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Quanta Física | Livro 2 | Unidade 1Comunicação e informação  5 Características singulares possibilitam aos neurônios respo...
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Quanta Física | Livro 2 | Unidade 1Comunicação e informação     a) Represente, a partir da figura acima, a imagem formada ...
Quanta Física | Livro 2 | Unidade 1Respostas  1 λ = 2,0 cm ; f = 210 Hz  2 λ = 60 cm e v = 330 m/s  3 Dó 261,63 Hz: λ = 13...
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Livro 2 unidade 1 exercicios resolvidos física

  1. 1. Quanta Física | Livro 2 | Unidade 1Comunicação e informação 1 Na figura abaixo, temos a representação de uma onda longitudinal se propagando na mola, mantendo as pro- priedades do meio. Qual o comprimento e a frequência da onda que se propaga? (valores da régua em cm). 2 Em uma experiência com um tubo sonoro fechado de 15 cm foi obtida a ressonância no primeiro harmô- nico para a frequência sonora de 550 Hz. Calcule o comprimento e a velocidade aproximados da onda so- nora nesta situação. 3 Na escala musical ocidental, é inserido, entre dois sons de frequências múltiplas, o conjunto de notas con- forme o representado no diagrama abaixo: Diz-se que a segunda nota Dó está “uma oitava” acima da primeira nota (que é mais grave). As frequên- cias convencionais de cada nota seguem apresentadas na tabela. Dó Ré Mi Fá Sol Lá Si Dó F 261,63 293,66 329,63 349,23 392,00 440,00 493,88 523,25 Δf 32.03 19.6 48 29.37 1 1.122425 1.2599 1.3348 1.4982 1.6817 1.8877 1.9999 f/fDó 09 24 99 64 04 62 Utilizando o valor de 340 m/s para a velocidade do som no ar, calcule, aproximadamente, o comprimento de onda de cada uma das notas Dó do diagrama acima. 4 Raios consistem de descargas elétricas originadas pela existência de uma alta diferença de potencial elétri- co entre as nuvens (carregadas positiva ou negativamente) e a Terra. Considere uma nuvem localizada a 1 km da superfície, carregada negativamente, com uma tensão de 500 x 106 V em relação ao solo. a) No diagrama acima, esboce as linhas de campo elétrico criadas pela separação de cargas representada e calcule a intensidade do campo elétrico. b) Represente as linhas equipotenciais em intervalos de 250 m a partir do chão, indicando o valor do po- tencial correspondente a cada uma delas.
  2. 2. Quanta Física | Livro 2 | Unidade 1Comunicação e informação 5 Características singulares possibilitam aos neurônios responder a estímulos elétricos externos. A interação elétrica com o meio e os neurônios próximos permite o estabelecimento das redes nervosas. A reação a es- tímulos elétricos externos de um neurônio pode ser acompanhada pela mudança da polarização elétrica da membrana celular a partir da difusão de íons através da membrana (em canais específicos). Membrana celular polarizada No gráfico anterior, é representado o potencial de polarização de uma das camadas da membrana ao lon- go do tempo. A tensão inicial e final é chamada “potencial de repouso”. a) Identifique, justificando, os instantes onde ocorre a entrada de cátions na membrana e o tempo durante o qual os canais se mantêm abertos. b) Estime a intensidade do campo elétrico na região da membrana plasmática quando a célula está em seu potencial de repouso. Admita que o meio externo tem potencial elétrico nulo e que a membrana tem espessura de cerca de 5 x 10-9 m. Suponha, ainda, que o campo pode ser considerado uniforme. 6 Estabeleça a razão entre a intensidade do campo elétrico aplicado através da membrana e aquele formado pelo sistema terra-nuvens, da questão 5. Comente o resultado. 7 Analise a imagem a seguir atentamente e execute as tarefas pedidas. Javier Calbet/Archivo SMID/ES a) Na imagem acima, o copinho contém água e sal e a lâmpada está acesa. Justifique a afirmativa de que a montagem acima constitui um circuito elétrico.
  3. 3. Quanta Física | Livro 2 | Unidade 1Comunicação e informação b) Utilizando os símbolos de elementos de circuito da tabela, construa um diagrama esquemático represen- tando a montagem acima. c) Considerando que a bateria mostrada tem 9 V e que a resistência elétrica dos fios (incluindo as lâminas de cobre e o líquido dentro do copo) tem 5 Ω, determine a intensidade de corrente elétrica que circula pela lâmpada, cuja resistência é de 20 Ω. 8 Observe o circuito elétrico abaixo: considere que a bateria tem f.e.m (ε) = 9 V e resistência interna 3 Ω; con- sidere cada lâmpada com resistência elétrica de 2 Ω. Norbert Tomás/ID/ES a) Calcular o valor da resistência elétrica equivalente do circuito e a intensidade da corrente elétrica que percorre cada lâmpada. b) Indicar, na imagem acima, o sentido de circulação da corrente elétrica em todos os ramos do circuito. 9 A figura representa uma pessoa em frente a um espelho de loja de sapatos.
