Nos aparelhos celulares modernos com câmera fotográfica é comum a utilização de lâmpadas de flash para melhorar a qualidade da foto digital em algumas situações. Esse dispositivo pode ser composto por um tubo preenchido com gás xenônio, com eletrodos em cada extremidade. Nesse tipo de flash pode-se usar capacitores com a finalidade de se armazenar energia elétrica em quantidade suficiente para se efetuar um disparo.
Considere a figura abaixo como sendo a associação de capacitores utilizada nesse aparelho, contendo os capacitores $C_1=100\,\mu\text{F}$, $C_2=300\,\mu\text{F}$ e $C_3=25\,\mu\text{F}$. Supondo que a bateria do celular esteja ligada exclusivamente à associação de capacitores e que ela fornece uma diferença de potencial de 3 V, marque a alternativa correta que dá o valor da carga elétrica no capacitor $C_1$ após o carregamento total.
Pela associação mostrada, $C_1$ está submetido à diferença de potencial de 3 V.
Assim, $Q_1=C_1U$.
$Q_1=100\,\mu\text{F}\cdot3\text{ V}=300\,\mu\text{C}$.
Logo, alternativa D.
O famoso herói dos quadrinhos Homem Aranha utiliza como mecanismo de locomoção suas teias, para se balançar entre os prédios da cidade de Nova York. De cima de uma dessas construções, podemos considerar que esse super-herói se comporta como um pêndulo simples se supusermos que ele tem dimensões desprezíveis e que não há dissipação de energia durante o movimento.
Nessas condições, suponha que o Homem Aranha queira se deslocar entre dois prédios de 90 m de altura lançando sua teia em um guindaste que esteja acima desses prédios e horizontalmente à meia distância das duas construções. Se, para ir de um edifício ao outro, ele necessite utilizar exatamente a amplitude máxima do movimento de pêndulo, quando sua teia totalmente esticada tiver comprimento de 40 m do topo de um dos edifícios até o guindaste, o tempo gasto pelo herói para chegar de um prédio a outro será de:
Adote $g=10\text{ m/s}^2$ e $\pi=3$.
O movimento entre uma extremidade e a outra corresponde a meio período.
Para um pêndulo simples:
$T=2\pi\sqrt{L/g}$.
$T=2\cdot3\sqrt{40/10}=6\cdot2=12\text{ s}$.
Logo, o tempo entre extremos é $T/2=6\text{ s}$.
No município de Mateiros (Tocantins), a 25 km do centro da cidade, descobriu-se o que se considera o primeiro fervedouro do Jalapão. O fervedouro é um poço de água azul transparente que nasce de um rio subterrâneo. A pressão que brota das areias claras é responsável pelo fenômeno de “ressurgência”, que torna difícil ao banhista afundar nas águas.
Considere um homem de massa 80 kg que esteja boiando com 80% de seu volume submerso nas águas do fervedouro. Admitindo que a densidade do banhista seja igual à densidade da água, que é de $1000\text{ kg/m}^3$, assinale a opção que dá a força vertical exercida no homem pelo fervedouro.
Adote $g=10\text{ m/s}^2$.
Se a densidade do banhista é igual à da água, seu volume total é
$V=m/\rho=80/1000=0{,}08\text{ m}^3$.
Com 80% submerso, $V_s=0{,}064\text{ m}^3$.
O empuxo da água é
$E=\rho gV_s=1000\cdot10\cdot0{,}064=640\text{ N}$.
O peso vale $P=800\text{ N}$. Para equilíbrio, a força adicional vertical do fervedouro deve completar:
$F+640=800\Rightarrow F=160\text{ N}$.
Logo, alternativa D.
Devido às altas temperaturas que, em média, incidem sobre a capital Palmas, é comum a utilização de ar condicionado em automóveis. Se um aparelho de ar condicionado retirar 800 cal a cada ciclo e, no processo, o ambiente interno do automóvel receber 1000 cal, a opção que dá a eficiência desse ar condicionado será:
Para um refrigerador, o coeficiente de desempenho é
$\varepsilon=Q_f/W$.
Se o aparelho retira $Q_f=800\text{ cal}$ e rejeita $Q_q=1000\text{ cal}$, então
$W=Q_q-Q_f=200\text{ cal}$.
Logo, $\varepsilon=800/200=4$.
Portanto, alternativa B.
Um pêndulo simples está preso ao teto por um fio de 1,015 m, leve, inextensível e isolante, sendo que a massa suspensa por ele está inicialmente neutra. Um campo elétrico uniforme de intensidade igual a 50 N/C é aplicado para baixo paralelamente à força peso do pêndulo. Adotando-se a aceleração da gravidade local como $10\text{ m/s}^2$, tem-se:
1. Enquanto a carga elétrica do pêndulo permanecer neutra, o período do mesmo será igual a 2 segundos.
2. Se a massa do pêndulo for 5 g e a carga igual a $-1\text{ mC}$, então o mesmo deixará de oscilar e tensionar o fio.
3. Se uma carga elétrica de $500\,\mu\text{C}$ for agora colocada na massa do pêndulo, então o período do mesmo aumentará.
4. Se uma carga elétrica de $-500\,\mu\text{C}$ for colocada na massa do pêndulo, então o período do mesmo diminuirá.
Está(ão) correta(s):
1. ✓ Para a carga neutra, $T=2\pi\sqrt{L/g}$. Com $L=1{,}015\text{ m}$ e $g=10\text{ m/s}^2$, resulta aproximadamente 2 s.
2. ✓ Para $m=5\text{ g}=0{,}005\text{ kg}$ e $q=-1\text{ mC}$, a força elétrica tem módulo $F_e=|q|E=0{,}001\cdot50=0{,}05\text{ N}$, igual ao peso $mg=0{,}05\text{ N}$, porém para cima. A resultante vertical efetiva se anula, retirando a força restauradora gravitacional.
3. ✗ Carga positiva sofre força elétrica para baixo, aumentando a aceleração efetiva e diminuindo o período.
4. ✗ Carga negativa sofre força elétrica para cima, reduzindo a aceleração efetiva e aumentando o período.
Logo, estão corretas I e II — alternativa C.