Unesp · 2009 — 2ª Fase — Questões de Física comentadas — Método TEF

Desde maio de 2008 o IBAMA recebe imagens do ALOS (satélite de observação avançada da Terra) para monitorar o desmatamento na floresta Amazônica. O ALOS é um satélite japonês que descreve uma órbita circular a aproximadamente $700\text{ km}$ de altitude. São dados o raio e a massa da Terra, $r_T=6\,400\text{ km}$ e $M=6{,}0\cdot10^{24}\text{ kg}$, respectivamente, e a constante gravitacional, $G=6{,}7\cdot10^{-11}\text{ N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2$.

Determine o módulo da aceleração da gravidade terrestre, em $\text{m/s}^2$, na altitude em que esse satélite se encontra.

A figura mostra, em corte, um trator florestal “derrubador-amontoador” de massa $13\,000\text{ kg}$; $x$ é a abscissa de seu centro de gravidade (CG). A distância entre seus eixos, traseiro e dianteiro, é $DE=2{,}5\text{ m}$.

Admita que $55\%$ do peso total do trator são exercidos sobre os pontos de contato dos pneus dianteiros com o solo (2) e o restante sobre os pontos de contato dos pneus traseiros com o solo (1). Determine a abscissa $x$ do centro de gravidade desse trator, em relação ao ponto 1.

Adote $g=10\text{ m/s}^2$ e dê a resposta com dois algarismos significativos.

Buriti é uma palmeira alta, comum no Brasil central e no sul da planície amazônica. Um fruto do buriti – eles são pequenos e têm em média massa de $30\text{ g}$ − cai de uma altura de $20\text{ m}$ e pára, amortecido pelo solo (o buriti dá em solos fofos e úmidos). Suponha que na interação do fruto com o solo, sua velocidade se reduza até o repouso durante o tempo $\Delta t=0{,}060\text{ s}$. Considerando desprezível a resistência do ar, determine o módulo da força resultante média exercida sobre o fruto durante a sua interação com o solo.

Adote $g=10\text{ m/s}^2$.

As figuras mostram uma versão de um experimento – imaginado pelo filósofo francês René Descartes e bastante explorado em feiras de ciências – conhecido como ludião: um tubinho de vidro fechado na parte superior e aberto na inferior, emborcado na água contida em uma garrafa PET, fechada e em repouso. O tubinho afunda e desce quando a garrafa é comprimida e sobe quando ela é solta.

Na figura 1, o ludião está em equilíbrio estático, com um volume aprisionado de ar de $2{,}1\text{ cm}^3$, à pressão atmosférica $p_0=1{,}0\cdot10^{5}\text{ Pa}$. Com a garrafa fechada e comprimida, é possível mantê-lo em equilíbrio estático dentro d’água, com um volume de ar aprisionado de $1{,}5\text{ cm}^3$ (figura 2).

Determine a massa do tubinho e a pressão do ar contido no ludião na situação da figura 2. Despreze o volume deslocado pelas paredes do tubinho; supõe-se que a temperatura ambiente permaneça constante.

Adote, para a densidade da água, $\rho_{\text{água}}=1{,}0\text{ g/cm}^3$.

Em um acampamento, um grupo de estudantes coloca $0{,}50\text{ L}$ de água, à temperatura ambiente de $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, para ferver, em um lugar onde a pressão atmosférica é normal. Depois de $5{,}0\text{ min}$, observam que a água começa a ferver, mas distraem-se, e só tiram a panela do fogão depois de mais $10\text{ min}$, durante os quais a água continuou fervendo. Qual a potência calorífica do fogão e o volume de água contido na panela ao final desses $15\text{ min}$ de aquecimento?

Despreze o calor perdido para o ambiente e o calor absorvido pelo material de que é feita a panela; suponha que o fogão forneça calor com potência constante durante todo tempo. Adote para a densidade da água: $\rho_{\text{água}}=1{,}0\text{ kg/L}$.

São dados: calor específico da água: $c_{\text{água}}=4{,}2\cdot10^{3}\text{ J/(kg}\cdot{}^{\circ}\mathrm{C})$; calor latente de vaporização da água: $L_{\text{água}}=2{,}3\cdot10^{6}\text{ J/kg}$.

Dê a resposta com dois algarismos significativos.

A figura representa o gráfico do desvio ($\delta$) sofrido por um raio de luz monocromática que atravessa um prisma de vidro imerso no ar, de ângulo de refringência $A=50^{\circ}$, em função do ângulo de incidência $\theta_1$.

É dada a relação $\delta=\theta_1+\theta_2-A$, em que $\theta_1$ e $\theta_2$ são, respectivamente, os ângulos de incidência e de emergência do raio de luz ao atravessar o prisma (pelo princípio da reversibilidade dos raios de luz, é indiferente qual desses ângulos é de incidência ou de emergência, por isso há no gráfico dois ângulos de incidência para o mesmo desvio $\delta$).

Determine os ângulos de incidência ($\theta_1$) e de emergência ($\theta_2$) do prisma na situação de desvio mínimo, em que $\delta_{\text{mín}}=30^{\circ}$.

O Landsat 7 é um satélite de sensoriamento remoto que orbita a $700\text{ km}$ da superfície da Terra. Suponha que a menor área da superfície que pode ser fotografada por esse satélite é de $30\text{ m}\times30\text{ m}$, correspondente a um pixel, elemento unitário da imagem conjugada no sensor óptico da sua câmara fotográfica. A lente dessa câmara tem distância focal $f=5{,}0\text{ cm}$. Supondo que os pixels sejam quadrados, qual o comprimento dos lados de cada quadrado?

As constantes físicas da madeira são muito variáveis e dependem de inúmeros fatores. No caso da rigidez dielétrica ($E$) e da resistividade elétrica ($\rho$), são valores aceitáveis $E=5{,}0\cdot10^{5}\text{ V/m}$ e $\rho=5{,}0\cdot10^{4}\ \Omega\cdot\text{m}$, respectivamente, para madeiras com cerca de $20\%$ de umidade.

Considere um palito de madeira de $6{,}0\text{ cm}$ de comprimento e uma tora de madeira aproximadamente cilíndrica, de $4{,}0\text{ m}$ de comprimento e área média de seção normal $S=0{,}20\text{ m}^2$. Calcule a diferença de potencial mínima necessária para que esse palito se torne condutor e a resistência elétrica dessa tora de madeira, quando percorrida por uma corrente ao longo do seu comprimento.

Na figura, uma placa quadrada de lado $L=2{,}0\text{ cm}$, de material condutor, é percorrida por uma corrente elétrica no sentido $y$ crescente. Ao aplicarmos um campo magnético constante de módulo $B=0{,}80\text{ T}$, os portadores de carga em movimento, que originam a corrente de intensidade $i$, são deslocados provocando um acúmulo de cargas positivas na borda de trás e negativas na da frente, até que a diferença de potencial entre essas bordas se estabilize com valor $\Delta V=4{,}0\cdot10^{-7}\text{ V}$, o que resulta em um campo elétrico uniforme na direção $x$, decorrente dessa separação de cargas, que compensa o efeito defletor do campo magnético. Esse fenômeno é conhecido como efeito Hall.

Determine o módulo do vetor campo elétrico $\vec E$, gerado na direção $x$, e o módulo da média das velocidades dos portadores de carga na direção $y$.