conservou e E não se conservou. b) p se conservou e E se conservou. c) p não se conservou e E se conservou. d) p não se conservou e E não se conservou. e) (p +E) se conservou. 20) Um projétil de 450g é disparado horizontalmente com velocidade 201/2 m/s, contra um corpo de massa 0,45kg suspenso por um fio de 2m de comprimento. Em um choque perfeitamente elástico e frontal, o corpo sobe até uma altura h. Qual é o ângulo máximo formado pelo fio com a vertical? a) 30° b) 45° c) 60° d) 75° e) 90° 21) Três blocos cúbicos iguais estão empilhados, conforme sugere a figura. Nestas condições, a máxima distância x, para que ainda se tenha equilíbrio, é: a) a/2 b) (3/4)a c) (7/8)a d) (11/12)a e) a Prof: Sandro Fernandes 32 22) Pretendendo-se arrancar um prego com um martelo, conforme mostra a figura, qual das forças indicadas (todas elas têm o mesmo módulo), será mais eficiente, na posição considerada? 23) Quando algum objeto cai dentro da água contida no vaso sanitário, imediatamente, o sifão se encarrega de reestabelecer o nível da água, permitindo que parte dela transborde para o esgoto. Considerando uma situação de equilíbrio entre a água do vaso sanitário e um objeto sólido que nela foi depositado suavemente, analise: I. Flutuando parcialmente ou permanecendo completamente mergulhado, qualquer sólido dentro da água do vaso sanitário está sujeito a uma força resultante vertical voltada para cima. II. Independentemente de o corpo flutuar ou não, a força de empuxo tem intensidade igual à do peso do líquido derramado para o esgoto. III. Um objeto que afunde completamente tem seu peso maior que o empuxo que recebe e densidade maior que a densidade da água. IV. Quando um objeto afunda totalmente na água, pode-se concluir que o peso do líquido que escorre pelo sifão é igual ao peso do objeto. Está correto o contido em a) I e II, apenas. b) I e IV, apenas. c) II e III, apenas. d) III e IV, apenas. e) I, II, III e IV. Prof: Sandro Fernandes 35 De acordo com a Matriz de Referências para o Enem 2009. Professor: Sandro Fernandes Tema: A Mecânica e o Funcionamento do Universo Aula III de Física (I) Dos Mitos ao Big Bang. Mitos - Os mitos cosmogônicos, foram utilizados por todos os povos, que buscaram encontrar respostas para os questionamentos de quem somos? De onde viemos? Para onde vamos? Para isso, tentou-se explicar a origem do mundo ou do universo, mas para que chegassem ao resultado, criaram mitos, aos quais conseguiram dar respostas a esses questionamentos. Os mitos conseguiram explicar não somente a origem do universo como também dos animais, plantas e outros seres animados e inanimados. · Visão Pré Socrática de origem do universo - Os pré-socráticos são filósofos que viveram na Grécia Antiga e nas suas colônias. Assim são chamados, pois são os que vieram antes de Sócrates, considerado um divisor de águas na filosofia. Muito pouco de suas obras está disponível, restando apenas fragmentos e/ou doxografia. Frente ao pequeno “número de informações sobre esses filósofos, qualquer tentativa de descrever seu pensamento será apenas uma tentativa”. São chamados de filósofos da natureza, pois investigaram questões pertinentes a esta, como de que é feito o mundo, e ainda romperam com a visão mítica e religiosa da natureza que prevalecia na época, adotando uma forma científica de pensar. Alguns se propuseram a explicar as transformações da natureza apresentavam ainda uma grande preocupação cosmológica. · Origem do universo segundo Timeu - Segundo o pensamento de Timeu sobre a origem do universo, "o criador" ou "artesão do universo" lhe deu um movimento circular, em torno do próprio centro, por ser este o movimento mais perfeito. A idéia de que a forma esférica e o movimento circular são os mais perfeitos e os únicos adequados para a constituição do universo, teve enorme influência durante séculos. Tal qual os Pitagóricos, Timeu admitia que tudo teria sido criado por leis matemáticas, inclusive colocando a música entre as matemáticas e ainda admite um valor, a esse conhecimento, muito grande para a compreensão da origem do universo "já que a alma do mundo teria sido criada da combinação entre a substância do indivisível que, é sempre a mesma, e do divisível que nasce nos corpos, compôs a terceira" (...) Depois de aprestar uma unidade a estes três elementos, dividiu-a em tantas partes quantas era conveniente haver, cada uma constante de uma liga do Mesmo, do Outro e da Existência". · Origem do Universo Segundo os Relatos Bíblicos - Não podemos negar a influencia da Bíblia sob a visão de origem do universo dos pensadores ocidentais. O livro bíblico do gênesis, fala sobre a origem do universo, que podemos dividir em duas tríades que estão relacionadas entre si. Na primeira tríade são criados: no primeiro dia a luz; no segundo dia o céu e águas; e no terceiro dia a terra (a parte seca) e os vegetais. Na segunda tríade são criados: no quarto dia os luzeiros (o Sol, a Lua e as estrelas); no quinto dia as aves e os peixes; e no sexto dia os animais e os seres humanos. Observe que na primeira tríade se relaciona com a segunda para se completar: Luz à luzeiros; céu e águas à aves e peixes; e terra e vegetais à animais e seres humanos. Prof: Sandro Fernandes 36 · Origem do Universo Segundo Descartes - A Cosmo visão de Descartes, ou seja, sua visão integrada do mundo inanimado, do reino animal e do homem, deveria ser publicada na obra chamada de Tratado do mundo e da luz, porém pouco antes de publicá-la, soube que Galileu havia sido condenado por admitir o movimento da Terra, idéia, aliás, que era compartilhada por Descartes. Na teoria de Descartes sobre a origem do universo Deus tem um papel fundamental em sua criação. Sua contribuição é relevante e ocorreria na criação da matéria inicial e em seu movimento. Todo o restante ocorreria como conseqüência das leis naturais, que também teriam sido criadas por Ele. Inicialmente Descartes imagina o universo como um espaço totalmente preenchido por uma matéria homogênea, sólida, como um imenso bloco de cristal. Essa matéria foi agitada por Deus, de modo desordenado, em todas as direções, fragmentando-a em pequenos blocos. · Origem do Universo Segundo o Big Bang - O TERMO “Big Bang” foi utilizado pela primeira vez, pelo astrônomo inglês Fred Hoyle, em uma série de conferências sobre astronomia na BBC de Londres, no ano de 1915. O termo se traduzido de forma literal dar a idéia de uma grande explosão, essa teoria a respeito da origem do universo possui grande aceitação nos meios científicos. O Big Bang é uma teoria cosmológica segundo a qual toda a matéria do universo, em seu estado inicial, se apresentava bastante condensada. Segundo esse modelo a matéria sofreu uma violenta explosão, dando origem a tudo o que existe hoje no espaço e no tempo. O processo poderia ter se dado devido a algumas condições: Primeiro pela redução da temperatura pela expansão do espaço e, conseqüentemente, diminuição da densidade o que foram condições necessárias para o surgimento dos materiais mais leves da natureza. (Hidrogênio, Hélio, fótons, quarks e radiação). http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef (II) Newton a Lei da Gravitação e o efeito das Marés Newton, após chegar à expressão da força gravitacional, a usou para realizar estudos e interpretar uma variedade de fenômenos que ocorrem na natureza como, por exemplo, as marés. Muitos dos fenômenos que ele estudou já eram conhecidos, só não havia uma explicação científica para eles. O sucesso que Newton obteve na explicação desses fenômenos constituiu um grande triunfo para a teoria da Gravitação Universal. A forma matemática da Lei da Gravitação Universal mostra como calcular o módulo da força de atração gravitacional entre duas massas. 1 2 2 . . M M F G d A maré é um dos fenômenos naturais mais conhecidos. Esse fenômeno ocorre em razão do movimento periódico de subida e descida do nível da água, produzindo dessa maneira as chamadas marés altas e marés baixas. Foi Isaac Newton que, a partir da expressão da força gravitacional, deu a explicação para esse fenômeno natural. Segundo as explicações do físico e matemático Newton, as marés são causadas pela atração do Sol e da Lua e da Lua sobre as águas do mar. Prof: Sandro Fernandes 37 As Forças que atuam sobre as marés ocorrem porque a Terra é um corpo extenso e que o campo gravitacional que é produzido pelo Sol ou pela Lua não é homogêneo em todos os pontos, pois tem alguns pontos da Terra que estão mais próximos e outros mais distantes destes corpos celestes. Esses campos gravitacionais provocam acelerações que atuam na superfície terrestre com diferentes intensidades. Dessa forma as massas de água que estão mais próximas da Lua ou do Sol sofrem aceleração com intensidades maiores que as massas de água que estão mais afastadas desses astros. É essa diferença de pontos mais próximos e mais afastados do Sol e da Lua que dão origem às marés (III) Kepler e a Harmonia dos Mundos Afirmar hoje que a órbita dos planetas descreve uma elipse ou que seu movimento não é uniforme não é nenhuma novidade - é apenas enunciar duas leis básicas da astronomia moderna. Não era bem assim na época em que Johannes Kepler (1571-1630) fez suas descobertas. Numa Europa convulsionada pelos conflitos da Contra-Reforma, o melhor era não proclamar nada em voz alta, mesmo que décadas antes Copérnico já tivesse previsto que a Terra girava em torno do Sol. Primeira Lei de Kepler ou Lei das Órbitas Os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do Sol, que ocupa um dos focos da elipse descrita. Segunda Lei de Kepler ou Lei das Áreas O segmento imaginário que une o centro do Sol e o centro do planeta varre áreas proporcionais aos intervalos de tempo dos percursos. Prof: Sandro Fernandes 40 5) A sonda Galileo terminou sua tarefa de capturar imagens do planeta Júpiter quando, em 29 de setembro deste ano, foi lançada em direção ao planeta depois de orbitá-lo por um intervalo de tempo correspondente a 8 anos terrestres. Considerando que Júpiter está cerca de 5 vezes mais afastado do Sol do que a Terra, é correto afirmar que, nesse intervalo de tempo, Júpiter completou, em torno do Sol, a) cerca de 1,6 volta. b) menos de meia volta. c) aproximadamente 8 voltas. d) aproximadamente 11 voltas. e) aproximadamente 3/4 de volta. 6) Um planeta gira, em órbita elíptica, em torno do Sol. Considere as afirmações: I - Na posição A, a quantidade de movimento linear do planeta tem módulo máximo. II - Na posição C, a energia potencial do sistema (Sol+planeta) é máxima. III - Na posição B, a energia total do sistema (Sol+planeta) tem um valor intermediário, situado entre os correspondentes valores em A e C. Assinale a alternativa correta. a) I e III são verdadeiras. b) I e II são verdadeiras. c) II e III são verdadeiras. d) Apenas II é verdadeira. e) Apenas I é verdadeira. 