Uma rua AB é reta e tem $4\,\mathrm{km}$ de comprimento. Um carro M, com velocidade constante de módulo $20\,\mathrm{m/s}$, parte da extremidade A indo para a extremidade B e outro carro N, com velocidade constante de módulo $25\,\mathrm{m/s}$, parte de B indo para A, $20\,\mathrm{s}$ depois da partida de M. Com relação ao enunciado, podemos dizer que os carros M e N se cruzam:
A)$44\,\mathrm{s}$ após a partida de M, num ponto mais próximo da extremidade A
B)$80\,\mathrm{s}$ após a partida de N, no ponto médio da rua AB
C)$100\,\mathrm{s}$ após a partida de N, num ponto mais próximo da extremidade A
D)$100\,\mathrm{s}$ após a partida de M, num ponto mais próximo da extremidade B.
E)$89\,\mathrm{s}$ após a partida de M.
Gabarito oficial
B
Resolução
Quando N parte, M já avançou $20(20)=400\,\mathrm m$. A separação restante é $3600\,\mathrm m$ e a rapidez de aproximação é $20+25=45\,\mathrm{m/s}$. Eles se encontram após $3600/45=80\,\mathrm s$, com N a $25(80)=2000\,\mathrm m$ de B, no ponto médio.
Logo, alternativa B.
Q43
Pressão hidrostática
Abaixo um trecho de uma notícia publicada pela BBC em seu site no dia 3 de junho de 2009. “Submarino-robô atinge ponto mais profundo da Terra Um submarino-robô desenvolvido nos Estados Unidos alcançou a área considerada a mais profunda dos oceanos - o chamado Challenger Deep, na Fossa das Marianas, no Pacífico. O local, perto da ilha de Guam, é o maior abismo da Terra, com 11 mil metros de profundidade - mais de 2 quilômetros do que o Monte Everest tem de altura. O mergulho da embarcação não tripulada Neureus, que pode “nadar” sozinho ou por controle externo, ocorreu no dia 31 de maio de 2009 e atingiu 10.902 metros de profundidade.”
Foto: Christopher Griner/WHOI [Disponível em: <http://www.bbc.co.uk/portuguese/ciencia/2009/06/09060 3_submarinoroboml.shtml.> Acesso em 6 de junho de 2009.] Analise as afirmações abaixo e marque a correta.
A)O Nereus é um submarino e, para se mover no fundo do mar, a força de empuxo sobre ele dever ser nula.
B)O submarino deve dispor de um sistema que aumenta o empuxo para poder emergir e que diminui para poder submergir.
C)À medida que o submarino afunda e devido ao aumento da pressão, a densidade da água se torna cada vez maior e, por isso, o Nereus deve ter meios de se locomover em fluidos muito densos para poder explorar as regiões abissais.
D)À medida que o submarino afunda e devido ao aumento da pressão, fica cada vez mais difícil ir mais fundo, pois o empuxo, que empurra o submarino para cima, aumenta com a pressão.
E)Para chegar até a profundidade anunciada na reportagem, o Nereus deve ser capaz de suportar uma pressão da ordem de $10^3\,\mathrm{atm}$.
Gabarito oficial
E
Resolução
Para estimar a ordem de grandeza, use $h\approx10^4\,\mathrm m$, $\rho\approx10^3\,\mathrm{kg/m^3}$ e $g\approx10\,\mathrm{m/s^2}$. A pressão da água é $\rho gh\approx10^8\,\mathrm{Pa}$. Como $1\,\mathrm{atm}\approx10^5\,\mathrm{Pa}$, isso equivale a cerca de $10^3\,\mathrm{atm}$.
Logo, alternativa E.
Q44
Refrigeração
De maneira resumida, podemos dizer que uma geladeira é constituída por suas “paredes”, tubulações, motor e congelador. A importância das paredes da geladeira está relacionada com a economia de energia elétrica e a manutenção da baixa temperatura no interior do eletrodoméstico. Por isso, são usados materiais maus condutores de calor em seu interior, como isopor, lã de vidro e outros. Com isso, quanto mais eficiente for o isolamento térmico, menor será a necessidade do acionamento do motor, ocasionando um menor gasto de energia.
