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Questão pública

Física · Eletrodinâmica · Corrente elétrica, DDP, potência e energia

Múltipla escolha CESGRANRIO 2026 Difícil

Em um laboratório de termodinâmica, um docente de Física propõe aos seus alunos a análise de um protótipo de máquina térmica que opera em regime cíclico utilizando gás hélio como substância de trabalho. O dispositivo realiza trocas de calor com dois reservatórios térmicos mantidos a temperaturas constantes de 27,0 °C (fonte fria) e 127 °C (fonte quente). O ciclo operacional do protótipo é composto pelas seguintes etapas sucessivas: 1. uma expansão isotérmica em contato com a fonte quente; 2. uma expansão adiabática até que o gás atinja a temperatura da fonte fria; 3. uma compressão isotérmica em contato com a fonte fria; 4. uma compressão adiabática que retorna o gás ao seu estado inicial. Com base nos princípios da Segunda Lei da Termodinâmica e considerando-se que o hélio se comporta como um gás ideal nas condições descritas, a fração máxima do calor absorvido da fonte quente que pode ser convertida em trabalho útil por essa máquina é de

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CESGRANRIO 2026

Durante uma expedição botânica, um grupo de pesquisadores utilizava lupas para análise de campo. Ao entrarem em uma gruta, um dos cientistas posicionou uma dessas lupas perto de uma das paredes internas da gruta e observou que se projetava nela uma imagem nítida da paisagem externa, porém invertida. Desejando retificar a orientação da imagem para que ela fosse projetada de forma direta (direita) na parede da gruta, os pesquisadores discutiram a adição de uma segunda lente ao arranjo. A configuração que permite obter uma imagem final que seja simultaneamente real e direta da paisagem externa é composta por

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Em uma aula prática de Física Moderna em um laboratório, um professor realiza um experimento para determinar a função trabalho de uma superfície metálica de potássio. Utilizando uma montagem clássica com uma válvula de vácuo (célula fotovoltaica), o professor incide uma luz monocromática de comprimento de onda \lambda = 310 \text{ nm} sobre o catodo, como esquematizado na Figura a seguir. Aparato para o estudo do efeito fotoelétrico Sabe-se que a função trabalho do potássio é de \phi = 2,20 \text{ eV} e que a relação entre a energia do fóton incidente (E), a função trabalho (\phi) e a energia cinética máxima dos fotoelétrons emitidos (K_{max}) é dada pela equação de Einstein: K_{max} = E - \phi. Considerando-se a constante de Planck multiplicada pela velocidade da luz comohc \approx 1,24 \times 10^3 \text{ eV} \cdot \text{nm}, o potencial de corte (ou potencial de frenagem) V_0 necessário para anular a corrente fotoelétrica nesse experimento é, em V, de

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O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é uma das tecnologias modernas que mais dependem de correções para funcionar com precisão. Os satélites que compõem o GPS orbitam a Terra a velocidades de aproximadamente 14.000 km/h. Devido a essa alta velocidade escalar em relação à superfície terrestre, os engenheiros e físicos responsáveis pelo sistema observam que os relógios atômicos a bordo dos satélites sofrem um atraso sistemático de cerca de 7,0 μs por dia em comparação com os relógios idênticos situados nas estações de controle no solo. Considerando-se apenas o efeito descrito de atraso devido à velocidade orbital, a causa fundamental desse fenômeno é a

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Na fase de montagem de uma estrutura metálica em um canteiro de obras de engenharia civil, uma viga de aço homogênea e uniforme, de comprimento L = 6,00\text{ m} e massa M = 300\text{ kg}, é posicionada horizontalmente sobre dois suportes verticais, P e Q. Para testar o sistema, um técnico coloca sobre a barra um bloco homogêneo de massa m = 100\text{ kg} e de comprimento 2,00 m, que é posicionado entre o suporte Q e a extremidade direita da viga, como mostra a Figura a seguir. Verifica-se que, nessa situação, o sistema se mantém em equilíbrio estático. A força de interação entre o suporte Q e a barra, em N, vale Dado: g = 10,0\text{ m/s}^2

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Durante uma apresentação da Esquadrilha da Fumaça, um piloto de massa m executa um looping perfeitamente circular de raio R em um plano vertical, como mostra a Figura. Ao atingir o ponto mais alto da trajetória (ponto P), o piloto fica de cabeça para baixo e experimenta a sensação de imponderabilidade, ou seja, a força de contato exercida pelo assento sobre ele é momentaneamente nula. O módulo da aceleração da gravidade é g. Desprezando-se a resistência do ar e assumindo-se que, devido à potência do motor, a energia mecânica do piloto permanece constante durante a manobra, a intensidade da força exercida pelo assento sobre o piloto no ponto mais baixo da trajetória (ponto Q) é

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