7) As telecomunicações atuais dependem progressivamente do uso de satélites geo-estacionários. A respeito desses satélites, é correto dizer que a) seus planos orbitais podem ser quaisquer. b) todos se encontram à mesma altura em relação ao nível do mar. c) a altura em relação ao nível do mar depende da massa do satélite. d) os que servem os países do hemisfério norte estão verticalmente acima do Pólo Norte. e) se mantêm no espaço devido à energia solar. 8) A tabela abaixo resume alguns dados importantes sobre os satélites de Júpiter Ao observar os satélites de Júpiter pela primeira vez, Galileu Galilei fez diversas anotações e tirou importantes conclusões sobre a estrutura de nosso universo. A figura abaixo da tabela reproduz uma anotação de Galileu referente a Júpiter e seus satélites. Prof: Sandro Fernandes 41 De acordo com essa representação e com os dados da tabela, os pontos indicados por 1, 2, 3 e 4 correspondem, respectivamente, a: a) Io, Europa, Ganimedes e Calisto. b) Ganimedes, lo, Europa e Calisto. c) Europa, Calisto, Ganimedes e lo. d) Calisto, Ganimedes, lo e Europa. e) Calisto, lo, Europa e Ganimedes. 9) Durante cerca de oito dias, um astronauta brasileiro dividiu com astronautas estrangeiros uma missão a bordo da Estação Espacial Internacional (EEI). Inúmeras fotografias da parte interna da Estação mostraram objetos e os astronautas "flutuando" no seu interior. Este fenômeno ocorre porque I. a aceleração da gravidade sobre eles é zero. II. os objetos e os astronautas têm a mesma aceleração da Estação. III. não há força resultante sobre eles. Pela análise das afirmativas conclui-se que somente está / estão correta(s) a) a I. b) a II. c) a III. d) a I e a III. e) a II e a III. 10) O diagrama da figura 1 representa duas pequenas esferas, separadas entre si por certa distância. As setas representam as forças gravitacionais que as esferas exercem entre si. A figura 2 mostra cinco diagramas, representado possibilidades de alteração daquelas forças, quando a distância entre as esferas é modificada. Segundo a Lei da Gravitação Universal, qual dos diagramas da figura 2 é coerente com o diagrama da figura 1? a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. Prof: Sandro Fernandes 42 11) Depois de anos de interrupção, ocorreu neste ano (2005) a retomada de lançamentos do ônibus espacial pela NASA, desta vez com sucesso. Nas imagens divulgadas do dia-a-dia no ônibus espacial girando ao redor da Terra, pudemos ver os astronautas realizando suas atividades, tanto fora da nave como no seu interior. Considerando que as órbitas da nave e dos astronautas sejam circulares, analise as afirmações seguintes. I. Não há trabalho realizado pela força gravitacional para manter um astronauta em órbita ao redor da Terra. II. A aceleração de um astronauta girando ao redor da Terra deve-se exclusivamente à ação da força gravitacional. III. A velocidade vetorial do astronauta ao redor da Terra é constante. Estão corretas as afirmações: a) II, somente. b) III, somente. c) I e II, somente. d) II e III, somente. e) I, II e III. 12) O subir e descer das marés é regulado por vários fatores, sendo o principal deles a atração gravitacional entre Terra e Lua. Se desprezássemos os demais fatores, teríamos sempre o intervalo de 12,4 horas entre duas marés altas consecutivas, e também sempre a mesma altura máxima de maré, por exemplo, 1,5 metros. Nessa situação, o gráfico da função que relacionaria tempo (t) e altura de maré (A) seria semelhante a este: O fato do intervalo de tempo entre duas marés altas sucessivas ser de 12,4 horas e não de 12 horas exatas explica-se pelo fato de que a) o período de rotação da Terra em torno de seu eixo não é de 24 horas, e sim de 24,8 horas. b) a Lua gira em torno da Terra completando uma volta em, aproximadamente, 28 dias. c) a água do mar tem uma inércia muito grande que atrasa seu movimento. d) a órbita da Terra em torno do Sol é elíptica. e) o eixo de rotação da Terra é inclinado. Prof: Sandro Fernandes 45 Então, está(ão) correta(s), apenas a) a afirmativa I b) a afirmativa II c) a afirmativa III d) as afirmativas I e II e) as afirmativas I e III 19) O Pequeno Príncipe, do livro de mesmo nome, de Antoine de Saint-Exupéry, vive em um asteróide pouco maior que esse personagem, que tem a altura de uma criança terrestre. Em certo ponto desse asteróide, existe uma rosa, como ilustrado nesta figura: Após observar essa figura, Júlia formula as seguintes hipóteses: I) O Pequeno Príncipe não pode ficar de pé ao lado da rosa, porque o módulo da força gravitacional é menor que o módulo do peso do personagem. II) Se a massa desse asteróide for igual à da Terra, uma pedra solta pelo Pequeno Príncipe chegará ao solo antes de uma que é solta na Terra, da mesma altura. Analisando-se essas hipóteses, pode-se concluir que a) apenas a I está correta. b) apenas a II está correta. c) as duas estão corretas. d) nenhuma das duas está correta. 20) Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas nas afirmações a seguir, na ordem em que elas aparecem. - ........ descreveu movimentos acelerados sobre um plano inclinado e estudou os efeitos da gravidade terrestre local sobre tais movimentos. - ......... usando dados coletados por Tycho Brahe, elaborou enunciados concisos para descrever os movimentos dos planetas em suas órbitas em torno do Sol. - ........ propôs uma teoria que explica o movimento dos corpos celestes, segundo a qual a gravidade terrestre atinge a Lua, assim como a gravidade solar se estende à Terra e aos demais planetas. a) Newton - Kepler ‟ Galileu b) Galileu - Kepler - Newton c) Galileu - Newton ‟ Kepler d) Kepler - Newton - Galileu e) Kepler - Galileu ‟ Newton Prof: Sandro Fernandes 46 21) Um satélite de massa m, usado para comunicações, encontra-se estacionário a uma altura h de um ponto da superfície do planeta Terra, de massa MT, cujo raio é RT. Com base nesses dados, assinale falsa (F) ou verdadeira (V) em cada uma das alternativas, considerando G a constante de gravitação universal. A seqüência correta é a) V - V - F - F. b) V - V - V - F. c) F - V - F - V. d) F - V - V - V. e) F - F - V - F. 22) Segundo a lei da gravitação universal de Newton, a força gravitacional entre dois corpos é diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros de gravidade. Mesmo que não seja obrigatoriamente conhecido pelos artistas, é possível identificar o conceito básico dessa lei na seguinte citação: a) "Trate a natureza em termos do cilindro, da esfera e do cone, todos em perspectiva" (Paul Cézanne) b) "Hoje, a beleza é o único meio que nos manifesta puramente a força universal que todas as coisas contêm." (Piet Mondrian) c) Na natureza jamais vemos coisa alguma isolada, mas tudo sempre em conexão com algo que lhe está diante, ao lado, abaixo ou acima." (Goethe) d) "Ocorre na natureza alguma coisa semelhante ao que acontece na música de Wagner, que embora tocada por uma grande orquestra, é intimista." (Van Gogh) e) “A vida é feita de certezas e possibilidades.” (Sandro Fernandes) 23) O raio do horizonte de eventos de um buraco negro corresponde à esfera dentro da qual nada, nem mesmo a luz, escapa da atração gravitacional por ele exercida. Por coincidência, esse raio pode ser calculado não-relativisticamente como o raio para o qual a velocidade de escape é igual à velocidade da luz. Qual deve ser o raio do horizonte de eventos de um buraco negro com uma massa igual à massa da Terra? a) 9 µm. b) 9 mm. c) 30 cm. d) 90 cm. e) 3 km. Prof: Sandro Fernandes 47 24) Uma pessoa relacionou abaixo os seguintes fenômenos naturais observados no nosso planeta: I - movimento das marés II - chuva III - terremoto IV - relâmpago O(s) fenômeno(s) afetado(s) diretamente pela posição da Lua em relação à Terra é(são): a) apenas III. b) apenas I. c) apenas I e III. d) apenas II e III. e) apenas I e IV. 25) O período de oscilação de um pêndulo simples pode ser calculado por T=2π(L/g)1/2, onde L é o comprimento do pêndulo e g a aceleração da gravidade (ou campo gravitacional) do local onde o pêndulo se encontra. Um relógio de pêndulo marca, na Terra, a hora exata. É correto afirmar que, se este relógio for levado para a Lua, a) atrasará, pois o campo gravitacional lunar é diferente do terrestre. b) não haverá alteração no período de seu pêndulo, pois o tempo na Lua passa da mesma maneira que na Terra. c) seu comportamento é imprevisível, sem o conhecimento de sua massa. d) adiantará, pois o campo gravitacional lunar é diferente do terrestre. e) não haverá alteração no seu período, pois o campo gravitacional lunar é igual ao campo gravitacional terrestre. Prof: Sandro Fernandes 50 Quando um ferro de passar roupa é ligado, a corrente elétrica que passa dentro o faz ficar quente: é energia elétrica sendo transformada diretamente em calor. Reações químicas também liberam calor: quando comemos alimentos, a digestão (que consiste numa série de reações químicas) produz calor que, entre outras coisas, mantém a nossa temperatura próxima de 37°C. Se não houvesse fornecimento contínuo de calor ao nosso corpo, ele logo se resfriaria até ficar à mesma temperatura do ambiente, por exemplo, 20°C: é o que acontece na morte. Um cadáver adquire a mesma temperatura dos objetos em volta dele, como se fosse uma pedra ou um pedaço de madeira. Os corpos vivos só mantêm uma temperatura mais alta do que o ambiente graças à energia que recebem pela alimentação. O calor pode dar lugar a outras formas de energia: a máquina a vapor produz trabalho ou energia mecânica a partir do calor. Um termopar é um dispositivo que produz energia elétrica quando é aquecido; é utilizado (nos termostatos) para controlar a temperatura e mantê-la constante. Por exemplo, pode se fazer com que seja ligado a um aquecedor sempre que a temperatura de um local aquecido caia abaixo de um valor preestabelecido. O calor é uma forma de energia. Assim como existe energia mecânica, elétrica, química, nuclear, existe também energia térmica e calor. Entretanto desde o início da termodinâmica ficou claro que calor é uma forma especial de energia, diferente das outras. É energia em forma caótica, desordenada. É possível transformar energia mecânica totalmente em energia térmica (e, posteriormente, em calor); também é possível transformar energia elétrica totalmente em calor. Mas não é possível transformar totalmente calor em energia mecânica ou em energia elétrica. Para se produzir trabalho ou eletricidade a partir do calor, é necessário sempre ter-se um excesso de calor e jogar-se grande parte dele fora. Isto foi percebido, já em 1824, por um jovem cientista francês, Sadi Carnot, que procurava um jeito de tornar a máquina a vapor mais eficiente: gastar menos carvão ou lenha e realizar mais trabalho. Na caldeira, o fogo aquece a água transformando-a em vapor a alta temperatura e, conseqüentemente, a alta pressão. Esse vapor se expande no cilindro, forçando o pistão a