Considere um trilho de via férrea horizontal com dois terços de sua extensão em linha reta e o restante formando um arco de círculo. Considere que o comprimento total da via e o raio de curvatura do trecho curvo são muito maiores do que a distância entre os trilhos. Suponha que, nessa via, um vagão trafega com velocidade constante (em módulo), e que seu tamanho é muito pequeno comparado à extensão da via. Considere que eventuais deslizamentos entre as rodas do vagão e os trilhos sejam tão pequenos que possam ser desprezados. Despreze também os atritos. Sobre as forças horizontais nos trilhos no ponto da passagem do vagão, é correto afirmar que no trecho reto
1. Trecho Retilíneo com M.R.U.:
No trecho reto, como o vagão se desloca com velocidade constante em linha reta, sua aceleração é nula ($a = 0$). Sendo os atritos desprezíveis, não há solicitação de forças horizontais nos trilhos nesse trecho (forças nulas).
2. Trecho Curvo (Arco de Círculo):
Ao realizar a curva com velocidade de módulo constante, o vagão possui aceleração centrípeta apontada para o centro da trajetória circular. Os trilhos exercem uma força resultante centrípeta (perpendicular à direção do movimento) sobre as rodas do vagão e, por reação, o vagão exerce uma força horizontal nos trilhos também perpendicular a eles.
A lei da Física que estabelece uma relação linear entre corrente elétrica e diferença de potencial é a Lei
1. Primeira Lei de Ohm:
A Primeira Lei de Ohm estabelece que, para um condutor ôhmico mantido a temperatura constante, a diferença de potencial elétrico ($U$) é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica ($i$):
\[U = R \cdot i\]2. Relação Linear:
A constante de proporcionalidade $R$ é a resistência elétrica do condutor, caracterizando uma dependência estritamente linear entre $U$ e $i$.
Um sistema mecânico em equilíbrio estático, como uma esfera repousando sobre uma mesa horizontal, ou um carrinho de montanha russa parado no ponto mais baixo de um trecho curvo, apresenta energia cinética zero. Considere que, durante um experimento, a esfera e o carrinho sofrem pequenos deslocamentos a partir de seu ponto de equilíbrio. Após os respectivos deslocamentos, as energias potenciais nos exemplos da esfera e do carrinho são, respectivamente,
1. Deslocamento da Esfera na Mesa Horizontal:
Ao mover a esfera ao longo de uma mesa horizontal plana, sua altura $h$ em relação ao solo não se altera. Como a energia potencial gravitacional depende exclusivamente da altura ($E_p = m \cdot g \cdot h$), a energia potencial da esfera permanece constante.
2. Deslocamento do Carrinho no Ponto Mais Baixo da Curva:
O ponto mais baixo de um trecho curvo é uma posição de equilíbrio estável. Qualquer pequeno deslocamento lateral a partir do ponto mais baixo faz o carrinho subir no trilho, aumentando sua altura $h$ e, consequentemente, aumentando sua energia potencial gravitacional.
Usinas termelétricas, como as instaladas no Ceará, geram energia mais cara que as fontes convencionais, consomem elevados volumes de água, além de usarem carvão como combustível, causando relevantes impactos ambientais. Nessas usinas, as conversões que envolvem maior quantidade de energia são de
Cadeia de Conversão Energética em Termelétricas:
- Energia Química $\rightarrow$ Energia Térmica: A combustão do carvão mineral libera a energia química contida em suas ligações, transformando-a em calor (energia térmica) para gerar vapor de água sob alta pressão.
- Energia Térmica $\rightarrow$ Energia Mecânica $\rightarrow$ Energia Elétrica: O vapor movimenta as turbinas (energia cinética/mecânica), e o gerador magnético acoplado converte esse movimento em energia elétrica para a rede.
Portanto, as etapas principais são de química para térmica e em seguida para elétrica.
Considere o enunciado de uma lei da termodinâmica, que diz “se dois corpos estiverem em equilíbrio térmico com um terceiro, estarão em equilíbrio térmico entre si”. Assim, é correto afirmar que no equilíbrio térmico
1. Lei Zero da Termodinâmica:
A Lei Zero estabelece a igualdade de temperaturas no equilíbrio térmico ($T_A = T_B = T_C$).
2. Fluxo de Calor:
Calor é energia térmica em trânsito motivada exclusivamente por uma diferença de temperatura. Se as temperaturas dos corpos são iguais, cessa qualquer transferência líquida de energia na forma de calor, portanto não há fluxo de calor entre eles.
Considere um fio condutor, fabricado com uma liga metálica que confere uma determinada resistência elétrica proporcional ao comprimento do fio e com pouca variação em função da temperatura ($\pm 1\ {}^\circ\text{C}$). A configuração que produz a mesma resistência equivalente a uma peça de 2 m de fio é
1. Segunda Lei de Ohm:
A resistência de um fio condutor de mesma seção transversal é proporcional ao seu comprimento ($R \propto L$). Se a resistência por metro for $R_0$, uma peça de $2\text{ m}$ tem resistência $R_{2\text{m}} = 2 R_0$.
2. Análise da Opção A:
Cada peça de $4\text{ m}$ possui resistência $R_{4\text{m}} = 4 R_0$. Ligando duas peças idênticas de $4 R_0$ em paralelo, a resistência equivalente é metade da resistência de uma delas:
\[R_{\text{eq}} = \frac{4 R_0}{2} = 2 R_0\]Isso produz exatamente a mesma resistência equivalente da peça de $2\text{ m}$.
Considere as seguintes grandezas físicas: tempo, massa, campo elétrico. Essas grandezas são, respectivamente,
Classificação das Grandezas Físicas:
- Tempo: Grandeza escalar (definida totalmente por um valor numérico e unidade).
- Massa: Grandeza escalar (não possui direção nem sentido).
- Campo Elétrico ($\vec{E}$): Grandeza vetorial (exige módulo, direção e sentido).
A energia necessária para aquecer uma certa massa de água é a mesma nos seguintes casos:
1. Equação da Calorimetria ($Q = m \cdot c \cdot \Delta T$):
Para a mesma substância (água, calor específico $c$ constante), a quantidade de calor $Q$ depende diretamente do produto massa $\times$ variação de temperatura ($m \cdot \Delta T$).
2. Análise da Opção C:
- Primeiro caso: $m_1 = 2\text{ kg}$, $\Delta T_1 = 23 - 20 = 3\ {}^\circ\text{C} \implies m_1 \cdot \Delta T_1 = 2 \times 3 = 6$.
- Segundo caso: $m_2 = 3\text{ kg}$, $\Delta T_2 = 22 - 20 = 2\ {}^\circ\text{C} \implies m_2 \cdot \Delta T_2 = 3 \times 2 = 6$.
Como $m_1 \cdot \Delta T_1 = m_2 \cdot \Delta T_2 = 6$, as quantidades de calor $Q_1$ e $Q_2$ são estritamente iguais.