Atrás da geladeira encontramos uma tubulação, normalmente pintada de cores escuras, em forma de serpentina. Trata-se do radiador ou condensador, cuja função é trocar calor com o ambiente externo e assim diminuir a temperatura do gás refrigerante da geladeira. Antigamente, as geladeiras usavam como gás refrigerante o freon 12 (clorofluorcarbono), que é um gás bastante apropriado devido a algumas de suas propriedades termodinâmicas. Mas descobriu-se que esse é um dos gases que agridem a camada de ozônio e, desde então, os fabricantes vêm substituindo, gradativamente, o freon 12 por outros gases, com propriedades semelhantes porém inofensivos, como o HFC- $134\,\mathrm{A}$. Por fim, na parte superior da geladeira localiza-se o congelador, em cujas paredes há um tubo que entra e outro que sai, também em forma de serpentina, com o objetivo de resfriar o ar ao seu redor e, por meio das correntes de convecção, manter a temperatura baixa em todo o eletrodoméstico.”. [Adaptado de: <http://www.fisicaecidadania.ufjf.br/conteudos/termod inamica/aplicacoes/aplicacoes.html>. Acesso em 17 de novembro de 2009.] Sobre o funcionamento da geladeira, é correto afirmar que:
A)O gasto de energia elétrica da geladeira é pouco influenciado pelo tempo que a porta é deixada aberta, pois o ar interior continuará resfriado devido à ação do motor do aparelho e às correntes de convecção.
B)As prateleiras da geladeira podem ser vazadas ou inteiriças, sendo a última opção mais interessante para economizar energia elétrica.
C)Enquanto o congelador fica na parte superior, as verduras são colocadas na parte inferior da geladeira devido às correntes de convecção, pois estas precisam ser mais resfriadas do que o resto dos alimentos.
D)Para resfriar alimentos na geladeira, é preciso extrair calor deles e jogá-lo para fora da geladeira. Quanto melhor o isolamento das paredes e o rendimento do motor nesse processo, menor será o gasto energético do eletrodoméstico.
E)É comum pessoas colocarem roupas para secar atrás da geladeira, o que não representa problema nenhum ao funcionamento do aparelho, pois não atrapalha a troca de calor do gás refrigerante com o ambiente.
Gabarito oficial
D
Resolução
A geladeira retira calor do interior e o cede ao ambiente no radiador, com trabalho do compressor. O isolamento reduz o calor que volta a entrar. Um sistema mais eficiente exige menos energia elétrica para remover a mesma quantidade de calor.
Logo, alternativa D.
Q45
Potência e fusíveis
Em uma residência, na qual a voltagem é de $120\,\mathrm{V}$, está instalado um fusível de $25\,\mathrm{A}$. Nesta residência são utilizados eventualmente diversos aparelhos eletrodomésticos, nos quais encontra-se especificada a potência de cada um:
Aparelho
Potência
Chuveiro
$2400\,\mathrm{W}$
Televisor
$120\,\mathrm{W}$
Liquidificador
$240\,\mathrm{W}$
Ebulidor
$840\,\mathrm{W}$
Lâmpadas
$60\,\mathrm{W}$ (cada uma)
O fusível “queimará” ao serem ligados simultaneamente:
A)o chuveiro, o televisor e o liquidificador.
B)o ebulidor, o liquidificador e o televisor.
C)3 lâmpadas, o televisor e o ebulidor.
D)o chuveiro, o televisor e 5 lâmpadas.
E)o chuveiro e o ebulidor.
Gabarito oficial
E
Resolução
O limite de potência associado ao fusível é $UI=120(25)=3000\,\mathrm W$. Chuveiro e ebulidor somam $2400+840=3240\,\mathrm W$ e exigem $27\,\mathrm A$, acima do limite. As demais combinações ficam abaixo dele.
