UEL 2018 · CE — Questões de Física comentadas — Método TEF

Messias está preparando um almoço e deseja gelar 10 latas da sua bebida preferida. Ele então as coloca dentro de uma caixa com isolamento térmico perfeito e sobre elas despeja gelo que está a uma temperatura de $0\,{}^\circ\text{C}$. Considerando que as trocas de calor se dão, única e exclusivamente, entre o gelo e as latas, pode-se afirmar que o módulo do calor perdido pelas latas é igual ao módulo do calor recebido pelo gelo.

Sabendo que a temperatura inicial das latas é de $20\,{}^\circ\text{C}$, que a capacidade térmica de cada lata é de $400\text{ cal}/{}^\circ\text{C}$ e que o calor latente de fusão do gelo é de $80\text{ cal/g}$, responda aos itens a seguir.

a) Determine a quantidade de calor extraído das latas até elas atingirem a temperatura de $0\,{}^\circ\text{C}$. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.

b) Calcule a massa de gelo necessária para baixar a temperatura das latas para $0\,{}^\circ\text{C}$. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.

Analise as figuras a seguir.

Um astronauta chegou a um planeta desconhecido, e deseja medir a aceleração da gravidade local. Para isso, ele conta com um sistema massa-mola como o da figura 1. Esse sistema foi calibrado na Terra ($g=10\text{ m/s}^2$), e a relação entre a distensão da mola e a massa pendurada em sua extremidade é mostrada no gráfico da figura 2. Devido à aceleração da gravidade do planeta, quando o astronauta pendurou uma massa de $10$ gramas, a mola distendeu $1{,}5\text{ cm}$.

A partir dessas informações, responda aos itens a seguir.

a) Determine a constante elástica da mola na unidade de N/m. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.

b) Determine a aceleração da gravidade do planeta de destino do astronauta, em $\text{m/s}^2$. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.

Em uma brincadeira de caça ao tesouro, o mapa diz que para chegar ao local onde a arca de ouro está enterrada, deve-se, primeiramente, dar dez passos na direção norte, depois doze passos para a direção leste, em seguida, sete passos para o sul, e finalmente oito passos para oeste.

A partir dessas informações, responda aos itens a seguir.

a) Desenhe a trajetória descrita no mapa, usando um diagrama de vetores.

b) Se um caçador de tesouro caminhasse em linha reta, desde o ponto de partida até o ponto de chegada, quantos passos ele daria? Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.

Em 1947 (portanto, há exatos 70 anos), foi criado o primeiro transistor pelos cientistas John Bardeen e Walter H. Brattain, nos laboratórios da Bell Telephone, nos Estados Unidos. Hoje, estes dispositivos são a base dos componentes que executam as funções lógicas nos mais diversos equipamentos eletrônicos, como o caixa eletrônico de bancos, o sistema de injeção eletrônica de automóveis, os computadores e os smartphones. Um transistor do tipo bipolar de junção é representado pelo símbolo da Figura 1, onde são indicados os três terminais do dispositivo, a Base, o Emissor e o Coletor.

No gráfico da Figura 2, são dadas as curvas características desse transistor (na configuração de emissor comum). Nesse gráfico, a corrente elétrica $I_C$ no coletor, estabelecida pela ddp $V_{CE}$ aplicada entre os terminais do coletor e do emissor, é controlada pelo valor da corrente elétrica $I_B$ aplicada ao terminal da base.

Considerando que a corrente na base é de $I_B=200\,\mu\text{A}$, obtenha a resistência elétrica entre o coletor e o emissor do transistor quando a ddp $V_{CE}=0{,}5\text{ V}$. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução desta questão.