Eletromagnetismo e ondas eletromagnéticas

Exame Nacional 2017, 1.ª fase — Grupo IV, item 2

Geralmente, os balões meteorológicos transportam uma radiossonda que emite um sinal eletromagnético de determinada frequência.

Se a frequência desse sinal for \(1680 \text{MHz}\), o comprimento de onda, no ar, da radiação considerada será

(A) \(0,560 m\)

(B) \(5,60 m\)

(C) \(179 m\)

(D) \(0,179 m\)

Exame Nacional 2017, época especial — Grupo V, item 2

Considere um sistema paraquedista + paraquedas em queda vertical.

Na Figura 4, está representado o gráfico do módulo da velocidade, \(v\), desse sistema, de massa \(100 \text{kg}\), em função do tempo, \(t\), de queda, nos primeiros \(60 s\) do movimento.

Considere que o sistema paraquedista + paraquedas pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Admita que o paraquedista dispunha de um sistema de comunicação que incluía um microfone de indução. Neste tipo de microfones, é induzida uma força eletromotriz nos terminais de uma bobina que oscila imersa num campo magnético.

O módulo da força eletromotriz induzida nos terminais da bobina

(A) não depende da intensidade do campo magnético em que a bobina está imersa.

(B) não depende da área de cada espira da bobina.

(C) será tanto maior quanto menor for o fluxo magnético através da bobina.

(D) será tanto maior quanto maior for o número de espiras da bobina.

Exame Nacional 2020, 1.ª fase — Grupo III, item 2

Uma corrente elétrica é induzida numa bobina quando uma antena recebe um sinal eletromagnético de \(800 \text{kHz}\), emitido por uma estação de rádio.

Qual é o comprimento de onda, no ar, da onda associada à propagação daquele sinal?

(A) \(3,75\times {10}^{5} \text{km}\)

(B) \(3,75\times {10}^{2} m\)

(C) \(2,67\times {10}^{-6} \text{km}\)

(D) \(2,67\times {10}^{-9} m\)

Exame Nacional 2020, 2.ª fase — Grupo III, item 1

Considere a agulha magnética, em equilíbrio, de uma bússola que se encontra num plano horizontal.

Em qual dos esquemas seguintes, nos quais o polo norte da agulha está assinalado a cinzento, está representada a componente horizontal do campo magnético, \(\overrightarrow{B}\), na posição em que a bússola se encontra?

Exame Nacional 2022, 2.ª fase — item 1.1

O Sol emite luz, mas também fluxos de partículas que constituem o vento solar. Estas partículas carregadas eletricamente, como protões, eletrões e iões de hélio, interagem com o campo magnético terrestre, deformando-o.

A Figura 1 ilustra a deformação do campo magnético terrestre por interação com o vento solar.

O módulo do campo magnético é maior

(A) em \({P}_{1}\) do que em \({P}_{4}\).

(B) em \({P}_{3}\) do que em \({P}_{2}\).

(C) em \({P}_{2}\) do que em \({P}_{4}\).

(D) em \({P}_{1}\) do que em \({P}_{2}\).

Exame Nacional 2024, 2.ª fase — item 1.1

Os telescópios espaciais, que orbitam a Terra ou o Sol, permitem observar o espaço longínquo em diferentes comprimentos de onda.

Na Figura 1, está representado o Telescópio Espacial James Webb (cuja sigla corrente, JWST, designa o seu nome original, em inglês, James Webb Space Telescope), podendo observar-se o espelho principal, o escudo solar e os painéis fotovoltaicos.

O JWST opera, essencialmente, na região do infravermelho, ao contrário do Telescópio Espacial Hubble, que opera na região do visível.

Comparativamente às radiações detetadas pelo Hubble, o JWST pode detetar radiações de

(A) menor comprimento de onda e maior energia por fotão.

(B) menor comprimento de onda e menor energia por fotão.

(C) maior comprimento de onda e maior energia por fotão.

(D) maior comprimento de onda e menor energia por fotão.

Exame Nacional 2025, 2.ª fase — item 2.2

O di-hidrogénio, necessário para a produção de amoníaco, pode ser produzido por eletrólise da água.