recuar ¾ é nesse movimento que há realização de trabalho. A expansão esfria um pouco o vapor, mas ele continua quente; para continuar o processo e fechar o ciclo, fazendo a água voltar à caldeira, é necessário esfriar o vapor ainda mais e liquefazê-lo, o que ocorre no condensador. O que Carnot percebeu é que o condensador é indispensável em um processo cíclico, e que ele representa uma ineficiência intrínseca, irremovível, do processo, pois nele parte do calor que a caldeira forneceu, e que não foi transformada em trabalho no pistão, é transferida para fora da máquina, por exemplo, para a água do rio que resfria o condensador. Não é possível construir-se uma máquina, seja a vapor ou de outro tipo, que transforme totalmente em trabalho (energia mecânica) certa quantidade de calor fornecida por uma chama ou por outra forma: parte do calor sempre sobra e precisa ser retirada. Esta impossibilidade é uma lei da natureza, que se chama Segundo Princípio da termodinâmica (o Primeiro Princípio afirma que o calor é uma forma de energia). Os movimentos estudados na Mecânica são todos reversíveis, isto é, podem decorrer de trás para frente: a Terra poderia girar de leste para oeste em vez de como ela efetivamente gira; uma bola que rola rampa abaixo, acelerada, poderia rolar para cima, desacelerada, se assim fosse lançada. Quando vemos um filme de cinema projetado de trás para frente, muitas vezes demoramos para percebê-lo se só aparecerem Prof: Sandro Fernandes 51 movimentos puramente mecânicos, reversíveis. Só quando aparece um processo irreversível, onde há produção de calor, a coisa fica óbvia: um homem que salta do trampolim e cai numa piscina não pode voltar para cima, pois, quando cai na água, sua energia mecânica (de movimento) desaparece para dar lugar a pequenos movimentos desordenados da água, e a calor, e este processo é irreversível. Os processos em que intervém o calor são irreversíveis. Uma xícara de café quente colocada sobre a mesa perde calor até que sua temperatura se iguale à do ar circundante. Nunca ocorre o inverso uma xícara de café frio sobre a mesa não se aquece espontaneamente, retirando calor do ar em volta. A impossibilidade deste processo também leva ao Segundo Princípio. A energia térmica, que pode ser transferida a outro corpo sob a forma de calor, consiste na soma das energias de movimento desordenado de bilhões de átomos. Já a energia de movimento da Terra quando gira ou de uma bola que rola é soma de energias de movimento ordenado de muitos e muitos átomos. Nos dois casos, são os movimentos dos átomos que detêm (armazenam) a energia, mas num caso todos se movem em conjunto, coordenados, quando o corpo todo se move, e noutro caso cada átomo se move em uma direção diferente, com velocidade diferente e mudando rapidamente. O quente de uma xícara de café consiste no movimento desordenado, mas rápido de todos os seus átomos, uns vibrando sem sair do lugar, outros indo para cima, outros para baixo, para o lado, e assim por diante. Quando o café esfria, estes movimentos continuam, mais devagar, entretanto, com menos energia. A figura mostra como seria o caminho de uma partícula em um movimento desordenado desses. É interessante notar que este movimento foi descoberto por um botânico chamado Brown, quando observava grãos de pólen de flores, com um microscópio. Depois se percebeu que tais movimentos ocorrem para quaisquer partículas no ar ou em um líquido. Nos sólidos, os movimentos das partículas, devido à energia térmica, são diferentes da figura, pois são deslocamentos em torno de uma posição fixa, como uma corda de violão que vibra para um lado e para outro de sua posição de equilíbrio. http://www.feiradeciencias.com.br Prof: Sandro Fernandes 52 (II) Perfil vertical da variação de temperatura na nossa atmosfera e seus efeitos. Por conveniência de estudo a atmosfera é usualmente subdividida em camadas concêntricas, de acordo com o perfil vertical médio de temperatura (Fig.1). A camada inferior, onde a temperatura decresce com a altitude, é a troposfera, que se estende a uma altitude média de 12 km. Nesta camada a taxa de variação vertical da temperatura tem valor médio de 6,5°C/km. Esta taxa na realidade é bastante variável. De fato, algumas vezes a temperatura cresce em finas camadas, caracterizando uma inversão de temperatura. A troposfera é o principal domínio de estudo dos meteorologistas, pois é nesta camada que ocorrem essencialmente todos os fenômenos que em conjunto caracterizam o tempo. Na troposfera as propriedades atmosféricas são facilmente transferidas por turbulência de grande escala e mistura. O seu limite superior é conhecido como tropopausa. A camada seguinte, a estratosfera, se estende até 50 km. Inicialmente, por uns 20 km, a temperatura permanece quase constante e depois cresce até o topo da estratosfera, a estratopausa. Temperaturas mais altas ocorrem na estratosfera porque é nesta camada que o ozônio está concentrado. Conforme mencionamos, o ozônio absorve radiação ultravioleta do sol. Conseqüentemente, a estratosfera é aquecida. Na mesosfera a temperatura novamente decresce com a altura, até a mesopausa, que está em torno de 80 km, onde atinge -90°C. Acima da mesopausa, e sem limite superior definido, está a termosfera, onde a temperatura é inicialmente isotérmica e depois cresce rapidamente com a altitude, como resultado da absorção de ondas muito curtas da radiação solar por átomos de oxigênio e nitrogênio. Embora as temperaturas atinjam valores muito altos, estas temperaturas não são exatamente comparáveis àquelas experimentadas próximo a superfície da Terra. Temperaturas são definidas em termos da velocidade média Prof: Sandro Fernandes 55 Fonte: Questão do PISA Algumas Aplicações... 1) Analisando os dois gráficos e texto sobre o efeito estufa, analise as afirmativas abaixo indicando a única correta. a) A pequena parte da energia irradiada pelo sol reflete na atmosfera aumentando assim a temperatura na camada de ozônio e acarretando no aumento da temperatura média do planeta. b) De acordo com os gráficos desde 1860 já percebemos um aumento progressivo e constante da temperatura na atmosfera terrestre e por esse motivo não podemos relacionar a emissão de gás carbônico com esse aumento de temperatura. c) De acordo com os gráficos podemos verificar que ao longo das décadas analisadas, o aumento da emissão de carbono sempre esteve acompanhado do aumento da temperatura da nossa atmosfera. d) De acordo com o texto: A atmosfera terrestre funciona como uma estufa, daí o termo efeito estufa. Logo, se nosso planeta não tivesse atmosfera não teríamos este efeito e com isso as temperaturas seriam mais amenas ao longo das várias décadas analisadas. e) O título, O efeito estufa: Fato ou Ficção? , juntamente com a análise dos dois gráficos durante as primeiras décadas do século XX nos leva a refletir sobre a real responsabilidade do gás carbônico no aumento da temperatura da nossa atmosfera e no efeito estufa. Prof: Sandro Fernandes 56 2) Na figura a seguir tem-se um dispositivo que nos ajuda a entender as formas pelas quais o calor se propaga. Observa-se que, em um local livre de correntes de ar, ao ligar a lâmpada - transformação de energia elétrica em térmica -, a ventoinha acima da lâmpada começa a girar. Isto se deve, principalmente, devido à (às): a) irradiação térmica próxima à lâmpada aquecida b) convecção térmica do ar próximo à lâmpada aquecida c) condução térmica que predomina nos metais d) força de atração gravitacional entre a ventoinha e a lâmpada e) forças de ação e de reação 3) Analise as afirmativas a seguir e em seguida marque a alternativa correta: I) Um corpo pode permanecer com sua temperatura inalterada, mesmo que esteja ganhando ou perdendo energia térmica. II) A quantidade de calor que altera a temperatura de um corpo chama-se calor sensível. III) A energia do Sol não pode chegar até nós através dos processos de condução e convecção térmica. a) Apenas as afirmativas II e III são corretas b) Apenas as afirmativas I e III são corretas c) Apenas a afirmativa III está correta d) Apenas as afirmativas I e II são corretas e) Todas as afirmativas são corretas 4) A história da maioria dos municípios gaúchos coincide com a chegada dos primeiros portugueses, alemães, italianos e de outros povos. No entanto, através dos vestígios materiais encontrados nas pesquisas arqueológicas, sabemos que outros povos, anteriores aos citados, protagonizaram a nossa história. Diante da relevância do contexto e da vontade de valorizar o nosso povo nativo, "o índio", foi selecionada a área temática CULTURA e as questões foram construídas com base na obra "Os Primeiros Habitantes do Rio Grande do Sul" (Custódio, L. A. B., organizador. Santa Cruz do Sul: EDUNISC; IPHAN, 2004). Prof: Sandro Fernandes 57 "Os habitantes dos cerritos, com o tempo, foram aprendendo a plantar e a moldar potes de barro cozido." Os índios usavam panelas de barro. Modernamente usamos panelas de metais, como alumínio e aço inoxidável, com cabos de madeira ou baquelite. Os metais são ________________ de energia na forma de calor, pois possuem ___________ condutividade térmica. O material do cabo possui ___________ condutividade térmica. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas. a) bons condutores - baixa ‟ baixa b) maus condutores - baixa - alta c) bons condutores - alta ‟ alta d) maus condutores - baixa - baixa e) bons condutores - alta - baixa 5) O SI (Sistema Internacional de unidades) adota como unidade de calor o joule, pois calor é energia. No entanto, só tem sentido falar em calor como energia em trânsito, ou seja, energia que se transfere de um corpo a outro em decorrência da diferença de temperatura entre eles. Assinale a afirmação em que o conceito de calor está empregado corretamente. a) A temperatura de um corpo diminui quando ele perde parte do calor que nele estava armazenado. b) A temperatura de um corpo aumenta quando ele acumula calor. c) A temperatura de um corpo diminui quando ele cede calor para o meio ambiente. d) O aumento da temperatura de um corpo é um indicador de que esse corpo armazenou calor. e) Um corpo só pode atingir o zero absoluto se for esvaziado de todo o calor nele contido. 