CESUPA 2014.1 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Na engenharia, uma das principais preocupações com variações de temperatura que os materiais sofrem está relacionada com a dilatação térmica. O fenômeno ocorre pelas mais diversas causas e praticamente em todos os sistemas do nosso dia-a-dia, desde os pistões dos motores dos automóveis em funcionamento, até as grandes estruturas de engenharia, como edificações, pontes e ferrovias ( figura 1 ). Além disso, diferentes materiais respondem de maneira diferente à mesma variação de temperatura. Considere o gráfico do comprimento X em função da temperatura T, para dois materiais A e B, com suas temperaturas indo desde um valor inicial Ti até um valor final Tf e analise as afirmativas:

I – O material A é mais sensível a variações de temperatura que o material B;

II – Na temperatura T0 os dois materiais possuem o mesmo comprimento;

III – O coeficiente de dilatação linear do material B é maior que o coeficiente de dilatação linear do material A;

IV – Se na temperatura inicial Ti o comprimento do material A for maior que o do material B, o gráfico das dilatações dos materiais não terá nenhum ponto em comum; Estão corretas apenas:

Leia as seguintes sentenças relativas à atmosfera terrestre:

I - Sempre que ondas eletromagnéticas atravessam diferentes camadas da atmosfera terrestre, ocorrem variações na trajetória das ondas devido estas camadas possuírem propriedades ópticas distintas. Estas ondas podem ser, entre outras, sinais emitidos por estrelas distantes e captados por telescópios na Terra ou sinais gerados em satélites de telecomunicações ou de geolocalização (GPS). Estas chamadas distorções atmosféricas são fenômenos que precisam ser corrigidos ou previstos e compensados. Em ambos os exemplos, a trajetória das ondas através das camadas deve obedecer a ____________.

II – Na atmosfera terrestre, em pontos imediatamente acima da superfície, o vetor campo elétrico normalmente presente tem módulo de aproximadamente 150 N/C, direção vertical e sentido apontando de cima para baixo. Assim, podemos dizer que a Terra possui uma _______________.

III – A ionosfera é uma camada da atmosfera formada por gases altamente ionizados, sendo o Sol o maior responsável por essa ionização. Em relação às suas características elétricas, a ionosfera pode se comportar como um condutor, podendo assim refletir ondas eletromagnéticas em frequências específicas. Essa reflexão é utilizada para emissão e captação de sinais de comunicação a grandes distâncias na superfície da Terra. Com base na reflexão simples de uma onda, podemos dizer que o caminho percorrido pelo sinal desde a antena transmissora até o ponto de reflexão na ionosfera é _________ caminho que este sinal percorre deste ponto de reflexão até a antena receptora, estando ambas na mesma altitide. Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas:

O Sistema de Posicionamento Global (GPS - em inglês) foi desenvolvido para permitir a localização geográfica precisa de pontos na superfície da Terra. Ele é baseado no uso de satélites em órbita terrestre que transmitem informação, permitindo que seja calculada a distância entre os satélites e o usuário. Os satélites emitem continuamente informações sobre suas órbitas exatas e o tempo, obtido de um relógio atômico embarcado. Se forem usados três ou mais satélites, é possivel, através de triangularizações, determinar a localização de qualquer ponto da Terra, dentro de uma precisão conhecida. Supondo que estes satélites emitem sinais na frequência de 1500 MHz e movem-se ao redor da Terra em uma órbita circular de raio 24.000 km, com período de 12 h, qual o comprimento de onda do sinal obtido e qual a velocidade orbital aproximada destes satélites?

De acordo com a segunda Lei de Newton da mecânica a aceleração imposta a um objeto de massa m por uma força F é diretamente proporcional ao módulo da força: quanto maior o valor da força, maior será a aceleração do objeto. Entretanto, é conhecido pelo menos desde a época de Galileu, no século 17, que, se retirarmos a influência da atmosfera sobre o movimento, os objetos em queda pela ação da gravidade no mesmo local têm a mesma aceleração. Esta não depende do peso do objeto, ou seja, da força com que o objeto é puxado para baixo. Qual das afirmativas abaixo explica corretamente esta aparente contradição?

A chamada velocidade de escape é aquela necessária para um projétil escapar completamente da atração gravitacional de um planeta, ou de qualquer corpo celeste. Por exemplo, se um projétil for lançado a partir da superfície da Terra com velocidade menor do que 11,2 km/s ele será atraído novamente para a superfície, ou ficará em órbita ao redor do planeta. Se for lançado com uma velocidade acima deste valor, o projétil escapará da Terra e não ficará em órbita, mas continuará se afastando indefinidamente. Exemplos marcantes de objetos que atingiram velocidades maiores que a de escape da Terra foram as sondas que exploraram outros planetas do sistema solar. Até hoje, os únicos seres humanos que atingiram a velocidade de escape da Terra foram os astronautas das missões Apolo, que tinham como objetivo chegar até a Lua. Os casos mais extremos são as sondas Voyager, que atingiram a velocidade de escape em relação ao Sol, e hoje estão viajando fora do sistema solar, para não mais voltar. Se um projétil for lançado da superfície de um planeta de massa M e raio R, a velocidade de escape é calculada por:

$v=\sqrt{\dfrac{2GM}{R}}$

Em que G é a constante gravitacional universal.

Para comparar a velocidade de escape da Terra e de Marte, considere que a massa da Terra é dez vezes maior do que a de Marte e que o raio equatorial da Terra é o dobro do de Marte. Então, a velocidade de escape na superfície da Terra é aproximadamente

Um ferro elétrico de passar roupas é fabricado para funcionar com potência de 1200 W, em uma rede de 120 V. Sendo assim, qual a intensidade da corrente elétrica que percorrerá o ferro?