As temperaturas nas regiões urbanas e rurais de uma mesma cidade podem diferir significativamente. Isso ocorre, principalmente, pela diferença entre os níveis de irradiação térmica das duas regiões. Considerando que o nível de irradiação térmica nas regiões urbanas pode até mesmo superar o valor percentual de 95%, uma opção viável para minimizar esse processo e melhorar o conforto térmico no interior das residências consiste em pintar o telhado com tinta branca.
Essa opção é viável porque reduz a
Superfícies claras refletem boa parte da luz do Sol; superfícies escuras absorvem quase tudo. Pintando o telhado de branco, ele passa a refletir mais e absorver menos radiação solar.
Menos radiação absorvida significa um telhado menos quente e menos calor passando para dentro da casa.
A alternativa C diz o oposto: a tinta branca aumenta a reflexão. E a pintura não muda a capacidade térmica nem a condutividade do material do telhado.
Uma pessoa pretende avaliar qual é a potência real de uma placa fotovoltaica nas condições operacionais de instalação. Ela constata que a máxima temperatura atingida pela placa é de 65 °C. O manual de instruções desse modelo de placa informa que, a 25 °C, sua potência nominal é de 250 W. Já a potência real muda com a variação da temperatura da placa, a uma taxa de −0,4% da potência nominal a cada grau Celsius.
A menor potência real gerada, em watt, é
A potência cai com o aquecimento, então a menor potência é na temperatura máxima, $65\ ^\circ\text{C}$. São $65-25=40\ ^\circ\text{C}$ acima da referência.
Perda: $0{,}4\%$ por grau $\times40$ graus $=16\%$ da potência nominal.
$P=250\cdot(1-0{,}16)=250\cdot0{,}84=210\text{ W}$.
Detalhe: a perda é sempre calculada sobre a potência nominal ($0{,}4\%$ de $250$, que é $1\text{ W}$ por grau). Então são $40\text{ W}$ a menos.
Para melhorar seu condicionamento físico, um atleta amarra em sua cintura uma fita elástica presa a um pneu. Isso faz com que ele precise realizar um esforço muito maior para conseguir se deslocar. Durante o treinamento, o atleta pode estar nas seguintes situações:
- em repouso;
- movendo-se com velocidade constante;
- acelerado.
Com relação às forças que atuam no atleta na situação 3, a força de atrito é
A terceira lei de Newton diz que ação e reação atuam em corpos diferentes. Então o par da força de atrito que o chão faz no atleta tem de ser uma força que o atleta faz no chão.
E é isso que acontece: para correr, o atleta empurra o chão para trás com os pés, e o chão empurra o atleta para a frente. Esse empurrão para a frente é a força de atrito.
As outras opções misturam forças que atuam no mesmo corpo. A força elástica e o atrito atuam os dois no atleta e não são par ação-reação. E, na situação acelerada, o atrito é maior que a força elástica (é o que acelera o atleta), então nem sequer são iguais.
O manual técnico de instalação de telhas de PVC indica a inclinação mínima que deve ter uma cobertura. Seguindo essa orientação, foi construída uma edificação conforme a figura.
Para coletar as águas das chuvas, é utilizada uma calha, que está no solo a uma distância horizontal $D$ da base do telhado. O telhado apresenta inclinação de 30°. Como sua base se encontra a uma altura de 3 metros em relação ao solo, o tempo de queda das águas é de 0,6 segundo. Com isso, somente as águas das chuvas mais fortes, que escoam pelo telhado a uma velocidade de módulo $V=4\,\text{m/s}$, são coletadas diretamente pela calha. Considere $g=10\,\text{m/s}^2$, $\text{sen}\,30°=0{,}50$ e $\cos\,30°=0{,}87$.
A distância horizontal $D$ da calha à base do telhado é mais próxima de
A água sai da ponta do telhado com $4\text{ m/s}$, na direção do próprio telhado, ou seja, inclinada $30^\circ$ para baixo.
Na horizontal, sem resistência do ar, a velocidade não muda durante a queda:
$v_x=4\cos30^\circ=4\cdot0{,}87=3{,}48\text{ m/s}$.
