145 exercícios resolvidos de Física

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 .

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.

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 .

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.

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 .

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.

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.

Verificaçãodos conceitos cotidianos de temperatura e calor e os científicos

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Em nosso cotidiano, utilizamos as palavras ''calor'' e
''temperatura'' de forma diferente de como elas são usadas
no meio científico. Na linguagem corrente, calor é
identificado como ''algo quente'' e temperatura mede a
''quantidade de calor de um corpo''. Esses significados, no
entanto, não conseguem explicar diversas situações que
podem ser verificadas na prática.
Do ponto de vista científico, que situação prática mostra a
limitação dos conceitos corriqueiros de calor e temperatura?
A) A temperatura da água pode ficar constante durante o
tempo em que estiver fervendo.
B) Uma mãe coloca a mão na água da banheira do bebê para
verificar a temperatura da água.
C) A chama de um fogão pode ser usada para aumentar a
temperatura da água em uma panela.
D) A água quente que está em uma caneca é passada para
outra caneca a fim de diminuir sua temperatura.
E) Um forno pode fornecer calor para uma vasilha de água
que está em seu interior com menor temperatura do que a
dele.

Verificação do critério para saber qual forno de microondas é mais eficiente

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Com o objetivo de se testar a eficiência de fornos de microondas,
planejou-se o aquecimento em de amostras de
diferentes substâncias, cada uma com determinada massa,
em cinco fornos de marcas distintas. Nesse teste, cada forno
operou à potência máxima.
O forno mais eficiente foi aquele que:
A) forneceu a maior quantidade de energia às amostras.
B) cedeu energia à amostra de maior massa em mais tempo.
C) forneceu a maior quantidade de energia em menos tempo.
D) cedeu energia à amostra de menor calor específico mais lentamente.
E) forneceu a menor quantidade de energia às amostras em menos tempo.

Verificação do motivo de desapareciemnto de nuves do planeta Júpiter

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Júpiter, conhecido como o gigante gasoso, perdeu uma das
suas listras mais proeminentes, deixando o seu hemisfério
sul estranhamente vazio. Observe a região em que a faixa
sumiu, destacada pela seta na Figura do Enunciado.
A aparência de Júpiter é tipicamente marcada por duas
faixas escuras em sua atmosfera - uma no hemisfério norte
e outra no hemisfério sul. Como o gás está constantemente
em movimento, o desaparecimento da faixa no planeta
relaciona-se ao movimento das diversas camadas de nuvens
em sua atmosfera. A luz do Sol, refletida nessas nuvens,
gera a imagem que é captada pelos telescópios, no espaço ou
na Terra.
O desaparecimento da faixa sul pode ter sido determinado
por uma alteração:
A) na temperatura da superfície do planeta.
B) no formato da camada gasosa do planeta.
C) no campo gravitacional gerado pelo planeta.
D) na composição química das nuvens do planeta.
E) na densidade das nuvens que compõem o planeta.

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