Quando o potencial entre as placas de um capacitor ultrapassa um certo valor V_máx, conhecido como potencial de ruptura, o material dielétrico desse capacitor sofre um processo chamado de ruptura e passa a permitir a passagem de corrente elétrica entre as placas. A todo material dielétrico pode ser atribuída uma rigidez dielétrica que é o máximo valor do campo elétrico que pode ocorrer entre as placas sem que ocorra a ruptura.

Suponha que, inicialmente, um capacitor ligado a uma bateria possuía ar entre as placas com rigidez dielétrica de 3,0 kV/mm. O potencial entre as placas foi de 2V_máx deste capacitor, produzindo, portanto, uma ruptura nele. Para resolver o problema, o técnico trocou o capacitor por outro com um dado material dielétrico. O potencial máximo V'_máx deste novo capacitor é tal que suas placas estão submetidas a uma ddp igual a V'_máx/2 quando ligadas à mesma fonte. Qual é, então, a rigidez dielétrica do novo material?

Considere urna gota de tinta de uma impressora eletrostática, com massa m = 2,0 x 10^-10 kg e carga negativa de módulo q = 3,0 x 10^-13 C. A gota entra com velocidade horizontal v_x = 20 m/s em uma região que contém duas placas paralelas de comprimento L = 2,0 cm, que estão carregadas com sinais opostos, e portanto, produzem um campo elétrico constante e uniforme dirigido para baixo, conforme mostra a figura abaixo. Nesse regime. a deflexão vertical y esperada para a gota, ao deixar a região entre as placas, era de 0,50 mm, mas, devido a uma dilatação das placas, a deflexão efetiva foi de 2,00 mm. Qual o valor da dilatação \( \Delta L \) das placas?

A figura abaixo apresenta três arcos de circunferência (1, 2 e 3), fixos, de raios 5 cm, 10 cm e 15 cm, respectivamente, centrados na origem. Os arcos 1 e 2 estão uniformemente carregados, respectivamente, com cargas 4,0 μC e -12,0 μC. O arco 3 possui uma distribuição de carga uniforme Q. Uma carga pontual positiva q = 2 nC localizada na origem tem energia potencial de 28,8 x 10^-4 J. Qual é o valor da carga Q?

Dados: Constante dielétrica k= 9,0 X 10⁹ N.m²/C².

A figura mostra um gerador homopolar, no qual o eixo metálico de um motor faz um disco metálico girar. As duas escovas mostradas na figura ligam esse sistema a um circuito elétrico. Considere um campo magnético de 40,0 mT, uniforme e perpendicular ao plano do disco, que tem raio R = 0,20 m e gira com velocidade angular \( \omega \). Quando o disco está girando, os elétrons de condução que estão na reta que liga o eixo do disco a uma das escovas são forçados a se mover ao longo da trajetória tracejada, mostrada na figura. Com que frequência, em rad/s, o disco deve girar para produzir uma diferença de potencial de 12 V entre seus terminais?

Considere um resistor no interior de um cilindro contendo um gás ideal monoatômico. O resistor está ligado a uma fonte de tensão contínua. Inicialmente, quando a tensão fornecida era de 20 V, o êmbolo de massa m_e = 1 kg se deslocou a uma velocidade constante devido à expansão isobárica. Depois, um bloco de massa 5 kg é posto sobre o êmbolo. Qual deve ser a nova tensão fornecida, para que o êmbolo se mova à mesma taxa da situação anterior?

O ciclo Brayton é um ciclo termodinâmico bastante empregado em refrigeração. Nele, a substância de trabalho passa por 4 processos, a saber: processos AB (expansão isobárica), BC (compressão adiabática), CD (compressão isobárica) e DA (expansão adiabática). Suponha que a substância de trabalho seja um gás ideal diatômico, cujo número de mols permanece constante em todas as etapas do ciclo. Analise as afirmativas abaixo, referentes a esse ciclo, e assinale, em seguida a opção correta.

I - O gás absorve calor durante o processo AB.

II - A temperatura do gás no estado C é igual à do gás no estado B.

III - Durante o processo CD, a energia interna do gás aumenta.

IV - O coeficiente de desempenho do refrigerador é igual a (T_D +T_A - T_C - T_B) / (T_D - T_C).

Observe a figura abaixo.

A figura acima é uma representação (fora de escala) do diagrama de fases da água. O ponto correspondente à pressão P_C e temperatura T_C é o ponto triplo. A partir da análise desse diagrama, é correto afirmar que:

Observe a figura abaixo.

A figura acima apresenta parte da curva de aquecimento de uma massa m de água, expressa em º⌀ em função do tempo. No eixo do tempo, t_f corresponde ao último instante em que toda a massa m estava no estado sólido, a uma temperatura de 7,5 º⌀. Considerando que a massa m recebe calor exclusivamente a partir de uma fonte térmica a uma taxa constante e igual a 7500 cal/min, e desprezando perdas de calor da água para o ambiente e/ou para o recipiente que o contém, é correto afirmar que o instante t_e é igual a:

Dados: t_f = 10s; c_água = 1cal/gºC; e L_fusão,gelo = 80 cal/g.

O corpo humano é capaz de absorver e emitir calor de diferentes maneiras, uma delas por irradiação. A diferença entre o fluxo de energia irradiada da pele para o ambiente e a energia absorvida pela pele proveniente do ambiente, é chamada de potência líquida (P_L). Assim, a P_L corresponde ao fluxo líquido (ganho ou perda) de energia do corpo humano por segundo, por irradiação. Considerando que a temperatura da pele humana é de aproximadamente 33,2 ºC (que naturalmente é um pouco abaixo da temperatura interna) a uma temperatura ambiente de aproximadamente 20 ºC, assinale a alternativa que corresponde ao módulo do fluxo líquido de energia, por dia, por uma pessoa, em unidades de caloria alimentar (1 caloria alimentar = 4 x 10³ J).

Dados:

Área da pele humana: aproximadamente 1,5 m²;

Poder emissivo do corpo negro a 33,2ºC: aproximadamente 498 W/m²;

Poder emissivo do corpo negro a 20ºC: aproximadamente 418 W/m²; e

Emissividade e absorvidade da pele humana: aproximadamente 0,98.

Despreze variações da temperatura da pele humana e do ambiente ao longo do dia.

Em um laboratório de física, um professor faz uma demonstração sobre o fenômeno dos batimentos, que é decorrente da interferência de ondas sonoras. Para isso, dois autofalantes A e B estão separados por uma certa distância, e emitirão ondas sonoras senoidais a 510 Hz. Na mesma linha que une os autofalantes, há um trilho sobre o qual se move um carrinho, cuja velocidade pode ser ajustada, e sobre o qual sentarão os estudantes. Assim, quando o carrinho se move entre os autofalantes, as ondas sonoras percebidas possuem uma frequência diferente de 510 Hz, cuja intensidade oscila com uma frequência f_bat, que é a frequência dos batimentos. Considerando que, em média, o ouvido humano é capaz de perceber batimentos de até 15 Hz, qual é a velocidade limite em que o carrinho pode se movimentar entre os autofalantes, para que os batimentos possam ser percebidos pelos estudantes? Considere que a velocidade da propagação da onda sonora no ar é de 340 m/s e despreze ruídos e a existência de outras fontes sonoras durante a demonstração do professor.