UEL 2019 · CE — Questões de Física comentadas — Método TEF

A figura a seguir apresenta o espectro eletromagnético e os diferentes tipos de radiação que o compõem.

Na realidade, todas as radiações são ondas eletromagnéticas e a classificação ocorre em termos do comprimento de onda $\lambda$, em metros, que está relacionado com a frequência $f$ da onda, em Hz ($\text{Hz}=\text{s}^{-1}$), pela relação $\lambda\cdot f=c$, onde $c$ é a velocidade da luz no vácuo ($c=3\cdot10^{8}\text{ m/s}$). A energia e a frequência das radiações se relacionam por $E=h\cdot f$, onde $h$ é a constante de Planck ($h=4\times10^{-15}\text{ eV/Hz}$). A partir das informações contidas na figura e no texto, responda aos itens a seguir.

a) Considerando que a frequência da radiação emitida pelo cobre (Cu) é de $2\times10^{18}\text{ Hz}$, determine a energia dessa radiação. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.

b) Determine o comprimento da onda e classifique o tipo de radiação emitida pelo cobre. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.

Considere a composição formada pelos dois sistemas mecânicos, na figura a seguir.

Na parte superior, a haste rígida fixa no centro (ponto $O$) executa um movimento circular uniforme. Na parte de baixo, uma massa $m$ executa um movimento harmônico simples ao longo da superfície horizontal sem atrito, sob ação de uma mola de constante elástica $k$. A amplitude do deslocamento da massa ao longo da superfície horizontal é exatamente igual ao diâmetro da trajetória circular desenvolvida pela haste. A partir dessas informações, responda aos itens a seguir.

a) Deseja-se sincronizar o movimento circular da haste com o movimento periódico do sistema massa-mola. A constante da mola vale $k=100\text{ N/m}$ e a massa é de $4\text{ kg}$. Se o comprimento da haste é de $20\text{ cm}$, determine o valor do módulo da velocidade linear ($v$) imposta à esfera para que os dois movimentos estejam sincronizados. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.

b) Deseja-se sincronizar o movimento periódico do sistema massa-mola com o movimento circular da haste. Se o período de rotação é $T=0{,}62\text{ s}$ e a constante da mola é $k=100\text{ N/m}$, determine o valor da massa para que os dois movimentos estejam sincronizados. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.

A hipertensão é uma doença que afeta aproximadamente 25% dos brasileiros e pode levar à morte. Como não tem cura, o controle da pressão arterial deve ser feito periodicamente nas pessoas diagnosticadas com a doença. Para medir a pressão, utiliza-se um aparelho conhecido por esfigmomanômetro, conforme demonstrado na figura 1 a seguir.

A bolsa que se infla de ar (manguito), figura 1, deve ser colocada no braço esquerdo do paciente na mesma altura do coração, uma vez que, conforme a hidrostática, a pressão é a mesma para fluidos em uma mesma altura em vasos comunicantes. Os valores de pressão arterial considerados normais são de $120\text{ mmHg}$ para pressão sistólica e de $80\text{ mmHg}$ para pressão diastólica, o famoso “12 por 8”. Considerando a densidade do sangue igual à da água, $d=1000\text{ kg/m}^3$, a aceleração da gravidade $g=10\text{ m/s}^2$, e que $1\text{ mmHg}$ de pressão equivale a $130\text{ Pa}$, responda aos itens a seguir.

a) Calcule qual seria o valor da pressão sistólica de uma pessoa normal caso o manguito fosse colocado em seu punho, conforme ilustra a figura 2. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.

b) Sendo o valor da pressão sistólica medida na altura do coração igual a $120\text{ mmHg}$, obtenha o valor da pressão arterial medida com a pessoa deitada, com o corpo todo em uma superfície plana, se o manguito for colocado no seu tornozelo. Justifique sua resposta.

A Torre Eiffel, localizada em Paris, na França, é feita de ferro, e quando está a uma temperatura de $15\,{}^\circ\text{C}$, possui uma altura de $325\text{ m}$. Dependendo do ângulo de insolação, um dos lados da torre pode aquecer mais do que o outro, fazendo com que o topo da torre sofra um pequeno desvio de sua posição devido à diferença na dilatação térmica do metal. Para avaliar a diferença de dilatação térmica entre os lados da torre, considere um sistema composto de duas barras de ferro fisicamente separadas de tamanhos iniciais iguais à da Torre quando a $15\,{}^\circ\text{C}$. Com o aumento da temperatura ambiente, uma das barras aquece a $25\,{}^\circ\text{C}$ e a outra, por receber a luz solar diretamente, aquece a $55\,{}^\circ\text{C}$. Sendo assim, ambas as barras sofrerão dilatação linear devido ao aquecimento.

Com base nessas informações e nos conhecimentos sobre calorimetria, responda aos itens a seguir.

a) Construa um diagrama esquemático da situação exposta no enunciado de forma a deixar evidente a incógnita do item b).

b) Encontre o valor da diferença de comprimento entre as barras, quando aquecidas. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.