145 exercícios resolvidos de Física

Verificação da afirmativa de um astronauta sobre o peso de um telescópio em órbita ao redor da Terra

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O ônibus espacial Atlantis foi lançado ao espaço
com cinco astronautas a bordo e uma câmera nova, que
iria substituir uma outra danificada por um curto-circuito no
telescópio Hubble. Depois de entrarem em órbita a 560 km
de altura, os astronautas se aproximaram do Hubble. Dois
astronautas saíram da Atlantis e se dirigiram ao telescópio.
Ao abrir a porta de acesso, um deles exclamou: "Esse
telescópio tem a massa grande, mas o peso é pequeno."
Considerando o texto e as leis de Kepler, pode-se afirmar
que a frase dita pelo astronauta:
A) se justifica porque o tamanho do telescópio determina
a sua massa, enquanto seu pequeno peso decorre da
falta de ação da aceleração da gravidade.
B) se justifica ao verificar que a inércia do telescópio é
grande comparada à dele próprio, e que o peso do
telescópio é pequeno porque a atração gravitacional
criada por sua massa era pequena.
C) não se justifica, porque a avaliação da massa e do
peso de objetos em órbita tem por base as leis de
Kepler, que não se aplicam a satélites artificiais.
D) não se justifica, porque a força-peso é a força exercida
pela gravidade terrestre, neste caso, sobre o
telescópio e é a responsável por manter o próprio
telescópio em órbita.
E) não se justifica, pois a ação da força-peso implica a
ação de uma força de reação contrária, que não existe
naquele ambiente. A massa do telescópio poderia ser
avaliada simplesmente pelo seu volume.

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Cálculo da quantidade de gasolina consumida por um gerador de energia

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É possível, com 1 litro de gasolina, usando todo o
calor produzido por sua combustão direta, aquecer
litros de água de a . Pode-se efetuar esse
mesmo aquecimento por um gerador de eletricidade, que
consome litro de gasolina por hora e fornece a um
resistor de , imerso na água, durante um certo
intervalo de tempo. Todo o calor liberado pelo resistor é
transferido à água.
Considerando que o calor específico da água é
igual a , aproximadamente qual a quantidade
de gasolina consumida para o aquecimento de água obtido
pelo gerador, quando comparado ao obtido a partir da
combustão?
A) A quantidade de gasolina consumida é igual para os
dois casos.
B) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é
duas vezes maior que a consumida na combustão.
C) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é
duas vezes menor que a consumida na combustão.
D) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é
sete vezes maior que a consumida na combustão.
E) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é
sete vezes menor que a consumida na combustão.

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Verificação da melhor tecnologia de transmissão de ondas de celular

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O progresso da tecnologia introduziu diversos
artefatos geradores de campos eletromagnéticos. Uma das
mais empregadas invenções nessa área são os telefones
celulares e smartphones. As tecnologias de transmissão de
celular atualmente em uso no Brasil contemplam dois
sistemas. O primeiro deles é operado entre as frequências
de e e constitui os chamados sistemas
. Já a tecnologia , ocupa a frequência de
.
Considerando que a intensidade de transmissão e o nível
de recepção ''celular'' sejam os mesmos para as
tecnologias de transmissão ou , se um
engenheiro tiver de escolher entre as duas tecnologias
para obter a mesma cobertura, levando em consideração
apenas o número de antenas em uma região, ele deverá
escolher:
A) a tecnologia , pois é a que opera com ondas de
maior comprimento de onda.
B) a tecnologia , pois é a que apresenta
Efeito Doppler mais pronunciado.
C) a tecnologia , pois é a que utiliza ondas que se
propagam com maior velocidade.
D) qualquer uma das duas, pois as diferenças nas
frequências são compensadas pelas diferenças nos
comprimentos de onda.
E) qualquer uma das duas, pois nesse caso as
intensidades decaem igualmente da frequência.

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Cálculo da largura de uma placa solar dada uma potência estabelecida

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O Sol representa uma fonte limpa e inesgotável de
energia para o nosso planeta. Essa energia pode ser
captada por aquecedores solares, armazenada e
convertida posteriormente em trabalho útil. Considere
determinada região cuja insolação - potência solar
incidente na superfície da Terra - seja de .
Uma usina termossolar utiliza concentradores solares
parabólicos que chegam a dezenas de quilômetros de
extensão. Nesses coletores solares parabólicos, a luz
refletida pela superfície parabólica espelhada é focalizada
em um receptor em forma de cano e aquece o óleo contido
em seu interior a . O calor desse óleo é transferido
para a água, vaporizando-a em uma caldeira. O vapor em
alta pressão movimenta uma turbina acoplada a um
gerador de energia elétrica.
Considerando que a distância entre a borda inferior e a
borda superior da superfície refletora tenha de largura, conforme a Figura do Enunciado, e que focaliza no receptor os de radiação
provenientes do Sol, e que o calor específico da água é
, então o comprimento linear do refletor parabólico necessário para elevar a temperatura
de (equivalente a ) de água de para ,
em uma hora, estará entre:
A) e .
B) e .
C) e .
D) e .
E) e .