6) Estufas rurais são áreas limitadas de plantação cobertas por lonas plásticas transparentes que fazem, entre outras coisas, com que a temperatura interna seja superior à externa. Isso se dá porque: a) o ar aquecido junto à lona desce por convecção até as plantas. b) as lonas são mais transparentes às radiações da luz visível que às radiações infravermelhas. c) um fluxo líquido contínuo de energia se estabelece de fora para dentro da estufa. d) a expansão do ar expulsa o ar frio para fora da estufa. e) o ar retido na estufa atua como um bom condutor de calor, aquecendo o solo. 7) Numa área de praia, a brisa marítima é uma conseqüência da diferença no tempo de aquecimento do solo e da água, apesar de ambos estarem submetidos às mesmas condições de irradiação solar. No local (solo) que se aquece mais rapidamente, o ar fica mais quente e sobe, deixando uma área de baixa pressão, provocando o deslocamento do ar da superfície que está mais fria (mar). Prof: Sandro Fernandes 60 12) Numa aula de Física, o Professor Sandro apresenta a seus alunos esta experiência: dois blocos - um de alumínio e outro de ferro -, de mesma massa e, inicialmente, à temperatura ambiente, recebem a mesma quantidade de calor, em determinado processo de aquecimento. O calor específico do alumínio e o do ferro são, respectivamente, 0,90 J/(g°C) e 0,46 J/(g°C). Questionados quanto ao que ocorreria em seguida, dois dos alunos, Alexandre e Lorena, fazem, cada um deles, um comentário: - Paulo: "Ao final desse processo de aquecimento, os blocos estarão à mesma temperatura." - Priscilla: "Após esse processo de aquecimento, ao se colocarem os dois blocos em contato, fluirá calor do bloco de ferro para o bloco de alumínio." Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que a) apenas o comentário de Paulo está certo. b) apenas o comentário de Priscilla está certo. c) ambos os comentários estão certos. d) nenhum dos dois comentários está certo. e) são necessários mais dados para responder. 13) Uma "bala perdida" disparada com velocidade de 200,0 m/s penetrou na parede ficando nela incrustada. Considere que 50% da energia cinética da bala foi transformada em calor, ficando nela retida. A variação de temperatura da bala, em °C, imediatamente ao parar, é (Considere: Calor específico da bala: 250 J / kg °C) a) 10 b) 20 c) 40 d) 80 e) 160 14) No banheiro, de sua casa de Petrópolis, Santos Dumont fez um chuveiro de água quente tendo o álcool por combustível. O calor da chama faz a água entrar em ebulição, subindo para um balde que possui duas alavancas: uma para misturar a água quente com a fria e outra para abrir o fundo de um balde, perfurado como regador de plantas. Assim, ele podia repetir o movimento quantas vezes julgasse necessário, tornando a ducha aquecida, um luxo inédito para a época. (Adaptado de "http://novaescola.abril.com.br/index.htm") Prof: Sandro Fernandes 61 Considere que para um banho quente com o chuveiro descrito, um visitante da casa utiliza 4 kg de água fria a 20 °C e 2 kg de água quente a 80 °C. Sendo o sistema termicamente isolado, a temperatura da mistura das águas, em °C é Dados: Calor Específico da água: c = 1 kcal/kg.°C a) 20. b) 30. c) 40. d) 50. e) 60. 15) Qualquer dos seus leitores que tenha a ventura de residir em meio ao romântico cenário do País de Gales ou da Escócia poderia, não tenho dúvida, confirmar meus experimentos medindo a temperatura no topo e na base de uma cascata. Se minhas observações estão corretas, uma queda de 817 pés deve gerar um grau de calor, e a temperatura do rio Niágara deve subir cerca de um quinto de grau por causa de sua queda de 160 pés. Esse trecho foi publicado em 1845 por James P. Joule na seção de cartas da revista inglesa "Philosophical Magazine" e ilustra os resultados por ele obtidos em suas experiências para a determinação do equivalente mecânico do calor. Sendo c(água) = 4 200 J/(kg°C) o calor específico da água, adotando g = 10 m/s£, 817pés = 250 m e 160pés = 50 m, pode-se afirmar que, ao se referir a "um grau de calor" e a "um quinto de grau", Joule está exprimindo valores de temperatura que, em graus Celsius, valem aproximadamente a) 5,0 e 1,0. b) 1,0 e 0,20. c) 0,60 e 0,12. d) 0,30 e 0, 060. e) 0,10 e 0, 020. 16) Na tabela é possível ler os valores do calor específico de cinco substâncias no estado líquido, e no gráfico é representada a curva de aquecimento de 100 g de uma dessas substâncias. A curva de aquecimento representada é a a) da água. b) do álcool etílico. c) do ácido acético. d) da acetona. e) do benzeno. Prof: Sandro Fernandes 62 17) Considere seus conhecimentos sobre mudanças de fase e analise as afirmações I, II e III, referentes à substância água, um recurso natural de alto valor. I. Durante a transição de sólido para líquido, a temperatura não muda, embora uma quantidade de calor tenha sido fornecida à água. II. O calor latente de condensação da água tem um valor diferente do calor latente de vaporização. III. Em determinadas condições, a água pode coexistir na fase sólida, líquida e gasosa. Pode-se afirmar que a) apenas a afirmação I é correta. b) apenas as afirmações I e II são corretas. c) apenas as afirmações I e III são corretas. d) apenas as afirmações II e III são corretas. e) as afirmações I, II e III são corretas. 18) Em 1883, um vapor inglês de nome Tramandataí naufragou no rio Tietê encontrando-se, hoje, a 22 metros de profundidade em relação à superfície. O vapor gerado pela queima de lenha na caldeira fazia girar pesadas rodas laterais, feitas de ferro, que, ao empurrarem a água do rio, movimentavam o barco. Considere que na caldeira do Tramandataí sejam aquecidos 5000 litros de água inicialmente a 20°C. Para que metade dessa água seja transformada em vapor d'água, são necessários, joules, a) 5,4 b) 6,2 c) 7,0 d) 7,5 e) 8,0 19) A Terra é cercada pelo vácuo espacial e, assim, ela só perde energia ao irradiá-la para o espaço. O aquecimento global que se verifica hoje decorre de pequeno desequilíbrio energético, de cerca de 0,3%, entre a energia que a Terra recebe do Sol e a energia irradiada a cada segundo, algo em torno de 1 W/m2. Isso significa que a Terra acumula, anualmente, cerca de 1,6 × 1022 J. Considere que a energia necessária para transformar 1 kg de gelo a 0°C em água líquida seja igual a 3,2 × 105 J. Se toda a energia acumulada anualmente fosse usada para derreter o gelo nos pólos (a 0°C), a quantidade de gelo derretida anualmente, em trilhões de toneladas, estaria entre a) 20 e 40. b) 40 e 60. c) 60 e 80. d) 80 e 100. e) 100 e 120. 20) Um bloco de gelo com 725 g de massa é colocado num calorímetro contendo 2,50 kg de água a uma temperatura de 5,0°C, verificando-se um aumento de 64 g na massa desse bloco, uma vez alcançado o equilíbrio térmico. Considere o calor específico da água (c = 1,0 cal/g°C) o dobro do calor específico do gelo, e o calor latente de fusão do gelo de 80 cal/g. Desconsiderando a capacidade térmica do calorímetro e a troca de calor com o exterior, assinale a temperatura inicial do gelo. a) -191,4°C b) -48,6°C c) -34,5°C d) -24,3°C e) -14,1°C Prof: Sandro Fernandes 65 Como a maioria dos cenários traçados para o preço internacional do petróleo prevê a continuidade da escalada de preços, consolida-se o programa do etanol combustível e ficam criadas as condições para alavancar o programa de biodiesel. Entende-se que as condições comerciais estão delineadas, em forma estrutural, para a viabilização da agroenergia enquanto componente de alta densidade do agronegócio. As pressões de cunho social (emprego, renda, fluxos migratórios) e ambiental (mudanças climáticas, poluição) apenas reforçam e consolidam essa postura, além de antecipar cronogramas. Nesse particular, o mundo está cada vez mais temeroso dos impactos negativos dos combustíveis fósseis sobre o clima. Consolidando de forma reducionista a percepção de autoridades e cientistas, verifica-se que os extremos climáticos (secas, cheias, furacões, etc.) tornaram-se mais freqüentes e mais severos. Assad et al. (2004) apresentaram modelos matemáticos, que projetam alterações profundas na temperatura do planeta e desastrosas conseqüências para o agronegócio. As alterações do clima acarretam modificações na incidência de pragas agrícolas, com sérias conseqüências econômicas, sociais e ambientais. O cenário fitossanitário atual seria significativamente alterado, expondo a vulnerabilidade da agropecuária a essas mudanças e a necessidade de desenvolver estratégias adaptativas de longo prazo. Embora não exista um estudo definitivo comparando a geração de emprego e renda e sua distribuição, cotejando as cadeias de energia de carbono fóssil e de bioenergia, a experiência brasileira e o senso comum indicam que é possível gerar 10-20 vezes mais empregos na agricultura de energia, comparativamente à cadeia de petróleo ‟ com a vantagem de que os empregos seriam gerados internamente, auxiliando na solução de um dos mais sérios desafios brasileiros. A produção agrícola desconcentra renda mais intensamente que a extração de petróleo ou gás, podendo tornar o Brasil um paradigma mundial de como enfrentar três grandes desafios do século XXI, com uma única política pública: através do incentivo à agricultura de energia, é possível enfrentar os desafios da produção de energia sustentável, da proteção ambiental e da geração de emprego e renda, com distribuição mais eqüitativa. Além da temática ambiental, a questão sanitária também possui interface com a temática da agroenergia. O desenvolvimento de tecnologias para o tratamento e utilização dos resíduos é o grande desafio para as regiões com alta concentração de suínos e aves. De um lado, existe a pressão pelo aumento do número de animais em pequenas áreas de produção, e pelo aumento da produtividade e, do outro, que esse aumento não provoque a destruição do meio ambiente e esteja de acordo com o MDL (Mecanismo de Desenvolvimento Limpo). Ressalta-se que a recente crise energética e a alta dos preços do petróleo têm determinado uma procura por alternativas energéticas no meio rural (Lucas Junior, 1994). O processo de digestão anaeróbica (biometanização) consiste de um complexo de cultura mista de microorganismos, capazes de metabolizar materiais orgânicos complexos, tais como carboidratos, lipídios e proteínas para produzir metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) e material celular (Lucas Junior, 1994; Santos, 2001). Projetando o médio prazo, é importante alinhavar os principais aspectos positivos e negativos das principais fontes energéticas, para tornar mais transparente a percepção da evolução futura da matriz energética e as reais possibilidades de participação de cada fonte no market share da energia (Tabela 2). Prof: Sandro Fernandes 66 Tabela 2. Análise das principais fontes da matriz energética. Combustível Aspectos positivos Aspectos negativos Carvão „ Abundante, economicamente acessível, uso seguro „ Fácil de transportar e de armazenar „ Amplamente distribuído „ Alta emissão de gases de efeito estufa „ Necessita portentosos investimentos para desenvolvimento de tecnologias que reduzam as emissões de gases de efeito estufa (GEE) a níveis aceitáveis „ Extração perigosa Petróleo „ Conveniente „ Alta densidade energética „ Fácil de transportar e de armazenar „ Co-evolução da fonte energética com os equipamentos para seu uso „ Fortemente poluidor da atmosfera „ Preços voláteis „ Concentração geográfica das jazidas „ Produto cartelizado e mercado manipulável „ Vulnerabilidade de interrupção de oferta e instabilidade geopolítica „ Riscos de transporte e armazenamento „ Reservas em esgotamento Gás „ Eficiente e conveniente „ Combustível multiuso „ Alta densidade energética „ Produto emissor de gases de efeito estufa „ Transporte e armazenamento caro e arriscado „ Requer infra-estrutura cara, própria e inflexível „ Volatilidade de preços „ Jazidas concentradas geograficamente „ Produto cartelizado e mercado manipulável Energia Nuclear „ Não há emissões de gases de efeito estufa „ Poucas limitações de recursos „ Alta densidade energética „ Baixa aceitação da sociedade „ Sem solução para eliminação dos resíduos „ Operação arriscada e perigosa „ Muito intensivo em capital Energia Renovável „ Baixas emissões de gases de efeito estufa „Sustentabilidade „ Custos altos „ Fontes intermitentes „ Distribuição desigual „ Estágio tecnológico inferior às demais fontes em uso http://www.biodieselbr.com/energia/agro-energia.htm Prof: Sandro Fernandes 67 (II) Instalada Primeira Turbina Eólica Oceânica Flutuante Acaba de ser instalada, na costa da Noruega, a primeira turbina eólica oceânica de grande porte. Localizada a 12 km a leste da cidade de Karmoy, a turbina tem um rotor com um diâmetro de 82 metros e será capaz de gerar sozinha 2,3 MegaWatts de energia. A turbina eólica flutuante, chamada de HyWind, será conectada à rede elétrica do país e deverá servir como um laboratório de testes em escala real para a tecnologia de turbinas eólicas flutuantes. Ela começará a gerar eletricidade em Julho próximo. Sem necessidade de fundações Construir fundações para turbinas eólicas torna-se muito caro quando a profundidade oceânica supera os 50 metros, o que poderia limitar a exploração oceânica da energia eólica. Já a HyWind pode flutuar, tendo sido projetada para ser instalada em locais com profundidades entre 120 e 700 metros. O local onde a primeira HyWind foi instalada tem 220 metros de profundidade. O mastro da turbina estende-se por 65 metros acima da linha d'água. Seu flutuador é construído em aço, indo até 100 metros de profundidade. Três cabos de aço ancoram a turbina eólica flutuante ao fundo do mar, para que sua posição se mantenha constante. Um sistema avançado de controle permite que a turbina anule parcialmente os movimentos induzidos pelas ondas, mantendo-se mais estável, o que aumenta sua capacidade de geração de energia. A HyWind é um projeto conjunto das empresas StatoilHydro e Siemens. http://www.inovacaotecnologica.com.br (III) Motor Bate Recorde Mundial, Superando 1 Milhão de RPM. Motores construídos industrialmente já alcançam velocidades de 250.000 rpm, depois de progressos recentes bastante acelerados. Agora, contudo, pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia da Suíça superaram de longe este recorde, construindo um motor que atinge 1.000.000 de rpm. Para suportar a extrema força centrífuga gerada durante seu funcionamento, o minúsculo motor foi acondicionado no interior de uma carcaça de titânio e usou rolamentos de esferas otimizados para velocidades extremamente altas. Motores de alta rotação No futuro, motores elétricos de alta eficiência serão necessários para o processamento de materiais e para equiparem inúmeros mecanismos, como os compressores de automóveis e aviões. Essas aplicações exigirão motores capazes de atingirem altíssimas rotações e fornecer potências adequadas - o movo motor gera uma potência na saída de 100 watts. A regra básica no projeto de motores elétricos é que, quanto maior a rotação, maiores são as perdas. Mas os pesquisadores suíços resolveram esse problema projetando um estator que apresenta um nível muito baixo de perdas. As bobinas elétricas foram construídas com fios de cobre ultrafinos e inseridas em um compartimento de ferro especial, cuja composição não foi detalhada pelos pesquisadores, mas que eles afirmam ser de um tipo até hoje não utilizado em motores. Prof: Sandro Fernandes 70 6) O setor de transporte, que concentra uma grande parcela da demanda de energia no país, continuamente busca alternativas de combustíveis. Investigando alternativas ao óleo diesel, alguns especialistas apontam para o uso do óleo de girassol, menos poluente e de fonte renovável, ainda em fase experimental. Foi constatado que um trator pode rodar, NAS MESMAS CONDIÇÕES, mais tempo com um litro de óleo de girassol, que com um litro de óleo diesel. Essa constatação significaria, portanto, que usando óleo de girassol, a) o consumo por km seria maior do que com óleo diesel. b) as velocidades atingidas seriam maiores do que com óleo diesel. c) o combustível do tanque acabaria em menos tempo do que com óleo diesel. d) a potência desenvolvida, pelo motor, em uma hora, seria menor do que com óleo diesel. e) a energia liberada por um litro desse combustível seria maior do que por um de óleo diesel. 7) O carrinho da figura a seguir repousa sobre uma superfície horizontal lisa e no seu interior há um pêndulo simples, situado inicialmente em posição horizontal. O pêndulo é liberado e sua massa m se move até colidir com a parede do carrinho no ponto P, onde fica colada. A respeito desse fato, considere as seguintes afirmações. I. A lei de conservação da quantidade de movimento assegura que, cessada a colisão, o carrinho estará se movendo para a direita com velocidade constante. II. A ausência de forças externas horizontais atuando sobre o sistema (carrinho+pêndulo) assegura que, cessada a colisão, o carrinho estará em repouso à esquerda de sua posição inicial. III. A energia mecânica (mgl) é quase totalmente transformada em energia térmica. Assinale a alternativa correta. a) Apenas I é verdadeira. b) Apenas II é verdadeira. c) Apenas III é verdadeira. d) Apenas I e III são verdadeiras. e) Apenas II e III são verdadeiras. 8) Durante muito tempo, a partir da Idade Média, foram projetadas máquinas, como a da figura a seguir, que seriam capazes de trabalhar perpetuamente. Prof: Sandro Fernandes 71 (FRISCH, Otto R. "A natureza da matéria". Lisboa: Verbo, 1972.) O fracasso desses projetos levou à compreensão de que o trabalho não poderia ser criado do nada e contribuiu para a elaboração do conceito físico de: a) força b) energia c) velocidade d) momento angular e) momento linear 9) Um pára-quedista está caindo com velocidade constante. Durante essa queda, considerando-se o pára-quedista em relação ao nível do solo, é correto afirmar que a) sua energia potencial gravitacional se mantém constante. b) sua energia potencial gravitacional está aumentando. c) sua energia cinética se mantém constante. d) sua energia cinética está diminuindo. e) a soma da energia cinética e da energia potencial gravitacional é constante. 10) Analise as seguintes situações: 1. Um corpo cai em queda livre. 2. Um corpo desce, com velocidade constante, ao longo de um plano inclinado. 3. Um corpo move-se ao longo de um plano horizontal, até parar. 4. Um corpo é mantido em repouso sobre um plano horizontal. 5. Um corpo é empurrado ao longo de um plano horizontal sem atrito, aumentando a sua velocidade. Das situações acima, as únicas nas quais a energia mecânica total do corpo diminui, são: a) 1 e 5 b) 1 e 4 c) 2 e 4 d) 2 e 3 e) 2 e 5 11) Energia é um dos conceitos mais importantes de toda a Física e, basicamente, significa a capacidade de realização de alguma forma de trabalho. O conceito de energia está presente em vários ramos da Física, como na Mecânica, na Termodinâmica e no Eletromagnetismo. As afirmações a seguir dizem respeito a diversas aplicações do conceito de energia na Física. Assinale a alternativa que contém uma informação INCORRETA: a) Se duplicarmos a velocidade de um corpo material, sua energia cinética também dobrará. b) Numa transformação termodinâmica cíclica, a variação da energia interna é nula. c) Quando uma mola é comprimida, o trabalho realizado para tal é convertido em energia potencial elástica da mola. Prof: Sandro Fernandes 72 d) Se fizermos a carga de um capacitor cair à metade de seu valor, a energia elétrica armazenada no capacitor diminuirá à quarta parte. e) Quando um objeto cai de uma determinada altura, sua energia potencial gravitacional é convertida gradualmente em energia cinética. 12) Vários processos físicos envolvem transformações entre formas diferentes de energia. Associe a coluna superior com a coluna inferior, e assinale a alternativa que indica corretamente as associações entre as colunas: Dispositivo mecânico ou gerador: 1. Pilha de rádio 2. Gerador de usina hidrelétrica 3. Chuveiro elétrico 4. Alto-falante 5. Máquina a vapor Transformação de tipo de energia: a. Elétrica em Mecânica b. Elétrica em Térmica c. Térmica em Mecânica d. Química em Elétrica e. Mecânica em Elétrica a) 1-d, 2-e, 3-b, 4-a, 5-c b) 1-d, 2-a, 3-b, 4-e, 5-c c) 1-b, 2-e, 3-d, 4-a, 5-c d) 1-d, 2-b, 3-c, 4-a, 5-e e) 1-b, 2-a, 3-d, 4-e, 5-c 13) Uma partícula está submetida a uma força com as seguintes características: seu modulo é proporcional ao modulo da velocidade da partícula e atua numa direção perpendicular àquela do vetor velocidade. Nestas condições, a energia cinética da partícula deve a) crescer linearmente com o tempo. b) crescer quadráticamente com o tempo. c) diminuir linearmente com o tempo. d) diminuir quadráticamente com o tempo. e) permanecer inalterada. Prof: Sandro Fernandes 75 19) Uma bola de massa m = 500 g é lançada do solo, com velocidade v0 e ângulo de lançamento θ0, menor que 90°. Despreze qualquer movimento de rotação da bola e a influência do ar. O valor da aceleração da gravidade, no local, é g=10 m/s2. O gráfico adiante mostra a energia cinética K da bola como função do seu deslocamento horizontal, x. Analisando o gráfico, podemos concluir que a altura máxima atingida pela bola é: a) 60 m b) 48 m c) 30 m d) 18 m e) 15 m 20) Uma partícula de massa m é abandonada do repouso em A e desliza, sem atrito, ao longo de um trilho, conforme a figura. O raio da parte circular, R, é equivalente a 1/3 da altura do ponto A. As expressões que determinam a energia cinética nos pontos B, C e D são, respectivamente, a) 3 mgR; 2 mgR; mgR b) 2 mgR; mgR; 0 c) 3 mgR; mgR; 2 mgR d) mgR; 2 mgR; 3 mgR e) 0; 2 mgR; 3 mgR 21) Um jovem escorrega por um tobogã aquático, com uma rampa retilínea, de comprimento L, como na figura, podendo o atrito ser desprezado. Partindo do alto, sem impulso, ele chega ao final da rampa com uma velocidade de cerca de 6m/s. Prof: Sandro Fernandes 76 Para que essa velocidade passe a ser de 12 m/s, mantendo-se a inclinação da rampa, será necessário que o comprimento dessa rampa passe a ser aproximadamente de a) L/2 b) L c) 1,4 L d) 2 L e) 4 L 22) Um bloco com massa de 0,20kg, inicialmente em repouso, é derrubado de uma altura de h=1,20m sobre uma mola cuja constante de força é k=19,6N/m. Desprezando a massa da mola, a distância máxima que a mola será comprimida é a) 0,24 b) 0,32 c) 0,48 d) 0,54 e) 0,60 23) O esquema abaixo mostra, em termos de potência (energia/tempo), aproximadamente, o fluxo de energia, a partir de certa quantidade de combustível vinda do tanque de gasolina, em um carro viajando com velocidade constante. 