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Terceira Fase (Nível 1)

Escrito por Lucas Tavares, Pedro Tsuchie, Lucas Praça, Vitor Takashi, João Victor Evers e Athur Gurjão

Questão 1

Um móbile fixado no teto está em equilíbrio estático, conforme a figura ao lado. As hastes, de massas desprezíveis, têm marcas verticais a cada a=5cm onde podem ser penduradas bolas. As massas das bolas estão indicadas na própria figura. Considere que m=30g , logo, uma bola marcada com $2m$ possui massa de 60g e assim por diante. Determine:

(a) A massa de Ma, em g.

(b) A massa de Mb, em g.

Assunto abordado
Solução
Gabarito

Questão 2

A figura ao lado mostra a etiqueta de informação nutricional de uma embalagem de um litro de leite integral. Observe que as linhas que começam com espaçamento inicial são subcategorias do grupo alimentar. Por exemplo, no grupo gorduras totais, que inclui todo o tipo de gordura, a etiqueta discrimina a parte que é saturada e a parte que é trans (entre outras). Os alimentos que fornecem energia pertencem aos grupos alimentares carboidratos, proteínas ou gorduras. Considere que um grama de carboidrato ou de proteína fornece aproximadamente 4 kcal (quilocalorias).

(a) Qual o valor energético em kcal de uma porção de leite?

(b) Considerando uma porção de leite, quanta energia, aproximadamente, em kcal, é fornecida por cada grama de gordura?

Assunto abordado
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Questão 3

Dentro de uma geladeira de temperatura interna Ti=6C há uma cuba de base quadrada de lado a=10cm . Dentro da cuba há 750g de água e 194,4g de manteiga na forma de uma barra cúbica. A figura ao lado, fora de escala, mostra a cuba com a água e a manteiga, onde h e H são, respectivamente, as alturas em relação à base da cuba dos níveis mais altos de água e de manteiga.

Considere que a manteiga tem temperatura de fusão Tf=26C e densidade constante de 0,9g/cm3 e trata-se de um dia quente de verão de temperatura ambiente Ta=36C. Desconsidere a dilatação da água e do recipiente.

(a) Determine os valores de h e H, em cm, com a cuba ainda na geladeira.

(b) Determine os valores de h e H, em cm, após a cuba ter sido retirada da geladeira, apoiada em uma mesa horizontal e esperado até que toda a manteiga tenha se derretido.

Assunto abordado
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Gabarito

Questão 4

Um helicóptero decola no instante t=0 nas proximidades de um aeroporto. A tabela mostra as coordenadas cartesianas do helicóptero em um sistema de referência com origem no radar do aeroporto durante os 25 minutos em que ele voa em sua zona de segurança. Os eixos x e y, são paralelos às direções cardeais, com o eixo y apontando para o norte e o eixo x para o leste. A tabela mostra os instantes nos quais o helicóptero muda de direção de movimento e o instante final no qual o helicóptero deixa de ser monitorado pelo radar.

Durante o intervalo de tempo em que o helicóptero é monitorado pelo radar:

(a) Faça um gráfico da trajetória do helicóptero.

(b) Determine a distância percorrida e o deslocamento do helicóptero.

(c) Determine a velocidade escalar média e a velocidade média do helicóptero.

Assunto abordado
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Gabarito

Questão 5

Em laboratório didático, uma estudante de física acrescenta 200g de água em calorímetro (recipiente de paredes termicamente isolantes) de capacidade calorífica 100cal/C.

O calorímetro e a água estão inicialmente na temperatura ambiente de 22C. Depois, retira dois cubos de gelo de 30g de dentro de um congelador de temperatura interna ?18C e os coloca imediatamente no calorímetro, fechando-o em seguida. Determine a temperatura de equilíbrio no interior do calorímetro.

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Questão 6

Sondas espaciais movidas a velas solares utilizam a pressão (força por unidade de área) da luz solar para propulsão. Quando um fóton (partícula de luz) colide com um objeto ele exerce uma pequena força sobre ele. Em uma vela solar, os milhares de bilhões de fótons que formam o feixe de luz colidem com a superfície refletora da vela, empurrando-a.

Quando um feixe de intensidade de I (energia por unidade de tempo por unidade de área) incide perpendicularmente em uma vela perfeitamente refletora de área A a força de radiação
Fr é dada por

Fr=2IAc

onde c é a velocidade da luz no vácuo.
Considere uma sonda impulsionada por uma vela solar de área A=80m2, de superfície
perfeitamente refletora, orientada perpendicularmente aos raios solares em uma região do espaço
no qual a intensidade deles é I=1400J/(sm2). Determine:

(a) Determine a força da radiação exercida sobre a vela.

(b) Considerando que a propulsão a vela solar é análoga à propulsão a vela de um barco,
quais são os análogos na propulsão do barco a vela ao (i) feixe de luz e (ii) aos fótons?

(c) Como a orientação da vela influencia sobre a força de radiação exercida sobre ela. Em qual orientação a força é máxima? Em qual é mínima? Faça diagramas.

Assunto abordado
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Questão 7

Júlio Verne pode ser considerado o criador do gênero literário de ficção científica. Em 1873, ele publicou o romance de aventura A Volta ao Mundo em 80 Dias no qual a rapidez e a integração dos transportes são destaques da trama.

Considerando uma viagem de volta ao mundo que dura exatamente 80 dias, determine a velocidade escalar média (rapidez média) dos viajantes, em km/h, nos casos:

(a) A viagem é feita ao longo do equador.

(b) A viagem é feita ao longo do paralelo de latitude 30 norte.

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Questão 8

Um pixel é o menor elemento da tela de um dispositivo eletrônico digital ao qual se pode definir. uma cor. Ele é formado por três subpixels que emitem luz, em diferentes intensidades, cada um em uma das cores primárias: vermelha, verde e azul. Como um pixel é muito pequeno, em distâncias típicas de observação, nossa visão o percebe como sendo um ponto de uma cor uniforme dada pela mistura das cores primárias na proporção das intensidades da luz emitida por seus subpixels.

O sistema RGB, acrónimo dado pelas iniciais em inglês das cores primárias vermelho (red). verde (green) e azul (blue) pode ser usado para identificar as possíveis cores emitidas por um pixel. Em geral, neste sistema a cor de um pixel é dada pela tripla ordenada (R; G: B), onde R, G e B indicam respectivamente as intensidades emitidas por seus subpixels vermelho, verde e azul.

Considere um dispositivo digital antigo onde cada sub-pixel pode emitir luz em 16 intensidades, onde a intensidade 0 indica que o sub-pixel não emite luz (está apagado) e a intensidade 15 indica que ele está emitindo em sua intensidade máxima. No modelo RGB, a cor (0; 0; 0) 6 preta e a cor (15; 0; 0) é a cor vermelha mais intensa.

(a) Qual tripla RGB se refere à cor amarela mais intensa?

(b) Quandos tons de cinza este dispositivo pode apresentar? Escreva os códigos RGB dos cinzas mais claro, intermediário, e mais escuro.

(c) Quantas cores, incluindo branco, preto e tons de cinza, o dispositivo pode apresentar?

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