O que a lei de Gauss implica para um condutor e uma cavidade fechada vazia em equilíbrio eletrostático?

Para uma superfície fechada, ∮E·dA = Q_enclosed/ε0. No material condutor, o campo é zero no equilíbrio eletrostático, pois um campo não nulo moveria cargas livres. Uma cavidade fechada vazia em um condutor equipotencial também é livre de campo. Carga total interna nula implica apenas fluxo líquido nulo, não necessariamente campo nulo.

Como se expressa o nível de intensidade sonora em decibéis?

β = 10 log10(I/I0) dB, com intensidade I em W/m² e referência convencional I0 = 10⁻¹² W/m². Um aumento de 10 dB significa dez vezes a intensidade; 20 dB significa cem vezes. Essas razões não determinam diretamente a sonoridade percebida.

O que significam o sinal e o módulo da ampliação lateral de uma lente?

Na convenção «real positivo» de lentes delgadas, m = h_i/h_o = −d_i/d_o. m positivo indica imagem direita em relação ao objeto; negativo, invertida. |m| > 1 significa ampliada e |m| < 1 reduzida. A natureza real ou virtual depende da convergência dos raios e do sinal de d_i, não apenas de m.

Qual é a equação de lente delgada na convenção «real positivo»?

No modelo paraxial de lente delgada com o mesmo meio externo dos dois lados, 1/f = 1/d_o + 1/d_i. Um objeto real tem d_o > 0 e um virtual d_o 0 e uma virtual d_i 0; divergentes, f < 0.

Por que o campo eletrostático é perpendicular a uma superfície equipotencial onde E ≠ 0?

Ao longo da superfície, dV = −E·dl = 0 para qualquer deslocamento tangente dl. Portanto, o campo não tem componente tangencial e é normal à superfície. Onde E = 0, não há uma direção definida para o campo.

Quais frequências de modos normais são permitidas em uma corda ideal fixa nas duas extremidades?

Para uma corda uniforme de comprimento L, tensão T e densidade linear de massa μ, a velocidade é v = √(T/μ) e f_n = nv/(2L), n = 1, 2, 3, …. As duas extremidades são nós de deslocamento. Todos os harmônicos inteiros são permitidos, mas a excitação determina quais estão presentes.

Que torque atua sobre uma bobina plana em um campo magnético uniforme?

Para N espiras idênticas de área A com corrente I, o momento magnético vetorial é μ = NIA n, onde n é a normal unitária dada pela regra da mão direita. Torque vetorial: τ = μ × B. Seu módulo é |τ| = NIAB sinθ, com θ o ângulo entre μ e B.

Que força magnética atua sobre uma carga pontual em movimento e ela realiza trabalho?

Força vetorial: F_B = q(v × B); módulo: |F_B| = |q|vB sinθ. A regra da mão direita dá v × B, com sentido invertido para q negativa. Como F_B·v = 0, a força magnética sozinha não realiza trabalho sobre a carga nem altera sua energia cinética.

Como se distribui a energia em um oscilador massa–mola ideal sem força motriz nem amortecimento?

Tomando a energia potencial como zero no equilíbrio, E = ½mv² + ½kx² = ½kA² permanece constante. Em x = ±A, a velocidade é zero e a energia é potencial. Em x = 0, a energia potencial é zero e a cinética é máxima.

Quais são as leis da reflexão e da refração em uma interface transparente comum?

Os ângulos são medidos a partir da normal à superfície. Reflexão: θ_reflected = θ_incident. Refração: n1 sinθ1 = n2 sinθ2. Para incidência não normal em um meio de índice maior (n2 > n1), o raio transmitido se aproxima da normal e sua velocidade diminui, pois v = c/n.

Quais três fórmulas equivalentes dão a potência dissipada em um resistor ôhmico?

P = IV = I²R = V²/R, onde V é a queda de tensão na resistência R e I é a corrente. São relações instantâneas; em corrente contínua estacionária, dão potência constante. A potência é medida em watts (W).

Como se combinam capacitâncias ideais em série e em paralelo?

