145 exercícios resolvidos de Física

Verificação do tempo mínimo para abastecer um carro com energia solar

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Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que converte a energia do Sol em energia elétrica que, por sua vez, alimenta um motor elétrico. A imagem na Figura do Enunciado mostra o carro solar Tokai Challenger, desenvolvido na Universidade de Tokai, no Japão, e que venceu o World Solar Challenge de 2009, uma corrida internacional de carros solares, tendo atingido uma velocidade média acima de .
Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de , que o carro solar possua massa de 200kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de e rendimento de .
Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de é um valor mais próximo de:
A) 1,0s.
B) 4,0s.
C) 10s.
D) 33s.
E) 300s.

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Verificação do filtro solar a ser escolhido para absorção máxima na faixa UV-B

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A radiação ultravioleta é dividida, de acordo com três faixas de frequência, em , e , conforme a Figura do Enunciado 1.
Para selecionar um filtro solar que apresente absorção máxima na faixa , uma pessoa analisou os espectros de absorção de radiação de cinco filtros solares, conforma a Figura Enunciado 2.
Considere: velocidade da luz e .
O filtro solar que a pessoa deve selecionar é o:
A) V.
B) IV.
C) III.
D) II.
E) I.

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Verificação da espessura mínima da camada de óleo sobre uma camada de água para que permite que os raios refletidos fiquem de uma cor apenas

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Certos tipos de superfícies na natureza podem refletir luz de forma a gerar um efeito de arco-íris. Essa característica é conhecida como iridescência e ocorre por causa do fenômeno da interferência de película fina. A Figura do Enunciado ilustra o esquema de uma fina camada iridescente de óleo sobre uma poça d'água. Parte do feixe de luz branca incidente 1 reflete na interface ar/óleo e sofre inversão de fase 2, o que equivale a uma mudança de meio comprimento de onda. A parte refratada do feixe 3 incide na interface óleo/água e sofre reflexão sem inversão de fase 4. O observador indicado observará aquela região do filme com coloração equivalente à do comprimento de onda que sofre interferência completamente construtiva entre os raios 2 e 5, mas essa condição só é possível para uma espessura mínima da película. Considere que o caminho percorrido em 3 e 4 corresponde ao dobro da espessura E da película de óleo.
Em termos do comprimento de onda , a espessura mínima é igual a:
A) .
B) .
C) .
D) .
E) .

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Verificação da forma como o ar atmosférico pode armazenar o excedente de energia gerada num sistema elétrico

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O ar atmosférico pode ser utilizado para armazenar o excedente de energia gerada no sistema elétrico, diminuindo seu desperdício, por meio do seguinte processo: água e gás carbônico são inicialmente removidos do ar atmosférico e a massa de ar restante é resfriada até Presente na proporção de dessa massa de ar, o nitrogênio gasoso é liquefeito, ocupando um volume vezes menor. A energia excedente do sistema elétrico é utilizada nesse processo, sendo parcialmente recuperada quando o nitrogênio líquido, exposto à temperatura ambiente, entra em ebulição e se expande, fazendo girar turbinas que convertem energia mecânica em energia elétrica.
MACHADO, R. Disponível em: www.correiobraziliense.com.br. Acesso em: 9 set. 2013 (adaptado).
No processo descrito, o excedente de energia elétrica é armazenado pela:
A) expansão do nitrogênio durante a ebulição.
B) absorção de calor pelo nitrogênio durante a ebulição.
C) realização de trabalho sobre o nitrogênio durante a liquefação.
D) retirada de água e gás carbônico da atmosfera antes do resfriamento.
E) liberação de calor do nitrogênio para a vizinhança durante a liquefação.

