UP 2017 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Se o cabo de sustentação de um elevador arrebentar, existem vários sistemas de segurança que o impedem de cair até o fundo do poço. Um deles é o sistema de freios (ou trava de movimento) que é acionado quando o elevador atinge uma determinada velocidade de queda. Esse sistema mecânico é baseado num cabo secundário preso ao carro do elevador que passa por uma polia reguladora de velocidade, sem deslizar sobre ela. Essa polia está fixada ao prédio. Preso ao centro dessa polia existe um dispositivo que consiste de uma mola presa a uma massa $m$. Quando a velocidade aumenta, a massa $m$ vai se afastando do centro da polia, e quando esta atinge uma velocidade máxima de rotação, uma trava é acionada. Seja $v_e$ a velocidade do elevador; $R$ o raio da polia reguladora; $r$ o raio da massa $m$ em movimento; e $\omega$ a velocidade angular da polia. Em relação a esse sistema de segurança, considere as seguintes afirmativas:

1. A velocidade de queda do elevador está conectada com a velocidade de rotação da polia reguladora por $v_e=\omega R$, uma vez que o cabo secundário não desliza na polia.

2. Quando a polia gira, a velocidade tangencial da massa $m$ é $v_m=v_e\,r/R$.

3. Quando a polia gira abaixo da velocidade máxima, a força $F$ que mantém a massa $m$ no movimento circular será $F=m\,v_e^2\,r/R^2$.

Assinale a alternativa correta.

Um corredor velocista corre $100\ \mathrm{m}$ em $10\ \mathrm{s}$. Um estudante de engenharia construiu um robô corredor que parte do repouso simultaneamente com o atleta e com aceleração constante alcança o corredor na linha de chegada. Após percorrer $100\ \mathrm{m}$, qual é a velocidade média do corredor e a velocidade final do robô, respectivamente, em m/s?

As empresas de TV a cabo usam cabo coaxial para transmitir sinais elétricos e evitar interferência eletromagnética. O cabo coaxial consiste num fio condutor elétrico revestido por um isolante que, por sua vez, é coberto por uma malha metálica e depois por uma capa de plástico.

Com base na estrutura do cabo coaxial e nos conceitos de eletricidade, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas:

( ) A malha metálica tem como finalidade evitar que o campo elétrico do fio condutor interfira no restante da rede elétrica.

( ) A malha metálica gera um campo elétrico interno que anula o campo elétrico do fio condutor.

( ) A malha metálica blinda o fio condutor dos efeitos de interferência de campos elétricos externos, devido ao efeito conhecido como gaiola de Faraday.

( ) A malha metálica atua como um solenoide, gerando um campo magnético que anula os efeitos de um campo elétrico externo.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.

Em edifícios altos, é comum que os moradores de apartamentos mais baixos reclamem com frequência que as torneiras, válvulas de descarga de banheiro e canos apresentam vazamentos. Uma maneira de resolver esse problema é a instalação de redutores de pressão, que não só evitará danos nas válvulas de torneiras, tubulações e descargas, como também reduzirá a vazão de água, gerando uma economia que chega a ser superior a $50\%$, auxiliando no uso racional dos recursos naturais. Se a diferença entre o nível da água na caixa de água até um apartamento for de $20\ \mathrm{m}$ de altura, qual é a diferença de pressão, em $\mathrm{N/m^2}$, entre esses pontos? (Considere a densidade da água $1000\ \mathrm{kg/m^3}$ e a aceleração da gravidade $10\ \mathrm{m/s^2}$.)

No quarto de João, os aparelhos usuais apresentam as seguintes potências elétricas: lâmpada de $60\ \mathrm{W}$, computador de $540\ \mathrm{W}$, videogame de $150\ \mathrm{W}$ e TV de $150\ \mathrm{W}$. No inverno ele usa também um aquecedor elétrico de $1500\ \mathrm{W}$. A tensão na rede é de $120\ \mathrm{V}$. João deseja proteger os equipamentos na rede elétrica através de um fusível e não quer que o fusível “queime” pelo consumo gerado por todos os eletrodomésticos. Qual deve ser a corrente elétrica, em ampères, que o fusível deve suportar em qualquer período do ano sem queimar, pelo uso dos equipamentos?

Com relação às características do som, numere a coluna da direita de acordo com sua correspondência com a coluna da esquerda.

1. Altura do som.
2. Timbre.
3. Intensidade sonora.
4. Onda sonora.

( ) É uma vibração longitudinal que se propaga em meio material com frequência entre $20$ e $20000\ \mathrm{Hz}$.

( ) É uma medida da amplitude da onda sonora, expressa em bel.

( ) Depende da frequência da onda sonora e classifica-se em agudo e grave.

( ) Característica sonora que permite distinguir sons de mesma frequência de diferentes fontes sonoras, por (exemplo, piano e violino).

Assinale a alternativa que apresenta a numeração correta da coluna da direita, de cima para baixo.

O gráfico ao lado mostra o aquecimento de dois corpos A e B constituídos do mesmo material, sendo $Q$ a quantidade de calor absorvida pelo corpo em função da sua temperatura. A massa do corpo A é de $75\ \mathrm{g}$. Com base no gráfico e nos conceitos de calorimetria, assinale a alternativa que apresenta a massa, em gramas, do corpo B.