UPF · 2017.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Convertendo todas as velocidades para km/h. Para converter m/s, multiplica-se por 3,6:

$$50\text{ m/s}=50\cdot3{,}6=180\text{ km/h}$$

Para km/min, multiplica-se por 60:

$$1{,}6\text{ km/min}=96\text{ km/h}$$

Para m/min, multiplica-se por 60 e divide-se por 1000:

$$583\text{ m/min}=\frac{583\cdot60}{1000}\approx35\text{ km/h}$$

E para cm/s, multiplica-se por 0,036:

$$100\text{ cm/s}=3{,}6\text{ km/h}$$

Com o beija-flor a $88\text{ km/h}$, a maior velocidade é a das gaivotas: $180\text{ km/h}$.

A energia cinética depende da velocidade:

$$E_c=\frac{m\,v^2}{2}$$

Com $v$ constante, $E_c$ não se altera. Já a energia potencial gravitacional depende da altura:

$$E_p=m\,g\,h$$

Na descida, $h$ diminui, e $E_p$ também diminui. Essa energia que se perde não vira energia cinética: é dissipada pelo atrito e pelo vento contrário, o que mantém a velocidade constante.

O vaso cai em queda livre até o topo do colchão, por $31-1=30\text{ m}$:

$$v^2=2\,g\,h=2\cdot10\cdot30=600\text{ m}^2/\text{s}^2$$

No colchão, o vaso para ($v_f=0$) depois de $0{,}5\text{ m}$. Por Torricelli:

$$0=v^2-2\,a\,d\ \Rightarrow\ a=\frac{v^2}{2\,d}=\frac{600}{2\cdot0{,}5}$$

$$a=600\text{ m/s}^2$$

Equivale a 60 vezes a aceleração da gravidade, o que mostra por que frear num espaço maior reduz o impacto.

Pelo teorema de Stevin, a pressão num ponto de um líquido em equilíbrio, a uma profundidade $h$, é:

$$p=p_0+\rho\,g\,h$$

A pressão cresce linearmente com a profundidade, e a força que a água exerce sobre a parede é maior perto da base. Para suportá-la, a parede precisa ser mais espessa embaixo do que no topo.

A pressão atmosférica atua também do lado de fora da barragem, de modo que não explica a diferença.

A pressão atmosférica diminui com a altitude, de modo que a pressão externa sobre o balão cai. Como a borracha é elástica, a pressão interna acompanha a externa e diminui também.

A quantidade de gás é a mesma, e a lei geral dos gases relaciona:

$$\frac{p\,V}{T}=\text{constante}$$

Com $p$ menor (e a temperatura pouco alterada nessa faixa), o volume $V$ aumenta. O balão se expande, até um limite em que pode estourar.

Num ambiente aquecido, o ar quente fica menos denso e sobe, num processo de convecção:

$$\rho=\frac{m}{V}$$

O ar quente se acumula no topo e exerce ali uma pressão maior que a do ar externo. Essa diferença de pressão empurra o ar para fora pelo exaustor, que gira e permite a renovação do ar.

O gabarito oficial vincula o funcionamento do exaustor à pressão do ar quente acumulado na parte superior do ambiente; as outras alternativas não descrevem um mecanismo capaz de provocar a exaustão.

A força magnética sobre uma carga é:

$$F=|q|\,v\,B\,\text{sen}\,\theta$$

Ela é nula se $v=0$, e por isso, para o elétron experimentar a força, ele precisa estar em movimento. Também é nula se $\theta=0$ (movimento paralelo ao campo), o que descarta o movimento paralelo a $\vec B$.

A força depende da carga $q$ e da velocidade $v$, e é sempre perpendicular a $\vec v$ e a $\vec B$, o que muda a direção da velocidade sem mudar seu módulo.

A relatividade restrita trata de referenciais inerciais, aqueles que se movem uns em relação aos outros com velocidade constante. Seus postulados são: as leis da Física são as mesmas em todos eles, e a velocidade da luz no vácuo é a mesma, $c$, para qualquer observador inercial.

Como consequência, o tempo e o comprimento dependem do referencial, e o tempo deixa de ser absoluto:

$$\Delta t=\gamma\,\Delta t_0,\qquad\gamma=\frac{1}{\sqrt{1-v^2/c^2}}$$

Referenciais com velocidade variável são não inerciais, objeto da relatividade geral.