A eletrólise da água, \({H}_{2}O\,\left( l \right)\), é uma reação de oxidação-redução provocada pela passagem de corrente elétrica contínua entre dois elétrodos mergulhados na água, formando di-hidrogénio, \({H}_{2}\,\left( g \right)\), e dioxigénio, \({O}_{2}\,\left( g \right)\), como se representa esquematicamente na Figura 1. Obtém-se «hidrogénio verde» quando, para a eletrólise da água, se recorre a energia elétrica proveniente de fontes renováveis.

Investigações recentes mostram que a eficiência da produção de \({H}_{2}\,\left( g \right)\) aumenta quando se submetem os elétrodos a ultrassons, uma vez que os gases formados são mais rapidamente removidos da superfície dos elétrodos.

No destaque lateral da Figura 1, representam-se as zonas de compressão e de rarefação da água, junto ao elétrodo positivo, formadas devido à propagação dos ultrassons emitidos pelo altifalante.

Durante a eletrólise da água, estabelece-se um campo elétrico entre os dois elétrodos, cujas linhas de campo

(A) nunca se cruzam e têm sentido do elétrodo positivo para o negativo.

(B) nunca se cruzam e têm sentido do elétrodo negativo para o positivo.

(C) se cruzam e têm sentido do elétrodo positivo para o negativo.

(D) se cruzam e têm sentido do elétrodo negativo para o positivo.

Exame Nacional 2026, 1.ª fase — item 4.1

O geólogo Galopim de Carvalho, no ciclo de conversas Vamos falar de Geologia, organizado pelo Museu Nacional de História Natural e da Ciência da Universidade de Lisboa, explica porque é que a baía de São Martinho do Porto tem uma forma semicircular: «a razão de ser desta forma muito bonita tem a ver com a abertura estreita, onde a ondulação entra.»

A Figura 3, que não está à escala, esquematiza o fenómeno ondulatório referido. As linhas, sobre a água, correspondem a cristas de onda, estando representada apenas uma pequena parte do total de cristas.

Qual é o fenómeno ondulatório que ocorre na passagem das ondas pela abertura estreita?

(A) Refração.

(B) Reflexão.

(C) Difração.

(D) Dispersão.

Exame Nacional 2017, 2.ª fase — Grupo III, item 1

Na Figura 2, encontra-se representado o gráfico do índice de refração, \(n\), de um vidro SF10, em função do comprimento de onda, \(\lambda \), da radiação eletromagnética no vazio.

Explique, com base no gráfico, como varia a velocidade de propagação da radiação eletromagnética no vidro SF10, à medida que o comprimento de onda da radiação, no vazio, aumenta.

Apresente num texto a explicação solicitada.

Exame Nacional 2017, 2.ª fase — Grupo III, itens 2.1, 2.2

A Figura 3 representa um feixe de radiação monocromática, de comprimento de onda \(588 \text{nm}\), no vazio, que, propagando-se inicialmente no interior de um paralelepípedo de vidro SF10, incide numa das faces desse paralelepípedo. Uma parte desse feixe é refletida nessa face, enquanto outra parte passa a propagar-se no ar.

a) [★] Qual é o ângulo entre o feixe refletido e a face do paralelepípedo na qual o feixe se refletiu?

(Use o gráfico da Figura 2: para \(588 \text{nm}\), \({n}_{SF10}=1,728\).)

b) [★★] Qual é o ângulo de incidência a partir do qual o feixe será totalmente refletido na face do paralelepípedo?

(A) \(35,{4}^{\circ }\)

(B) \(42,{8}^{\circ }\)

(C) \(46,{7}^{\circ }\)

(D) \(90,{0}^{\circ }\)

Exame Nacional 2018, 1.ª fase — Grupo III, itens 2.1, 2.2

Considere um feixe muito fino de luz laser (radiação monocromática), que se propaga inicialmente num vidro e que incide na superfície de separação vidro-ar.