  4. 4. Quanta Física | Livro 2 | Unidade 1Comunicação e informação a) Represente, a partir da figura acima, a imagem formada da pessoa no espelho. b) Trace na figura os feixes que delimitam a região que a pessoa consegue visualizar dentro do espelho e indique o que ele consegue visualizar de si no espelho. 10 Quando observamos um aquário, temos a impressão de o peixe estar em posições distintas de acordo com a face do vidro que estamos observando. Isto ocorre devido à refração dos raios luminosos ao mudarem da água (n = 4/3) para o ar (n = 1), modificando, assim, a posição da imagem em relação a superfícies dos vi- dros do aquário. a) De acordo com esta propriedade, represente as imagens formadas do peixe: b) Quantas imagens do peixe o observador enxerga nas posições I, II e III?
  5. 5. Quanta Física | Livro 2 | Unidade 1Respostas 1 λ = 2,0 cm ; f = 210 Hz 2 λ = 60 cm e v = 330 m/s 3 Dó 261,63 Hz: λ = 130 cm; Dó 523,25 Hz: λ = 65 cm; Lá 440 Hz: λ = 77 cm. 4 Veja as figuras: a) b) 5 a) 1 - abertura (entrada de íons quando o potencial começa a aumentar): ~ 1,25 ms 2 - fechamento dos canais quando o potencial começa a diminuir: ~ 2,4 ms 3 - tempo em que ficaram abertos os canais de difusão: ~ 1,15 ms b) 14 x 106 V/m, com o campo apontando para a célula. 6 Razão = 14x106 / 500x103 = 28, ou seja, o campo elétrico que se estabelece através da membrana é quase 30 vezes maior do que o que se estabelece na atmosfera entre as nuvens e o solo, de acordo com os dados apresentados. 7 a) Observando a imagem, vê-se que a bateria está conectada em um polo à lâmpada e em outro polo à garrafa metálica que segura uma das placas de cobre. As lâminas por sua vez estão desencostadas, de modo que o percurso, partindo de um polo da bateria ao outro, está aberto. Uma vez que haja sal su- ficiente na água, a eletricidade poderá atravessar a solução constituindo um percurso fechado ou um circuito elétrico. Como a lâmpada está acesa, isso demonstra que a corrente circula e a montagem apre- sentada constitui um circuito elétrico. b)
  6. 6. Quanta Física | Livro 2 | Unidade 1Respostas Professor, a solução de água com sal funciona como chave à medida que, ao se colocar sal na água, “liga- se” o circuito; quanto mais água é adicionada, mais a solução se dilui e a lâmpada pode apagar, “desligan- do-se” o circuito. Não é muito provável que os alunos identifiquem isso, mas vale a pena, na correção da prova, comentar essa possibilidade. Sugerimos abrir o debate perguntando diretamente como se pode ligar e desligar o circuito, direcionando a discussão para a solução de sal e água, chegando-se à ideia de que a solução pode ser considerada uma chave elétrica. c) Como há apenas um caminho para a corrente elétrica nesse circuito, todas as resistências mencionadas estão associadas em série. Utilizando-se a lei de Ohm-Pouillet: E = Req . i Assim: 9 = (5 +20).i ¬ i = 9 / 25 ¬ i = 0,36A. 8 a) A resistência equivalente do circuito deverá ser calculada levando-se em conta a associação existente entre as lâmpadas (duas em série e estas em paralelo com a terceira) e a pilha. A resistência equivalente das lâmpadas é apresentada no cálculo abaixo: Norbert Tomás/ID/ES Assim, aplicando-se Ohm-Pouillet: E = Req.I 9 = (4/3 + 3). I I = 9 / (13/3) I ≈ 2,1 A (intensidade da cor- rente elétrica total, que circula pela bateria. Ao chegar à ligação entre o conjunto de lâmpadas, a corrente elétrica se divide: i1 (lâmpada solitária), i2 (lâmpadas em série). Cada intensidade de corrente elétrica pode ser obtida por meio de U = r.i: UAB = RAB . iAB ¬ UAB = 4/3 . 2,1 ¬ UAB = 8,4 /3 ¬ UAB ≈ 2,8 V UAB = R1. i1 ¬ i1 = (2,8)/2 ¬ i1≈ 1,4 A UAB = R2.I2 ¬ i2 = (2,4)/4 ¬ i1 ≈ 0,6 A b) O sentido pode ser obtido observando-se a polaridade da bateria: sentido oficial do polo negativo para o polo positivo (na bateria). Veja indicação na imagem acima. 9 a) Veja a figura a seguir:
  7. 7. Quanta Física | Livro 2 | Unidade 1Respostas b) Consegue visualizar dos pés até a altura da barriga. 10 a) Veja o diagrama abaixo: b) I. uma imagem; II. duas imagens; III. uma imagem.

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