A devastação causada por uma bomba atômica é explicada pelo fenômeno chamado fissão nuclear, processo em que ocorre a quebra de um átomo para a liberação de energia. Esse processo foi muito bem explicado pela equação $E=mc^2$ de Einstein, mostrando a equivalência entre massa e energia.
Para comparar a potência dessas bombas, geralmente é usada a nomenclatura kiloton para indicar quantas quilotoneladas (mil toneladas) de TNT equivalem a essa bomba. Na bomba de Hiroshima, por exemplo, o material que sofreu a fissão era o urânio-235, liberando uma energia de aproximadamente $12$ kilotons, equivalente a $5{,}04\times10^{13}\text{ J}$.
Considerando $c^2=9\times10^{16}$, para que essa energia seja atingida, a massa de urânio-235 que se transformou em energia deve ser de
Pela equivalência massa–energia, $E=mc^2$.
$m=\dfrac{E}{c^2}=\dfrac{5{,}04\times10^{13}}{9\times10^{16}}=5{,}6\times10^{-4}\text{ kg}$.
Convertendo para gramas: $5{,}6\times10^{-4}\text{ kg}=0{,}56\text{ g}$.
Logo, alternativa C.
Quando o coração se encontra em seu estado normal, sem danos, ele recebe estímulos elétricos regulares, que geram os batimentos cardíacos. Em casos de fibrilação atrial, esses estímulos são desregulados e, assim, há alterações no ritmo cardíaco — a arritmia acelerada que caracteriza a doença. Isso pode ocasionar palpitações, cansaço ou mal-estar.
Por isso é importante o uso do desfibrilador, equipamento que dá uma descarga elétrica moderada no coração e faz com que o ritmo normal seja reestabelecido.
A American Heart Association (Associação Americana do Coração) sugere uma carga de $2\text{ J}$ por quilo do paciente. Sendo assim, considerando um paciente que possui $80\text{ kg}$, qual será a potência, em watts, aplicada pelo desfibrilador nesse paciente em um intervalo de $0{,}5\text{ s}$?
A energia recomendada é $2\text{ J/kg}$. Para $80\text{ kg}$:
$E=2\cdot80=160\text{ J}$.
A potência média é $P=\dfrac{E}{\Delta t}=\dfrac{160}{0{,}5}=320\text{ W}$.
Logo, alternativa E.
A capacidade que o ouvido humano tem de distinguir sons distintos é com certeza um dos grandes “superpoderes” que temos. Se prestarmos bastante atenção, é possível ter uma boa noção da distância de um som emitido de acordo com suas características.
Por exemplo, se uma pessoa está em um lugar bem amplo, dá um grito e escuta o som da própria voz se repetindo, temos o fenômeno chamado eco e sabemos com isso que essa pessoa está a mais de $17\text{ m}$ de distância. Ou então, se batemos palmas dentro de um salão e percebemos que o som é mais prolongado e demora muito para acabar, temos o fenômeno chamado reverberação.
Considere a seguinte situação: um homem está caminhando por uma rua deserta e para a $420\text{ m}$ de um muro. Esse homem então usa um apito uma única vez e percebe o som voltando após aproximadamente $2{,}36\text{ s}$.
Com essas informações, o valor aproximado para a velocidade do som naquela região é de
No eco, a onda sonora vai até o muro e retorna. Portanto, a distância total percorrida é $2\cdot420=840\text{ m}$.
$v=\dfrac{\Delta s}{\Delta t}=\dfrac{840}{2{,}36}\approx356\text{ m/s}$.
Logo, alternativa D.
Acidentes com motos atingem número recorde em 2021 e custam milhões ao SUS. Considere que, em um desses acidentes, o motociclista está se movendo a $108\text{ km/h}$ em uma via cuja velocidade máxima é de $70\text{ km/h}$.
Em consequência dessa imprudência, ele não consegue frear a tempo e colide com outro veículo que estava a $20\text{ m}$ no momento em que ele inicia a frenagem.