Para a luz laser considerada, o índice de refração desse vidro é \(1,51\).

a) [★] Quando o feixe de luz laser passa do vidro para o ar, mantêm-se constantes o __________ e a __________ da radiação.

(A) comprimento de onda … frequência

(B) comprimento de onda … velocidade de propagação

(C) período … frequência

(D) período … velocidade de propagação

b) [★★] Nos esquemas seguintes, está representado o trajeto do feixe que incide na superfície de separação vidro-ar, segundo um ângulo de incidência de amplitude \({30}^{\circ }\).

Em qual dos esquemas estão representados os trajetos dos feixes refletido e refratado na superfície de separação vidro-ar?

Exame Nacional 2018, 2.ª fase — Grupo IV, itens 1.1, 1.2

Uma bobina encontra-se imóvel numa zona do espaço onde existe um campo magnético uniforme. Os planos das espiras da bobina são paralelos entre si e fazem sempre o mesmo ângulo com a direção do campo magnético.

a) [★] Qual deverá ser a amplitude do ângulo entre os planos das espiras e a direção do campo, para que, mantendo-se todas as outras condições, o módulo do fluxo magnético através da bobina seja máximo?

b) [★★] Num dado intervalo de tempo, a intensidade do campo magnético, \(B\), varia com o tempo, \(t\), de acordo com o esboço de gráfico representado na Figura 4.

Qual é o esboço de gráfico que pode representar o módulo do fluxo magnético, \(\left| {\Phi }_{m} \right|\), que atravessa a bobina, em função do tempo, \(t\), no intervalo de tempo \(\left[ 0,\,{t}_{1} \right]\)?

Exame Nacional 2018, 2.ª fase — Grupo IV, itens 2.1, 2.2

Duas bobinas, I e II, ligadas a osciloscópios, rodam em zonas do espaço distintas, nas quais existem campos magnéticos constantes e uniformes.

A análise dos sinais obtidos nos ecrãs dos osciloscópios permitiu estabelecer que as forças eletromotrizes, \({U}_{I}\) e \({U}_{\text{II}}\), geradas nos terminais das bobinas I e II, respetivamente, variam com o tempo, \(t\), de acordo com as expressões

\[{U}_{I}=7,5\times {10}^{-2}\sin \left( 20\pi t \right) (SI)\]

\[{U}_{\text{II}}=1,5\times {10}^{-3}\sin \left( 20\pi t \right) (SI)\]

a) Comparando as forças eletromotrizes, \({U}_{I}\) e \({U}_{\text{II}}\), geradas nos terminais das bobinas I e II, respetivamente, é possível concluir que

(A) a área de cada espira da bobina I é diferente da área de cada espira da bobina II.

(B) o número de espiras da bobina I é diferente do número de espiras da bobina II.

(C) as bobinas estão sujeitas a campos magnéticos da mesma intensidade.

(D) as bobinas estão a rodar com velocidades angulares do mesmo módulo.

b) Em qual das figuras seguintes está representado o sinal obtido no ecrã do osciloscópio ligado à bobina I, caso a base de tempo e o amplificador vertical estejam regulados como indicado nessas figuras?

Exame Nacional 2019, 2.ª fase — Grupo III, itens 3.1, 3.2

A Figura 3 representa uma espira circular que roda, com velocidade angular constante, em torno de um eixo fixo Y, numa região do espaço em que existe um campo magnético constante e uniforme, \(\overrightarrow{B}\).

a) [★] Na situação descrita, há uma variação do fluxo do campo magnético através da superfície delimitada pela espira, que decorre de

(A) o campo magnético ser constante.

(B) a espira rodar em torno do eixo Y.

(C) o campo magnético ser uniforme.

(D) a espira ser condutora.

b) [★★] Admita que, num dado instante \({t}_{i}\), o plano da espira é perpendicular a \(\overrightarrow{B}\) e considere o intervalo de tempo \(\left[ {t}_{i}\,;\,{t}_{i}+\frac{T}{4} \right]\), em que \(T\) representa o período do movimento da espira.

