Considere uma casca esférica condutora oca, inicialmente neutra, em equilíbrio eletrostático, apoiada sobre suporte isolante e situada no vácuo. Uma carga puntiforme positiva +Q é colocada no interior da cavidade, sem tocar o condutor e sem qualquer conexão elétrica com ele, de modo que a casca permaneça eletricamente isolada.
Após o sistema atingir o equilíbrio eletrostático, considere essa situação física e assinale a alternativa correta acerca das propriedades eletrostáticas do sistema.

A figura a seguir apresenta uma esfera de polietileno (A), uma esfera metálica condutora (B), inicialmente neutra, e um fio condutor dotado de uma chave elétrica do tipo liga/desliga (interruptor simples), que permite conectar ou desconectar a esfera B da terra.
Figura – Sistema experimental para eletrização, composto por esfera isolante de polietileno (A), esfera metálica condutora (B) montada sobre suporte isolante e conectada à terra por meio de fio condutor com chave elétrica do tipo liga/desliga (inicialmente fechada, estabelecendo contato elétrico com a terra), além da tabela triboelétrica de referência

Após atritar a esfera A com papel, ela adquire carga elétrica. Sem que haja contato entre as esferas A e B, deseja-se eletrizar a esfera B utilizando apenas os elementos apresentados na figura. Considerando a tabela triboelétrica apresentada e os princípios da eletrostática, assinale a alternativa que descreve corretamente o procedimento e o sinal final da carga adquirida pela esfera B.

Um objeto luminoso é colocado diante de um espelho côncavo esférico, ao longo do eixo principal, em uma posição situada entre o centro de curvatura (C) e o foco (F). Considerando as leis da óptica geométrica e o comportamento dos raios notáveis, assinale a alternativa que descreve corretamente as características da imagem formada.

Um espelho esférico côncavo possui distância focal ƒ = 20 cm. Um objeto é colocado inicialmente a p₁ = 40 cm do espelho. Em seguida, é deslocado para p₂ = 25 cm.
Considerando a equação dos espelhos esféricos e a definição de ampliação linear transversal, determine, aproximadamente, como varia a ampliação linear A ao passar da primeira para a segunda posição.

Estudantes do IFCE, trabalhando no IFMAKER (uma oficina de desenvolvimento de produtos), montaram um “amplificador imagético” desplugado da rede elétrica: um smartphone é fixado dentro de uma estrutura análoga a uma câmara de orifício, de modo que a tela acesa pela bateria funcione como objeto luminoso. A imagem da tela é projetada em um anteparo externo. No protótipo, a distância entre a tela do smartphone e o orifício é d_o = 10 cm. A tela exibe uma figura retangular de largura 6 cm e altura 12 cm. O anteparo disponível mede 90 cm (largura) × 60 cm (altura).
Admitindo óptica geométrica (orifício puntiforme), qual é a maior distância d_i entre o orifício e o anteparo para que a imagem projetada caiba inteiramente no anteparo e quais serão, nessa condição, as dimensões (largura × altura) da imagem?

Um caminhoneiro compra gasolina em uma cidade do interior do Ceará onde a temperatura ambiente é de 40 °C. Ele abastece completamente seu caminhão-tanque, com capacidade de 40.000 L, pagando R$ 6,00 por litro. O combustível será revendido em uma cidade serrana onde a temperatura média no momento da venda é de 20 °C.
Admita que:
• o coeficiente de dilatação volumétrica γ da gasolina seja γ = 1,0 x 10^-3 C^-1 • o tanque esteja completamente cheio na temperatura inicial; • o volume comercializado seja medido na temperatura final; • desconsidere custos operacionais (frete, manutenção, impostos etc.).
O caminhoneiro planeja vender todo o volume por R$ 7,00 por litro, supondo que ainda terá os mesmos 40.000 L. Ao chegar ao destino, qual será, aproximadamente, a diferença entre o valor que ele esperava receber e o valor que ele efetivamente receberá, devido exclusivamente à contração térmica do combustível?

