Questõesde UNESP sobre Física
Procurando economizar energia, Sr. Artur substituiu seu televisor de LCD de 100 W por um de LED de 60 W, pelo qual
pagou R$ 1.200,00. Considere que o Sr. Artur utilizará seu
novo televisor, em média, durante cinco horas por dia e que
1 kWh de energia elétrica custe R$ 0,50. O valor pago pelo
novo televisor corresponderá à energia elétrica economizada
devido à troca dos televisores em, aproximadamente,
A Força Aérea Brasileira (FAB) pretende realizar em breve
o ensaio em voo do primeiro motor aeronáutico hipersônico
feito no país. O teste integra um projeto mais amplo cujo objetivo é dominar o ciclo de desenvolvimento de veículos hipersônicos.
Além do motor hipersônico, o projeto, chamado de Propulsão
Hipersônica 14-X, prevê a construção de um veículo aéreo
não tripulado (VANT), onde esse motor será instalado. O quadro mostra um comparativo entre a velocidade atingida pelo
VANT 14-X e por outros veículos aéreos.
Esses veículos podem ter suas velocidades descritas pelo
número de Mach (ou “velocidade Mach”), que é uma medida
adimensional de velocidade. O número Mach indica a razão
entre a velocidade de um corpo num meio fluido e a velocidade do som nesse meio. Assim, se um corpo chegou ao
número de Mach 5 no ar, ele atingiu cinco vezes a velocidade
do som no ar, ou seja, 1700 metros por segundo.
No caso do VANT 14-X, ele poderá atingir uma velocidade,
que corresponderá, aproximadamente, ao número de
Para analisar a queda dos corpos, um estudante abandona,
simultaneamente, duas esferas maciças, uma de madeira
e outra de aço, de uma mesma altura em relação ao solo
horizontal. Se a massa da esfera de aço fosse maior do que
a massa da esfera de madeira e não houvesse resistência do
ar, nesse experimento
Três esferas, x, y e z, feitas com materiais diferentes e de
massas iguais estavam, inicialmente, à mesma temperatura
ambiente (θamb) e foram mergulhadas, simultaneamente, em
água pura em ebulição, até entrarem em equilíbrio térmico
com a água. Em seguida, foram retiradas da água e deixadas sobre uma superfície isolante, até voltarem à mesma
temperatura ambiente. Os calores específicos dos materiais das esferas são cx
, cy
e cz
, de modo que cx
< c
y
< cz
.
Com os resultados desse experimento, foram construídos o
gráfico 1, relativo ao aquecimento das esferas até a temperatura de ebulição da água, e o gráfico 2, relativo ao resfriamento das esferas, até retornarem à temperatura ambiente.
Considerando que as trocas de calor tenham ocorrido a uma
taxa constante, a representação dos gráficos 1 e 2 é:
Para simular o sistema respiratório humano, um aparato com
duas bexigas representando os pulmões, uma membrana
elástica representando o músculo diafragma e um tubo flexível em forma de “Y”, representando a traqueia e os brônquios,
foi montado dentro de um recipiente plástico que representava a caixa torácica. Na figura 1, as bexigas estão vazias.
Deslocando-se a membrana elástica para baixo, as bexigas
se enchem, conforme a figura 2.
Em uma analogia entre esse aparato e o sistema respiratório
humano, o deslocamento da membrana elástica para baixo
corresponde
A figura mostra a visão aérea de um parque onde existem
ruas que podem ser utilizadas para corridas e caminhadas.
Nesse parque há uma pista ABCA em que uma pessoa corre
dando voltas sucessivas.
Considerando que as medidas dos segmentos AB, BC e AC
são, respectivamente, 60 m, 80 m e 100 m, e que o tempo cronometrado para dar uma volta no trecho BCDB foi de
40 s, a velocidade escalar média desenvolvida por essa pessoa nessa volta foi de
Quando a velocidade de um avião aumenta, o deslocamento
das moléculas da atmosfera provoca um aumento da chamada pressão dinâmica (Pd
) sobre o avião. Se a altitude de voo
é mantida constante, a pressão dinâmica, dada em Pa, pode
ser calculada por Pd
= k · v2
, sendo v o módulo da velocidade
do avião em relação ao ar, em m/s, e k uma constante positiva, que depende da altitude.
