Questõesde INSPER sobre Física
A figura mostra o esquema simplificado do funcionamento de
uma turbina a vapor,
que atua como uma máquina térmica.

Na caldeira, a água vaporiza e aumenta seu volume, sob
pressão constante. Na turbina, o vapor expande e realiza trabalho, girando as hélices da turbina, sem que ocorram trocas
de calor. Em seguida, no condensador, o vapor se transforma
em água líquida, cujo volume diminui sob pressão constante. Finalmente, a bomba impulsiona a água de volta para a
caldeira e, sendo a água praticamente incompressível, seu
volume permanece constante.
O diagrama P x V que mostra o ciclo da água no interior dessa máquina térmica e o trabalho por ela desenvolvido, dado
pela área sombreada, estão representados em:
A figura mostra o esquema simplificado do funcionamento de uma turbina a vapor, que atua como uma máquina térmica.
Na caldeira, a água vaporiza e aumenta seu volume, sob pressão constante. Na turbina, o vapor expande e realiza trabalho, girando as hélices da turbina, sem que ocorram trocas de calor. Em seguida, no condensador, o vapor se transforma em água líquida, cujo volume diminui sob pressão constante. Finalmente, a bomba impulsiona a água de volta para a caldeira e, sendo a água praticamente incompressível, seu volume permanece constante.
O diagrama P x V que mostra o ciclo da água no interior dessa máquina térmica e o trabalho por ela desenvolvido, dado
pela área sombreada, estão representados em:
Analise o diagrama que mostra as interações da energia solar com a superfície e a atmosfera terrestres.

(https://fisica.ufpr.br. Adaptado.)
Com base no diagrama, pode-se afirmar que
Analise o diagrama que mostra as interações da energia solar com a superfície e a atmosfera terrestres.
(https://fisica.ufpr.br. Adaptado.)
Com base no diagrama, pode-se afirmar que
Na região compreendida entre os planetas Marte e Júpiter
existe uma enorme quantidade de asteroides. Suponha que
um desses asteroides descreva uma órbita circular de raio
3,0 x 1011 m ao redor do Sol. Considerando a constante de
gravitação universal igual a 6,7 x 10-11 N.m2/ kg2, a massa
do Sol igual a 2,0 x 1030 kg e desprezando as forças gravitacionais que os outros asteroides e os planetas exercem sobre
o asteroide considerado, a aceleração centrípeta a que esse
asteroide está sujeito tem valor aproximado de
Usina Hidrelétrica Henry Borden
O complexo Henry Borden, localizado no sopé da Serra
do Mar, em Cubatão, é composto por duas usinas de alta
queda (720 m), denominadas Externa e Subterrânea, com
14 grupos de geradores que são acionados por turbinas
Pelton, perfazendo uma capacidade instalada de 890 MW,
para uma vazão de 160 m3/s.
(www.emae.com.br. Adaptado.)
Considerando a aceleração gravitacional igual a 10 m/s2 e
a massa específica da água igual a 1,0 x 103 kg/m3, o rendimento das usinas do complexo Henry Borden, dado pela
relação entre a capacidade instalada e a energia envolvida
na queda é de, aproximadamente,
Usina Hidrelétrica Henry Borden
O complexo Henry Borden, localizado no sopé da Serra do Mar, em Cubatão, é composto por duas usinas de alta queda (720 m), denominadas Externa e Subterrânea, com 14 grupos de geradores que são acionados por turbinas Pelton, perfazendo uma capacidade instalada de 890 MW, para uma vazão de 160 m3/s.
(www.emae.com.br. Adaptado.)
Considerando a aceleração gravitacional igual a 10 m/s2 e a massa específica da água igual a 1,0 x 103 kg/m3, o rendimento das usinas do complexo Henry Borden, dado pela relação entre a capacidade instalada e a energia envolvida na queda é de, aproximadamente,
A figura mostra uma criança que desliza por uma rampa inclinada de um ângulo θ, em relação à direção horizontal, em um
local em que a aceleração gravitacional vale 10 m/s2.

