Questões de Física

O motor eletrostático proposto por Benjamin Franklin, em 1748, é composto por um pequeno disco circular que pode girar livremente no plano horizontal em torno de um eixo vertical. Deste disco saem, radialmente, 12 hastes de material isolante, igualmente espaçadas, que possuem dedal de metal na ponta. Duas garrafas de Leyden carregadas com cargas opostas são colocadas em posições diametralmente opostas, de forma a ficarem com a sua ponta de metal a uma pequena distância dos dedais, conforme representado nas figuras abaixo. Quando um dedal se aproxima do terminal de uma garrafa, ele se eletriza, ficando com a carga de mesmo sinal do terminal da garrafa que o carregou. As forças de atração e repulsão elétricas permitem que surjam torques aplicados às hastes, fazendo com que o motor se mova.

Utilizando as distâncias D e d, e o ângulo α, mostrados na figura, e assumindo que o módulo da carga no dedal e na extremidade da garrafa valem Q, pode-se deduzir corretamente que o torque máximo ocorre quando 𝛼=15^o. Quando isso ocorre, o módulo da força elétrica () em um dedal vale

A figura ilustra o funcionamento do experimento de Joule, fundamental na história da calorimetria. Essencialmente, a ideia do experimento é unir dois universos conceituais distintos, no momento histórico de sua realização, a partir da conversão de energia mecânica em calor. Visando construir um experimento análogo, um estudante utiliza um liquidificador para agitar certa quantidade de água, constatando que a temperatura da água aumentou 5^o C quando o liquidificador passou 50 s ligado.

Supondo que o recipiente de água do liquidificador estivesse termicamente isolado e que sua potência útil fosse de 200 W, a massa de água utilizada foi de

(Adote o calor específico da água (c_A) igual a 4 J/g°C.)

Realizado no fim do século XVIII, o experimento de Cavendish é uma das experiências mais importantes da história da gravitação universal, pois mediu a constante gravitacional G (pela primeira vez na história da ciência). Para isso, o físico experimental criou uma balança de torção, representada na figura.

Neste arranjo, as forças gravitacionais geradas pela interação do par de esferas de massa M e m giravam a haste metálica AB. Tal rotação, muito pequena, é difícil de ser medida. A tabela mostra as dimensões próximas às do experimento original.

A fim de evidenciar a dificuldade de realizar tal medida, uma pessoa, utilizando as dimensões da tabela, verificou que a ordem de grandeza da força gravitacional sobre uma das esferas, vale, em N,

A Montezum é uma das maiores montanhas russas da América Latina. Localizada no parque Hopi Hari, em São Paulo, a atração convida os visitantes a uma queda de cerca de 45 metros de altura.

Considerando que no início dessa queda a velocidade do carrinho é nula, a velocidade máxima atingida pelo carrinho no fim da queda de 45 metros e sua velocidade após cair 20 metros são, respectivamente,

(Observação: em sua resolução, desconsidere os efeitos dissipativos e a energia relacionada à rotação das rodas.)

A fim de avaliar a eficiência de um airbag em uma colisão frontal, uma montadora realizou dois testes comparativos: um utilizando o airbag e outro sem utilizá-lo. Em ambos os testes, feitos com a mesma velocidade inicial, foi medido o tempo de desaceleração da cabeça de um boneco ao se chocar contra o volante e contra o airbag inflado. A tabela abaixo apresenta o resultado dos experimentos realizados.

Nos experimentos 1 e 2, a razão entre as variações das energias cinéticas , antes e depois do choque, e a razão das forças aplicadas, na cabeça do boneco , são, respectivamente,

“Dá-me uma alavanca e um ponto de apoio, e eu moverei o mundo”. A famosa frase de Arquimedes já apontava para uma ideia que posteriormente foi aplicada no desenvolvimento de uma técnica amplamente útil para a extração dentária. A figura mostra uma comparação da alavanca com a referida técnica de extração.

Sobre a técnica odontológica em questão, foram feitas as seguintes afirmações:

 

I. A alavanca é uma tecnologia revolucionária para a odontologia, pois funciona como um multiplicador de energia.

II. A força que a alavanca aplica na mão do dentista é menor do que a força que o dentista aplica na alavanca.

III. O trabalho realizado pela força que o dentista aplica no instrumento de extração dentária será o mesmo, independentemente da distância entre a mão do dentista e o ponto de apoio da alavanca.

É correto o que se afirma apenas em