Em paralelo: C_eq = ΣC_i, com a mesma tensão em cada capacitor. Em série: 1/C_eq = Σ(1/C_i). Na cadeia em série usual, inicialmente descarregada, acumulam-se cargas de mesmo módulo nos capacitores, e suas diferenças de potencial se somam.

Como se define o campo elétrico e como se orientam as linhas de uma carga pontual?

E = F/q0 é a força por unidade de carga de prova positiva e pequena, em N/C ou V/m; E e F são vetores. As linhas saem de uma carga pontual positiva e entram em uma negativa. Linhas mais próximas representam um campo mais intenso.

Qual é o período de um pêndulo simples para pequenos ângulos?

Para uma massa pontual suspensa por um suporte inextensível e sem massa de comprimento L, em gravidade uniforme g, T ≈ 2π√(L/g). Usa-se sinθ ≈ θ com θ em radianos. O período independe da massa e só é aproximadamente independente da amplitude para pequenos ângulos.

Quando ocorre reflexão interna total e qual é o ângulo crítico?

Em uma interface ideal entre meios transparentes com n1 > n2, a incidência a partir do meio 1 produz reflexão interna total quando θ > θ_c, com sinθ_c = n2/n1 e ângulos medidos a partir da normal. Não há raio refratado propagante, embora um campo evanescente se estenda ao meio 2.

O que expressam as leis dos nós e das malhas de Kirchhoff?

Em um nó sem acúmulo de carga, ΣI_in = ΣI_out pela conservação da carga. A equação de malha equilibra variações de tensão e forças eletromotrizes das fontes, de acordo com a conservação de energia. Se um fluxo magnético variável atravessa a malha, deve-se incluir a fem induzida −dΦ_B/dt; nesse caso, ∮E·dl não é necessariamente zero.

Como o amortecimento afeta a ressonância de deslocamento de um oscilador forçado?

Para ẍ + 2βẋ + ω0²x = (F0/m)cos(ωt), com F0 fixo e amortecimento positivo β, a amplitude estacionária do deslocamento atinge o máximo em ω = √(ω0² − 2β²) se 0 < β < ω0/√2. Isso se aproxima de ω0 quando o amortecimento é fraco. Um amortecimento maior elimina esse pico em frequência positiva; a máxima potência absorvida é outro critério.

Quais são as condições ideais de interferência em dupla fenda?

Para duas fendas estreitas com iluminação igual, coerente e em fase, com a mesma polarização, as franjas claras satisfazem d sinθ = mλ e as escuras d sinθ = (m + ½)λ, com m inteiro. d é a separação das fendas e λ o comprimento de onda. Para uma tela distante a uma distância L e pequenos ângulos, franjas claras vizinhas ficam separadas por Δy ≈ λL/d.

Como se combinam resistências ideais positivas em série e em paralelo?

Em série: R_eq = ΣR_i, com a mesma corrente em cada resistor. Em paralelo: 1/R_eq = Σ(1/R_i), com a mesma tensão em cada ramo. Com pelo menos duas resistências finitas positivas em paralelo, R_eq é menor que a menor resistência individual.

Que tipo de onda é o som em um fluido e o que determina sua velocidade?

Para pequenas perturbações adiabáticas em um fluido, o som é uma onda longitudinal de pressão e densidade, com v = √(B_s/ρ), onde B_s é o módulo volumétrico isentrópico e ρ a densidade de equilíbrio. É necessário um meio material. Sólidos também sustentam ondas de cisalhamento, portanto a fórmula não é universal para sólidos.

Como a lei de Ampère fornece o campo externo de um fio reto idealmente longo?

Para correntes estacionárias no vácuo, ∮B·dl = μ0 I_enclosed. A simetria cilíndrica fornece B = μ0 I/(2πr) fora do fio, com r medido a partir do eixo e I o módulo da corrente; o sentido segue a regra da mão direita. μ0 ≈ 4π × 10⁻⁷ T·m/A é aproximado, não exato no SI revisado.

Quais são a lei de Ohm e a resistência de um condutor uniforme?