Qual dos esboços de gráfico seguintes pode representar o módulo do fluxo do campo magnético, \(\left| {\Phi }_{m} \right|\), que atravessa a espira, em função do tempo, \(t\), no intervalo de tempo considerado?

Exame Nacional 2019, 2.ª fase — Grupo IV, itens 1.1, 1.2

Um feixe de luz, muito fino, propagando-se inicialmente no ar, incide numa das faces de um prisma de vidro, como se representa na Figura 4. Na figura, representa-se ainda parte dos trajetos dos feixes resultantes de sucessivas reflexões e refrações nas faces do prisma.

a) O feixe Y, que resulta de uma __________ numa das faces do prisma, terá necessariamente maior energia do que o feixe __________.

(A) reflexão … X

(B) reflexão … W

(C) refração … X

(D) refração … W

b) O índice de refração do vidro constituinte do prisma é __________ ao índice de refração do ar uma vez que, ao sair do prisma, a luz se __________ da normal à superfície de separação dos dois meios.

(A) superior … afasta

(B) superior … aproxima

(C) inferior … afasta

(D) inferior … aproxima

Exame Nacional 2019, época especial — Grupo I, item 2

A Figura 3 representa um microfone de indução. Este microfone é constituído, essencialmente, por uma membrana e por uma bobina ligadas entre si e, ainda, por um íman fixo colocado na proximidade da bobina.

Explique como é que um sinal sonoro é convertido num sinal elétrico, neste tipo de microfones.

Apresente, num texto estruturado e com linguagem científica adequada, a explicação solicitada.

Exame Nacional 2020, 1.ª fase — Grupo III, itens 1.1, 1.2

Uma espira circular na proximidade de um íman fixo roda num mesmo plano horizontal, em torno de um eixo vertical, \(z\), que passa pelo centro da espira, C, como se esquematiza na Figura 4.

a) Na situação descrita, o fluxo magnético através da superfície plana delimitada pela espira __________, e a força eletromotriz induzida na espira __________ nula.

(A) varia … é

(B) varia … não é

(C) não varia … é

(D) não varia … não é

b) Os pontos A e C pertencem à mesma linha de campo magnético.

Nas figuras seguintes, está representado o campo magnético criado pelo íman no ponto A, \({\overrightarrow{B}}_{A}\).

Em qual das figuras pode estar representado o campo magnético criado pelo íman no ponto C, \({\overrightarrow{B}}_{C}\)?

Exame Nacional 2020, época especial — Grupo III, item 1

Algumas lanternas produzem luz quando são agitadas. Nessas lanternas, o movimento de vaivém de um íman através de uma bobina, inserida num circuito com díodos emissores de luz (LED), origina uma corrente elétrica.

Na Figura 2, encontram-se representados esquematicamente a bobina, o íman e um LED de uma dessas lanternas.

Explique o aparecimento de uma corrente elétrica no circuito.

Escreva um texto estruturado, utilizando linguagem científica adequada.

Exame Nacional 2020, época especial — Grupo III, item 2

O esboço de gráfico da Figura 3 representa o módulo da força eletromotriz induzida, \(\left| {\varepsilon }_{i} \right|\), numa espira metálica, em função do tempo, \(t\).

Qual dos esboços de gráfico pode representar o fluxo magnético, \({\Phi }_{m}\), que atravessa uma superfície delimitada pela espira, em função do tempo, \(t\)?

Exame Nacional 2021, 2.ª fase — itens 5.1, 5.2

Na Figura 2, está esquematizado um feixe fino, \({L}_{1}\), de luz laser, que incide na superfície curva de uma placa semicilíndrica de um vidro, originando um feixe fino, \({L}_{2}\). Este, ao passar do vidro para o ar, origina o feixe fino \({L}_{3}\).

a) [★] Considere a mudança de meio de propagação da luz, na qual o feixe \({L}_{1}\) origina o feixe \({L}_{2}\).

Qual é a amplitude do ângulo de refração?

b) [★★] O feixe \({L}_{3}\) está desviado \(13,{2}^{\circ }\) relativamente à direção do feixe incidente.

