A linha 1 (Azul) do metrô de São Paulo foi inaugurada em setembro de 1974 e opera hoje com uma extensão aproximada de 21 000 metros distribuídos por 23 estações, da estação Jabaquara à estação Tucuruvi. O tempo médio, para percorrer o trajeto entre as duas estações terminais citadas, é de, aproximadamente, 45 minutos.
Se um passageiro entra no vagão de um trem (metrô) na estação Jabaquara e desce apenas na estação Tucuruvi, podemos afirmar corretamente que a sua velocidade escalar média, em km/h, é, mais próxima de
A distância é $21\,000\,\text{m}=21\,\text{km}$ e o tempo é $45\,\text{min}=\dfrac{45}{60}\,\text{h}=0{,}75\,\text{h}$.
$$v_m=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{21}{0{,}75}=28\,\text{km/h}$$
O valor mais próximo entre as alternativas é $30\,\text{km/h}$.
Em uma aula de laboratório de calorimetria, um aluno da Fatec precisa determinar o calor específico de um material desconhecido de massa 1,0 kg. Para isso, ele usa, por 1 min, um forno elétrico que opera em 220 V e 10 A. Após decorrido esse tempo, ele observa uma variação de temperatura de 220 °C.
Considerando que o forno funciona de acordo com as características apresentadas, podemos afirmar que o calor específico determinado, em J/kg·K, foi de
Lembre que: $Q=m\cdot c\cdot\Delta\theta$
Energia fornecida pelo forno em $1\,\text{min}=60\,\text{s}$:
$$Q=P\,\Delta t=U\,i\,\Delta t=220\cdot10\cdot60=1{,}32\times10^{5}\,\text{J}$$
Como $Q=m\,c\,\Delta\theta$ e uma variação de $220\,{}^{\circ}\text{C}$ equivale a $220\,\text{K}$:
$$c=\frac{Q}{m\,\Delta\theta}=\frac{1{,}32\times10^{5}}{1{,}0\cdot220}=6{,}0\times10^{2}\,\text{J/(kg}\cdot\text{K)}$$
Um professor do curso de Materiais da Fatec apresentou aos alunos a seguinte citação:
“As fibras ópticas podem ser usadas para guiar a luz ao longo de um determinado caminho. A ideia é fazer um raio de luz percorrer uma fibra transparente, ricocheteando entre as suas paredes. Desde que o ângulo de incidência do raio na parede da fibra seja sempre maior que o ângulo crítico, o raio permanecerá sempre dentro dela mesmo que ela esteja curva”.
KIRK, Tim. Physics for the IB Diploma. Oxford University Press, 2003. Livre tradução.
Em seguida, pedi para que os alunos respondessem, de maneira assertiva, à qual conceito físico a citação se refere.
A resposta correta esperada pelo professor é
O texto descreve um raio que incide na parede da fibra com ângulo maior que o ângulo crítico e por isso é totalmente refletido, de modo que permanece dentro dela. O ângulo crítico é o ângulo limite, a partir do qual ocorre a reflexão total interna.
Difração, polarização, espalhamento e dispersão não descrevem esse confinamento do raio por reflexões sucessivas.
Para explicar o efeito Doppler, um professor do curso de Mecânica brinca com o uso de personagens de um desenho animado. Ele projeta uma figura do carro de Fred Flintstone no episódio em que ele e Barney Rubble eram policiais. A figura mostra a representação do carro visto de cima se deslocando para a direita com velocidade constante em módulo.
Na figura ainda, ele representa, em outra perspectiva, as personagens Betty Rubble e Wilma Flintstone. Os círculos representam as frentes de ondas sonoras de “YABBA DABBA DOO” emitidas pela sirene.
Considere que as observadoras Betty Rubble e Wilma Flintstone estejam em repouso na posição apresentada na figura.
Em relação ao som emitido do carro de Fred e Barney, é correto afirmar que
O carro se desloca para a direita. Na figura, as frentes de onda ficam mais próximas umas das outras à direita (à frente do carro) e mais afastadas à esquerda (atrás dele). Isso significa menor comprimento de onda à frente e maior atrás.
Como a velocidade do som é a mesma, $f=v/\lambda$ é maior onde $\lambda$ é menor. Wilma, à direita, recebe o som com frequência maior que Betty, à esquerda. Em outras palavras, Wilma o percebe mais agudo.
As alternativas que falam em “mais intenso” ou “mais alto” se referem a intensidade sonora, e o efeito Doppler altera a frequência percebida.
Dois fios condutores idênticos, paralelos entre si, e de comprimento infinito são percorridos simultaneamente por correntes elétricas de mesmo sentido e de mesma intensidade. Considere que eles estejam dispostos perpendiculares ao plano do papel desta prova.
Nessas condições, é correto afirmar que
O campo magnético de um fio longo tem linhas circulares em volta do fio. Como os fios são perpendiculares ao papel, essas circunferências ficam no plano do papel e o campo é tangente a elas, e não perpendicular ao plano. Isso descarta a alternativa A. Campos não são “repulsivos” (alternativa C): quem sofre atração ou repulsão são os fios.
Em cada fio, o campo criado pelo outro exerce força sobre a corrente. Com correntes de mesmo sentido, os campos têm sentidos tais que as forças sobre os fios apontam um para o outro: os fios se atraem. Correntes de sentidos opostos se repelem.
A alternativa B é imprecisa, pois as linhas são circulares em planos paralelos ao papel e não “ao plano”. A única afirmação inequívoca sobre o comportamento dos fios é a da atração.