Para um condutor ôhmico em condições físicas fixas, V = IR. Com comprimento L, área transversal uniforme A e resistividade uniforme ρ, R = ρL/A. A resistência é medida em Ω e a resistividade em Ω·m; mudanças de temperatura podem alterar ρ e R.

Como se relacionam diferença de potencial eletrostático, variação de energia e trabalho?

Para uma carga q, ΔU = qΔV e o campo elétrico realiza W_field = −qΔV. Se a energia cinética não muda e apenas a força elétrica e um agente externo realizam trabalho, W_ext = qΔV. Potencial é energia por unidade de carga: 1 V = 1 J/C.

Qual é a lei de Malus para um analisador ideal?

Para luz incidente linearmente polarizada de intensidade I0, a intensidade transmitida é I = I0 cos²θ. θ é o ângulo entre a direção de polarização do campo elétrico incidente e o eixo de transmissão do analisador. Em θ = 90°, a transmissão ideal é zero.

Quais são a frequência e o período de um oscilador massa–mola ideal sem amortecimento?

Para massa m e mola linear sem massa de rigidez k, ω = √(k/m), T = 2π√(m/k) e f = 1/T. O período independe da amplitude dentro desse modelo linear ideal.

O que causa batimentos acústicos e qual é sua frequência?

Duas ondas sonoras de frequências próximas interferem e produzem mudanças periódicas de amplitude e sonoridade. A frequência dos batimentos é f_beat = |f1 − f2|. Aproximar as frequências torna os batimentos mais lentos; frequências iguais os eliminam.

O que é capacitância e quando C = κ ε0 A/d é válida?

Capacitância é C = Q/V, com Q o módulo da carga de cada placa e V o módulo da diferença de potencial; 1 F = 1 C/V. Para placas paralelas de área A separadas por d, com o espaço uniformemente preenchido por um dielétrico linear de permissividade relativa κ e efeitos de borda desprezíveis, C = κ ε0 A/d.

O que é dispersão óptica e por que um prisma de vidro comum separa a luz branca?

Dispersão significa que o índice de refração varia com a frequência da luz. Na faixa de dispersão normal do vidro comum para luz visível, o violeta tem índice maior que o vermelho e sofre maior desvio no prisma. Assim, cores diferentes emergem em direções distintas.

Como diferem os modos de tubos ideais aberto–aberto e aberto–fechado?

Desprezando correções de extremidade, uma extremidade aberta é um ventre de deslocamento e nó de pressão; em uma fechada ocorre o inverso. Aberto–aberto: f_n = nv/(2L), n = 1, 2, 3, …. Aberto–fechado: f_m = mv/(4L), m = 1, 3, 5, …. L é o comprimento do tubo e v a velocidade do som.

Que força atua sobre um fio reto com corrente em um campo magnético uniforme?

Força vetorial: F = I(L × B), onde L aponta no sentido da corrente convencional e seu módulo é o comprimento do fio. O módulo da força é |F| = ILB sinθ, com I o módulo da corrente e θ o ângulo entre L e B.

Quais equação e solução definem o movimento harmônico simples sem amortecimento?

Com x o deslocamento em relação ao equilíbrio e frequência angular constante ω > 0, ẍ + ω²x = 0. A solução real é x(t) = A cos(ωt + φ), com amplitude A e fase φ. A aceleração a = −ω²x aponta para o equilíbrio.

Qual é a lei de Coulomb para duas cargas pontuais estacionárias no vácuo?

O módulo da força é F = k_e |q1 q2|/r², com separação r e k_e = 1/(4π ε0) ≈ 8.988 × 10⁹ N·m²/C². A força atua na reta que une as cargas: sinais iguais se repelem e sinais opostos se atraem.

Eletricidade, magnetismo, oscilações, som e óptica

32 cartões de física universitária introdutória sobre eletrostática, circuitos, forças magnéticas, movimento harmônico, som e óptica geométrica e ondulatória. Pressupõe conhecimentos de álgebra, trigonometria, vetores e cálculo básico.