Determine o módulo da velocidade de propagação da luz no vidro.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2021, época especial — itens 6.1, 6.2

Na Figura 6 (que não está à escala), representa-se a secção transversal de um prisma de vidro e parte do trajeto de um feixe fino de luz laser, de frequência \(4,74\times {10}^{14} \text{Hz}\), que, ao propagar-se no ar, incide numa das faces desse prisma.

a) [★] A potência do feixe de luz incidente na superfície de separação ar-vidro é __________ à potência do feixe de luz refletida nessa superfície, e as velocidades desses feixes de luz são __________.

(A) superior … iguais

(B) igual … diferentes

(C) superior … diferentes

(D) igual … iguais

b) [★★] Determine o comprimento de onda da luz laser no vidro.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2022, época especial — item 4.2.4

Uma das opções de mobilidade sustentável nas cidades passa pelo uso da bicicleta como meio de transporte.

Na Figura 3, que não está à escala, está representada uma ciclista que se desloca numa trajetória retilínea, numa ciclovia. A ciclovia tem um troço horizontal, entre A e B, e um troço de inclinação constante, entre B e C.

O conjunto, de massa \(m\), constituído pela ciclista e pela sua bicicleta não motorizada pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

A indução eletromagnética, que permite a produção de corrente elétrica em muitos dispositivos, foi descoberta por Michael Faraday.

Algumas bicicletas dispõem de faróis cujas lâmpadas estão ligadas a um dínamo, que pode ser semelhante ao representado na Figura 4.

Quando a roda da bicicleta está em movimento, o eixo do dínamo gira, provocando a rotação do íman, e a lâmpada acende-se. Quando a roda está parada, a lâmpada não se acende.

Explique, com base na lei de Faraday, a diminuição da corrente elétrica induzida no circuito (constituído por dínamo e lâmpada) à medida que a ciclista sobe a rampa, entre B e C, sem pedalar.

Escreva um texto estruturado, utilizando linguagem científica adequada.

Exame Nacional 2023, 1.ª fase — item 5.3

No interior do elevador, uma pessoa observa-se ao espelho. Este encontra-se disposto numa posição inclinada, fazendo um ângulo de \({80}^{\circ }\) com a base do elevador, como se representa na Figura 6. Dois raios luminosos são refletidos no espelho e atingem os olhos da pessoa.

O ângulo de incidência do raio que dá origem ao raio refletido (1), paralelo ao solo, é de

(A) \({40}^{\circ }\) e é maior do que o ângulo de incidência do raio (2).

(B) \({10}^{\circ }\) e é maior do que o ângulo de incidência do raio (2).

(C) \({10}^{\circ }\) e é menor do que o ângulo de incidência do raio (2).

(D) \({40}^{\circ }\) e é menor do que o ângulo de incidência do raio (2).

Exame Nacional 2023, 2.ª fase — itens 3.1, 3.2

Um feixe de radiação monocromática, que se propaga inicialmente no ar, incide numa das faces paralelas de uma lâmina de vidro, com um ângulo de incidência \(\alpha \). Ao atravessar a lâmina de vidro, de largura \(L\), o feixe sofre um desvio na sua direção de propagação, como mostra a Figura 3.

a) A lâmina de vidro tem um índice de refração \(1,52\) para o feixe de luz considerado.

Considere que \(\alpha ={32}^{\circ }\) e que \(L=2,81 \text{cm}\).

Determine a distância que a luz percorre ao atravessar a lâmina de vidro.

Apresente todos os cálculos efetuados.

b) A Figura 4 apresenta o gráfico do índice de refração, \(n\), de um vidro BK7, em função do comprimento de onda, \(\lambda \), da radiação eletromagnética visível (no vácuo).

Explique, considerando a informação do gráfico, como varia a velocidade de propagação da radiação eletromagnética no vidro BK7, à medida que o comprimento de onda da radiação diminui.

Escreva um texto estruturado, utilizando linguagem científica adequada.

Exame Nacional 2023, 2.ª fase — item 8.1

No âmbito das suas metas ambientais, uma indústria cimenteira instalou um precipitador eletrostático (dispositivo que remove poeiras) numa chaminé, como esquematizado na Figura 7.

