Questões de Física

Uma esmerilhadeira, constituída de um disco abrasivo acoplado a um motor elétrico, é frequentemente utilizada para cortar superfícies metálicas. Com o motor ligado, o disco de uma esmerilhadeira doméstica é capaz de atingir 600 rotações por minuto. Ao desligar o motor, o disco é desacelerado uniformemente e, após 30 segundos, para completamente.

Quantas voltas o disco completa nesse intervalo de tempo?

Em uma corrida de Fórmula 1, os pilotos aceleram e freiam o carro várias vezes em uma volta. O gráfico a seguir mostra a variação da velocidade do carro (em km/h) em função do tempo (em s) durante a volta mais rápida nos treinos no Autódromo de Interlagos/SP em 2021, com duração de 1 min e 7 s e deslocamento total de 4.309 km.

Nesse gráfico, estão identificadas cinco regiões de forte aceleração, (I), (II), (III), (IV) e (V), destacadas com fundo branco cada uma.

Analisando o gráfico, qual delas apresenta a maior aceleração média?

Uma das hipóteses para explicar a orientação espacial de animais com percursos migratórios longos como tartarugas marinhas é a de que eles possuem cristais de magnetita (Fe₃O₄) em seus tecidos, permitindo que esses animais detectem variações na direção do campo magnético da Terra próximo à superfície (vide figura). Em um experimento (Lohmann e Lohmann (1994)), filhotes de tartaruga-cabeçuda (Caretta caretta) foram expostos a um campo magnético de módulo 50μT e diferentes ângulos de inclinação vertical em relação à superfície. Quando a inclinação era de 60º, as tartarugas interpretavam estar muito ao norte e mudavam sua rota para o sul. Quando a inclinação era de 30º, sentiam estar muito ao sul e ajustavam sua rota ao norte.

Lohmann e Lohmann, Detection of magnetic inclination angle by sea turtles: a possible mechanism for determining by sea turtles. J. Exp. Biol. 194, 23–32 (1994).

Disponível em https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0801859105.

Qual a variação (em valor absoluto) na componente do campo magnético vertical à superfície da Terra entre os dois ângulos de inclinação utilizados no experimento?

Efeito Doppler refere-se à mudança na frequência de uma onda causada pelo movimento relativo entre a fonte e o observador. Considere que uma fonte sonora emitindo um som com frequência f₀ aproxima-se de um observador em repouso ao longo de uma linha reta com velocidade constante. Após atingir a posição do observador, no instante de tempo t₀, afasta-se dele pela mesma trajetória, mantendo a mesma velocidade constante.

Qual dos gráficos a seguir melhor representa como a frequência percebida pelo observador varia com o tempo?

Considere os textos a seguir que discorrem sobre copos térmicos:

“O que realmente faz nossos produtos se destacarem é o isolamento térmico de ponta. Quase todos os itens da nossa seleção são feitos com dupla parede de aço inox 18/8 (...). E o grande segredo disso está na ciência. Sim, isso mesmo! Em outras palavras, nossos produtos possuem um espaço a vácuo entre as paredes que evita a troca de temperatura com o ambiente externo.

Esse é um método inventado pelo nosso fundador, o físico e inventor William Stanley Jr., lá em 1913, quando a marca Stanley foi criada. Na época, as partes internas das garrafas eram feitas de vidro. William descobriu, então, que um processo de soldagem entre duas paredes de aço inox, a vácuo, seria muito mais eficiente.”

Disponível em https://www.stanley1913.com.br/blogs/news/tecnologia-stanley/.

“Copos térmicos possuem uma barreira extra que impede que as trocas de calor com o ambiente externo aconteçam muito rapidamente. Para isso, dispõem de um truque: possuem paredes duplas, às vezes até mesmo triplas, entre o líquido a superfície externa. Isto é, a segunda parede do copo, que é a de contato direto com o líquido, não está diretamente em contato com o meio externo. Entre essas paredes, há ainda um pequeno espaço vazio – um vácuo.”

Disponível em: https://guiadoestudante.abril.com.br/.

De acordo com os textos e com os seus conhecimentos, é correto afirmar:

A produção de energia a partir de fontes renováveis continua a crescer no mundo todo. De acordo com estimativas da Agência Internacional de Energia, 450 GW de nova energia verde seriam instalados em todo o mundo até o final de 2023, dos quais dois terços seriam provenientes de sistemas fotovoltaicos. Esses sistemas funcionam com os módulos fotovoltaicos que convertem a energia recebida do sol em energia elétrica.

A radiação solar direta que atinge a superfície da Terra, em um dia claro ao meio-dia, contém um fluxo de aproximadamente 3,0×10²¹ fótons por segundo por metro quadrado. O comprimento de onda dominante dessa radiação está em torno de 550 nanômetros (nm).

Considere um painel fotovoltaico com área de 2,0 m² sob incidência de radiação solar. A eficiência quântica do dispositivo, definida como a razão entre o número de elétrons coletados e o número de fótons incidentes, é de 20%.

Qual é a potência elétrica aproximada gerada e como essa eficiência impacta o desempenho do sistema?