Level: basic
Languages: pt-br → pt-br
Cards: 32
Markdown: Eletricidade, magnetismo, oscilações, som e óptica (.md)

Flashcards (32)

#	Front (Term / Question)	Back (Definition / Answer)
1	O que a lei de Gauss implica para um condutor e uma cavidade fechada vazia em equilíbrio eletrostático?	Para uma superfície fechada, ∮E·dA = Q_enclosed/ε0. No material condutor, o campo é zero no equilíbrio eletrostático, pois um campo não nulo moveria cargas livres. Uma cavidade fechada vazia em um condutor equipotencial também é livre de campo. Carga total interna nula implica apenas fluxo líquido nulo, não necessariamente campo nulo.
2	Como se expressa o nível de intensidade sonora em decibéis?	β = 10 log10(I/I0) dB, com intensidade I em W/m² e referência convencional I0 = 10⁻¹² W/m². Um aumento de 10 dB significa dez vezes a intensidade; 20 dB significa cem vezes. Essas razões não determinam diretamente a sonoridade percebida.
3	O que significam o sinal e o módulo da ampliação lateral de uma lente?	Na convenção «real positivo» de lentes delgadas, m = h_i/h_o = −d_i/d_o. m positivo indica imagem direita em relação ao objeto; negativo, invertida. \|m\| > 1 significa ampliada e \|m\| < 1 reduzida. A natureza real ou virtual depende da convergência dos raios e do sinal de d_i, não apenas de m.
4	Qual é a equação de lente delgada na convenção «real positivo»?	No modelo paraxial de lente delgada com o mesmo meio externo dos dois lados, 1/f = 1/d_o + 1/d_i. Um objeto real tem d_o > 0 e um virtual d_o < 0; uma imagem real tem d_i > 0 e uma virtual d_i < 0. Lentes convergentes têm f > 0; divergentes, f < 0.
5	Por que o campo eletrostático é perpendicular a uma superfície equipotencial onde E ≠ 0?	Ao longo da superfície, dV = −E·dl = 0 para qualquer deslocamento tangente dl. Portanto, o campo não tem componente tangencial e é normal à superfície. Onde E = 0, não há uma direção definida para o campo.
6	Quais frequências de modos normais são permitidas em uma corda ideal fixa nas duas extremidades?	Para uma corda uniforme de comprimento L, tensão T e densidade linear de massa μ, a velocidade é v = √(T/μ) e f_n = nv/(2L), n = 1, 2, 3, …. As duas extremidades são nós de deslocamento. Todos os harmônicos inteiros são permitidos, mas a excitação determina quais estão presentes.
7	Que torque atua sobre uma bobina plana em um campo magnético uniforme?	Para N espiras idênticas de área A com corrente I, o momento magnético vetorial é μ = NIA n, onde n é a normal unitária dada pela regra da mão direita. Torque vetorial: τ = μ × B. Seu módulo é \|τ\| = NIAB sinθ, com θ o ângulo entre μ e B.
8	Que força magnética atua sobre uma carga pontual em movimento e ela realiza trabalho?	Força vetorial: F_B = q(v × B); módulo: \|F_B\| = \|q\|vB sinθ. A regra da mão direita dá v × B, com sentido invertido para q negativa. Como F_B·v = 0, a força magnética sozinha não realiza trabalho sobre a carga nem altera sua energia cinética.
9	Como se distribui a energia em um oscilador massa–mola ideal sem força motriz nem amortecimento?	Tomando a energia potencial como zero no equilíbrio, E = ½mv² + ½kx² = ½kA² permanece constante. Em x = ±A, a velocidade é zero e a energia é potencial. Em x = 0, a energia potencial é zero e a cinética é máxima.
10	Quais são as leis da reflexão e da refração em uma interface transparente comum?	Os ângulos são medidos a partir da normal à superfície. Reflexão: θ_reflected = θ_incident. Refração: n1 sinθ1 = n2 sinθ2. Para incidência não normal em um meio de índice maior (n2 > n1), o raio transmitido se aproxima da normal e sua velocidade diminui, pois v = c/n.