As partículas constituintes dos gases de exaustão, ao atravessarem a grelha carregada negativamente, adquirem carga elétrica negativa. Posteriormente, são atraídas pelas placas carregadas positivamente, ficando aí aprisionadas.

Qual das opções seguintes pode representar as linhas de campo elétrico que se geram no dispositivo que remove poeiras?

Exame Nacional 2023, época especial — item 3

Uma solução alcoólica é armazenada numa garrafa de vidro.

Um feixe de luz, que se propaga na solução alcoólica, sofre um desvio na sua direção de propagação ao atravessar a superfície de separação entre a solução alcoólica e o vidro, como se representa na Figura 3.

Considere que a velocidade do feixe de luz no vidro é \(1,97\times {10}^{8} {\text{m s}}^{-1}\).

Determine o índice de refração da solução alcoólica.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2023, época especial — item 7

Uma espira metálica retangular, \(a\), é colocada sobre um carrinho de fibra de vidro, e este sobe um plano inclinado com velocidade constante, atravessando uma região na qual foi criado um campo magnético uniforme, \(\overrightarrow{B}\), de direção perpendicular ao plano da espira, representado a sombreado na Figura 8.

Qual é o esboço do gráfico que pode representar o fluxo magnético, \({\Phi }_{m}\), que atravessa a superfície delimitada pela espira, \(a\), em função do tempo, \(t\), à medida que o carrinho sobe o plano inclinado?

Exame Nacional 2024, 2.ª fase — item 3.1

Suponha que um automóvel com motor de combustão se encontra estacionado e que, num dado momento, o seu sistema de ignição é acionado.

O sistema de ignição do motor do automóvel possui uma bobina, ligada ao eixo do motor, com \(20\,000\) espiras, cada uma de área \(1,25\times {10}^{-3} {m}^{2}\).

Quando o sistema é acionado, produz-se uma variação do módulo do campo magnético de \(1,0 T\) durante um milissegundo. Considere que a direção do campo magnético se mantém perpendicular ao plano das espiras.

O módulo da força eletromotriz induzida nos terminais da bobina, quando o sistema de ignição é acionado, é

(A) \(2,5\times {10}^{4} V\) e aumentaria se o número de espiras diminuísse.

(B) \(2,5\times {10}^{4} V\) e aumentaria se o número de espiras aumentasse.

(C) \(2,5\times {10}^{1} V\) e aumentaria se o número de espiras diminuísse.

(D) \(2,5\times {10}^{1} V\) e aumentaria se o número de espiras aumentasse.

Exame Nacional 2025, 1.ª fase — item 3

No Museu da Eletricidade, em Lisboa, havia uma recriação de uma das experiências de Michael Faraday, cujo objetivo era demonstrar o fenómeno da indução eletromagnética. Nesta recriação, apresentada na Figura 3, o cientista segura uma barra magnetizada e uma bobina ligada a um galvanómetro, cujo ponteiro, ao mover-se, indica a passagem de corrente elétrica no circuito.

Admita que vai realizar a experiência apresentada na Figura 3, utilizando os materiais referidos.

Explicite, relativamente a esta experiência:

a ação que deve executar para que se observe o movimento do ponteiro do galvanómetro;

o fator que influencia a amplitude do movimento do ponteiro do galvanómetro;

a interpretação física deste fenómeno.

Apresente um texto bem estruturado e utilize linguagem científica adequada.

Exame Nacional 2025, época especial — item 3.1

O ganso-patola, espécie protegida no âmbito do projeto LIFE Berlengas, captura peixes mergulhando de uma certa altura.

Um ganso-patola voa, acima da superfície do mar, quando, num dado instante, observa um peixe numa posição aparente, A, diferente da posição real, B, como se ilustra na Figura 2, que não se encontra à escala.

Nesse instante, a amplitude do ângulo entre o raio de luz que chega ao olho do ganso, proveniente do peixe, e a normal à superfície do mar é \(50,{0}^{\circ }\).

Admita que o índice de refração da água do mar é \(1,35\) para a luz considerada.

