ESPCEX 2014 Física - Questões

Uma fibra óptica é um filamento flexível, transparente e cilíndrico, que possui uma estrutura simples composta por um núcleo de vidro, por onde a luz se propaga, e uma casca de vidro, ambos com índices de refração diferentes. Um feixe de luz monocromático, que se propaga no interior do núcleo, sofre reflexão total na superfície de separação entre o núcleo e a casca segundo um ângulo de incidência $\alpha$, conforme representado no desenho abaixo (corte longitudinal da fibra). Com relação à reflexão total mencionada acima, são feitas as afirmativas abaixo.

$(\text{I})$ O feixe luminoso propaga-se do meio menos refringente para o meio mais refringente.

$(\text{II})$ Para que ela ocorra, o ângulo de incidência $\alpha$ deve ser inferior ao ângulo limite da superfície de separação entre o núcleo e a casca.

$(\text{III})$ O ângulo limite da superfície de separação entre o núcleo e a casca depende do índice de refração do núcleo e da casca.

$(\text{IV})$ O feixe luminoso não sofre refração na superfície de separação entre o núcleo e a casca.

Dentre as afirmativas acima, as únicas corretas são:

Pode-se observar, no desenho abaixo, um sistema de três vasos comunicantes cilíndricos $F, G$ e $H$ distintos, abertos e em repouso sobre um plano horizontal na superfície da Terra. Coloca-se um líquido homogêneo no interior dos vasos de modo que não haja transbordamento por nenhum deles. Sendo $h_F, h_G$ e $h_H$ o nível das alturas do líquido em equilíbrio em relação à base nos respectivos vasos $F, G$ e $H$, então, a relação entre as alturas em cada vaso que representa este sistema em equilíbrio estático é:

Uma das atrações mais frequentadas de um parque aquático é a “piscina de ondas”. O desenho abaixo representa o perfil de uma onda que se propaga na superfície da água da piscina em um dado instante. Um rapaz observa, de fora da piscina, o movimento de seu amigo, que se encontra em uma boia sobre a água e nota que, durante a passagem da onda, a boia oscila para cima e para baixo e que, a cada $\text{8 segundos}$, o amigo está sempre na posição mais elevada da onda. O motor que impulsiona as águas da piscina gera ondas periódicas. Com base nessas informações, e desconsiderando as forças dissipativas na piscina de ondas, é possível concluir que a onda se propaga com uma velocidade de

No interior de um recipiente vazio, é colocado um cubo de material homogêneo de aresta igual a $\pu{0,40 m}$ e massa $M=\pu{40 kg}$. O cubo está preso a uma mola ideal, de massa desprezível, fixada no teto de modo que ele fique suspenso no interior do recipiente, conforme representado no desenho abaixo. A mola está presa ao cubo no centro de uma de suas faces e o peso do cubo provoca uma deformação de $\pu{5 cm}$ na mola. Em seguida, coloca-se água no recipiente até que o cubo fique em equilíbrio com metade de seu volume submerso. Sabendo que a densidade da água é de $\pu{1000 kg/m3}$ , a deformação da mola nesta nova situação é de

Em uma espira condutora triangular equilátera, rígida e homogênea, com lado medindo $\pu{18 cm}$ e massa igual a $\pu{4,0 g}$, circula uma corrente elétrica $i$ de $\pu{6,0 A}$, no sentido anti-horário. A espira está presa ao teto por duas cordas isolantes, ideais e de comprimentos iguais, de modo que todo conjunto fique em equilíbrio, num plano vertical. Na mesma região, existe um campo magnético uniforme de intensidade $B=\pu{0,05 T}$ que atravessa perpendicularmente o plano da espira, conforme indicado no desenho abaixo. Considerando a intensidade da aceleração da gravidade $g=\pu{10 m/s2}$, a intensidade da força de tração em cada corda é de