1. Evaporação 1kW 2. Energia dos hidrocarbonetos não queimados, energia térmica dos gases de escape e transferida ao ar ambiente 56,8kW 3. Luzes, ventilador, gerador, direção, bomba hidráulica, etc. 2,2kW 4. Energia térmica 3kW O esquema mostra que, na queima da gasolina, no motor de combustão, uma parte considerável de sua energia é dissipada. Essa perda é da ordem de: a) 80% b) 70% c) 50% d) 30% e) 20% 24) O corpo C, de massa m, é abandonado do repouso no ponto A do trilho liso abaixo e, após realizar o "looping" de raio R, atinge o trecho horizontal. Desprezando qualquer resistência ao deslocamento e Prof: Sandro Fernandes 77 sabendo que a aceleração gravitacional local é g, o módulo da quantidade de movimento desse corpo, ao passar pelo ponto B do trilho, é: a) m . (R . g)1/2 b) m . R1/2 g c) m . g1/2 R d) 5 m . R . g / 2 e) 2 m. R . g / 5 25) A massa m de um pêndulo simples, cujo fio tem comprimento L=0,90m, é abandonada a partir do repouso quando o fio forma ângulo de 60° com a vertical, como mostra a figura. g = 10m/s2 Desprezando a resistência do ar, a velocidade de m, quando o fio fica na posição vertical, é, em m/s, a) 1,0 b) 2,0 c) 3,0 d) 4,0 e) 5,0 26) Um objeto de massa 8,0kg e volume 1,0 litro está imerso em um líquido de densidade igual à da água, contido num grande recipiente, como mostra a figura. O objeto se move para baixo com velocidade constante v=0,20m/s, devido à ação conjunta da gravidade, do empuxo e da resistência viscosa do líquido ao movimento. Podemos afirmar que a quantidade de energia transformada em calor, a cada segundo, no sistema "objeto-líquido" é de: a) 0,0 J b) 0,14 J c) 0,16 J d) 14 J e) 16 J 27) Uma pedra é lançada verticalmente para cima com uma energia cinética de 25J, a partir de um ponto A, subindo até um ponto B e retornando ao ponto do lançamento. Em B, a energia potencial da pedra, com relação ao ponto A, é de 15J. Entre as afirmativas a seguir, aponte a que está ERRADA, segundo os dados apresentados. Prof: Sandro Fernandes 80 Uma das variáveis magnéticas fundamentais é a indução magnética, intimamente relacionada com a intensidade do campo magnético. A indução representa a força magnética exercida sobre um corpo por unidade de carga elétrica e de velocidade. A unidade de indução magnética é o tesla, que equivale a um weber por metro quadrado; o weber é uma medida de fluxo magnético (grandeza que reflete a densidade dos campos magnéticos). Tanto a intensidade de campo elétrico e magnético quanto a indução magnética apresentam um caráter vetorial e, por conseguinte, para descrevê-las adequadamente devem-se definir, para cada uma, sua magnitude, direção e sentido. Por correlacionar a eletricidade e o magnetismo, adquiriu função especial no campo da física a noção de corrente elétrica, entendida como a circulação de cargas livres ao longo de um material condutor. Sua magnitude é determinada pela intensidade da corrente, que é a quantidade de cargas elétricas livres que circulam pelo condutor em um tempo determinado. Chama-se ampère a unidade de intensidade de corrente resultante da passagem em um condutor de um coulomb de carga durante um segundo. Essa unidade tornou-se a mais importante do ponto de vista eletromagnético, levando o sistema internacional de unidades a ter a notação MKSA: metro, quilograma, segundo, ampère. No decorrer do século XIX, as experiências de Örsted e Ampère demonstraram a influência que as correntes elétricas exercem sobre os materiais imantados, enquanto Faraday e Joseph Henry determinaram a natureza das correntes elétricas induzidas por campos magnéticos variáveis no espaço. Os resultados de suas pesquisas, fundamento da indução eletromagnética, constituem a base do eletromagnetismo. Outros postulados enunciam a existência de dois pólos elétricos, positivo e negativo, independentes e separados, e de dois pólos magnéticos inseparáveis de nomes diferentes (norte e sul). Ampère, estimulado pelas descobertas de Örsted, aprofundou-se na pesquisa das forças magnéticas provocadas nas proximidades de uma corrente elétrica e demonstrou que esses impulsos se incrementam na razão direta da corrente e na razão inversa da distância ao fio pelo qual ela circula. Comprovou, além disso, que as forças induzidas estão em grande medida condicionadas pela orientação do fio condutor. Ao aproximar-se um ímã de uma pilha elétrica observa-se uma variação em sua força eletromotriz, que é a medida da energia fornecida a partir de cada unidade de carga elétrica nela contida. Essa alteração é interrompida quando se imobiliza o ímã, e adquire sinal contrário quando este é afastado. Deduz-se daí que os campos magnéticos produzem correntes elétricas em um circuito e que o sentido de seu fluxo tende a compensar a perturbação exterior, com a indução simultânea de um campo magnético oposto ao inicial. Analogamente, uma corrente elétrica que circula em um condutor gera um campo magnético associado que, como efeito derivado, induz no condutor uma corrente de sentido contrário ao da inicial. Esse fenômeno é conhecido como auto-indução, e a relação entre o campo magnético e a intensidade da corrente induzida por ele é fornecida por um coeficiente denominado indutância, que depende das características físicas e geométricas do material condutor. A unidade de medida de indução é o henry, definido como a grandeza gerada entre dois circuitos dispostos de forma tal que quando num deles a intensidade varia em um ampère por segundo seja induzida no outro uma força eletromotriz de um volt. Desde o advento das idéias inovadoras de Isaac Newton, estabeleceu-se uma interpretação causal do universo segundo a qual todo efeito observado obedeceria a forças exercidas por objetos situados a certa distância. Nesse contexto histórico nasceu a teoria eletromagnética, segundo a qual as atrações e repulsões elétricas e magnéticas resultavam da ação de corpos distantes. Era preciso, pois, encontrar a verdadeira causa final dessas forças, buscando-se uma analogia com a massa gravitacional de Newton e, Prof: Sandro Fernandes 81 simultaneamente, explicar de forma rigorosa os mecanismos de interação eletromagnética entre os corpos. Coube a Ampère, a partir de seus trabalhos sobre correntes elétricas, expor a teoria da existência de partículas elétricas elementares que, ao se deslocar no interior das substâncias, causariam também os efeitos magnéticos. No entanto, em suas experiências, ele não conseguiu encontrar essas partículas. Por outro lado, Faraday introduziu a noção de campo, que teve logo grande aceitação e constituiu um marco no desenvolvimento da física moderna. Concebeu o espaço como cheio de linhas de força -- correntes invisíveis de energia que governavam o movimento dos corpos e eram criadas pela própria presença dos objetos. Assim, uma carga elétrica móvel produz perturbações eletromagnéticas a seu redor, de modo que qualquer outra carga próxima detecta sua presença por meio das linhas do campo. Esse conceito foi desenvolvido matematicamente pelo britânico James Clerk Maxwell, e a força de seus argumentos acabou com a da idéia de forças que agiam sob controle remoto, vigente em sua época. Os múltiplos trabalhos teóricos sobre o eletromagnetismo culminaram em 1897, quando Sir Joseph John Thomson descobriu o elétron, cuja existência foi deduzida do desvio dos raios catódicos na presença de um campo elétrico. A natureza do eletromagnetismo foi confirmada ao se determinar a origem das forças magnéticas no movimento orbital dos elétrons ao redor dos núcleos dos átomos. O conceito de onda eletromagnética, apresentado por Maxwell em 1864 e confirmado experimentalmente por Heinrich Hertz em 1886, é utilizado para demonstrar a natureza eletromagnética da luz. Quando uma carga elétrica se desloca no espaço, a ela se associam um campo elétrico e outro magnético, interdependentes e com linhas de força perpendiculares entre si. O resultado desse conjunto é uma onda eletromagnética que emerge da partícula e, em condições ideais - isto é, sem a intervenção de qualquer fator de perturbação - se move a uma velocidade de 299.793km/s, em forma de radiação luminosa. A energia transportada pela onda é proporcional à intensidade dos campos elétrico e magnético da partícula emissora e fixa as diferentes freqüências do espectro eletromagnético. A teoria eletromagnética é muito usada na construção de geradores de energia elétrica, dentre estes se destacam os alternadores ou geradores de corrente alternada, que propiciam maior rendimento que os de corrente contínua por não sofrerem perdas mediante atrito. A base do alternador é o eletroímã, núcleo em geral de ferro doce e em torno do qual se enrola um fio condutor revestido de cobertura isolante. O dispositivo gira a grande velocidade, de modo que os pólos magnéticos mudam de sentido e induzem correntes elétricas que se invertem a cada instante. Com isso, as cargas circulam várias vezes pela mesma seção do condutor. Os eletroímãs também são utilizados na fabricação de elevadores e instrumentos cirúrgicos e terapêuticos. Seu uso abrange diversos campos industriais, uma vez que os campos que geram podem mudar de direção e de intensidade http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/ebm Prof: Sandro Fernandes 82 (II) CAPACITORES Um Capacitor ou Condensador é constituído por duas placas metálicas condutoras (as armaduras), dispostas uma paralela à outra e separadas por um material isolante (o dielétrico). Utiliza-se como dielétrico o papel, a cerâmica, a mica, os materiais plásticos, vidro, parafina ou mesmo o ar. O Capacitor é dispositivo muito usado em circuitos elétricos. Este aparelho é destinado a armazenar cargas elétricas e é constituído por dois condutores separados por um isolante: os condutores são chamados armaduras (ou placas) do capacitor e o isolante é o dielétrico do capacitor. A quantidade de carga armazenada na placa de um capacitor é diretamente proporcional à diferença de potencial entre as placas. O quociente entre carga (Q) e diferença de potencial (U) é então uma constante para um determinado capacitor e recebe o nome de capacitância (C). Capacitância medida em Farad (F) Carga elétrica medida em Coulomb (C) Tensão elétrica medida em Volt (U) Q C U C Q U Os capacitores são empregados nos mais variados circuitos elétricos e desempenham sempre um papel muito importante, que é o de armazenar cargas elétricas para depois descarregá-las em um determinado momento específico. Eles são utilizados, por exemplo, em circuitos retificadores, circuitos ressonantes e em divisores de freqüências. Em um rádio, a antena capta as ondas que são emitidas pelas estações transmissoras e cada estação possui uma freqüência determinada. Na antena há um receptor