Considere que sen θ = 0,60, que cos θ = 0,80, que a criança partiu do repouso no ponto P e que, 3,0 segundos depois, passou pelo ponto Q, distante 18 m de P. O valor do coeficiente de atrito entre a superfície da rampa e a roupa da criança, suposto constante durante todo o deslocamento da criança, é
A figura mostra uma criança que desliza por uma rampa inclinada de um ângulo θ, em relação à direção horizontal, em um local em que a aceleração gravitacional vale 10 m/s2.
Considere que sen θ = 0,60, que cos θ = 0,80, que a criança partiu do repouso no ponto P e que, 3,0 segundos depois, passou pelo ponto Q, distante 18 m de P. O valor do coeficiente de atrito entre a superfície da rampa e a roupa da criança, suposto constante durante todo o deslocamento da criança, é
Considere um trem que se desloca horizontalmente, em movimento retilíneo e uniforme, com velocidade vt em relação
aos trilhos. No interior de um dos vagões desse trem, um objeto é lançado de uma altura h, com velocidade v0, na mesma
direção e sentido da velocidade do trem. Após certo tempo, o
objeto atinge o piso desse vagão a uma distância horizontal L
em relação à projeção vertical do ponto de lançamento, como
mostra a figura. Tanto a altura h quanto a velocidade v0, são
tomadas em relação ao piso do vagão.

Desprezando os efeitos da resistência do ar, se a velocidade
do trem for igual a 2vt, horizontal, constante e em relação aos
trilhos, e se o objeto for lançado do mesmo ponto e com a
mesma velocidade v0, em relação ao piso do vagão, na mesma direção e sentido do movimento do trem, o objeto atingirá
o piso do vagão a uma distância horizontal em relação à projeção vertical do ponto de lançamento igual a
Considere um trem que se desloca horizontalmente, em movimento retilíneo e uniforme, com velocidade vt em relação aos trilhos. No interior de um dos vagões desse trem, um objeto é lançado de uma altura h, com velocidade v0, na mesma direção e sentido da velocidade do trem. Após certo tempo, o objeto atinge o piso desse vagão a uma distância horizontal L em relação à projeção vertical do ponto de lançamento, como mostra a figura. Tanto a altura h quanto a velocidade v0, são tomadas em relação ao piso do vagão.
Desprezando os efeitos da resistência do ar, se a velocidade
do trem for igual a 2vt, horizontal, constante e em relação aos
trilhos, e se o objeto for lançado do mesmo ponto e com a
mesma velocidade v0, em relação ao piso do vagão, na mesma direção e sentido do movimento do trem, o objeto atingirá
o piso do vagão a uma distância horizontal em relação à projeção vertical do ponto de lançamento igual a
A distância percorrida, em certo intervalo de tempo, por uma partícula que se desloca sobre uma reta, sempre no
mesmo sentido, pode ser calculada a partir do gráfico da velocidade dessa partícula em função do tempo. Considere,
por exemplo, duas partículas P e Q cujas velocidades em metros por segundo, em função do tempo t ,em segundos,
sejam dadas, respectivamente, por
vp = 3t - 1 e vQ = log3 (t+1)
Nesse caso,
- -a distância percorrida pela partícula ܲ no intervalo de 0 a 1 segundo, em metros, é numericamente igual à
área da região identificada por ݀ no primeiro gráfico;
- -a distância percorrida pela partícula ܳ no intervalo de 0 a 2 segundos, em metros, é numericamente igual à
área da região identificada por dQ no segundo gráfico.

Se a partícula ܲ percorreu aproximadamente 0,8 metro no intervalo de 0 a 1 segundo, então a distância percorrida
pela partícula ܳ no intervalo de 0 a 2 segundos, em metros, foi de aproximadamente
- -a distância percorrida pela partícula ܲ no intervalo de 0 a 1 segundo, em metros, é numericamente igual à área da região identificada por ݀ no primeiro gráfico;
- -a distância percorrida pela partícula ܳ no intervalo de 0 a 2 segundos, em metros, é numericamente igual à área da região identificada por dQ no segundo gráfico.
Se a partícula ܲ percorreu aproximadamente 0,8 metro no intervalo de 0 a 1 segundo, então a distância percorrida
pela partícula ܳ no intervalo de 0 a 2 segundos, em metros, foi de aproximadamente
Os amortecedores servem não só para amortecer os
impactos que as rodas recebem, mas também para
impedir que estas tenham movimentos indesejados e
descontrolados. Sem eles, uma viagem de automóvel se
tornaria desconfortável e muito mais perigosa.
Eles absorvem as vibrações causadas nas molas pelos
buracos ou deformações das estradas por meio de um
cilindro que está rodeado por fluido hidráulico sob
pressão. A intensidade F da força de amortecimento
aplicada nas molas é proporcional à sua velocidade v.
Assim, quanto mais rápido as molas estiverem vibrando,
maior será a força de resistência aplicada pelo
amortecedor.
Disponível em: http://www.tecnologiadoglobo.com/2013/06/como‐funcionam‐os‐
amortecedores/. Acesso em 11.10.15. Texto adaptado
Suponha que c é a constante de proporcionalidade da
relação entre a força de amortecimento e a velocidade
das molas citada no texto. No SI (Sistema Internacional
de Unidades), a unidade de c é
O Complexo Termoelétrico Jorge Lacerda, localizado em
Santa Catarina, é considerado o maior complexo
termoelétrico a carvão da América do Sul. Suas três
unidades produzem cerca de 850 MW de potência
elétrica. Supondo que cada unidade produza a mesma
potência elétrica, quantas delas seriam necessárias para
produzir aproximadamente a mesma potência elétrica
que a Ivanpah Solar Electric Generating System?
Suponha que a máxima potência solar incidente nos
espelhos no deserto californiano seja igual a 1000 W/m² e que o rendimento global da Ivanpah Solar Electric
Generating System seja de 30%.


