Questões de Física

Um praticante de esportes radicais que pesa 84 kg e tem 1,8 m de altura pulará de um prédio de 30 m de altura. Ele estará preso pela sola do calçado ao extremo de uma mola apropriada, que por sua vez terá seu outro extremo preso em um suporte que está acima do topo do prédio no exato comprimento que a mola tem quando está relaxada. A intenção do praticante é parar com sua cabeça a 20 cm do chão, com a mola esticada na vertical, e então começar a subir. Qual o coeficiente elástico que a mola deve ter? Considere a aceleração da gravidade como 10 m/s², a espessura da sola do calçado desprezível e que, assim que o esportista pule, a mola começa a esticar.

A Grande Pirâmide de Quéops é considerada uma das sete maravilhas do mundo antigo. Trata-se de uma estrutura composta por mais de dois milhões de blocos de pedra, cada um com uma massa média de duas toneladas, embora haja blocos com dezenas de toneladas. Alguns blocos foram trazidos de pedreiras distantes, através de barcos navegando pelo Rio Nilo. Qual o volume mínimo que deve possuir um barco de 2000 kg para que ele possa transportar pela água um bloco de 24000 kg de granito sem afundar? Considere a densidade da água como 10³ kg/m³.

INSTRUÇÃO: A questão baseia-se no texto abaixo.

 

A Salamanca do Jarau

 

[1]   No tempo dos padres jesuítas, existia um moço sacristão no Povo de Santo Tomé, na Argentina, do outro lado do rio

Uruguai. Ele morava numa cela de pedra nos fundos da própria igreja, na praça principal da aldeia.

  Ora, num verão mui forte, com um sol de rachar, ele não conseguiu dormir a sesta. Vai então, levantou-se, assoleado

e foi até a beira da lagoa refrescar-se. Levava consigo uma guampa, que usava como copo.

[5]   Coisa estranha: a lagoa toda fervia e largava um vapor sufocante e qual não é a surpresa do sacristão ao ver sair

d'água a própria Teiniaguá, na forma de uma lagartixa com a cabeça de fogo, colorada como um carbúnculo. Ele, homem

religioso, sabia que a Teiniaguá – os padres diziam isso – tinha partes com o Diabo Vermelho, o Anhangá-Pitã, que tentava

os homens e arrastava todos para o inferno. Mas sabia também que a Teiniaguá era mulher, uma princesa moura

encantada jamais tocada por homem. Aquele pelo qual se apaixonasse seria feliz para sempre.

[10]   Assim, num gesto rápido, aprisionou a Teiniaguá na guampa e voltou correndo para a igreja, sem se importar com o

calor. Passou o dia inteiro metido na cela, inquieto, louco que chegasse a noite. Quando as sombras finalmente desceram

sobre a aldeia, ele não se sofreu: destampou a guampa para ver a Teiniaguá. Aí, o milagre: a Teiniaguá se transformou na

princesa moura, que sorriu para ele e pediu vinho, com os lábios vermelhos. Ora, vinho só o da Santa Missa. Louco de

amor, ele não pensou duas vezes: roubou o vinho sagrado e assim, bebendo e amando, eles passaram a noite.

[15]   No outro dia, o sacristão não prestava para nada. Mas, quando chegou a noite, tudo se repetiu. E assim foi até que os

padres finalmente desconfiaram e numa madrugada invadiram a cela do sacristão. A princesa moura transformou-se em

Teiniaguá e fugiu para as barrancas do rio Uruguai, mas o moço, embriagado pelo vinho e de amor, foi preso e

acorrentado.

  Como o crime era horrível – contra Deus e a Igreja – foi condenado a morrer no garrote vil, na praça, diante da igreja

[20] que ele tinha profanado.

  No dia da execução, todo o povo se reuniu diante da igreja de São Tomé. Então, lá das barrancas do rio Uruguai a

Teiniaguá sentiu que seu amado corria perigo. Aí, com todo o poder de sua magia, começou a procurar o sacristão abrindo

rombos na terra, uns valos enormes, rasgando tudo. Por um desses valos ela finalmente chegou à igreja bem na hora em

que o carrasco ia garrotear o sacristão. O que se viu foi um estouro muito grande; nessa hora, parecia que o mundo inteiro

[25] vinha abaixo: houve fogo, fumaça e enxofre e tudo afundou e tudo desapareceu de vista. E quando as coisas clarearam, a

Teiniaguá tinha libertado o sacristão e voltado com ele para as barrancas do rio Uruguai.