que sintoniza inúmeras estações graças ao circuito ressonante. Esse circuito transforma corrente alternada em corrente contínua e é constituído basicamente por um capacitor variável que fica em paralelo com uma bobina. Para cada valor de capacitância do capacitor, o receptor ajusta o aparelho de rádio ao comprimento de onda que é transmitido pela emissora de rádio, ou seja, ele sintoniza a estação de rádio que corresponde a uma freqüência de onda específica. Os capacitores têm uma propriedade que é a de bloquear correntes contínuas e alternadas de baixas freqüências e facilitar a passagem de correntes alternadas de altas freqüências. Essa propriedade é utilizada para separar sons agudos de uma música, por exemplo, encaminhando esses sons para os alto-falantes que são adequados para fazer a reprodução desse tipo de som. Esses auto-falantes são chamados de tweeter. Os sons graves são sons de baixas freqüências, e eles são reproduzidos pelos chamados woofers. Um capacitor, com capacitância e tipo adequado, faz o bloqueio dessas baixas freqüências deixando passar somente os sons de freqüências mais elevadas, que são os sons agudos. Dessa forma, ocorre a separação de sons agudos e graves Prof: Sandro Fernandes 85 EXPERIMENTO 2 O experimento é repetido fixando-se uma bobina (figura B). Isto faz com que, durante o movimento oscilatório, o ímã penetre no interior da bobina, sem no entanto tocá-la, não havendo portanto nenhuma força adicional de atrito. G é um galvanômetro ligado à bobina. Analise as proposições: I- O experimento 2 proporcionará o aparecimento de uma corrente induzida na bobina. II- O experimento 2 proporcionará o aparecimento, na bobina, de uma corrente induzida sempre no mesmo sentido. III- A presença da bobina dará origem a forças magnéticas, diminuindo o tempo para o sistema entrar em repouso relativamente ao experimento 1. IV- O tempo para o sistema entrar em repouso no primeiro experimento é o mesmo que no segundo experimento. Está correta ou estão corretas: a) Somente II. b) I e IV. c) I e III. d) II e IV. e) Somente I. 4) Considere as seguintes afirmativas I. Um prego será atraído por um ímã somente se já estiver imantado. II. As linhas de força de um campo magnético são fechadas. III. Correntes elétricas fluindo por dois condutores paralelos provocam força magnética entre eles. Pode-se afirmar que SOMENTE a) I é correta b) II é correta. c) III é correta. d) I e II são corretas. e) II e III são corretas. 5) Uma partícula de carga q entra com velocidade V0 numa região onde existe um campo magnético uniforme B. Prof: Sandro Fernandes 86 No caso em que V0 e B possuem a mesma direção, podemos afirmar que a partícula a) sofrerá um desvio para sua direita. b) sofrerá um desvio para sua esquerda. c) será acelerada na direção do campo magnético uniforme B. d) não sentirá a ação do campo magnético uniforme B. e) será desacelerada na direção do campo magnético uniforme B. 6) A utilização de cabos eletrodinâmicos no espaço tem sido considerada como uma das alternativas para a geração da energia elétrica necessária em satélites e estações espaciais. Isso pode ser conseguido com a utilização de duas massas, separadas por um cabo metálico de alguns quilômetros. Os satélites devem se mover em uma órbita baixa, situada entre 200 e 2000 km da superfície terrestre. Nessa região, existe um campo magnético terrestre suficientemente forte para induzir corrente elétrica no cabo, a atmosfera é muito rarefeita e perdas por atrito são mínimas. Desconsiderando-se detalhes técnicos do processo, alguns elementos fundamentais a um projeto deste tipo podem ser visualizados na figura a seguir. Nesta, as duas massas ligadas por um fio vertical descrevem órbitas com mesma velocidade angular no plano equatorial. O vetor campo magnético terrestre e o vetor velocidade do fio, em um de seus pontos, estão representados. Com base na figura e nos conhecimentos sobre o tema, é correto afirmar que estabelecer-se-á uma corrente para: a) Cima e o fio condutor sofrerá a influência de uma força magnética na direção e sentido de sua velocidade. b) Baixo e o fio condutor sofrerá a influência de uma força magnética na direção e sentido de sua velocidade. Prof: Sandro Fernandes 87 c) Cima e o fio condutor sofrerá a influência de uma força magnética na direção de sua velocidade e de sentido contrário a esta. d) Baixo e o fio condutor sofrerá a influência de uma força magnética na direção de sua velocidade e de sentido contrário a esta. e) Baixo e o fio condutor não sofrerá a influência de nenhuma força magnética na direção de sua velocidade. 7) Um velho caminhão a gasolina necessita de alta tensão nas velas, para produzir as faíscas que iniciam o processo de queima desse combustível nas câmaras de combustão, sendo essa tensão obtida por meio de uma bobina de indução. A transformação de baixa tensão para alta tensão está baseada na lei de a) Coulomb. b) Ohm. c) Kirchhoff. d) Ampére. e) Faraday. 8) Uma interessante e histórica experiência foi realizada pelo físico dinamarquês Hans Christian Oersted, em 1820, ao utilizar uma pilha conectada aos extremos de um condutor metálico nas proximidades de uma bússola, cuja agulha estava orientada inicialmente na direção norte-sul do campo magnético terrestre. Com o estabelecimento da corrente elétrica no condutor, Oersted pôde perceber que a agulha da bússola se desviava em relação a sua orientação inicial. Os resultados dessa experiência permitiram concluir corretamente que a) uma mesma teoria passaria a dar conta de fenômenos elétricos e magnéticos, até então considerados independentes um do outro. b) os pólos da agulha da bússola são inseparáveis. c) as correntes elétricas são estabelecidas apenas em condutores metálicos. d) os pólos da pilha são os responsáveis pela alteração do alinhamento original da bússola. e) o campo magnético terrestre afeta a corrente elétrica no condutor. 9) Grande parte dos aparelhos elétricos que usamos têm a função de produzir movimento, a partir da eletricidade. Entre eles, estão: batedeira, liqüidificador, ventilador, aspirador de pó... além de inúmeros brinquedos movidos a pilha, como robôs, carrinhos... Outros são igualmente utilizados para o conforto humano, como os aquecedores de ambiente e de água. O alto consumo de energia elétrica, porém aliado à pouca quantidade de chuvas, levou algumas regiões do país, em 2001, ao famoso "racionamento de energia", que trouxe, como lição, a indispensabilidade do consumo racional e consciente da energia elétrica. GREF. "Eletricidade". vol. 3 [adapt.] Com base no texto, considere que um fio condutor é percorrido por uma corrente constante, "i" e que o campo magnético gerado por essa corrente, a uma distância "r", é "B". Prof: Sandro Fernandes 90 16) Um capacitor ideal de placas planas paralelas é carregado mediante a aplicação de uma d.d.p. entre suas placas. A distância entre as placas é então duplicada, mantendo-se a mesma d.d.p. entre elas. Nessa nova situação, a carga nas placas _________ e a energia eletrostática armazenada no capacitor __________. Preencher CORRETAMENTE as lacunas, na seqüência em que aparecem na frase acima: a) dobra - reduz-se à metade b) não se altera - dobra c) reduz-se à metade - reduz-se à metade d) dobra - dobra e) reduz-se à metade - não se altera 17) A foto mostra uma lanterna sem pilhas, recentemente lançada no mercado. Ela funciona transformando em energia elétrica a energia cinética que lhe é fornecida pelo usuário - para isso ele deve agitá-la fortemente na direção do seu comprimento. Como o interior dessa lanterna é visível, pode-se ver como funciona: ao agitá-la, o usuário faz um ímã cilíndrico atravessar uma bobina para frente e para trás. O movimento do ímã através da bobina faz aparecer nela uma corrente induzida que percorre e acende a lâmpada. O princípio físico em que se baseia essa lanterna e a corrente induzida na bobina são, respectivamente: a) indução eletromagnética; corrente alternada. b) indução eletromagnética; corrente contínua. c) lei de Coulomb; corrente contínua. d) lei de Coulomb; corrente alternada. e) lei de Ampere; correntes alternada ou contínua podem ser induzidas. 18) ENERGIA A quase totalidade da energia utilizada na Terra tem sua origem nas radiações que recebemos do Sol. Uma parte é aproveitada diretamente dessas radiações (iluminação, aquecedores e baterias solares, etc.) e outra parte, bem mais ampla, é transformada e armazenada sob diversas formas antes de ser usada (carvão, petróleo, energia eólica, hidráulica, etc). A energia primitiva, presente na formação do universo e armazenada nos elementos químicos existentes em nosso planeta, fornece, também, uma fração da energia que utilizamos (reações nucleares nos reatores atômicos, etc). (Antônio Máximo e Beatriz Alvarenga. "Curso de Física". v.2. S. Paulo: Scipione, 1997. p. 433) Prof: Sandro Fernandes 91 A enguia elétrica ou poraquê, peixe de água doce da região amazônica chega a ter 2,5 m de comprimento e 25 cm de diâmetro. Na cauda, que ocupa cerca de quatro quintos do seu comprimento, está situada a sua fonte de tensão - as eletroplacas. Dependendo do tamanho e da vitalidade do animal, essas eletroplacas podem gerar uma tensão de 600V e uma corrente de 2,0A, em pulsos que duram cerca de 3,0 milésimos de segundo, descarga suficiente para atordoar uma pessoa ou matar pequenos animais. (Adaptado de Alberto Gaspar. "Física". v.3. São Paulo: Ática, 2000, p. 135) Numa descarga elétrica da enguia sobre um animal, o número de cargas elétricas elementares que percorre o corpo do animal, a cada pulso, pode ser estimado em: Dado: carga elementar = 1,6 . 10-19 C a) 5 . 106 b) 1 . 109 c) 2 . 1012 d) 4 . 1016 e) 8 . 1018 19) Quando uma corrente elétrica passa por um condutor ela provoca alguns efeitos muito importantes. Considere os seguintes efeitos da corrente elétrica: I. Efeito Joule ou térmico: um condutor percorrido por corrente elétrica sofre um aquecimento. II. Efeito químico: uma solução eletrolítica sofre decomposição quando é percorrida por corrente elétrica. III. Efeito luminoso: a passagem da corrente elétrica através de um gás rarefeito, sob baixa pressão. IV. Efeito fisiológico: a corrente elétrica ao atravessar organismos vivos produz contrações musculares. V. Efeito magnético: um condutor percorrido por corrente elétrica cria, na região próxima a ele, um campo magnético. Na nossa residência, os efeitos que sempre acompanham a corrente elétrica são a) I e II b) II e III c) III e IV d) IV e V e) V e I 20) Um eletricista tem uma tarefa para resolver: precisa instalar três lâmpadas, cujas especificações são 60W e 110V, em uma residência onde a tensão é 220V. A figura a seguir representa os três esquemas considerados por ele. Analisando os elementos da figura, é correto concluir que, no esquema Prof: Sandro Fernandes 92 a) 1, todas as lâmpadas queimarão. b) 2, duas lâmpadas queimarão, e a outra terá seu brilho diminuído. c) 3, todas as lâmpadas terão seu brilho diminuído. d) 1, só uma das lâmpadas queimará, e as outras não acenderão. e) 2, duas lâmpadas exibirão brilho normal. 