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Verificação do motivo de a geladeira ser difícil de abrir após ser fechada

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Uma pessoa abre sua geladeira, verifica o que há dentro e depois fecha a porta dessa geladeira. Em seguida, ela tenta abrir a geladeira novamente, mas só consegue fazer isso depois de exercer uma força mais intensa do que a habitual.
A dificuldade extra em abrir a geladeira ocorre porque o(a):
A) volume de ar dentro da geladeira diminuiu.
B) motor da geladeira está funcionando com potência máxima.
C) força exercida pelo imã fixado na porta da geladeira aumenta.
D) pressão no interior da geladeira está abaixo da pressão externa.
E) temperatura no interior da geladeira é inferior ao valor existente antes de ela ser aberta.

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Cálculo do trabalho realizado pelo corpo de um corredor para obter velocidade

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Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde mundial dos 100 metros rasos mostrou que, apesar de ser o último dos corredores a reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros 30 metros foram os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em 3,78 segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram 13 passadas, mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante da corrida. Ao final desse percurso, Bolt havia atingido a velocidade máxima de .
Disponível em: http://esporte.uol.com.br. Acesso em: 5 ago. 2012 (adaptado).
Supondo que a massa desse corredor seja igual a 90kg, o trabalho total realizado nas 13 primeiras passadas é mais próximo de:
A) .
B) .
C) .
D) .
E) .

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Verificação do selo de qualidade a ser colocado numa garrafa térmica baseado nas temperaturas final e inicial

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Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa. O quadro na Figura do Enunciado apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura.
Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a e outra a , na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se .
Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica?
A) A.
B) B.
C) C.
D) D.
E) E.

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Verificação da forma de distribuição de duas tomadas e uma lâmpada para construir um circuito

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Um estudante, precisando instalar um computador, um monitor e uma lâmpada em seu quarto, verificou que precisaria fazer a instalação de duas tomadas e um interruptor na rede elétrica. Decidiu esboçar com antecedência o esquema elétrico.

''O circuito deve ser tal que as tomadas e a lâmpada devem estar submetidas à tensão nominal da rede elétrica e a lâmpada deve poder ser ligada ou desligada por um interruptor sem afetar os outros dispositivos'' - pensou.
Símbolos adotados na Figura do Enunciado:
Qual dos circuitos esboçados atende às exigências?
As Alternativas de Resposta estão nas Figuras de Resposta.

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Verificação entre as constantes elásticas de um estilingue com borracha ''dura'' e outro com borracha ''mole''

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Um garoto foi à loja comprar um estilingue e encontrou dois modelos: um com borracha mais ''dura'' e outro com borracha mais ''mole''. O garoto concluiu que o mais adequado seria o que proporcionasse maior alcance horizontal, , para as mesmas condições de arremesso, quando submetidos à mesma força aplicada. Sabe-se que a constante elástica (do estilingue mais ''duro'') é o dobro da constante elástica (do estilingue mais ''mole'').
A razão entre os alcances , referentes aos estilingues com borrachas ''dura'' e ''mole'' respectivamente, é igual a:
A) .
B) .
C) .
D) .
E) .

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Verificação do fenômeno Fata Morgana

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Será que uma miragem ajudou a afundar o Titanic? O fenômeno ótico conhecido como Fata Morgana pode fazer com que uma falsa parede de água apareça sobre o horizonte molhado. Quando as condições são favoráveis, a luz refletida pela água fria pode ser desviada por uma camada incomum de ar quente acima, chegando até o observador, vinda de muitos ângulos diferentes. De acordo com estudos de pesquisadores da Universidade de San Diego, uma Fata Morgana pode ter obscurecido os icebergs da visão da tripulação que estava a bordo do Titanic. Dessa forma, a certa distância, o horizonte verdadeira fica encoberto por uma névoa escurecida, que se parece muito com águas calmas no escuro.
Disponível em: http://apod.nasa.gov. Acesso em: 6 set. 2012 (adaptado).
O fenômeno ótico que, segundo os pesquisadores, provoca a Fata Morgana é a:
A) ressonância.
B) refração.
C) difração.
D) reflexão.
E) difusão.

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