O gráfico que representa a relação correta entre Pd
e v é:
Quando a velocidade de um avião aumenta, o deslocamento das moléculas da atmosfera provoca um aumento da chamada pressão dinâmica (Pd ) sobre o avião. Se a altitude de voo é mantida constante, a pressão dinâmica, dada em Pa, pode ser calculada por Pd = k · v2 , sendo v o módulo da velocidade do avião em relação ao ar, em m/s, e k uma constante positiva, que depende da altitude.
O gráfico que representa a relação correta entre Pd e v é:
Em uma pista de patinação no gelo, um rapaz e uma garota
estão inicialmente em repouso, quando ele começa a empurrá-la, fazendo com que ela percorra cinco metros em linha
reta. O gráfico indica a intensidade da resultante das forças
aplicadas sobre a garota, em função da distância percorrida
por ela.
Sabendo que a massa da garota é 60 kg, sua velocidade
escalar, após ela ter percorrido 3,5 m, será
Uma família saiu de casa no mês de julho de 2020 e esqueceu de desligar da tomada alguns dos aparelhos elétricos de
sua residência, deixando-os em stand-by (modo de espera).
As figuras mostram as indicações no medidor da energia elétrica na residência nos dias 01.07.2020 e 30.07.2020, período de 30 dias em que essa família esteve ausente.
A potência total de todos os aparelhos que permaneceram
em modo de espera durante a ausência da família é de
Uma família saiu de casa no mês de julho de 2020 e esqueceu de desligar da tomada alguns dos aparelhos elétricos de sua residência, deixando-os em stand-by (modo de espera). As figuras mostram as indicações no medidor da energia elétrica na residência nos dias 01.07.2020 e 30.07.2020, período de 30 dias em que essa família esteve ausente.
A potência total de todos os aparelhos que permaneceram
em modo de espera durante a ausência da família é de
Para alcançar o teto de uma garagem, uma pessoa sobe em
uma escada AB e fica parada na posição indicada na figura 1.
A escada é mantida em repouso, presa por cordas horizontais, e apoiada no chão. Na figura 2 estão indicadas algumas
distâncias e desenhadas algumas forças que atuam sobre a
escada nessa situação: seu peso PE = 300 N, a força aplicada pelo homem sobre a escada FH = 560 N e a tração aplicada pelas cordas, . A força de contato com o solo, aplicada no
ponto B, não está indicada nessa figura.
Considerando um eixo passando pelo ponto B, perpendicular
ao plano que contém a figura 2, para o cálculo dos momentos
aplicados pelas forças sobre a escada, a intensidade da força
de tração é
Para alcançar o teto de uma garagem, uma pessoa sobe em uma escada AB e fica parada na posição indicada na figura 1. A escada é mantida em repouso, presa por cordas horizontais, e apoiada no chão. Na figura 2 estão indicadas algumas distâncias e desenhadas algumas forças que atuam sobre a escada nessa situação: seu peso PE = 300 N, a força aplicada pelo homem sobre a escada FH = 560 N e a tração aplicada pelas cordas, . A força de contato com o solo, aplicada no ponto B, não está indicada nessa figura.
Considerando um eixo passando pelo ponto B, perpendicular ao plano que contém a figura 2, para o cálculo dos momentos aplicados pelas forças sobre a escada, a intensidade da força de tração é
Um veículo (I) está parado em uma rodovia retilínea quando,
no instante t = 0, outro veículo (II) passa por ele com velocidade escalar de 30 m/s. Depois de determinado intervalo de
tempo, os dois veículos passam a trafegar com velocidades
escalares iguais, conforme demonstra o gráfico.
Desprezando as dimensões dos veículos, a distância que os
separava no instante em que suas velocidades escalares se
igualaram é de
Um veículo (I) está parado em uma rodovia retilínea quando, no instante t = 0, outro veículo (II) passa por ele com velocidade escalar de 30 m/s. Depois de determinado intervalo de tempo, os dois veículos passam a trafegar com velocidades escalares iguais, conforme demonstra o gráfico.
Desprezando as dimensões dos veículos, a distância que os
separava no instante em que suas velocidades escalares se
igualaram é de
A figura representa um feixe formado por dois raios de luz
monocromática, um azul e um vermelho, que se propagam
juntos pelo ar em uma direção definida pela reta r e incidem,
no ponto P, sobre uma lâmina de faces paralelas constituída
de vidro homogêneo e transparente.