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Verificação de como um olho humano enxerga um objeto sem as suas células responsáveis por identificar a cor

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Sabe-se que o olho humano não consegue diferenciar
componentes de cores e vê apenas a cor resultante,
diferentemente do ouvido, que consegue distinguir, por
exemplo, dois instrumentos diferentes tocados
simultaneamente. Os raios luminosos do espectro visível, que
têm comprimento de onda entre e , incidem na
córnea, passam pelo cristalino e são projetados na retina. Na
retina, encontram-se dois tipos de fotorreceptores, os cones e
os bastonetes, que convertem a cor e a intensidade da luz
recebida em impulsos nervosos. Os cones distinguem as cores
primárias: vermelho, verde e azul, e os bastonetes diferenciam
apenas níveis de intensidade, sem separar comprimentos de
onda. Os impulsos nervosos produzidos são enviados ao
cérebro por meio do nervo óptico, para que se dê a percepção
da imagem.
Um indivíduo que, por alguma deficiência, não consegue
captar as informações transmitidas pelos cones, perceberá
um objeto branco, iluminado apenas por luz vermelha,
como:
A) um objeto indefinido, pois as células que captam a luz
estão inativas.
B) um objeto rosa, pois haverá mistura da luz vermelha
com o branco do objeto.
C) um objeto verde, pois o olho não consegue diferenciar
componentes de cores.
D) um objeto cinza, pois os bastonetes captam
luminosidade, porém não diferenciam cor.
E) um objeto vermelho, pois a retina capta a luz refletida
pelo objeto, transformando-a em vermelho.

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Cálculo do lucro gerado pela venda de álcool que teve seu volume expandido pelo calor

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Durante uma ação de fiscalização em postos de
combustíveis, foi encontrado um mecanismo inusitado para
enganar o consumidor. Durante o inverno, o responsável
por um posto de combustível compra álcool por
, a uma temperatura de . Para revender o
líquido aos motoristas, instalou um mecanismo na bomba
de combustível para aquecê-lo, para que atinja a
temperatura de , sendo o litro de álcool revendido a
. Diariamente o posto compra mil litros de álcool
a e os revende.
Com relação à situação hipotética descrita no texto e dado
que o coeficiente de dilatação volumétrica do álcool é de
, desprezando-se o custo da energia gasta no
aquecimento do combustível, o ganho financeiro que o
dono do posto teria obtido devido ao aquecimento do
álcool após uma semana de vendas estaria entre:
A) e .
B) e .
C) e .
D) e .
E) e .

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Verificação de como funciona uma geladeira

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A invenção da geladeira proporcionou uma revolução no
aproveitamento dos alimentos, ao permitir que fossem armazenados e
transportados por longos períodos. A Figura do Enunciado apresentada ilustra o processo
cíclico de funcionamento de uma geladeira, em que um gás no interior de
uma tubulação é forçado a circular entre o congelador e a parte externa da
geladeira. É por meio dos processos de compressão, que ocorre na parte
externa, e de expansão, que ocorre na parte interna, que o
gás proporciona a troca de calor entre o interior e o exterior
da geladeira.
Disponível em: http://home.howstuffworks.com. Acesso em: 19 out. 2008 (adaptado).
Nos processos de transformação de energia envolvidos no funcionamento da geladeira:
A) a expansão do gás é um processo que cede a energia
necessária ao resfriamento da parte interna da
geladeira.
B) o calor flui de forma não-espontânea da parte mais
fria, no interior, para a mais quente, no exterior da
geladeira.
C) a quantidade de calor cedida ao meio externo é igual
ao calor retirado da geladeira.
D) a eficiência é tanto maior quanto menos isolado
termicamente do ambiente externo for o seu
compartimento interno.
E) a energia retirada do interior pode ser devolvida à
geladeira abrindo-se a sua porta, o que reduz seu
consumo de energia.

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Verificação do melhor ponto de iluminação em um palco de teatro

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Considere a seguinte situação hipotética: ao
preparar o palco para a apresentação de uma peça de
teatro, o iluminador deveria colocar três atores sob
luzes que tinham igual brilho e os demais, sob luzes
de menor brilho. O iluminador determinou, então, aos
técnicos, que instalassem no palco oito lâmpadas
incandescentes com a mesma especificação ( a ),
interligadas em um circuito com uma bateria, conforme
mostra a Figura do Enunciado.
Nessa situação, quais são as três lâmpadas que
acendem com o mesmo brilho por apresentarem igual
valor de corrente fluindo nelas, sob as quais devem se
posicionar os três atores?
A) , e .
B) , e .
C) , e .
D) , e .
E) , e .

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Verificação do fenômeno de propagação de ondas de rádio para grandes distâncias

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As ondas eletromagnéticas, como a luz visível e as ondas de
rádio, viajam em linha reta em um meio homogêneo. Então,
as ondas de rádio emitidas na região litorânea do Brasil não
alcançariam a região amazônica do Brasil por causa da
curvatura da Terra. Entretanto sabemos que é possível
transmitir ondas de rádio entre essas localidades devido a
ionosfera.
Com a ajuda da ionosfera, a transmissão de ondas planas
entre o litoral do Brasil e a região amazônica é possível por
meio da:
A) reflexão.
B) refração.
C) difração.
D) polarização.
E) interferência.

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Verificação do fusível a ser escolhido num carro

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Todo carro possui uma caixa de fusíveis, que são utilizados
para proteção dos circuitos elétricos. Os fusíveis são
constituídos de um material de baixo ponto de fusão, como o
estanho, por exemplo, e se fundem quando percorridos por
uma corrente elétrica igual ou maior do que aquela que são
capazes de suportar. A tabela na Figura do Enunciado mostra uma série de
fusíveis e os valores de corrente por eles suportados.
Um farol usa uma lâmpada de gás halogênio de de
potência que opera com . Os dois faróis são ligados
separadamente, com um fusível para cada um, mas, após um
mau funcionamento, o motorista passou a conectá-los em
paralelo, usando apenas um fusível. Dessa forma,
admitindo-se que a fiação suporte a carga dos dois faróis, o
menor valor de fusível adequado para proteção desse novo
circuito é o:
A) azul.
B) preto.
C) laranja.
D) amarelo.
E) vermelho.

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