11	Quais três fórmulas equivalentes dão a potência dissipada em um resistor ôhmico?	P = IV = I²R = V²/R, onde V é a queda de tensão na resistência R e I é a corrente. São relações instantâneas; em corrente contínua estacionária, dão potência constante. A potência é medida em watts (W).
12	Como se combinam capacitâncias ideais em série e em paralelo?	Em paralelo: C_eq = ΣC_i, com a mesma tensão em cada capacitor. Em série: 1/C_eq = Σ(1/C_i). Na cadeia em série usual, inicialmente descarregada, acumulam-se cargas de mesmo módulo nos capacitores, e suas diferenças de potencial se somam.
13	Como se define o campo elétrico e como se orientam as linhas de uma carga pontual?	E = F/q0 é a força por unidade de carga de prova positiva e pequena, em N/C ou V/m; E e F são vetores. As linhas saem de uma carga pontual positiva e entram em uma negativa. Linhas mais próximas representam um campo mais intenso.
14	Qual é o período de um pêndulo simples para pequenos ângulos?	Para uma massa pontual suspensa por um suporte inextensível e sem massa de comprimento L, em gravidade uniforme g, T ≈ 2π√(L/g). Usa-se sinθ ≈ θ com θ em radianos. O período independe da massa e só é aproximadamente independente da amplitude para pequenos ângulos.
15	Quando ocorre reflexão interna total e qual é o ângulo crítico?	Em uma interface ideal entre meios transparentes com n1 > n2, a incidência a partir do meio 1 produz reflexão interna total quando θ > θ_c, com sinθ_c = n2/n1 e ângulos medidos a partir da normal. Não há raio refratado propagante, embora um campo evanescente se estenda ao meio 2.
16	O que expressam as leis dos nós e das malhas de Kirchhoff?	Em um nó sem acúmulo de carga, ΣI_in = ΣI_out pela conservação da carga. A equação de malha equilibra variações de tensão e forças eletromotrizes das fontes, de acordo com a conservação de energia. Se um fluxo magnético variável atravessa a malha, deve-se incluir a fem induzida −dΦ_B/dt; nesse caso, ∮E·dl não é necessariamente zero.
17	Como o amortecimento afeta a ressonância de deslocamento de um oscilador forçado?	Para ẍ + 2βẋ + ω0²x = (F0/m)cos(ωt), com F0 fixo e amortecimento positivo β, a amplitude estacionária do deslocamento atinge o máximo em ω = √(ω0² − 2β²) se 0 < β < ω0/√2. Isso se aproxima de ω0 quando o amortecimento é fraco. Um amortecimento maior elimina esse pico em frequência positiva; a máxima potência absorvida é outro critério.
18	Quais são as condições ideais de interferência em dupla fenda?	Para duas fendas estreitas com iluminação igual, coerente e em fase, com a mesma polarização, as franjas claras satisfazem d sinθ = mλ e as escuras d sinθ = (m + ½)λ, com m inteiro. d é a separação das fendas e λ o comprimento de onda. Para uma tela distante a uma distância L e pequenos ângulos, franjas claras vizinhas ficam separadas por Δy ≈ λL/d.
19	Como se combinam resistências ideais positivas em série e em paralelo?	Em série: R_eq = ΣR_i, com a mesma corrente em cada resistor. Em paralelo: 1/R_eq = Σ(1/R_i), com a mesma tensão em cada ramo. Com pelo menos duas resistências finitas positivas em paralelo, R_eq é menor que a menor resistência individual.
20	Que tipo de onda é o som em um fluido e o que determina sua velocidade?	Para pequenas perturbações adiabáticas em um fluido, o som é uma onda longitudinal de pressão e densidade, com v = √(B_s/ρ), onde B_s é o módulo volumétrico isentrópico e ρ a densidade de equilíbrio. É necessário um meio material. Sólidos também sustentam ondas de cisalhamento, portanto a fórmula não é universal para sólidos.
