Iniciante
Aquecimento solar
Uma fábrica montou uma linha de produção que tem necessidade de um fluxo contínuo de água, de $$8L/min$$, numa temperatura $$15K$$ acima da temperatura ambiente. Para obter esse resultado, foi utilizado um aquecedor de água híbrido, consistindo de um coletor solar e de um aquecedor elétrico que complementa o aquecimento da água.
Figura 1- Distribuição diária da intensidade de radiação solar
Considere a distribuição diária de intensidade de radiação solar $$I$$ dada pela figura e determine
a) a potência total $$P$$, em $$W$$, que este sistema de aquecimento necessita ter;
b) a área $$A$$ do coletor para que, no horário de pico da intensidade de radiação solar, a água seja aquecida $$15K$$ acima da temperatura ambiente, apenas pelo coletor solar, considerando que a sua eficiência seja $$40%$$;
c) a quantidade de energia elétrica complementar , em $$kWh$$, usada em um dia, com o sistema operando das 7 h às 17 h, considerando a área calculada no item (b)
Dados: Calor específico da água = 1 cal/g°C
Densidade da água = 1 kg/l
1 cal = 4J
Intermediário
Ângulo máximo
Considere dois espelhos plano semi-infinitos com seus finais unidos. O ângulo entre os dois espelho vale $$\alpha$$. Um emissor é colocado no ponto $$P$$ nesse plano bidimensional. Além disso, um receptor na forma de um arco circular de raio $$r$$ está entre os espelhos. Ache o maior ângulo $$\theta$$ no qual um raio de luz emitido de $$P$$ irá eventualmente alcançar o receptor. Quantas reflexões isso leva?
Figura 2- Disposição dos espelhos, receptor e emissor
Avançado
Pêndulo giratório
A ponta de um pêndulo rígido de massa $$m$$ é forçada a girar uniformemente com velocidade angular $$\omega$$ (veja figura abaixo).
Figura 3- Pêndulo giratório
O ângulo entre o eixo de rotação e o pêndulo é denominado $$\theta$$. Despreze a massa da barra do pêndulo.
a) Para qual velocidade angular $$\omega_c$$ o ponto estacionário em $$\theta=0$$ se torna instável?
b) Para $$\omega>\omega_c$$ qual o valor de equilíbrio de $$\theta$$?
c) Qual a frequência $$\Omega$$ de pequenas oscilações em torno desse ponto?