O enunciado já deu o tempo de queda ($0{,}6\text{ s}$), então basta multiplicar:
$D=3{,}48\cdot0{,}6\approx2{,}1\text{ m}$.
O $0{,}6\text{ s}$ já leva em conta que a água sai com velocidade para baixo; por isso é menor que o tempo de uma queda simples de $3\text{ m}$ (cerca de $0{,}77\text{ s}$).
Os satélites artificiais e as sondas para exploração espacial são algumas das grandes realizações humanas desenvolvidas no último século. Para coletar e armazenar informações ao longo de anos, esses equipamentos precisam de energia. Como forma de fornecer energia limpa ao satélite, são acoplados diversos painéis de células solares, que, em fotografias, muitas vezes são confundidos com "asas".
Um satélite geoestacionário precisa armazenar a energia obtida pelos seus painéis solares em suas baterias. Como forma de otimizar o processo de absorção da energia solar, o ideal é que a superfície dos painéis mantenha-se perpendicular aos raios solares incidentes. Para isso, foi adaptado um sistema que rotaciona os painéis solares com velocidade angular constante.
Qual é a velocidade de rotação dos painéis em comparação à velocidade de rotação da Terra ($R_T$)?
Um satélite geoestacionário fica sempre sobre o mesmo ponto da Terra. Para isso, ele dá uma volta completa em torno do planeta em 24 h, junto com a rotação da Terra, e sempre com a mesma "face" voltada para ela.
Visto do Sol, o corpo do satélite dá uma volta completa por dia. Para que os painéis continuem de frente para o Sol, eles precisam girar em relação ao satélite na mesma velocidade angular, em sentido contrário, compensando esse giro.
Então a velocidade de rotação dos painéis é igual à da Terra: $R_T$.
Um circuito é utilizado para determinar a tensão da bateria, representada na figura pela letra V. Os dispositivos numerados de 1 a 4 apresentam resistência desprezível à passagem de corrente e, quando percorridos por uma corrente igual ou superior ao valor limiar, passam a emitir luz. O projeto representado no diagrama pode ser usado para avaliar a tensão, verificando-se quantos dispositivos acendem. Nele, todos os dispositivos são idênticos, e a corrente limiar é de 25 mA.
Um estudante utilizou inicialmente uma bateria de 9 V no circuito (situação A) e depois a substituiu por uma bateria de 12 V (situação B).
Manual de operação e instalação. Disponível em: www.renesola.com.br. Acesso em: 30 nov. 2021 (adaptado).
Em cada situação, quais dispositivos acenderam?
Olhe como o circuito está montado: os quatro dispositivos estão em fila no fio de cima, e depois de cada um sai um resistor de $1\text{ k}\Omega$ descendo para o fio de baixo.
Como os dispositivos quase não têm resistência, todos os resistores ficam praticamente com a tensão $V$ da bateria. Em cada resistor passa $\dfrac{V}{1\text{ k}\Omega}$.
O dispositivo 1 precisa alimentar os 4 resistores que vêm depois dele; o 2 alimenta 3; o 3 alimenta 2; o 4, só 1:
• com $9\text{ V}$: cada resistor puxa $9\text{ mA}$, e as correntes nos dispositivos são $36$, $27$, $18$ e $9\text{ mA}$. Passam do limiar de $25\text{ mA}$: 1 e 2;
• com $12\text{ V}$: cada resistor puxa $12\text{ mA}$, e as correntes são $48$, $36$, $24$ e $12\text{ mA}$. De novo, só 1 e 2 (o 3 fica por $1\text{ mA}$!).
Os dispositivos 1 e 2 acendem nas duas situações.
Um empresário sul-africano definiu o Hyperloop como a única opção para a viagem ultrarrápida. O Hyperloop é uma espécie de trem que se locomove sem atrito, levitando magneticamente sobre trilhos, em túneis com pressão reduzida. Durante o percurso, o ar vai sendo extraído do túnel, e a diferença de pressão gerada entre a parte traseira e a frontal faz com que a cápsula com passageiros seja colocada em movimento e siga deslocando-se praticamente sem atrito e sem resistência do ar. Em vez de trilhos convencionais, ela é levitada e guiada por campos eletromagnéticos.