Após atravessarem a lâmina, os dois raios de luz emergem
separados e voltam a se propagar pelo ar. Sendo nA e nV os
índices de refração absolutos do vidro para as cores azul e
vermelha, respectivamente, e sabendo que nA > nV, a figura
que melhor representa a propagação desses raios pelo ar
após emergirem da lâmina de vidro é:
A figura representa um feixe formado por dois raios de luz monocromática, um azul e um vermelho, que se propagam juntos pelo ar em uma direção definida pela reta r e incidem, no ponto P, sobre uma lâmina de faces paralelas constituída de vidro homogêneo e transparente.
Após atravessarem a lâmina, os dois raios de luz emergem
separados e voltam a se propagar pelo ar. Sendo nA e nV os
índices de refração absolutos do vidro para as cores azul e
vermelha, respectivamente, e sabendo que nA > nV, a figura
que melhor representa a propagação desses raios pelo ar
após emergirem da lâmina de vidro é:
Na maioria dos peixes elétricos as descargas são produzidas
por órgãos elétricos constituídos por células, chamadas eletroplacas, empilhadas em colunas.
Suponha que cada eletroplaca se comporte como um gerador ideal.
Suponha que o sistema elétrico de um poraquê, peixe elétrico de água doce, seja constituído de uma coluna com 5000
eletroplacas associadas em série, produzindo uma força eletromotriz total de 600 V.
(https://hypescience.com. Adaptado.)
Considere que uma raia-torpedo, que vive na água do mar,
possua um sistema elétrico formado por uma associação em
paralelo de várias colunas, cada uma com 750 eletroplacas
iguais às do poraquê, ligadas em série, constituindo mais da
metade da massa corporal desse peixe.
(www.megatimes.com.br. Adaptado.)
Desconsiderando perdas internas, se em uma descarga a
raia-torpedo conseguir produzir uma corrente elétrica total de
50 A durante um curto intervalo de tempo, a potência elétrica
gerada por ela, nesse intervalo de tempo, será de
Em uma atividade de sensoriamento remoto, para fotografar
determinada região da superfície terrestre, foi utilizada uma
câmera fotográfica constituída de uma única lente esférica
convergente. Essa câmera foi fixada em um balão que se
posicionou, em repouso, verticalmente sobre a região a ser
fotografada, a uma altura h da superfície.
Considerando que, nessa atividade, as dimensões das imagens nas fotografias deveriam ser 5000 vezes menores do
que as dimensões reais na superfície da Terra e sabendo que
as imagens dos objetos fotografados se formaram a 20 cm
da lente da câmera, a altura h em que o balão se posicionou
foi de
A sensibilidade visual de humanos e animais encontra-se dentro de uma estreita faixa do espectro da radiação
eletromagnética, com comprimentos de onda entre 380 nm
e 760 nm. É notável que os vegetais também reajam à radiação dentro desse mesmo intervalo, incluindo a fotossíntese e o crescimento fototrópico. A razão para a importância
dessa estreita faixa de radiação eletromagnética é o fato de
a energia carregada por um fóton ser inversamente proporcional ao comprimento de onda. Assim, os comprimentos de
onda mais longos não carregam energia suficiente em cada
fóton para produzir um efeito fotoquímico apreciável, e os
mais curtos carregam energia em quantidade que danifica
os materiais orgânicos.
(Knut Schmidt-Nielsen. Fisiologia animal:
adaptação e meio ambiente, 2002. Adaptado.)
A tabela apresenta o comprimento de onda de algumas cores
do espectro da luz visível:
Sabendo que a energia carregada por um fóton de frequência f é
dada por E = h × f, em que h = 6,6 × 10–34 J·s, que a velocidade
da luz é aproximadamente c = 3 × 108
m/s e que 1 nm = 10–9
m,
a cor da luz cujos fótons carregam uma quantidade de energia
correspondente a 3,96 × 10–19 J é
A sensibilidade visual de humanos e animais encontra-se dentro de uma estreita faixa do espectro da radiação eletromagnética, com comprimentos de onda entre 380 nm e 760 nm. É notável que os vegetais também reajam à radiação dentro desse mesmo intervalo, incluindo a fotossíntese e o crescimento fototrópico. A razão para a importância dessa estreita faixa de radiação eletromagnética é o fato de a energia carregada por um fóton ser inversamente proporcional ao comprimento de onda. Assim, os comprimentos de onda mais longos não carregam energia suficiente em cada fóton para produzir um efeito fotoquímico apreciável, e os mais curtos carregam energia em quantidade que danifica os materiais orgânicos.
(Knut Schmidt-Nielsen. Fisiologia animal: adaptação e meio ambiente, 2002. Adaptado.)
