P1 - Física 3 2021-2

31/01/22, 09:29 Prova 1 - Fisica 3 - 2Sem2021 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSf26MqLiGUUGJFceVkj4UFAS-6cUPqv6qP-zzu92WfDbRiXdA/viewform?hr_submission=ChkIusSA0… 1/5 Opção 1 Prova 1 - Fisica 3 - 2Sem2021 henrique.assis@unesp.br Alternar conta Seu e-mail será registrado quando você enviar este formulário. Q1- Uma onda transversal em uma corda de densidade μ se propaga de acordo com a função de onda, y_1 (x,t)=α cos (βx-γt). (a) qual a velocidade de propagação desta onda? (0,25 ponto) (b) qual a velocidade de oscilação das partículas na corda? (0,25 ponto) (c) quais o comprimento de onda e o período desta onda? (0,25 ponto) (d) qual a potência transmitida por esta onda (faça a dedução da expressão, não será aceito apenas a inserção da expressão da potência)? (0,5) (e) qual a equação desta onda em termos de suas variáveis, i.e., α,β e γ? (0,25 ponto) (f) Esta mesma onda reflete em uma extremidade fixa, y_2 (x,t). Qual a onda produzida pela interferência destas outras duas ondas? (1 ponto); (total: 2,5) 31/01/22, 09:29 Prova 1 - Fisica 3 - 2Sem2021 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSf26MqLiGUUGJFceVkj4UFAS-6cUPqv6qP-zzu92WfDbRiXdA/viewform?hr_submission=ChkIusSA0… 2/5 Opção 1 Q2- Uma esfera maciça de raio a com uma densidade volumétrica de cargas ρ= 〖4ρ〗_0 r^3/a^3 está concêntrica a uma casca esférica de cobre (Cu) de raio interno b e raio externo c que contém uma carga efetiva -Q. (a) Calcule o campo elétrico vetorial em todos os pontos do espaço (respostas devem estar expressas em termos de Q, ρ_0 e outros dados do problema). (1,2 ponto) (b) qual o valor de ρ_0 se a carga total da esfera maciça é +q? (0,5 ponto) (c) faça uma representação gráfica de E(r) para (i) |q|>|Q| e (ii) |q|<|Q|. (0,5 ponto) (d) qual a densidade de carga induzida em r=b e em r=c? (0,8 ponto) (total de 3 pontos) 31/01/22, 09:29 Prova 1 - Fisica 3 - 2Sem2021 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSf26MqLiGUUGJFceVkj4UFAS-6cUPqv6qP-zzu92WfDbRiXdA/viewform?hr_submission=ChkIusSA0… 3/5 Opção 1 Q3- Um fio condutor disposto em formato de L é percorrido por uma corrente i, tal como mostrado na figura. (a) calcule o campo magnético no ponto P disposto à meia distância entre os seguimentos do fio - considere os dois seguimentos como sendo retas, desprezando a pequena curvatura que os liga. (1,8 ponto) (b) compare o valor obtido para B no item (a) com aquele produzido por um único fio infinito (0,7 pontos). Todos os cálculos devem ser devidamente demonstrados. (total 2,5 pontos) 31/01/22, 09:29 Prova 1 - Fisica 3 - 2Sem2021 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSf26MqLiGUUGJFceVkj4UFAS-6cUPqv6qP-zzu92WfDbRiXdA/viewform?hr_submission=ChkIusSA0… 4/5 Opção 1 Opção 1 Q4- A figura exemplifica o aspecto básico de um freio magnético. Uma chapa de um metal não magnético (cobre, alumínio, latão, etc) se move com velocidade v para a direita passando por um ímã permanente. (a) esboce as correntes induzidas (que correntes são essas?) no material justificando o porquê de tê-las desenhado tal como apresentadas em sua solução. (0,3 ponto) (b) qual o sentido da força magnética que surge desta interação? (0,3 ponto) (c) Se esta chapa for fatiada formando pequenos filamentos separados eletricamente um do outro (por exemplo, colados com resina), o que acontecerá com as correntes induzidas e a força magnética? (0,4 ponto); (total 1 ponto) Q5- A figura mostra quatro corrente iguais i e cinco amperianas (a, b, c, d, e) envolvendo essas correntes. Coloque as amperianas na ordem do valor de ∮B ∙dl ao longo das curvas nas direções indicadas, começando pelo maior valor positivo. (1 ponto) 31/01/22, 09:29 Prova 1 - Fisica 3 - 2Sem2021 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSf26MqLiGUUGJFceVkj4UFAS-6cUPqv6qP-zzu92WfDbRiXdA/viewform?hr_submission=ChkIusSA0… 5/5 Este formulário foi criado em Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Denunciar abuso Enviar Limpar formulário Formulários 31/01/22, 09:29 Prova 2 - Física 3 2ºSem2021 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdK2NUfORBF_z2r15amEbgpVQ5CVzLrV7NXpIIOOPm410NzYA/viewform?hr_submission=ChkIusS… 1/4 Prova 2 - Física 3 2ºSem2021 henrique.assis@unesp.br Alternar conta Seu e-mail será registrado quando você enviar este formulário. 