O Hyperloop se desloca de acordo com o mesmo princípio físico que explica o movimento de um
O Hyperloop se move porque a pressão atrás da cápsula é maior que a pressão na frente dela. O ar é extraído do túnel à frente, e a diferença de pressão empurra a cápsula.
No canudo acontece a mesma coisa: quando você suga, a pressão dentro do canudo cai, e a pressão atmosférica sobre o líquido no copo, maior, empurra o líquido para cima. Nos dois casos, o movimento vem de uma diferença de pressão.
O foguete funciona por ação e reação (ejeção de gases); o elétron e o próton, por força elétrica; e o submarino, por empuxo.
Carros elétricos põem fim ao longo reinado da rádio AM
As montadoras de automóveis estão em uma corrida rumo a um futuro eletrificado, e rádios AM estão ficando pelo caminho. O problema, dizem os especialistas, é que os motores dos veículos elétricos geram frequências eletromagnéticas do mesmo comprimento de onda que os sinais das rádios AM. "Você tem dois sinais que colidem um com o outro e se cancelam", disse o diretor de inovação de motores e tecnologia de uma fabricante de autopeças.
Disponível em: www1.folha.uol.com.br. Acesso em: 20 nov. 2018 (adaptado).
O problema mencionado refere-se a qual fenômeno ondulatório?
Dois sinais de mesmo comprimento de onda chegando ao mesmo receptor se superpõem. Em certas condições, eles se somam; em outras, se anulam. Esse fenômeno é a interferência.
A frase do especialista ("os sinais colidem e se cancelam") descreve a interferência destrutiva: o ruído do motor elétrico se sobrepõe ao sinal da rádio AM e o atrapalha.
A ressonância, que também envolve frequências iguais, é outra coisa: é um sistema que vibra com amplitude máxima quando estimulado na frequência natural, e não dois sinais se anulando.
Um termostato é um dispositivo sensível a variações de temperatura utilizado para evitar o superaquecimento de alguns ferros de passar roupas. Um desses dispositivos é constituído por uma lâmina bimetálica de aço e latão que faz um contato elétrico. Quando a lâmina atinge uma determinada temperatura, sofre deflexão e esse contato é aberto, conforme a figura.
A deflexão dessa lâmina ocorre porque o latão, em relação ao aço, apresenta
A lâmina é feita de dois metais colados. Quando esquenta, cada um dilata de um jeito, e como estão presos um ao outro, a lâmina só consegue se acomodar se curvando. O metal que dilata mais fica do lado de fora da curva.
Para a lâmina se curvar e abrir o contato ao esquentar, o latão precisa dilatar mais que o aço: tem maior coeficiente de dilatação térmica.
Condutividade e calor específico só mudam a rapidez com que a lâmina esquenta. Quem faz a lâmina entortar é a diferença na dilatação.
Alguns aparelhos do nosso cotidiano, como TVs e drones, são operados a distância por controle remoto. A diferença no sistema de controle desses aparelhos se dá em relação à radiação emitida, pois, nas TVs, o acionamento do controle remoto deve ser realizado a uma curta distância e o sistema receptor de sinal não pode estar obstruído. Por outro lado, nos drones, o sistema de controle funciona a distâncias relativamente grandes, da ordem de alguns quilômetros.
O acionamento dos equipamentos citados corresponde à emissão de ondas, respectivamente, nas regiões
O controle da TV só funciona apontado para o aparelho, de perto e sem nada no caminho. É o comportamento do infravermelho, que se comporta como luz: não atravessa obstáculos e tem alcance curto com a potência de um controle comum.
O drone, a quilômetros de distância e sem precisar "enxergar" o controle, usa ondas de rádio, que alcançam grandes distâncias e contornam obstáculos com mais facilidade.
Raios X e ultravioleta nem entram na conversa: são perigosos e não são usados em controles remotos.