Recentemente, em 2013, o engenheiro Steve Knudsen,
do Laboratório Nacional Noroeste do Pacífico, EUA,
apresentou uma forma inovadora para “armazenar
energia elétrica”. Sua proposta consiste em utilizar a
energia excedente de usinas solares e eólicas, como a
Ivanpah Solar Electric Generating System, para bombear
o ar da superficie até um maciço qualquer de rochas
porosas. Tais rochas, tipicamente arenitos, estão a uma
profundidade bastante grande, cerca de 500 m, e têm a
capacidade de armazenar ar comprimido, como se
fossem uma grande bexiga. Quando necessário, o ar
pode ser liberado de volta a superfície, devolvendo a
energia que foi consumida para comprimi‐lo
anteriormente. Com um rendimento de cerca de 80%,
Knudsen afirma que cada maciço é capaz de alimentar,
em média, 85 mil residências!
O projeto de Knudsen mostra‐se como um projeto
alternativo em relação aos métodos tradicionais de
geração de energia. Assinale a alternativa que melhor
descreve seus diferenciais em relação aos demais
métodos:


O texto sobre segurança viária alerta sobre a
disseminação do texting, um dos principais fatores de
risco para acidentes no trânsito. Suponha que um
determinado motorista esteja dirigindo por uma rodovia
plana e horizontal, a 72 km/h, e resolva enviar uma
mensagem através de seu celular, distraindo‐se durante
5,5 segundos. Ao voltar seus olhos para a pista, ele se dá
conta que existe um engarrafamento logo à frente.
Felizmente, a frenagem é bem‐sucedida e o motorista
consegue evitar a colisão, parando rente à traseira de
um automóvel. Quantos metros o motorista percorreu
desde o início do texting até o fim da frenagem?
Considere que o tempo de reação desse motorista
(intervalo de tempo entre a percepção de uma
determinada situação e a resposta física do motorista)
seja de 0,5 s e que a desaceleração de seu veículo,
constante, tenha durado 4 s.
(...) Em 2030, os acidentes de trânsito devem se tornar a 7ª maior causa de óbitos no mundo, matando mais do que doenças como diabetes e hipertensão. (...)
(...) De acordo com o Conselho Nacional de Segurança dos Estados Unidos(National Safety Council), um em cada quatro acidentes de trânsito no país é causado por uso indevido de telefones por motoristas. Além disso, muito mais grave do que dirigir e falar ao telefone é a disseminação de um novo comportamento: fazer texting (trocar mensagens de texto) ao volante. Pesquisa de 2013 da Universidade de Utah, nos Estados Unidos, concluiu que o hábito de checar a todo momento o smartphone aumenta em 400% o risco de acidentes. Estima‐se que 5 segundos são o mínimo de tempo durante o qual a atenção de um motorista é desviada ao fazer texting ao volante. Se ele estiver a 80 km/h, terá percorrido a extensão de um campo de futebol sem ver direito o que se passa do lado de fora do carro. (...)
(...) Além de uma coalizão de esforços guiada por metas objetivas, o trabalho para a redução no número de acidentes de trânsito deve girar em torno de cinco principais pilares, conforme recomendação da ONU (...). Pilar 2 ‐ Veículos mais seguros: Defende a padronização técnica global dos veículos; a realização de rígidos testes de segurança; o desenvolvimento de carros inteligentes e sempre equipados com itens como cinto de segurança, airbag e freio ABS; e o investimento em pesquisa e desenvolvimento com foco nos usuários vulneráveis. (...)
Quando se resgatam as câmeras desses infelizes e se visualizam as fotos que eles tiraram no momento fatal, constata‐ se que não eram infelizes – todos morreram sorrindo. Ou, pelo menos, estavam sorrindo um segundo antes de despencarem no abismo ou serem trespassados pelo chifre do búfalo. Adaptado. Ruy Castro, Folha de S. Paulo 28/09/2015
Suponha que um determinado motorista colida a
36 km/h contra o automóvel que estava parado à sua
frente. Durante a colisão, o impacto no motorista é
amenizado graças à ação do airbag, uma bolsa que está
embutida no volante e que se infla em poucos milésimos
de segundo devido a uma reação química que produz gás
nitrogênio. Qual das alternativas seguintes indica a razão
entre a força de impacto média (força que o airbag
aplica no motorista) e o próprio peso do motorista, se o
intervalo de tempo de interação entre o motorista e o
airbag for de 0,5 s? Considere que a rodovia seja plana e
horizontal e que a intensidade do campo gravitacional
seja g = 10 m/s² .
(...) Em 2030, os acidentes de trânsito devem se tornar a 7ª maior causa de óbitos no mundo, matando mais do que doenças como diabetes e hipertensão. (...)