  Vai daí, atravessou o rio para o lado de cá e ficou uns três dias em São Francisco de Borja, procurando um lugar

afastado onde os dois apaixonados pudessem viver em paz. Assim, foram parar no Cerro do Jarau, no Quaraí, onde

descobriram uma caverna muito funda e comprida. E lá foram morar, os dois.

[30]   Essa caverna, no alto do Cerro, ficou encantada. Virou Salamanca, que quer dizer "gruta mágica", a Salamanca do

Jarau. Quem tivesse coragem de entrar lá, passasse 7 provas e conseguisse sair, ficava com o corpo fechado e com sorte

no amor e no dinheiro para o resto da vida.

  Na Salamanca do Jarau a Teiniaguá e o sacristão se tornaram os pais dos primeiros gaúchos do Rio Grande do Sul.

Ah, ali vive também a Mãe do Ouro, na forma de uma enorme bola de fogo. Às vezes, nas tardes ameaçando chuva, dá

[35] um grande estouro numa das cabeças do Cerro e pula uma elevação para outra. Muita gente viu.

(http://www.paginadogaucho.com.br/lend/sala.htm publicado por Roberto Cohen em 18 de dezembro de 2003. Fonte: Livro "Mitos e Lendas do Rio Grande do Sul" de Antonio Augusto Fagundes. Martins Livreiro Editor. 1996. Baseado na obra de João Simões Lopes Neto. Acesso em: 12 abril 2013. Adaptado.)

  O palco da lenda é o Cerro do Jarau, formado por uma cadeia de morros, que se destacam na paisagem do pampa gaúcho por terem alturas fora dos padrões da região. Está localizado no oeste do Rio Grande do Sul. As cidades que lhe são vizinhas são Alegrete, Rosário do Sul, Santana do Livramento e Uruguaiana. 

  O Cerro do Jarau é considerado um ponto estratégico, pois, numa região plana, ele se salienta com 200 m de altitude, além de ele estar aproximadamente 30 km da fronteira brasileira. Sobre a localização do Cerro, podemos afirmar que

A figura a seguir ilustra a estrutura e o funcionamento de uma cafeteira italiana. Na sua parte inferior, uma fração do volume é preenchido com água e o restante por um gás contendo uma mistura de ar e vapor de água, todos à temperatura ambiente. Quando a cafeteira é colocada sobre a chama do fogão, o café produzido é armazenado no compartimento superior da cafeteira em poucos minutos.

O processo físico responsável diretamente pelo funcionamento adequado da cafeteira é:

A temperatura média da Terra pode ser estimada por meio do equilíbrio entre a radiação absorvida pela área da sua seção transversal ( A_t ) e a radiação emitida por toda sua superfície. Conforme a lei de Stefan-Boltzmann, a Terra emite radiação numa intensidade I _Terra=σ⋅T⁴(W /m²) , em que T é sua temperatura média e σ é uma constante. O deserto do Saara possui uma área de 4% de At e ajuda a diminuir a temperatura média da Terra ao refletir a radiação solar, de intensidade média I _Sol , que nela incide. A adversidade à vida observada no deserto tem contribuído historicamente para a ocorrência de conflitos regionais. As recentes descobertas de riquezas naturais intensificaram esses conflitos, levando-os à barbárie e ao genocídio. Diante do exposto, alguns dos motivos dos atuais conflitos regionais naquela região e a expressão para temperatura média da Terra, considerando-se que o Saara reflete toda a radiação que nele incide, são, respectivamente: 

 

Dado:

At= R²_Terra , sendo R_Terra o raio da Terra.

Uma nova tecnologia vem sendo desenvolvida para cozinhar alimentos com maior eficiência no aproveitamento da energia fornecida. Estima-se que esse novo fogão aproveite 90% da energia, em comparação com 55% do fogão a gás e 65% do fogão elétrico. Entretanto, para o seu funcionamento, deve-se usar apenas panelas de metais ferromagnéticos, tais como ferro fundido ou aço. Essas panelas são aquecidas por meio de correntes induzidas quando colocadas sobre uma plataforma de vitrocerâmica.

 

De acordo com o exposto, conclui-se que o princípio físico que fundamenta o funcionamento deste novo fogão é