Unicap 2023.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Um estudante inventivo bolou um experimento para estimar os efeitos da resistência do ar durante o movimento de queda de um objeto. Para o experimento, o estudante utilizou uma bola de madeira, não muito densa, de $50\,\mathrm{g}$ de massa, e um dispositivo para marcar o tempo de queda da bola. O experimento consistia em deixar a bola cair de uma altura de $5\,\mathrm{m}$ dentro de um tubo, para evitar efeitos de correntes de ar, como ilustrado na Figura 1.

Após várias medições, o estudante anotou o tempo médio de queda da bola: $0{,}8\,\mathrm{s}$. Com base em suas medidas, o estudante concluiu que o percentual da energia dissipada pelo ar na queda de sua bola de madeira é de (use $g=10\,\mathrm{m/s^2}$):

O raspa-raspa é uma bebida gelada que faz muito sucesso nas praias do Recife. É feita com gelo raspado e xarope com sabor de fruta. Num dia típico e quente no Recife, um vendedor de raspa-raspa transporta uma barra de gelo. Sem recipiente isolante para transportar o gelo, o vendedor resolve enrolar a barra com uma manta (dessas que se usa em dias frios) com intuito de evitar o descongelamento rápido. Sobre a decisão do vendedor de raspa-raspa, pode-se dizer:

I – A manta ajuda a preservar o gelo por mais tempo, pois dificulta a troca de calor com o ambiente.
II – A manta ajuda a passar calor do gelo para o ambiente, derretendo o gelo mais rápido.
III – A manta gera calor que ajuda a derreter o gelo mais rápido.

Marque a alternativa CORRETA:

Os índices de poluição sonora aceitáveis no Brasil são definidos pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Segundo a ABNT, em zonas residenciais urbanas, o limite do nível sonoro em decibéis (dB) é de $55\,\mathrm{dB}$ de dia e $50\,\mathrm{dB}$ à noite. O proprietário de um bar, no bairro do Recife Antigo, liga um conjunto de caixas de som, com $3000\,\mathrm{W}$ de potência, para animar seus clientes à noite. A que distância do conjunto deve estar a mesa mais próxima para obedecer à norma da ABNT?

Dados: O nível em decibel (dB), $N$, é relacionado à intensidade, $I$, da fonte sonora pela fórmula: $N=10\log_{10}(I/I_0)$, onde $I_0=10^{-12}\,\mathrm{W/m^2}$. (Use $\pi=3$).

O filme Matrix, de 1999, é um filme de ação e ficção científica cujo enredo descreve um futuro ciberpunk distópico no qual as máquinas inteligentes dominam o mundo e utilizam os humanos como fonte de energia. No filme, os humanos são criados em cápsulas que convertem sua energia térmica em energia elétrica para as máquinas. Para não se darem conta de sua situação real, os humanos são levados a perceber uma realidade simulada por computador: “a Matrix”. Sabe-se que o corpo humano pode dissipar entre $60$ e $180\,\mathrm{W}$ de potência térmica. Suponha que a cápsula da matrix exista, como esquematizada na Figura 2 e aproveite $110\,\mathrm{W}$ de potência térmica gerada pelo corpo humano.

Quantos humanos seriam necessários para utilizar uma cafeteira ligada em $220\,\mathrm{V}$ que drena uma corrente de $3{,}0\,\mathrm{A}$?

Para realizar uma demonstração em sala de aula, utilizando uma lente delgada, um professor colocou um objeto de $10\,\mathrm{cm}$ de altura a $20\,\mathrm{cm}$ da lente, como na Figura 3. A lente tem distância focal $f=+30\,\mathrm{cm}$.

Quando os estudantes observarem o objeto através da lente, a altura será:

Um catador desenvolve um dispositivo para prensar materiais mais rígidos, antes de armazená-los. O dispositivo é ilustrado na Figura 4.

A ideia do catador é que, ao pegar um material mais rígido, ele possa ficar de pé sobre a placa A, como mostrado na respectiva figura 4, a fim de aplicar mais pressão em B ao adicionar todo o seu peso, $P$. As placas A e B têm áreas $0{,}09\,\mathrm{m^2}$ e $0{,}01\,\mathrm{m^2}$, respectivamente. Se o catador de $80\,\mathrm{kg}$ ficar de pé sobre a placa A, a máxima pressão que ele exerce sobre um objeto a ser prensado, sob a placa B, é: (use $g=10\,\mathrm{m/s^2}$).

O Bambi Bucket, utilizado para combate a incêndios, é um recipiente dobrável em formato de balde, que é suspenso por cabo e transportado em um helicóptero. O sistema é utilizado no mundo todo em ações de combate aéreo a incêndios florestais ou em locais de difícil acesso. Uma unidade de combate a incêndios testa um suporte com único cabo para um Bambi Bucket. O sistema carregado, que inclui o "balde" com água, peças de conexão e válvula, pesa $1000\,\mathrm{kg}$. Durante o teste, com o helicóptero parado, o Bambi Bucket oscila no plano vertical entre os pontos A, B e C, como mostra a Figura 5.

Qual a máxima tração no cabo, durante essa oscilação (use $g=10\,\mathrm{m/s^2}$)?

Uma técnica em eletrônica quer reutilizar uma fonte de celular antiga para alimentar um pequeno motor DC de $4{,}8\,\mathrm{V}$. Ela sabe que a fonte tem saída de $11{,}4\,\mathrm{V}$ e $2{,}2\,\mathrm{A}$ e o motor possui uma resistência elétrica total de $4\,\Omega$. Para utilizar, adequadamente, a fonte com o motor dado, a técnica elaborou um esquema de ligação mostrado na Figura 6.

Quais devem ser os valores de $R_1$ e $R_2$, respectivamente, no esquema mostrado?

Numa fábrica, dois motores elétricos de alta potência drenam correntes $i_1=40\,\mathrm{A}$ e $i_2=25\,\mathrm{A}$, das fontes às quais estão ligados. Num determinado local, os dois cabos que ligam esses motores estão paralelos, a $20\,\mathrm{cm}$ de distância um do outro. Um estudante de engenharia elétrica, estagiando na fábrica, imagina um determinado instante de tempo em que as correntes estão em direções opostas (mas sem variar seus valores absolutos). Nesse caso, ele resolve calcular a intensidade do campo magnético gerado pela corrente $i_1$ nos pontos em que está o condutor por onde passa a corrente $i_2$ e a força que age, por metro, no mesmo condutor. Os valores encontrados pelo estudante, considerando sua situação imaginária foram, respectivamente:

Dado: $\mu=4\pi\times10^{-7}\,\mathrm{T\cdot m/A}$

Segundo especialistas em saúde, os valores consumidos diariamente de energia, em média, aconselhados para adultos saudáveis variam entre $1800$ e $2500$ calorias. Considere o corpo humano como uma máquina térmica (operando um ciclo de Carnot) que recebe parte dessa energia na forma de calor, trabalhando entre a temperatura interna corporal – $T_q$ – e a temperatura ambiente de $27\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ – $T_f$ (temperatura mínima média em Recife num mês quente). Nessa analogia, considere que o corpo recebe $2000$ calorias de calor, mas apenas $125$ calorias dessa energia são aproveitadas em forma de trabalho realizado pelo corpo. Qual deveria ser a temperatura interna do corpo ($T_q$) nesse caso?