21) No lustre da sala de uma residência, cuja tensão de entrada é de 110 V, estão colocadas duas lâmpadas "queimadas" de potência nominal igual a 200 W cada, fabricadas para funcionarem ligadas à rede de 220 V. Para substituir as "queimadas" por uma única, que ilumine o ambiente da mesma forma que as duas lâmpadas anteriores iluminavam, será preciso que a especificação desta nova lâmpada seja de a) 400 W - 110 V b) 200 W - 110 V c) 200 W - 220 V d) 100 W - 110 V e) 100 W - 220 V 22) Um circuito com 3 resistores iguais é submetido a uma diferença de potencial V entre os pontos A e C, conforme mostra a figura. A diferença de potencial que se estabelece entre os pontos A e B é a) V/4 b) V/3 c) V/2 d) 2/3 V e) 3/2 V 23) O consumo total de energia nas residências brasileiras envolve diversas fontes, como eletricidade, gás de cozinha, lenha, etc. O gráfico mostra a evolução do consumo de energia elétrica residencial, comparada com o consumo total de energia residencial, de 1970 a 1995. Verifica-se que a participação percentual da energia elétrica no total de energia gasto nas residências brasileiras cresceu entre 1970 e 1995, passando, aproximadamente, de a) 10% para 40%. b) 10% para 60%. c) 20% para 60%. d) 25% para 35%. e) 40% para 80%. 24) As companhias de eletricidade geralmente usam medidores calibrados em quilowatt-hora (kWh). Um kWh representa o trabalho realizado por uma máquina desenvolvendo potência igual a 1 kW Prof: Sandro Fernandes 95 Segundo o engenheiro Bertoldo Schneider, professor pesquisador da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), além de levar a Astronomia à população, a área enfrenta outros desafios. “Continuamos a buscar vidas em outros planetas, porque são grandes as chances de isso acontecer”, diz. Há outra questão ainda não respondida, que é o grande mistério do século: cientistas descobriram que o universo está crescendo de forma acelerada, que as estrelas estão cada vez mais distantes umas das outras. Não se sabe, entretanto, por que isso está acontecendo. “O que conhecemos é apenas 5% de tudo o que existe. Precisamos desvendar as entidades energia e matéria escura”, explica Schneider http://portal.rpc.com.br/gazetadopovo/vidaecidadania (II) Funcionamento de um RADAR Radar, do termo em inglês Radia Detection and Rangig, é um aparelho utilizado para localizar objetos a longa distância. A detecção de objetos é feita a partir das ondas eletromagnéticas que os objetos emitem, permitindo que os mesmos sejam localizados. Esse equipamento começou a ser utilizado na década de 30 para descobrir e localizar objetos a longa distância utilizando para isso a reflexão das ondas de rádio, principalmente para fins militares. O princípio de funcionamento do radar é bem simples. Eles funcionam através das ondas de rádio. Elas se descolam a uma velocidade de 300 000 km/s, uma velocidade muito rápida, e são capazes de cobrir grandes distâncias. O radar é constituído de uma antena transmissora receptora de sinais de alta freqüência, a transmissão ocorre através de pulsos eletromagnéticos de alta potência, curto período e feixe curto. Esse feixe ao ser propagado se alarga, ganhando a forma de um cone até atingir o alvo que está sendo monitorado. Após atingir o alvo, o sinal é então refletido e a antena passa a ser receptora de sinais. Com a velocidade de propagação do pulso e o tempo gasto para o eco chegar, é possível calcular com exata precisão a localização do objeto. O radar tem aplicação em muitas áreas, principalmente na militar. No exército, na aeronáutica, na meteorologia e na marinha esse equipamento é muito utilizado. Na área das aplicações científicas eles são utilizados para localizar objetos espaciais como satélites ou qualquer outro objeto que esteja na órbita da Terra. (III) Radiação Eletromagnética As ondas de radiação eletromagnética são uma junção de campo magnético com campo elétrico que se propagam no vácuo transportando energia. A luz é um exemplo de radiação eletromagnética. Esse conceito foi primeiramente estudado por James Clerk Maxwell e depois afirmado por Heinrich Hertz. Maxwell foi físico e matemático escocês que ficou conhecido por dar forma final à teoria do eletromagnetismo, teoria essa que une o magnetismo, a eletricidade e a óptica. Dessa teoria surgem as equações de Maxwell, assim chamadas em sua homenagem e porque ele foi o primeiro a descrevê-las, juntando a lei de Ampère, a lei de Gauss e a Lei da indução de Faraday. A radiação eletromagnética se propaga no espaço. Ela possui campo magnético e campo elétrico que se geram mutuamente e se propagam perpendicularmente um em relação ao outro e na direção de propagação da energia, transportando assim energia sob a forma de radiação eletromagnética. A Prof: Sandro Fernandes 96 radiação eletromagnética varia conforme a freqüência da onda. A luz visível aos olhos humanos é uma radiação eletromagnética, assim como os raios x, a única diferença entre essas duas formas de radiação está na faixa de freqüência que o olho humano consegue visualizar, ou seja, os raios x têm faixa de freqüência que fica fora do alcance da visão humana. As ondas do forno de microondas também são ondas eletromagnéticas. Os campos magnéticos e elétricos obedecem ao princípio da superposição. Os vetores campo magnético e campo elétrico se cruzam e criam o fenômeno da reflexão e refração. A luz é uma onda eletromagnética e em um meio não linear como um cristal, por exemplo, pode sofrer interferências e causar o efeito Faraday aonde a onda pode ser dividida em duas partes com velocidades diferentes. Na refração, uma onda ao passar de um meio para outro, com densidade diferente, tem a sua velocidade e direção alterada. Uma fonte de radiação, como o Sol, por exemplo, pode emitir luz dentro de um espectro variável. A luz solar ao ser decomposta em um prisma possibilita a visualização de espectros de várias cores, como no arco-íris. (IV) Cientistas Tentam Recriar o Big Bang Cientistas de mais de 50 países participaram da construção do maior acelerador de partículas do mundo, uma máquina gigantesca que levou cerca de quatorze anos para ser construída e um gasto de aproximadamente US$ 8 bilhões. Essa parece ser a mais ambiciosa experiência de todos os tempos, experiência que tem como foco principal a recriação do Big Bang, a explosão que teria dado origem ao Universo. Localizada entre a França e a Suíça, essa máquina está construída em uma profundidade de cem metros e tem extensão de pouco mais de 27 quilômetros. Essa aparelhagem possui quatro pontos principais nos quais foram construídos gigantescos detectores construídos especialmente para poder detectar e visualizar as partículas tão pequenas que é preciso juntar milhões delas para formar um grão de areia. Essa ambiciosa experiência tem a participação de cientistas de vários países, dentre eles o brasileiro Carley Martins. Nenhum país está disposto a gastar sozinho uma quantia tão exorbitante quanto essa que foi gasta na construção desse incrível e gigantesco equipamento, isso faz ver que o espírito de cooperação e colaboração é de grande importância para que o projeto realmente seja concluído. No dia 10 de setembro de 2008 os túneis do maior acelerador de partículas do mundo, denominado LHC (sigla para Grande Colisor de Hándrons), foram carregados com os primeiros feixes de prótons, que é uma das partículas que formam o átomo. A grosso modo, o LHC funciona como um “rodoanel” para prótons, onde eles poderão ser acelerados até 99,99% da velocidade da luz. Esses túneis possuem imensos e poderosíssimos imãs supercondutores que têm a capacidade de acelerar e fazer o desvio da rota dessas partículas, fazendo com que elas girem em sentidos opostos e se choquem. Com esse choque dos prótons os cientistas esperam recriar o big bang, a explosão que deu origem ao universo. Após o choque, os prótons despedaçados devem liberar milhões de partículas menores que os cientistas teorizam que possam existir. Essas partículas originadas do choque dos prótons foram denominadas pelos cientistas de partículas de Deus ou Bóson Higgs. Segundo as teorias dos cientistas elas seriam as responsáveis pela criação de todo o universo. Prof: Sandro Fernandes 97 Apesar do grande gasto nessa mais nova e gigantesca experiência, existem grupos que buscam na justiça fazer com que o experimento seja interrompido. Eles alegam que essa experiência pode ocasionar o fim do mundo, pois a colisão dos prótons pode formar um buraco negro com uma concentração de energia tão grande capaz de sugar tudo que está ao seu redor. www.brasilescola.com (V) A Física E A Evolução Dos Meios De Armazenamento De Informações. A humanidade, com o passar dos tempos, vem se evoluindo de modo rápido e gradativo, no que diz respeito às formas de armazenagem de informações, e junto a essa revolução está inserida a física, que busca diferentes maneiras para facilitar e aumentar a capacidade dos meios de armazenamento. Guardar informações é uma tarefa muito antiga realizada pelo ser humano. Seja através da escrita, fala ou até mesmo através das lendas e histórias passadas de geração em geração, as civilizações mais antigas buscavam sempre um meio de preservar as suas culturas e dar continuidade aos seus costumes. Contudo, mesmo com toda evolução tecnológica, as histórias e as ledas ainda são muito utilizadas pelos povos indígenas como forma de armazenar e transmitir informações de uma geração para outra. Apesar de toda evolução tecnológica, ainda hoje a escrita é o principal meio de guardar informações, seja por meio de livros, jornais e até mesmo revistas. Contudo, com o avanço tecnológico surgiram novos meios e formas de armazenamento de informações como, por exemplo, vídeos, filmes, DVDs, computadores e mais atualmente os revolucionários celulares, mp4, HDs portáteis, entre tantos outros que são cada vez menores, mas com alta capacidade de armazenamento. A ciência física se encontra inserida nesse processo de evolução tecnológica. É por meio da nanotecnologia e da física de partículas, entre várias outras áreas das ciências, que os cientistas e pesquisadores têm conseguido construir equipamentos cada vez mais compactos e de alta capacidade de armazenamento de dados. A física de partículas é uma área da física que estuda os constituintes da matéria. Já a área da nanotecnologia se baseia no princípio básico da construção de estruturas e materiais a partir dos átomos como, por exemplo, os chips e os semicondutores. Tanto a física de partículas quanto a nanotecnologia, são duas áreas em grande evolução que buscam, incessantemente, meios cada vez mais eficazes para o armazenamento das informações. www.brasilescola.com