1- As quatro equações de Maxwell em sua forma integral são dadas na figura. a) A quais leis físicas se referem cada equação? Explique-as sucintamente. b) Deduza a equação de onda para o campo elétrico no vácuo e na ausência de fontes e correntes aplicando-a a um caso unidimensional. Agora, suponha, agora que E ⃗=(240,0 i ̂+96,0 j ̂-192,0 k ̂ )N/C e B ⃗=(0,100 i ̂+0,040 j ̂+0,145 k ̂ )μT (c) Mostre que E e B são perpendiculares. (d) Determine o vetor de Poynting desses campos, o seu módulo e o seu sentido. Sua resposta 31/01/22, 09:29 Prova 2 - Física 3 2ºSem2021 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdK2NUfORBF_z2r15amEbgpVQ5CVzLrV7NXpIIOOPm410NzYA/viewform?hr_submission=ChkIusS… 2/4 Campos E e B para responder os itens (c) e (d) da Q1. Opção 1 Opção 1 2- Uma lente plano-côncava possui índice de refração n e é colocada em um suporte de vidro plano. Sua superfície curva tem raio R. A lente é iluminada por uma luz com comprimento de onda λ e uma série de anéis escuros e claros são observados por reflexão. O padrão de interferência possui um ponto escuro no centro e circundado por 50 anéis escuros, onde, o maior coincide com a borda da lente. (a) Qual é a espessura t_0 da camada de ar no centro do padrão de interferência? (b) mostre que o raio do anel escuro da borda externa é r=√(2Rt_0 ) e (c) encontre a distância focal da lente. Equação da Q2(b) 31/01/22, 09:29 Prova 2 - Física 3 2ºSem2021 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdK2NUfORBF_z2r15amEbgpVQ5CVzLrV7NXpIIOOPm410NzYA/viewform?hr_submission=ChkIusS… 3/4 Opção 1 Opção 1 Opção 1 3- Um experimento de fenda dupla é realizado tal que as fendas possuem tamanhos diferentes. A fenda 1, por exemplo produz uma onda com intensidade E_0 e a fenda 2 uma onda com intensidade E_0/5. Mostre que a intensidade da onda resultante da interferência das ondas produzidas pelas duas fendas é I=4/9 I_máx (1+5/4 cos^2 〖ϕ/2〗 ) 4- Um feixe de laser atinge o início de um tubo com índice de refração n. O tubo tem diâmetro d e comprimento L e o feixe de laser atinge o meio de sua interface em um ângulo θ. (a) Determine o número de reflexões do feixe antes de ele emergir do lado oposto de tubo. (b) se n = 1.8, L=50 cm, d= 2mm e θ=60º, qual o valor numérico do item (a)? Alguns dados que poderão ser úteis. 31/01/22, 09:29 Prova 2 - Física 3 2ºSem2021 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdK2NUfORBF_z2r15amEbgpVQ5CVzLrV7NXpIIOOPm410NzYA/viewform?hr_submission=ChkIusS… 4/4 Nunca envie senhas pelo Formulários Google. Este formulário foi criado em Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Denunciar abuso Enviar Limpar formulário Formulários 09/02/22, 08:02 Prova 3 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfT1LAdepVro_3LNYWBOqZlLouO93PGooqqQcqRq0S5UUUa5Q/viewform?hr_submission=ChkIusS… 1/4 Prova 3 Sempre demonstrem as contas literalmente antes de aplicar os valores numéricos. Questões de múltipla escolha sem a justificativa (correta) não serão consideradas. NÃO preencham o formulário, ao final da prova, insiram o pdf com a resolução no Classroom. henrique.assis@unesp.br Alternar conta Seu e-mail será registrado quando você enviar este formulário. 