(...) De acordo com o Conselho Nacional de Segurança dos Estados Unidos(National Safety Council), um em cada quatro acidentes de trânsito no país é causado por uso indevido de telefones por motoristas. Além disso, muito mais grave do que dirigir e falar ao telefone é a disseminação de um novo comportamento: fazer texting (trocar mensagens de texto) ao volante. Pesquisa de 2013 da Universidade de Utah, nos Estados Unidos, concluiu que o hábito de checar a todo momento o smartphone aumenta em 400% o risco de acidentes. Estima‐se que 5 segundos são o mínimo de tempo durante o qual a atenção de um motorista é desviada ao fazer texting ao volante. Se ele estiver a 80 km/h, terá percorrido a extensão de um campo de futebol sem ver direito o que se passa do lado de fora do carro. (...)
(...) Além de uma coalizão de esforços guiada por metas objetivas, o trabalho para a redução no número de acidentes de trânsito deve girar em torno de cinco principais pilares, conforme recomendação da ONU (...). Pilar 2 ‐ Veículos mais seguros: Defende a padronização técnica global dos veículos; a realização de rígidos testes de segurança; o desenvolvimento de carros inteligentes e sempre equipados com itens como cinto de segurança, airbag e freio ABS; e o investimento em pesquisa e desenvolvimento com foco nos usuários vulneráveis. (...)
Quando se resgatam as câmeras desses infelizes e se visualizam as fotos que eles tiraram no momento fatal, constata‐ se que não eram infelizes – todos morreram sorrindo. Ou, pelo menos, estavam sorrindo um segundo antes de despencarem no abismo ou serem trespassados pelo chifre do búfalo. Adaptado. Ruy Castro, Folha de S. Paulo 28/09/2015
Segundo recomendações da ONU, um dos principais
equipamentos de segurança de um veículo é o freio ABS,
abreviação inglesa para Anti‐lock Breaking System (em
português, Sistema Antitravamento de Freios). Qual,
dentre as alternativas seguintes, explica corretamente o
motivo de o ABS ser tão importante em frenagens de
emergência?
(...) Em 2030, os acidentes de trânsito devem se tornar a 7ª maior causa de óbitos no mundo, matando mais do que doenças como diabetes e hipertensão. (...)
(...) De acordo com o Conselho Nacional de Segurança dos Estados Unidos(National Safety Council), um em cada quatro acidentes de trânsito no país é causado por uso indevido de telefones por motoristas. Além disso, muito mais grave do que dirigir e falar ao telefone é a disseminação de um novo comportamento: fazer texting (trocar mensagens de texto) ao volante. Pesquisa de 2013 da Universidade de Utah, nos Estados Unidos, concluiu que o hábito de checar a todo momento o smartphone aumenta em 400% o risco de acidentes. Estima‐se que 5 segundos são o mínimo de tempo durante o qual a atenção de um motorista é desviada ao fazer texting ao volante. Se ele estiver a 80 km/h, terá percorrido a extensão de um campo de futebol sem ver direito o que se passa do lado de fora do carro. (...)
(...) Além de uma coalizão de esforços guiada por metas objetivas, o trabalho para a redução no número de acidentes de trânsito deve girar em torno de cinco principais pilares, conforme recomendação da ONU (...). Pilar 2 ‐ Veículos mais seguros: Defende a padronização técnica global dos veículos; a realização de rígidos testes de segurança; o desenvolvimento de carros inteligentes e sempre equipados com itens como cinto de segurança, airbag e freio ABS; e o investimento em pesquisa e desenvolvimento com foco nos usuários vulneráveis. (...)
Quando se resgatam as câmeras desses infelizes e se visualizam as fotos que eles tiraram no momento fatal, constata‐ se que não eram infelizes – todos morreram sorrindo. Ou, pelo menos, estavam sorrindo um segundo antes de despencarem no abismo ou serem trespassados pelo chifre do búfalo. Adaptado. Ruy Castro, Folha de S. Paulo 28/09/2015
A física estabelece que a aceleração média (am) de um corpo em movimento é a razão entre as variações da velocidade
(∆v)e do tempo (∆t) correspondentes a esse movimento. Entretanto, para que seja feita a comparação entre as
acelerações observadas em diferentes fenômenos, as unidades de medida utilizadas devem ser as mesmas. No caso
dos lançamentos espaciais, é importante fazer a comparação com a aceleração da gravidade na Terra (g = 9,8 m/s2).
Fazendo‐se essa comparação com a aceleração que colocou a Apollo 11 a 185 quilômetros de altitude, obtemos um
valor
Fazendo‐se essa comparação com a aceleração que colocou a Apollo 11 a 185 quilômetros de altitude, obtemos um valor

