Questões de Física

O funcionamento de um chuveiro elétrico começa com a água liberada pela torneira, que entra na caixa do chuveiro com muita pressão. Inicialmente, o volume de água que sai pelos crivos é menor do que o volume que entra no chuveiro, e parte dela se acumula dentro na caixa do chuveiro. A água acumulada empurra o diafragma, peça que serve de apoio para os pontos de contato elétrico. Quando o diafragma sobe, esses pontos tocam nos contatos da parte superior do chuveiro, que é conectado à rede elétrica. Com o acionamento da corrente elétrica, a resistência dissipa calor que aquece a água contida na caixa do chuveiro.

Considere um chuveiro em funcionamento com 5000 Watts de potência, e cuja caixa contenha 500 ml de volume disponível para a água. Para que este volume de água contida no chuveiro seja aquecido da temperatura inicial de 18,0°C para 38,0°C, por quanto tempo deve permanecer em contato com a resistência elétrica antes de sair pelos crivos?

Considere que a densidade da água é ρ = 1,0 g/cm³ que o calor específico da água é c = 4200 J/kg K.

Durante o inverno, em uma região onde a temperatura ambiente é de 10°C, uma pessoa com massa corporal de 70 kg permanece ao ar livre por um longo período. Sabendo que o corpo humano mantém uma temperatura interna de aproximadamente 37°C e que o calor específico médio do corpo humano é de c = 3470 J/kg°C, considere que o corpo troca calor com o ambiente apenas por condução e convecção. Despreze outras formas de perda de calor, como radiação ou evaporação do suor. Com base nessas informações, analise as afirmativas a seguir:

I. Se a temperatura corporal da pessoa diminuir em 2°C, o corpo terá perdido cerca de 485,800 J de energia para o ambiente.

II. A quantidade de energia perdida pelo corpo, em calorias, se a temperatura corporal variar 5ºC, será de aproximadamente 290 kcal.

III. O corpo humano, para repor a perda de calor mencionada, precisaria metabolizar cerca de 29 g de gordura, considerando que 1 g de gordura libera 9 kcal.

IV. Para cada 1°C de variação na temperatura corporal, o corpo dessa pessoa perde aproximadamente 242,900 J.

Assinale a alternativa que apresenta as afirmativas CORRETAS.

Uma criança, brincando com um estilingue, lança uma pedra verticalmente para cima. Na figura estão ilustrados três momentos desse lançamento: o momento t = 0, no qual a criança está na iminência de lançar a pedra, o momento t = t_a , no qual a pedra abandona o elástico do estilingue, e o momento t = t_f , no qual a pedra atinge a altura máxima de sua trajetória.

Considerando a energia total do sistema composta pelas energias potencial elástica do estilingue (E_el), cinética (E_cin) e potencial gravitacional da pedra (E_pot), o gráfico que melhor representa a evolução dessas energias em função do tempo é:

Um bloco com a forma de paralelepípedo reto medindo 20 x 10 x 10 cm feito de um material homogêneo com densidade de 1,5 g/cm³, repousa no fundo de um recipiente contendo água, como mostra a figura abaixo. O bloco está totalmente em contato com o fundo de recipiente, ou seja, não há água na interface bloco/recipiente. A face superior do bloco se encontra a 10 cm abaixo da superfície.

Sabendo que a densidade da água é de 1,0 g/cm³, despreze a pressão atmosférica e assinale a alternativa CORRETA que mostra o valor da pressão que o bloco exerce sobre o fundo do recipiente.

Dado: g = 10 m/s² (aceleração da gravidade).

A estrutura para um semáforo foi montada conectando a extremidade de uma barra homogênea de comprimento L e massa ML perpendicularmente a um poste vertical, no ponto O, indicado na figura. O conjunto de lâmpadas que formam o semáforo foi pendurado na extremidade oposta, no ponto B, indicado na figura. Para auxiliar na sustentação do semáforo, um cabo de aço foi estendido entre a extremidade superior do poste e o ponto C sobre a barra e localizado a uma distância (3/4)L do ponto O. A massa da barra é ML = 120 kg, a massa do semáforo é MS = 30 kg, a massa do cabo é desprezível e o ângulo formado entre a barra horizontal e o cabo de aço é θ = 30^o.

Nessa situação, considerando o valor da aceleração da gravidade g = 10,0 m/s², a tensão suportada pelo cabo de aço é:

Nas olimpíadas, uma das modalidades mais tradicionais do atletismo é o arremesso de peso, em que os atletas homens devem lançar uma esfera de 7,26 kg e as mulheres lançam uma esfera de 4 kg o mais longe possível. Suponha que um atleta lance o peso com uma velocidade inicial de lançamento cinco vezes maior que a velocidade que o peso terá quando atingir a altura máxima.

Nessa situação, assinale a alternativa CORRETA.