Ao visitar o Centro de Controle Operacional (CCO) do metrô de São Paulo, um grupo de estudantes registrou o tempo de percurso do trem entre as estações terminais de cinco linhas do metrô e apresentou a tabela a seguir.
| Linha | 1 – Azul | 2 – Verde | 3 – Vermelha | 4 – Amarela | 5 – Lilás |
|---|---|---|---|---|---|
| Tempo | 42 min | 30 min | 42 min | 33 min | 34 min |
(I) Linha 1 – Azul: 20,2 km
(II) Linha 2 – Verde: 14,7 km
(III) Linha 3 – Vermelha: 22,0 km
(IV) Linha 4 – Amarela: 12,8 km
(V) Linha 5 – Lilás: 20,1 km
(A) 23,3 km/h
(B) 28,9 km/h
(C) 29,4 km/h
(D) 31,4 km/h
(E) 35,3 km/h
$v_m=\dfrac{\Delta s}{\Delta t}$, com o tempo em horas:
I: $\dfrac{20{,}2}{0{,}70}\approx28{,}9$ km/h → B. II: $\dfrac{14{,}7}{0{,}50}=29{,}4$ → C. III: $\dfrac{22{,}0}{0{,}70}\approx31{,}4$ → D. IV: $\dfrac{12{,}8}{0{,}55}\approx23{,}3$ → A. V: $\dfrac{20{,}1}{0{,}567}\approx35{,}5$ → E.
Associação: I-B, II-C, III-D, IV-A, V-E.
Um balde com água pesando 5 kg é acelerado, de baixo para cima, por uma corda de massa desprezível, cuja tensão de ruptura é igual a 80 N. Considerando $g=10\,\mathrm{m/s^2}$, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a aceleração máxima, de baixo para cima, que o balde pode ter sem que a corda se rompa.
Segunda lei de Newton na vertical, com a tensão no limite: $T-mg=ma$.
$80-5\cdot10=5a\Rightarrow a=\dfrac{30}{5}=6\,\mathrm{m/s^2}$.
Ao descrever o tamanho de um navio de grande proporções, costuma-se usar expressões do tipo “ele desloca 20.000 toneladas”. Sobre o enunciado da hidrostática, que explica o significado dessa expressão, assinale a alternativa correta.
“Deslocar 20.000 toneladas” significa que o navio desloca uma massa de água de 20.000 t; pelo Princípio de Arquimedes, o empuxo equilibra o peso do fluido deslocado, aplicado no centro de gravidade (centro de empuxo) dessa porção.
a) é o Princípio de Pascal; b) descreve tensão superficial; c) é o Teorema de Stevin; d) trata de viscosidade. O enunciado de Arquimedes é o que descreve o empuxo como o peso do fluido deslocado.
Uma mergulhadora, transportando uma scuba, que contém ar comprimido para respiração, escuta um som proveniente da buzina de um barco que está, na superfície de um lago, diretamente sobre ela. No mesmo instante, um amigo que está nas margens do lago a uma distância de 17,0 m da buzina também ouve o som da buzina. Se a buzina está a 1,7 m acima da superfície da água e considerando que a velocidade do som, no ar, é igual a 340 m/s e que, na água, é igual a 1.450 m/s, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a distância entre a buzina e a mergulhadora.
O som chega ao amigo e à mergulhadora no mesmo instante: $t=\dfrac{17{,}0}{340}=0{,}05\,\mathrm{s}$.
Para a mergulhadora, parte do tempo é no ar (1,7 m): $t_{ar}=\dfrac{1{,}7}{340}=0{,}005\,\mathrm{s}$. Na água: $t_{\text{água}}=0{,}045\,\mathrm{s}$, logo $d_{\text{água}}=1450\cdot0{,}045=65{,}25\,\mathrm{m}$.
Distância buzina–mergulhadora: $1{,}7+65{,}25=66{,}95\,\mathrm{m}$.
Uma forma de cubos de gelo, com massa desprezível, contém 400 g de água a $20\,{}^\circ\mathrm{C}$. Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a quantidade de calor liberado pela água para resfriá-la até $0\,{}^\circ\mathrm{C}$ e solidificá-la.
Resfriamento: $Q_1=mc\Delta T=400\cdot1\cdot20=8000\,\mathrm{cal}$.
Solidificação: $Q_2=mL=400\cdot80=32000\,\mathrm{cal}$ (calor liberado).
Total liberado: $40000\,\mathrm{cal}$.
Embora se possa melhorar o rendimento de um motor a gasolina utilizando aditivos, regulando-o ou utilizando, na sua produção, materiais mais resistentes, os motores a gasolina terão rendimento sempre inferior aos motores do carro elétrico. Em relação ao funcionamento e ao rendimento de um motor a gasolina, atribua V (verdadeiro) ou F (falso) às afirmativas a seguir.