1. A figura mostra um poço de potencial infinito, mas com um degrau no seu interior. (a) Para uma partícula com energia E<U0 determine as funções de onda e seus coeficientes, as condições de contorno e a energia na região de potencial nulo. Aqui, apenas montem a expressão que precisa ser normalizada, não precisa resolvê-la. (b) Faça um esboço da função de onda no poço nas condições de (a). (c) Agora, para uma partícula com energia E> U0 determine as funções de onda e suas condições de contorno. (d) Faça um esboço da função de onda no poço nas condições de (c). (4 pontos) Sua resposta 09/02/22, 08:02 Prova 3 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfT1LAdepVro_3LNYWBOqZlLouO93PGooqqQcqRq0S5UUUa5Q/viewform?hr_submission=ChkIusS… 2/4 a) A hipótese de De Broglie estava errada; partículas subatômicas se movem à velocidade da luz no vácuo b) A hipótese de De Broglie estava correta; partículas subatômicas possuem velocidade relativísticas. c) A hipótese de De Broglie estava correta; partículas subatômicas possuem comportamento ondulatório. d) O princípio da incerteza de Heisenberg impede que partículas tenham comportamento ondulatório. (a) Reafirma o carácter ondulatório dos raios-X. (b) O raio-X espalhado possui energia menor (menor frequência) do que o raio-X incidente por conta da transferência de momento quando o fóton colide com um elétron. (c) O comprimento de onda espalhado é menor do que o da onda incidente, comprovando a transferência de energia do elétron para o fóton. (d) Comprova o comportamento ondulatório do fóton de raios-X ao interagir com o núcleo atômico. 2. O experimento de Young, quando aplicado à radiação eletromagnética monocromática comprova sua natureza ondulatória. Contudo, ao fazer o mesmo experimento com elétrons, os resultados obtidos mostram que: (0,75 ponto). Justifique a sua resposta 3. Sobre o efeito Compton é correto afirmar que: ((0,75 ponto). Explique o porquê de sua resposta.) 09/02/22, 08:02 Prova 3 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfT1LAdepVro_3LNYWBOqZlLouO93PGooqqQcqRq0S5UUUa5Q/viewform?hr_submission=ChkIusS… 3/4 (a) Planck quantizou a radiação eletromagnética. (b) Planck explicou a catástrofe do ultravioleta como sendo um limite para estrelas gigantes. (c) Planck demonstrou que um corpo negro não existe uma vez que, para baixos comprimentos de onda, a “catástrofe do ultravioleta” impediria a vida no universo. (d) Planck supôs que as energias dos osciladores do corpo negro são quantizadas, o que leva a uma função distribuição, f(ｽ), que ajusta perfeitamente o espectro de radiação solar, por exemplo. Opção 5 (a) A frequência de corte é um limite teórico, não alcançado experimentalmente. (b) Planck explicou o efeito quantizando a luz. (c) Um elétron absorve exatamente a energia equivalente à sua função trabalho. (d) A frequência e o potencial de corte só podem ser explicados ao considerar a luz como partícula, os fótons. Opção 1 Nunca envie senhas pelo Formulários Google. Este formulário foi criado em Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Denunciar abuso 4. Sobre a radiação do corpo negro é correto afirmar que: ((0,75 ponto). Explique o porquê de sua resposta.) 5. Sobre o efeito fotoelétrico, é verdade que: ((0,75 ponto). Explique o porquê de sua resposta.) 6. Uma espaçonave é lançada um planeta situado a uma distância de 50 anos-luz da Terra. A nave se desloca com velocidade de 0,992c. Uma astronauta no interior da nave tem, quando do seu lançamento, 20 anos. (a) qual a sua idade biológica quando a nave chegar ao novo planeta? (b) qual a sua idade medida por uma pessoa na Terra? (3 pontos) Enviar Limpar formulário 09/02/22, 08:02 Prova 3 https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfT1LAdepVro_3LNYWBOqZlLouO93PGooqqQcqRq0S5UUUa5Q/viewform?hr_submission=ChkIusS… 4/4 Formulários