Um corpo encontra-se flutuando em água, com 2/3 do seu volume submerso. Considerando a massa específica da água igual a 1,0 g/cm³, observe as alternativas e assinale a opção de acordo com as respostas.
1. A força de empuxo que atua neste corpo é igual a 1/3 do peso do corpo.
2. A força de empuxo que atua neste corpo é igual ao peso do corpo.
3. A força de empuxo que atua neste corpo é igual a 2/3 do peso do corpo.
4. A força de empuxo que atua neste corpo é igual ao peso da massa de água deslocada por este corpo.
O corpo está em equilíbrio (flutuando em repouso), então a resultante é nula: o empuxo iguala o peso, $E = P$, e a fração submersa só informa a razão entre a densidade do corpo e a da água ($\rho_{corpo} = \tfrac{2}{3}\rho_{água}$).
- 1 e 3 são falsas: o empuxo não é 1/3 nem 2/3 do peso.
- 2 é verdadeira: $E = P$.
- 4 é verdadeira: pelo princípio de Arquimedes, o empuxo é o peso do fluido deslocado.
Corretas: 2 e 4.
Alternativa C.
Para os itens abaixo, observe as alternativas e assinale a opção de acordo com as respostas.
1. É impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclos, retire energia na forma de calor de uma fonte, transformando-a integralmente em trabalho.
2. O calor é a energia térmica em trânsito que passa espontaneamente, do corpo de menor temperatura para o corpo de maior temperatura.
3. A geladeira é um dispositivo que transfere energia térmica de um sistema de menor temperatura para um outro sistema de maior temperatura.
4. Uma máquina térmica, que trabalha segundo o ciclo de Carnot, entre uma fonte quente e uma fonte fria, apresenta sempre um rendimento máximo de 100%.
- 1 é verdadeira: é o enunciado de Kelvin-Planck da segunda lei.
- 2 é falsa: o calor flui espontaneamente do corpo de maior para o de menor temperatura.
- 3 é verdadeira: a geladeira transfere calor da fonte fria para a quente, o que só é possível porque recebe trabalho (do compressor).
- 4 é falsa: o rendimento de Carnot é $\eta = 1 - \dfrac{T_f}{T_q}$, que só chegaria a 100% se $T_f = 0\ \text{K}$ (inatingível). Portanto, é sempre menor que 100%.
Corretas: 1 e 3.
Alternativa B.
Em um laboratório de Física um garoto utiliza uma das lentes de seus óculos para projetar, na parede do fundo da sala, a imagem de uma figura desenhada no quadro pelo seu professor. A distância da lente até a parede onde será projetada a imagem é de 2,4 metros e, a distância da lente até o quadro (onde se encontra a figura-objeto) é de 12 metros. Com esses dados podemos afirmar que o garoto tem um problema de visão conhecido como ..............................., e o grau de sua lente é de ............. dioptrias. Qual das alternativas abaixo completa corretamente as lacunas?
Uma imagem projetada na parede é real, e só lente convergente forma imagem real de objeto real. Pela equação de Gauss, com $p = 12\ \text{m}$ e $p' = 2{,}4\ \text{m}$:
$$\frac{1}{f} = \frac{1}{12} + \frac{1}{2{,}4} = \frac{1 + 5}{12} = 0{,}5\ \text{m}^{-1}$$A vergência (grau) é $V = \dfrac{1}{f} = +0{,}5\ \text{di}$, positiva (lente convergente). Lentes convergentes corrigem a hipermetropia.
Alternativa E.
Durante as Olimpíadas de Pequim 2008, um goleiro de futebol bateu o tiro de meta, lançando a bola a uma distância de 48 metros. Considerando que a bola partiu sob um ângulo de 60° com o solo, e que o tempo de permanência no ar foi de 3,2 s, determine a velocidade no instante em que começou o lançamento.
Dados: $\cos 60° = 0{,}5$; $\text{sen}\,60° = 0{,}85$; $g = 10\ \text{m/s}^2$
Na horizontal o movimento é uniforme, então
$$v_x = \frac{\text{alcance}}{t} = \frac{48}{3{,}2} = 15\ \text{m/s}$$Como $v_x = v_0\cos 60°$:
$$v_0 = \frac{v_x}{\cos 60°} = \frac{15}{0{,}5} = 30\ \text{m/s}$$Alternativa C. (Observação: os dados do enunciado não são consistentes entre si (pela componente vertical, $t = 2v_0\,\text{sen}\,60°/g$ daria outro valor de $v_0$); a alternativa C é a que resulta da componente horizontal, o caminho esperado pela prova.)
Dois corpos, geometricamente idênticos e de mesma massa, são constituídos de substâncias diferentes. Quando os corpos são colocados na presença de fontes térmicas de mesma potência, o corpo que sofrerá maior aquecimento é aquele que tem.
Com a mesma potência e o mesmo tempo, os dois corpos recebem o mesmo calor $Q$. Como $Q = m\,c\,\Delta T$, com $m$ igual:
$$\Delta T = \frac{Q}{m\,c} \propto \frac{1}{c}$$O maior aquecimento ocorre no corpo de menor calor específico. A temperatura inicial, a condutibilidade e a dilatação não determinam $\Delta T$ aqui.
Alternativa B.