Questões de Física

As propriedades de dilatação térmica de alguns materiais têm diversas aplicações práticas, como por exemplo as lâminas bimetálicas dos disjuntores elétricos, que são dispositivos de segurança presentes em residências e edificações em geral. Estes disjuntores “desarmam” o circuito elétrico quando passa uma corrente elétrica maior do que a sua capacidade, o que pode evitar incêndios nos casos de curto-circuito e/ou superaquecimento dos fios. Outro exemplo é a dilatação volumétrica responsável pelo funcionamento dos termômetros clínicos e meteorológicos de mercúrio e álcool. No caso da dilatação térmica dos líquidos é importante avaliar tanto a dilatação do líquido quanto à do recipiente que o contém, pois cada material tem o seu coeficiente de dilatação térmica. Considere, por exemplo, que um copo de vidro comum se encontra completamente cheio e em equilíbrio térmico com 200 ml de água, ao nível do mar, inicialmente à temperatura de 15 °C. Considere que a densidade da água é de 1 g/cm³, o coeficiente de dilatação volumétrico da água é de 1,00.10^-4/°C e que o coeficiente de dilatação superficial do vidro é de 2,00.10^-5/°C. O copo de vidro possui capacidade térmica igual a 200 cal/°C e o calor específico da água é de 1 cal/g.°C.

Desprezando quaisquer perdas de calor para o ambiente assinale a alternativa que indica corretamente o que acontecerá se o sistema “copo + água” receber 30 Kcal de calor de uma fonte térmica.

O projeto Orion foi proposto nos anos de 1950 com o objetivo de se construir uma nave espacial com capacidade de realizar viagens interestelares. Um esquema simplificado do motor Orion aparece ilustrado no diagrama a seguir e consiste em uma bomba nuclear detonada sobre uma estrutura amortecedora capaz de resistir à explosão. Ao se detonar a bomba, a explosão empurraria a nave para frente, adquirindo assim um ganho de velocidade. O processo poderia ser repetido com múltiplas explosões sequenciais, no vácuo espacial, até que a velocidade final necessária para se escapar da órbita solar rumo a outras estrelas fosse atingida.

Considere que cada explosão nuclear libera a energia equivalente a 0,5 kT (quilotonelada) de dinamite e que um grama de dinamite libera 4000 Joules de energia ao explodir. Suponha que 40% da energia da explosão possam ser aproveitados na forma de movimento, na direção e no sentido desejados, e que o restante seja perdido para o espaço sideral, numa nave de 10 mil toneladas de massa.

Então, qual seria o máximo ganho de velocidade a cada explosão?

Uma órbita é considerada geoestacionária quando é circular e se processa exatamente sobre o plano que contém a linha do equador; a sua rotação acompanha exatamente a rotação da Terra. Desta forma, um observador que estiver situado sobre a superfície verá que um satélite pertencente a uma órbita geoestacionária permanece sempre na mesma posição aparente. É o caso da maioria dos satélites artificiais de comunicações e de televisão, que ficam em órbitas geoestacionárias a fim de permanecerem sempre sobre a mesma posição aparente e, desta forma, sempre poderem receber e transmitir dados para uma mesma região o tempo todo. Assim, uma antena terrestre pode permanecer fixa apontando sempre para uma dada direção do céu, sem necessitar ser redirecionada periodicamente. Para que um satélite permaneça sempre sobre um determinado ponto da superfície da Terra sem a necessidade de propulsão vertical e horizontal ele deve orbitar sempre a uma distância fixa de 35.786 km acima do nível do mar, no plano do equador da Terra. Isso é independente da massa do satélite.

Disponível em: httpt.wikipedia.org/wiki/Órbita_geoestacionária. Acesso em: 04 nov. 2021.

Para que um satélite entre em órbita geoestacionária, é necessário que ele permaneça a uma certa altitude do equador terrestre com uma velocidade perpendicular à força gravitacional da Terra, pois assim não há realização de trabalho, logo o módulo da velocidade do satélite pode ser mantido constante por inércia. Nesse caso da órbita geoestacionária, o movimento orbital do satélite é circular (excentricidade igual a zero).

Desprezando-se todos os atritos entre o satélite e o espaço sideral, sendo G a constante de gravitação universal, M a massa da Terra e T o período de rotação da Terra ao redor de seu próprio eixo, assinale a alternativa que indica a expressão para o raio R da órbita (distância entre o centro do satélite e o centro terrestre) de modo que o satélite entre em órbita geoestacionária.

A sonolência ao volante é uma das principais causas de acidentes de trânsito e um simples cochilo pode ser fatal. Considere-se a seguinte situação: dois veículos, A e B, estão em uma rodovia movendo-se em sentidos opostos; o condutor do veículo A, com velocidade constante de 100 km/h, ao passar por um poste, avista o veículo B que avança em sua direção. Nesse instante, o condutor do veículo A cochila por 3,6 segundos e desperta com o veículo B passando ao lado.

Considerando-se, ainda, que o veículo B leva 2,76 segundos para alcançar o mesmo poste, após os carros se cruzarem, e que sua velocidade seja constante, qual a velocidade do veículo B e qual a distância entre os dois veículos quando o condutor do veículo A iniciou o cochilo?

Dois espelhos planos foram associados de modo que suas superfícies refletoras se encontram a 45º, uma em relação à outra.

Nessa condição, uma esfera colocada simetricamente entre os dois espelhos terá um número de imagens conjugadas diferentes correspondente a

Um quarto recebe a luz do Sol que passa por uma janela aberta. Ao lado da parede da janela encontra-se uma cômoda que é parcialmente iluminada pela luz direta do Sol, como mostra a figura.

Vista Lateral

O parapeito da janela é 10 cm mais alto que o tampo da cômoda, que está encostada na parede e só recebe luz direta do Sol a partir de uma distância de 25 cm da parede. Sobre o chão, os raios diretos do Sol só começam a incidir após 2 m da cômoda.

Sabendo disso, a altura da cômoda, a partir do nível do chão, é