Sabendo que a desaceleração máxima que essa pessoa suporta é de $5\text{ m/s}^2$ e não levando em consideração o tempo de resposta, qual é a alternativa que melhor representa a distância mínima que esse motociclista deveria estar do veículo da frente para evitar a colisão?
Primeiro, $108\text{ km/h}=30\text{ m/s}$.
Na frenagem, $v^2=v_0^2+2a\Delta s$, com $v=0$ e $a=-5\text{ m/s}^2$:
$0=30^2-10\Delta s\Rightarrow\Delta s=90\text{ m}$.
Como $90\text{ m}$ não aparece nas alternativas, a menor distância oferecida que ainda permite evitar a colisão é $100\text{ m}$.
Logo, alternativa D.
Ao medir a temperatura da atmosfera de sua casa, você não está simplesmente registrando a sensação térmica que seu corpo sente. O termômetro é um dispositivo que permite verificar a temperatura ambiente e pode apresentar diferentes escalas.
A imagem a seguir compara as três escalas de temperatura, sendo que as escalas Kelvin e Celsius são as mais usadas pelos cientistas.
Uma pessoa com febre alta (em torno de $40^\circ\text{C}$) ao usar um termômetro graduado em $^\circ\text{F}$ encontrará qual resultado?
A relação entre Celsius e Fahrenheit é $F=\dfrac{9}{5}C+32$.
Para $C=40$: $F=\dfrac{9}{5}\cdot40+32=72+32=104^\circ\text{F}$.
Logo, alternativa D.
As fibras musculares, quando estimuladas, se contraem. Ao se contraírem, como no caso de uma mola comprimida, um músculo exerce uma força. A força máxima (pressão) exercida pelo músculo é dada pela relação entre a força exercida pelo músculo e a sua área de seção transversal: $F_{\text{max}}=\dfrac{F}{A}$.
Um aluno de crossfit precisa puxar, usando os dois braços, um pneu com massa de $150\text{ kg}$, aplicando uma força paralela à superfície, na qual o coeficiente de atrito estático é de $0{,}7$.
Sendo a área da seção reta do músculo de seu braço igual a $15\text{ cm}^2$, determine a força máxima, em $\text{N/cm}^2$, que o músculo dele poderá exercer para realizar o exercício. Considere $g=10\text{ m/s}^2$.
A normal sobre o pneu é $N=mg=150\cdot10=1500\text{ N}$.
O atrito estático máximo é $F_{at}=\mu N=0{,}7\cdot1500=1050\text{ N}$.
Como o aluno usa os dois braços, cada braço exerce $525\text{ N}$.
Assim, $F_{\text{max}}=\dfrac{525}{15}=35\text{ N/cm}^2$.
Logo, alternativa C.
O desfibrilador cardíaco é um aparelho utilizado em casos de arritmia ou parada cardíaca para restabelecer os batimentos normais do coração. O desfibrilador externo manual conta com duas placas que devem ser posicionadas sobre o tórax do paciente e lubrificadas com um gel condutor apropriado.
O gráfico a seguir demonstra a variação da quantidade de carga elétrica, em um capacitor de um desfibrilador, em função da diferença de potencial (ddp) aplicada.
Determine a capacitância $C$ e a energia $U$ armazenada neste desfibrilador quando aplicada uma ddp de $3\text{ kV}$.
Para $V=3\text{ kV}=3000\text{ V}$, o gráfico indica $Q=0{,}24\text{ C}$.
$C=\dfrac{Q}{V}=\dfrac{0{,}24}{3000}=8{,}0\times10^{-5}\text{ F}=80\text{ μF}$.
A energia armazenada é $U=\dfrac{1}{2}CV^2$.
$U=\dfrac{1}{2}\cdot8{,}0\times10^{-5}\cdot(3000)^2=360\text{ J}$.
Logo, alternativa A.