21	Como a lei de Ampère fornece o campo externo de um fio reto idealmente longo?	Para correntes estacionárias no vácuo, ∮B·dl = μ0 I_enclosed. A simetria cilíndrica fornece B = μ0 I/(2πr) fora do fio, com r medido a partir do eixo e I o módulo da corrente; o sentido segue a regra da mão direita. μ0 ≈ 4π × 10⁻⁷ T·m/A é aproximado, não exato no SI revisado.
22	Quais são a lei de Ohm e a resistência de um condutor uniforme?	Para um condutor ôhmico em condições físicas fixas, V = IR. Com comprimento L, área transversal uniforme A e resistividade uniforme ρ, R = ρL/A. A resistência é medida em Ω e a resistividade em Ω·m; mudanças de temperatura podem alterar ρ e R.
23	Como se relacionam diferença de potencial eletrostático, variação de energia e trabalho?	Para uma carga q, ΔU = qΔV e o campo elétrico realiza W_field = −qΔV. Se a energia cinética não muda e apenas a força elétrica e um agente externo realizam trabalho, W_ext = qΔV. Potencial é energia por unidade de carga: 1 V = 1 J/C.
24	Qual é a lei de Malus para um analisador ideal?	Para luz incidente linearmente polarizada de intensidade I0, a intensidade transmitida é I = I0 cos²θ. θ é o ângulo entre a direção de polarização do campo elétrico incidente e o eixo de transmissão do analisador. Em θ = 90°, a transmissão ideal é zero.
25	Quais são a frequência e o período de um oscilador massa–mola ideal sem amortecimento?	Para massa m e mola linear sem massa de rigidez k, ω = √(k/m), T = 2π√(m/k) e f = 1/T. O período independe da amplitude dentro desse modelo linear ideal.
26	O que causa batimentos acústicos e qual é sua frequência?	Duas ondas sonoras de frequências próximas interferem e produzem mudanças periódicas de amplitude e sonoridade. A frequência dos batimentos é f_beat = \|f1 − f2\|. Aproximar as frequências torna os batimentos mais lentos; frequências iguais os eliminam.
27	O que é capacitância e quando C = κ ε0 A/d é válida?	Capacitância é C = Q/V, com Q o módulo da carga de cada placa e V o módulo da diferença de potencial; 1 F = 1 C/V. Para placas paralelas de área A separadas por d, com o espaço uniformemente preenchido por um dielétrico linear de permissividade relativa κ e efeitos de borda desprezíveis, C = κ ε0 A/d.
28	O que é dispersão óptica e por que um prisma de vidro comum separa a luz branca?	Dispersão significa que o índice de refração varia com a frequência da luz. Na faixa de dispersão normal do vidro comum para luz visível, o violeta tem índice maior que o vermelho e sofre maior desvio no prisma. Assim, cores diferentes emergem em direções distintas.
29	Como diferem os modos de tubos ideais aberto–aberto e aberto–fechado?	Desprezando correções de extremidade, uma extremidade aberta é um ventre de deslocamento e nó de pressão; em uma fechada ocorre o inverso. Aberto–aberto: f_n = nv/(2L), n = 1, 2, 3, …. Aberto–fechado: f_m = mv/(4L), m = 1, 3, 5, …. L é o comprimento do tubo e v a velocidade do som.
30	Que força atua sobre um fio reto com corrente em um campo magnético uniforme?	Força vetorial: F = I(L × B), onde L aponta no sentido da corrente convencional e seu módulo é o comprimento do fio. O módulo da força é \|F\| = ILB sinθ, com I o módulo da corrente e θ o ângulo entre L e B.
31	Quais equação e solução definem o movimento harmônico simples sem amortecimento?	Com x o deslocamento em relação ao equilíbrio e frequência angular constante ω > 0, ẍ + ω²x = 0. A solução real é x(t) = A cos(ωt + φ), com amplitude A e fase φ. A aceleração a = −ω²x aponta para o equilíbrio.
32	Qual é a lei de Coulomb para duas cargas pontuais estacionárias no vácuo?	O módulo da força é F = k_e \|q1 q2\|/r², com separação r e k_e = 1/(4π ε0) ≈ 8.988 × 10⁹ N·m²/C². A força atua na reta que une as cargas: sinais iguais se repelem e sinais opostos se atraem.