Qual é a amplitude do ângulo \(\hat{\text{AOB}}\), identificado por \(\alpha \) na Figura 2?

(A) \(15,{4}^{\circ }\)

(B) \(22,{0}^{\circ }\)

(C) \(28,{0}^{\circ }\)

(D) \(34,{6}^{\circ }\)

Exame Nacional 2026, 1.ª fase — item 7.3

Embora tanto as pilhas como os acumuladores forneçam corrente elétrica, são coisas muito diferentes, e dentro das respetivas caixas não têm os mesmos produtos. Os acumuladores têm lá dentro muitas placas de chumbo, e é isso que os torna tão pesados. E também um líquido, por exemplo ácido sulfúrico (que queima a pele e o pano e a madeira) e água. As pilhas, não.

Rómulo de Carvalho, A Física no Dia a Dia, 2.ª edição, Lisboa, Relógio D’Água, 2007, p. 99.

A Figura 5 esquematiza, de forma simplificada, um acumulador, estando representadas apenas duas placas, uma de dióxido de chumbo, \({\text{PbO}}_{2}\,\left( s \right)\), e outra de chumbo, \(\text{Pb}\,\left( s \right)\), mergulhadas numa solução aquosa de ácido sulfúrico, \({H}_{2}{\text{SO}}_{4}\,\left( \text{aq} \right)\).

No destaque lateral, estão esquematizados os reagentes e os produtos da reação que ocorre na placa de chumbo e que pode ser traduzida por

\[\text{Pb}\,\left( s \right)+{H}_{2}{\text{SO}}_{4}\,\left( \text{aq} \right)\to {\text{PbSO}}_{4}\,\left( s \right)+2\,{e}^{-}+2\,{H}^{+}\,\left( \text{aq} \right)\]

Os iões \({H}^{+}\) e \({\text{SO}}_{4}^{2-}\) criam campos elétricos no espaço à sua volta.

Considerando estes iões pontuais e isolados, qual dos esquemas seguintes pode representar as respetivas linhas de campo elétrico?

Exame Nacional 2026, 2.ª fase — item 7.3

O alumínio é um metal usado também na construção de componentes para aerogeradores.

A indução eletromagnética é o princípio físico que explica a produção de energia elétrica pelos aerogeradores.

A Figura 4 esquematiza uma espira que roda com velocidade angular constante, em torno de um eixo, numa região do espaço em que existe um campo magnético constante e uniforme, \(\overrightarrow{B}\).

Quando a espira roda \({180}^{\circ }\), partindo da posição indicada na Figura 4, em que \(\overrightarrow{B}\) tem uma direção perpendicular ao plano da espira, o módulo do fluxo magnético que a atravessa

(A) diminui sempre.

(B) diminui e depois aumenta.

(C) aumenta e depois diminui.

(D) aumenta sempre.

Exame Nacional 2026, época especial — itens 4.1, 4.2

As bússolas eram instrumentos muito utilizados pelos marinheiros portugueses. Durante as trovoadas, quando ocorriam descargas elétricas (raios) próximas, os marinheiros observavam oscilações das agulhas magnéticas das bússolas.

Em 1820, Oersted estudou experimentalmente a relação entre correntes elétricas e campos magnéticos.

a) [★★] Relacione as observações dos marinheiros com a experiência de Oersted.

Comece por descrever as observações de Oersted e as suas conclusões.

Apresente um texto bem estruturado e utilize linguagem científica adequada.

b) [★] Faraday, cerca de \(10\) anos após a observação de Oersted, demonstrou que

(A) um campo elétrico gera sempre um campo magnético.

(B) um campo magnético gera sempre uma corrente elétrica num condutor.

(C) uma corrente elétrica pode gerar um campo magnético.

(D) um campo magnético variável pode gerar uma corrente elétrica num condutor.

Exame Nacional 2020, 2.ª fase — Grupo III, item 3.2

As baleias comunicam através de sons que podem ser registados por hidrofones (sensores de pressão) e por sismómetros (sensores de velocidade) instalados no fundo do mar.

