CESUPA 2002 · Discursivas · 2 questões de Física · numeração do caderno original.
As respostas identificam quando há gabarito fornecido e quando decorrem da resolução. Inconsistências do original são explicadas nas resoluções.
Q1
Termologia — Transferência de calor
Casas antigas eram construídas com elevado pé direito (distância do piso ao teto) e porões (colchões de ar entre o solo e o piso), herança da arquitetura portuguesa. Esse modelo residencial proporcionava melhor conforto térmico do que as casas modernas baixas e com piso em contato com o solo. Com base nos processos de transmissão do calor, pede-se:
A)Explicar porque o pé direito elevado proporcionava melhor conforto térmico.
B)Sabendo que o solo absorve calor do Sol e transmite a outros corpos, justifique a influência dos porões no conforto térmico no interior das residências.
Resposta pela resolução — Método TEF
Resposta discursiva
Resolução comentada
(A) O ar aquecido fica menos denso e sobe por convecção. Um pé-direito maior permite que o ar mais quente se acumule acima da região ocupada pelas pessoas. (B) O ar no porão conduz calor pouco eficientemente e reduz a transferência por condução entre o solo aquecido e o piso. A ventilação do porão também pode remover parte do calor. A explicação pressupõe as condições de ventilação e insolação descritas, sem afirmar que toda casa alta será necessariamente mais fria.
Q2
Mecânica — Vazão e quantidade de movimento
Nas cidades modernas, os altos prédios modificam rotas de correntes de ar. Os ventos invadem apartamentos através de janelas abertas e exercem forças consideráveis em extensas paredes verticais. Considere uma corrente de ar com velocidade de 18 km/h (5 m/s) e que 1m3 = 1000 litros.
A)Calcule o fluxo de ar, em litros/segundo, através de uma janela de 1 m² de área.
B)Estima-se que a massa de ar que atinge frontalmente uma grande parede de um edifício, em 1 segundo, é da ordem de 2.000 Kg. Neste caso, calcule a intensidade média da força que o ar exerce sobre a parede. (Considere que a colisão do ar com o edifício é inelástica).
Resposta pela resolução — Método TEF
5.000 L/s; 10.000 N
Resolução comentada
(A) A vazão volumétrica é $Q=Av=1\cdot5=5$ m³/s = 5.000 L/s. (B) Admitindo que a componente normal da velocidade do ar caia de 5 m/s para zero ao atingir a parede, $F=\Delta p/\Delta t=2.000\cdot5/1=10.000$ N. A força do ar sobre a parede tem esse mesmo módulo, pela terceira lei de Newton.