Se o tempo que a Apollo 11 levou para sair da órbita terrestre e iniciar a aproximação para o pouso na Lua foi de cerca
de 8 horas, a quantidade de voltas completas que a nave precisou dar em torno do próprio eixo para equilibrar as
temperaturas extremas foi

Se a estação orbita a Terra com uma velocidade de
27000 km/h a 350 km de altitude, qual é, aproximadamente, a intensidade do campo gravitacional gerado
pela Terra na estação? Considere o raio da Terra igual a
6400 km

A água do “volume útil” de um reservatório costuma fluir
naturalmente, ou seja, por gravidade, através da
tubulação que alimenta a estação de tratamento. Sendo
assim, a utilização emergencial da água do “volume
morto” exige a utilização de bombas d´água, conforme
dito no texto. Qual é a potência mecânica necessária
para o bombeamento de 2 m3
/s da água do volume
morto de um determinado reservatório?
Considere que o desnível entre o ponto de captação de
água e o da tubulação de abastecimento seja de 15 m,
que a intensidade do campo gravitacional seja de
10m/s2 e que a densidade da água do volume morto seja
1,03 kg/L. Despreze quaisquer perdas de energia.

O “volume morto” de um reservatório corresponde à parcela de água que está localizada abaixo das comportas que
controlam o fluxo de abastecimento. Normalmente, se o nível do reservatório não sofrer grandes oscilações, essa
parcela de água não é renovada, acumulando uma grande quantidade de lodo, lixo e agentes tóxicos. Por esse motivo,
a densidade da água do volume morto é maior do que a da água do volume útil. Qual dos gráficos a seguir melhor
representa a pressão total (hidrostática + atmosférica) em função da profundidade, desde a superfície até o fundo do
volume morto do reservatório ilustrado no texto?

Suponha que um dos ramais da instalação elétrica de
uma determinada residência esteja alimentando 1
computador pessoal de 220 W e 10 lâmpadas
fluorescentes compactas de 11 W. Todos esses
equipamentos estão associados em paralelo e a tensão
nominal de alimentação é de 110 V. Qual deverá ser a
capacidade de um no break, em Ah (ampère‐hora), de
modo manter todos esses equipamentos funcionando
normalmente por um intervalo de tempo de 15
minutos?
OS CAMINHOS DO HIDROGÊNIO
Com avanços tecnológicos dos materiais e da eletrônica nos últimos 15 anos, as células tornaram‐se mais baratas e
formatadas para uso em situações mais corriqueiras.
(...)
Os no breaks [precursores das células] normalmente suprem a rede de computadores por 15 minutos, funcionam com
enormes pilhas e seu custo sai em torno de US$ 1 mil por kW. As células, para fazer o mesmo serviço, tendem a ficar
num preço em torno de US$ 1,5 mil pelo mesmo kW. “A vantagem da célula é que ela opera por um tempo que só é
limitado pela capacidade de armazenamento de combustível, podendo chegar a uma autonomia de muitos dias de
operação se conectada a tubulações de gás natural. Com isso, a manutenção fica menor, além de diminuir as exigências
de espaço físico e a emissão de poluentes. " [...]
Adaptado de: http://revistapesquisa.fapesp.br/2003/10/01/caminhos‐do‐hidrog%c3%aanio/. Acesso em 21.09.15.