Considere que você está lecionando Termodinâmica para uma turma de Engenharia e deseja demonstrar formalmente que nenhuma máquina térmica operando entre duas fontes térmicas fixas pode apresentar rendimento superior ao de uma máquina reversível de Carnot.
Considere:

• \(T_H\): a temperatura absoluta da fonte quente;
• \(T_C\): a temperatura absoluta da fonte fria, com \(T_H > T_C\);
• \(Q_H\): o calor absorvido da fonte quente por uma máquina térmica;
• \(Q_C\): o calor rejeitado à fonte fria;
• \(W\): o trabalho realizado pela máquina térmica;
• \(\eta = \dfrac{W}{Q_H}\) o rendimento da máquina térmica;
• \(\eta_C = 1 - \dfrac{T_C}{T_H}\) o rendimento de uma máquina reversível de Carnot operando entre as mesmas temperaturas.

Admita que uma máquina térmica genérica M opere entre essas mesmas fontes com rendimento η e suponha, por hipótese, que
η > ηC
Para demonstrar que essa hipótese conduz a uma contradição com a Segunda Lei da Termodinâmica, pode-se acoplar a máquina M a um ciclo reversível de Carnot operando como refrigerador entre os mesmos reservatórios.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente a estrutura lógica da demonstração de que o ciclo de Carnot possui rendimento máximo.

Considere que você é professor de Física do IFCE e acompanha uma turma de Engenharia durante um experimento de Termodinâmica. O sistema consiste em um recipiente rígido e termicamente isolado, contendo n mols de um gás ideal monoatômico. No interior do recipiente, há uma resistência elétrica ligada a uma fonte externa. Durante o experimento, uma corrente elétrica percorre a resistência por determinado intervalo de tempo.
Observa-se que:
• o volume do gás permanece constante; • não há troca de calor com o meio externo (paredes adiabáticas); • a temperatura e a pressão do gás aumentam.
Alguns estudantes afirmam que o aumento da energia interna viola a forma usual da Primeira Lei da Termodinâmica, pois, segundo eles, como o volume não varia e o sistema é adiabático, teríamos simultaneamente W = 0 e Q = 0, implicando ∆U = 0.
Diante dessa argumentação, qual alternativa apresenta a explicação fisicamente correta que o professor deve fornecer?

Durante um estudo experimental de biomecânica rotacional, uma atleta encontra-se sobre uma plataforma giratória horizontal que pode girar livremente em torno de um eixo vertical fixo que passa pelo seu centro geométrico. O atrito nos mancais do eixo é desprezível, de modo que não atua torque externo significativo em torno do eixo de rotação. A atleta segura dois halteres idênticos, cada um de massa m, mantendo inicialmente os braços estendidos horizontalmente, de modo que cada halter esteja a uma distância R do eixo de rotação.
O momento de inércia do conjunto “atleta + plataforma”, excluindo os halteres, em relação ao eixo vertical, é I₀. O sistema é posto a girar com velocidade angular inicial ω₀. Posteriormente, a atleta recolhe simetricamente os braços, trazendo cada halter para uma distância R/2 do eixo, conforme ilustrado na figura a seguir.
Figura – Representação esquemática do sistema rotacional: (a) configuração inicial: atleta girando com velocidade angular ω₀, mantendo dois halteres de massa m a uma distância R do eixo vertical; (b) configuração final: atleta recolhe simetricamente os braços, posicionando os halteres a uma distância R/2 do eixo, sem atuação de torque externo em torno do eixo de rotação. 

Considere que: • os halteres podem ser tratados como massas puntiformes; • o eixo permanece fixo; • não há torque externo resultante em torno do eixo vertical durante o movimento.
Com base nessas informações, assinale a alternativa que apresenta corretamente a nova velocidade angular ω_f do sistema após o recolhimento dos braços.

Durante a calibração de um sistema de absorção de impacto, um disco metálico homogêneo de massa M e raio R gira livremente em torno de seu eixo central vertical, apoiado em mancais ideais (sem atrito). Inicialmente, o disco está em repouso. Uma pequena esfera de massa m é lançada horizontalmente com velocidade v, tangenciando a borda do disco e colidindo com ele. A esfera fica aderida ao disco no ponto de impacto.

Considere que:

• o eixo do disco não exerce torque externo em relação ao próprio eixo;
• o tempo de colisão é muito curto;
• forças dissipativas são desprezadas;
• o momento de inércia do disco em relação ao eixo central é 

\( I = \dfrac{1}{2}MR^2. \)

Nesse contexto, determine a velocidade angular ω do conjunto imediatamente após o impacto e assinale a alternativa correta.