A tabela apresenta o comprimento de onda de algumas cores do espectro da luz visível:
Sabendo que a energia carregada por um fóton de frequência f é dada por E = h × f, em que h = 6,6 × 10–34 J·s, que a velocidade da luz é aproximadamente c = 3 × 108 m/s e que 1 nm = 10–9 m, a cor da luz cujos fótons carregam uma quantidade de energia correspondente a 3,96 × 10–19 J é
A figura representa o perfil, em um plano vertical, de um trecho de uma montanha-russa em que a posição de um carrinho de dimensões desprezíveis é definida pelas coordenadas x e y, tal que, no intervalo 0 ≤ x ≤ 2π, y = cos(x).
Nessa montanha-russa, um carrinho trafega pelo segmento
horizontal A com velocidade constante de 4 m/s. Considerando
g = 10 m/s2
,√2 = 1,4 e desprezando o atrito e a resistência do
ar, a velocidade desse carrinho quando ele passar pela posição de coordenada será
O gráfico representa a velocidade escalar de um nadador em
função do tempo, durante um ciclo completo de braçadas em
uma prova disputada no estilo nado de peito, em uma piscina.
(www.if.ufrj.br. Adaptado.)
Considerando que, em um trecho de comprimento 36 m, o
nadador repetiu esse ciclo de braçadas e manteve o ritmo de
seu nado constante, o número de braçadas completas dadas
por ele foi em torno de
O gráfico representa a velocidade escalar de um nadador em função do tempo, durante um ciclo completo de braçadas em uma prova disputada no estilo nado de peito, em uma piscina.
(www.if.ufrj.br. Adaptado.)
Considerando que, em um trecho de comprimento 36 m, o nadador repetiu esse ciclo de braçadas e manteve o ritmo de seu nado constante, o número de braçadas completas dadas por ele foi em torno de
Para obter energia térmica, com a finalidade de fundir determinada massa de gelo, produziu-se a combustão de um
mol de gás butano (C4H10), a 1 atm e a 25 ºC. A reação de
combustão desse gás é:
C4H10 (g) +13/2 O2
(g)→ 4CO2
(g) + 5H2
O (l)
As entalpias-padrão de formação (ΔH) das substâncias citadas estão indicadas na tabela:
Considerando que a energia térmica proveniente dessa reação foi integralmente absorvida por um grande bloco de gelo
a 0 ºC e adotando 320 J/g para o calor latente de fusão do
gelo, a massa de água líquida obtida a 0 ºC, nesse processo,
pelo derretimento do gelo foi de, aproximadamente,
Para obter energia térmica, com a finalidade de fundir determinada massa de gelo, produziu-se a combustão de um mol de gás butano (C4H10), a 1 atm e a 25 ºC. A reação de combustão desse gás é:
C4H10 (g) +13/2 O2 (g)→ 4CO2 (g) + 5H2 O (l)
As entalpias-padrão de formação (ΔH) das substâncias citadas estão indicadas na tabela:
Considerando que a energia térmica proveniente dessa reação foi integralmente absorvida por um grande bloco de gelo
a 0 ºC e adotando 320 J/g para o calor latente de fusão do
gelo, a massa de água líquida obtida a 0 ºC, nesse processo,
pelo derretimento do gelo foi de, aproximadamente,
Para completar minha obra, restava uma última tarefa:
encontrar a lei que relaciona a distância do planeta ao Sol
ao tempo que ele leva para completar sua órbita.
Por fim, já quase sem esperanças, tentei T2/D3. E funcionou! Essa razão é igual para todos os planetas! No início, pensei que se tratava de um sonho. Essa é a lei que
tanto procurei, a lei que liga cosmo e mente, que demonstra que toda a Criação provém de Deus. Minha busca está
encerrada.
(Apud Marcelo Gleiser. A harmonia do mundo, 2006. Adaptado.)
A lei mencionada no texto refere-se ao trabalho de um importante pensador, que viveu
Para completar minha obra, restava uma última tarefa: encontrar a lei que relaciona a distância do planeta ao Sol ao tempo que ele leva para completar sua órbita.
Por fim, já quase sem esperanças, tentei T2/D3. E funcionou! Essa razão é igual para todos os planetas! No início, pensei que se tratava de um sonho. Essa é a lei que tanto procurei, a lei que liga cosmo e mente, que demonstra que toda a Criação provém de Deus. Minha busca está encerrada.
(Apud Marcelo Gleiser. A harmonia do mundo, 2006. Adaptado.)
A lei mencionada no texto refere-se ao trabalho de um importante pensador, que viveu