As baleias podem ser localizadas a partir da refração dos sons por elas emitidos.

Considere um som emitido por uma baleia, que se propaga inicialmente na água do mar e que, depois, se passa a propagar nos sedimentos do fundo do mar.

Na Figura 4 (que não está à escala), representam-se as direções de propagação do som detetado pelo sismómetro S.

Considere que o índice de refração de um meio, para um som, é

\[{n}_{\text{meio}}=\frac{k}{{v}_{\text{meio}}}\]

em que \(k\) é uma constante e \({v}_{\text{meio}}\) é o módulo da velocidade de propagação do som no meio considerado: \(1,5 {\text{km s}}^{-1}\) na água do mar e \(1,8 {\text{km s}}^{-1}\) nos sedimentos considerados.

Determine a distância a que a baleia se encontra do sismómetro S.

Explicite o seu raciocínio, indicando todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2022, 2.ª fase — itens 8.1, 8.2

A Figura 10, que não está à escala, representa uma montagem laboratorial que inclui um espelho e um pentaprisma de vidro transparente.

Um feixe de luz laser, propagando-se inicialmente no ar, é refletido no espelho, entrando no pentaprisma perpendicularmente a uma das suas faces.

Na figura, representa-se ainda parte dos trajetos dos feixes resultantes das sucessivas reflexões e refrações nas faces do prisma.

a) [★] Quando o feixe de luz passa do ar para o pentaprisma,

(A) mantém-se a frequência, mas o módulo da velocidade de propagação diminui.

(B) diminui a frequência, mas o módulo da velocidade de propagação mantém-se.

(C) diminui a frequência e diminui o módulo da velocidade de propagação.

(D) mantém-se a frequência e mantém-se o módulo da velocidade de propagação.

b) [★★★] A luz no interior do pentaprisma incide com um mesmo ângulo \(\alpha \) em duas faces, refletindo-se tal como se representa na Figura 10.

Considere que o índice de refração do vidro que constitui o pentaprisma é \(1,52\).

Demonstre que, nestas condições, não ocorre reflexão total da luz no pentaprisma, apresentando todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2025, 1.ª fase — itens 6.1, 6.2, 6.3

O refratómetro é um aparelho laboratorial que mede o índice de refração de uma solução. Neste aparelho, faz-se aumentar o ângulo de incidência de uma radiação monocromática na superfície de separação entre um prisma de vidro e a amostra em análise, até que ocorra reflexão total da luz.

A concentração da solução é determinada pela sua relação com o índice de refração.

O gráfico da Figura 4 representa o índice de refração, \(n\), de soluções aquosas de etanol em função da percentagem, em volume, de etanol, para duas temperaturas diferentes.

a) [★] No gráfico, a ordenada na origem corresponde ao índice de refração

(A) da água pura e é maior para a temperatura mais elevada.

(B) do etanol puro e é maior para a temperatura mais elevada.

(C) da água pura e é menor para a temperatura mais elevada.

(D) do etanol puro e é menor para a temperatura mais elevada.

b) [★] Quando a radiação monocromática muda de meio, do vidro do prisma para a solução de etanol, a sua velocidade de propagação

(A) altera-se, e a sua frequência também se altera.

(B) altera-se, e a sua frequência mantém-se.

(C) mantém-se, e a sua frequência altera-se.

(D) mantém-se, e a sua frequência também se mantém.

c) [★★★] Utilizou-se o refratómetro para determinar, a \(35{ }^{\circ }C\), a concentração de uma solução aquosa de etanol (\(M=46,08 {\text{g mol}}^{-1}\)), tendo-se verificado que a reflexão total da radiação ocorria para ângulos de incidência superiores a \(56,{88}^{\circ }\).

Considere que:

o índice de refração do vidro do prisma do refratómetro é \(1,60\);

a massa volúmica do etanol é \(0,789 {\text{g cm}}^{-3}\), a \(35{ }^{\circ }C\).

Determine a concentração da solução aquosa de etanol em \({\text{mol dm}}^{-3}\).

Apresente todos os cálculos efetuados.