CESUMAR 2007 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Os sistemas de circulação atmosférica baseada nas diferenças térmicas, existentes entre a linha do equador e a latitude $30^\circ$ em cada hemisfério, são conhecidos como células de Hadley. Nos níveis inferiores da atmosfera, o ar se desloca em direção ao equador, enquanto, nos níveis superiores, circula em direção aos pólos. A região dessas massas de ar setentrionais e meridionais denomina-se ZCI (zona de convergência intertropical); trata-se de uma área de baixa pressão atmosférica, geralmente marcada, sobre o oceano, por uma faixa de nuvens cúmulo-nimbo formada pela convecção do ar úmido ascendente. Analise as afirmativas que seguem e marque a correta:

Em 1872, Leland Stanford, magnata ferroviário e ex-governador da Califórnia, questionou Muybridge, renomado fotógrafo da época, sobre a possibilidade de comprovar se um cavalo galopando ficava, mesmo que por pouco tempo, com as quatro patas fora do chão. O sistema desenvolvido por Muybridge, representado na figura que segue, foi precursor para o posterior desenvolvimento das câmeras cinematográficas.

Obs.: Tanto as câmeras da série A como as da série B foram disparadas a cada $0{,}5\ \text{s}$. As fotos da série A dão o resultado do estudo do movimento do cavalo e as fotos da série B, o movimento de uma pessoa executando um movimento de rodopio vertical (cambalhota). Analise as afirmativas que seguem:

1. As câmaras fotográficas dispostas lado a lado, ver fig. 1, distanciam-se de $V/0{,}5$, onde $V$ é a velocidade desenvolvida pelo cavalo.
2. A freqüência de rotação executada pelo homem, com início em 1B e término em 11B, é de $0{,}2\ \text{Hz}$.
3. Se o filme com as fotos do cavalo for projetado em uma tela num intervalo de tempo de $4$ segundos, pode-se afirmar que o movimento projetado seria exibido em câmara lenta.

Todo teto côncavo pode ser chamado de abóbada. Esse tipo de cobertura foi muito empregado na construção de templos religiosos como o que será mostrado na figura 1. A figura 2 exibe o esquema de montagem desse tipo de cobertura feito com pedras. Na montagem, a pedra de número 6 é chamada de clave e deve ser colocada de forma simétrica em relação às outras que recebem o nome de aduelas. No detalhe (fig. 2), é mostrado o sistema de forças que age sobre a clave. Analise as afirmativas que seguem:

1. $\vec F_1+\vec F_2+\vec P=0$.
2. $P=-(F_1+F_2)$.
3. A resultante das forças que agem em cada um dos blocos de pedras deverá, obrigatoriamente, ser nula para que o arco se mantenha em pé.
4. Somente a resultante das forças que age sobre a clave deverá, obrigatoriamente, ser nula para que o arco se mantenha em pé.

Leonardo di ser Piero da Vinci, ou simplesmente Leonardo da Vinci (1452/1519), é considerado por vários o maior gênio da história da humanidade devido à sua multiplicidade de talentos para ciências e artes, sua engenhosidade e criatividade. Entre seus estudos/invenções estão desde uma simples corrente de bicicleta até estudos de helicópteros, aparelhos de mergulho e tantos outros que não nos cabem aqui enumerá-los.

Na figura abaixo, está representado seu estudo de um odômetro (aparelho para medir distâncias) e, ao lado, um esquema simplificado deste instrumento de medida que é amplamente utilizado em nossos dias, haja vista que atualmente todo carro possui um. Suponha que a cada volta das rodas C, a engrenagem A sofra um deslocamento angular de $6^\circ$. Analise as afirmações que seguem:

1. A cada volta das rodas C, o carrinho se desloca de uma distância de $1{,}2$ metros.
2. A cada volta da roda A, o carrinho se desloca de uma distância $86$ metros.
3. A velocidade angular da roda B é a mesma velocidade que a da roda A uma vez que as duas estão em contato por intermédio de seus dentes de engrenagem.
4. A velocidade linear da roda B é a mesma velocidade que a da roda A uma vez que as duas estão em contato por intermédio de seus dentes de engrenagem.

A equação que segue é conhecida como equação ou teorema de Bernoulli:

$$\frac{\rho V^2}{2}+\rho gy+P=K$$

Onde: $K$ = constante, $\rho$ = massa específica do fluido, $P$ = pressão (força/área), $V$ = velocidade escalar do fluido.

Essa equação é utilizada para estudar o comportamento aerodinâmico de uma asa de avião que tem seu perfil representado na figura 1 e, na figura 2, o perfil da mesma asa com as linhas de fluxo de ar ao seu redor. Em resumo, a equação nos revela que, quanto maior for a velocidade do fluxo de ar, menor será a pressão. De acordo com a equação, podemos concluir:

1. O empuxo que é representado na figura se dá devido à diferença de pressão entre o perfil superior e inferior da asa.
2. A velocidade do fluxo de ar ao longo do perfil superior (ACB) é maior que a velocidade do fluxo de ar ao longo do perfil inferior da asa (ADB) uma vez que elas deverão ser vencidas no mesmo intervalo de tempo pela massa de ar e sabendo que $\Delta S_{ACB}>\Delta S_{ADB}$ e que $\Delta t_{ACB}=\Delta t_{ADB}$.
3. A velocidade do fluxo de ar é maior ao longo do perfil inferior do que a velocidade ao longo do perfil superior da asa de forma a justificar o surgimento da força de sustentação representada na figura.