- ( )Os motores de automóveis (a gasolina ou a álcool), ônibus e caminhões são exemplos de máquinas térmicas. São sistemas semelhantes que envolvem combustíveis diferentes.
- ( )Os motores a gasolina sempre terão rendimento inferior aos elétricos, pois o aquecimento e o resfriamento são necessários para o próprio funcionamento do motor.
- ( )Um motor a gasolina realiza um processo cujo único efeito é transferir calor de um corpo mais frio para um corpo mais quente.
- ( )As perdas energéticas dos motores a gasolina são provocadas, exclusivamente, pelo atrito interno entre suas peças e pelo aquecimento dos fios, devido à corrente elétrica.
- ( )É impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclos periódicos, transforme toda a energia interna em trabalho.
1) V. Motores a combustão são máquinas térmicas.
2) V. Pela 2ª lei, o rendimento térmico é limitado (Carnot), enquanto o motor elétrico não depende de ciclo térmico.
3) F. O motor converte calor em trabalho; transferir calor do frio para o quente é o papel de um refrigerador.
4) F. As perdas não são “exclusivamente” atrito e efeito Joule: há calor rejeitado à fonte fria, exigido pela 2ª lei.
5) V. Enunciado de Kelvin–Planck.
Sequência V, V, F, F, V.
Os motores do tipo universal são construídos de tal forma que o enrolamento do estator fica ligado em série com o do rotor, conforme ilustra a figura a seguir.
- I.Conhecendo o tipo de material, o comprimento e a espessura do fio usado em cada enrolamento e a tensão elétrica, a intensidade da corrente elétrica pode ser calculada utilizando-se a lei de Ohm.
- II.As forças que atuam no rotor são proporcionais à intensidade da corrente elétrica que circula no rotor e ao campo magnético criado pelo enrolamento do estator.
- III.A intensidade do campo magnético, criado pelo enrolamento do estator, é proporcional à intensidade de corrente elétrica que o atravessa e ao número de voltas do fio que constitui esse enrolamento.
- IV.Em motores do tipo série, em que o fio do enrolamento do estator é mais grosso do que o do rotor, a corrente elétrica no estator tem maior intensidade que a corrente elétrica do rotor.
I) Correta. $R=\rho L/A$ e $i=U/R$.
II) Correta. $F=B\,i\,L$ (força magnética sobre o fio do rotor).
III) Correta. Para o enrolamento (solenoide), $B=\mu\,n\,i$: cresce com a corrente e com o número de espiras.
IV) Incorreta. Em série, a mesma corrente atravessa estator e rotor, independentemente da espessura do fio.
Corretas: I, II e III.
Os óculos e as lentes de contato têm a função de resolver problemas associados à focalização, a qual, na maior parte dos casos, é responsável pelos problemas relacionados à visão, isto é, o olho não produz imagens nítidas dos objetos ou das cenas. Esse tipo de distúrbio é denominado ametropia. Sobre o tipo de lentes de correção dos quatro tipos de ametropias mais comuns, considere as afirmativas a seguir.
- I.O olho míope forma a imagem antes da retina e, para a sua correção, usa-se lente esférica convergente.
- II.A hipermetropia corresponde a uma ametropia em que a imagem nítida é formada “atrás” da retina e, para a sua correção, utiliza-se lente esférica divergente.
- III.A correção do astigmatismo, ametropia que consiste na perda de focalização em determinadas direções, é feita com o uso de lentes cilíndricas.
- IV.Para pessoas portadoras de presbiopia, o problema está na visão de objetos próximos. A correção desse problema é obtida pelo uso de lentes esféricas convergentes para leitura.
I) Incorreta. A miopia é corrigida com lente divergente (a imagem se forma antes da retina).
II) Incorreta. A hipermetropia é corrigida com lente convergente.
III) Correta. O astigmatismo exige lentes cilíndricas.
IV) Correta. Na presbiopia, usam-se lentes convergentes para leitura.
Corretas: III e IV.
A fonte de energia de um carro elétrico é a bateria de tração que pode ser carregada por uma fonte de alimentação externa ou, quando o veículo está freando, pelo movimento reverso do motor. O processo de carregamento da bateria de tração do carro elétrico, quando ele está freando, ilustra uma das leis gerais da Teoria Eletromagnética. Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o enunciado dessa lei.
Na frenagem regenerativa, o motor funciona como gerador: o movimento das partes do motor varia o fluxo magnético e induz tensão. É a Lei de Faraday: a variação temporal do campo magnético gera campo elétrico.
b) Lei de Gauss; c) lei de Coulomb (3ª lei de Newton); d) Gauss para o magnetismo; e) Lei de Ampère.