Medir temperatura é
fundamental em muitas aplicações, e apresentar a leitura em mostradores
digitais é bastante prático. O seu funcionamento é baseado na
correspondência entre valores de temperatura e diferença de potencial
elétrico. Por exemplo, podemos usar o circuito elétrico apresentado, no
qual o elemento sensor de temperatura ocupa um dos braços do circuito (RS) e a dependência da resistência com a temperatura é conhecida.
Para um valor de temperatura em que RS = 100 Ω
, a leitura apresentada pelo voltímetro será de
a) + 6,2 V. b) + 1,7 V. c) + 0,3 V. d) – 0,3 V. e) – 6,2 V
Resolução:
Vamos supor o voltímetro ideal e calcular as intensidades das correntes i1 e i2.
i1 = 10/(470+100) => i1 = 1/57 A
i2 = 10/(470+120) => i2 = 1/59 A
VB - VC = 100.(1/57) = 100/57 => VB - VC ≅
1,75 V (1)
VD - VC = 120.(1/59) = 120/59 => VD - VC ≅
2,03 V (2)
Subtraindo membro a membro (1) e (2) obtemos VB - VD que é a leitura do voltímetro:
VB - VD ≅
1,75 - 2,03 => VB - VD ≅
-0,28 V => VB - VD ≅
-0,3 V
Resposta: d
Uma pessoa necessita da
força de atrito em seus pés para se deslocar sobre uma superfície. Logo,
uma pessoa que sobe uma rampa em linha reta será auxiliada pela força
de atrito exercida pelo chão em seus pés. Em relação ao movimento dessa
pessoa, quais são a direção e o sentido da força de atrito mencionada
no texto?
a) Perpendicular ao plano e no mesmo sentido do movimento.
b) Paralelo ao plano e no sentido contrário ao movimento.
c) Paralelo ao plano e no mesmo sentido do movimento.
d) Horizontal e no mesmo sentido do movimento.
e) Vertical e sentido para cima.
Resolução:
A pessoa ao subir a rampa exerce no chão uma força de atrito para trás (-Fat). Pelo princípio da ação e reação o chão exerce na pessoa outra força de sentido contrário (Fat) e portanto para frente, isto é, no sentido do movimento. A direção da força é paralela ao plano de apoio da pessoa:
Resposta: c
O chuveiro elétrico é um
dispositivo capaz de transformar energia elétrica em energia térmica, o
que possibilita a elevação da temperatura da água. Um chuveiro
projetado para funcionar em 110 V pode ser adaptado para funcionar em
220 V, de modo a manter inalterada sua potência.
Uma das maneiras de fazer essa adaptação é trocar a resistência do chuveiro por outra, de mesmo material e com o(a)
a) dobro do comprimento do fio.
b) metade do comprimento do fio.
c) metade da área da seção reta do fio.
d) quádruplo da área da seção reta do fio.
e) quarta parte da área da seção reta do fio.
Resolução:
Seja R1 a resistência elétrica do chuveiro projetado para funcionar sob tensão U1 = 110 V e R2 sua resistência elétrica sob tensão U2 = 220 V. Mantendo inalterada a potência, podemos escrever:
(U1)2/R1 = (U2)2/R2 => (110)2/R1 = (220)2/R2 = R2/R1 = (220/110)2 =>
R2 = 4.R1
A nova resistência
elétrica do chuveiro deve ser quatro vezes maior. Da segunda lei de Ohm:
R = ρL/A, concluímos que para o mesmo material (mesmo ρ),
podemos quadruplicar a resistência elétrica quadruplicando o
comprimento L do fio ou reduzindo de quatro vezes a área da seção reta
do fio
Resposta: e
Em um dia sem vento, ao
saltar de um avião, um paraquedista cai verticalmente até atingir a
velocidade limite. No instante em que o paraquedas é aberto (instante TA),
ocorre a diminuição de sua velocidade de queda. Algum tempo após a
abertura do paraquedas, ele passa a ter velocidade de queda constante,
que possibilita sua aterrissagem em segurança. Que gráfico representa a
força resultante sobre o paraquedista, durante o seu movimento de queda?
Resolução:
No início do movimento a forças que agem no paraquedista são o peso e a força de resistência do ar.
Assim, a força
resultante sobre o paraquedista tem direção vertical e orientação para
baixo. Mas a medida que a velocidade aumenta a intensidade da força de
resistência do ar aumenta, reduzindo a intensidade da forca resultante.
Essa se anula no momento em que o paraquedista atinge a velocidade
limite.
No instante TA,
o paraquedas se abre. A forca resultante passa a ter uma intensidade
elevada, mas agora orientada para cima. A velocidade diminui, até que a
força resultante se anule e o paraquedista passa a ter velocidade de
queda constante, que possibilita sua aterrissagem em segurança.
Considerando-se a força resultante para baixo de valor algébrico positivo e para cima, negativo, a alternativa é a b)
Resposta: b
Aquecedores solares
usados em residências têm o objetivo de elevar a temperatura da água até
70°C. No entanto, a temperatura ideal da água para um banho é de 30°C.
Por isso, deve-se misturar a água aquecida com a água à temperatura
ambiente de um outro reservatório, que se encontra a 25°C.
Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de água fria na mistura para um banho à temperatura ideal?
a) 0,111. b) 0,125. c) 0,357. d) 0,428. e) 0,833.
Resolução:
No reservatório A, que contem água a 70 ºC temos:
massa de água: mA
temperatura inicial: 70 ºC
temperatura final: 30 ºC
No reservatório B, que contém água a 25 ºC, temos:
massa de água: mB
temperatura inicial: 25 ºC
temperatura final: 30 ºC
Ao misturarmos o conteúdo dos recipientes A e B, haverá troca de calor e a somatória dos calores envolvidos será nula. Assim:
QA + QB = 0
mA.c.(30-70) + mB.c.(30-25) = 0
mA.40 = mB.5
mA/mB = 5/40 => mA/mB = 0,125
Resposta: b
Para serrar os ossos e
carnes congeladas, um açougueiro utiliza uma serra de fita que possui
três polias e um motor. O equipamento pode ser montado de duas formas
diferentes, P e Q. Por questão de segurança, é necessário que a serra
possua menor velocidade linear.
Por qual montagem o açougueiro deve optar e qual a justificativa desta opção?
a) Q, pois as polias 1 e
3 giram com velocidades lineares iguais em pontos periféricos e a que
tiver maior raio terá menor frequência.
b) Q, pois as polias 1 e
3 giram com frequência iguais e a que tiver maior raio terá menor
velocidade linear em um ponto periférico.
c) P, pois as polias 2 e
3 giram com frequências diferentes e a que tiver maior raio terá menor
velocidade linear em um ponto periférico.
d) P, pois as polias 1 e
2 giram com diferentes velocidades lineares em pontos periféricos e a
que tiver menor raio terá maior frequência.
e) Q, pois as polias 2 e
3 giram com diferentes velocidades lineares em pontos periféricos e a
que tiver maior raio terá menor frequência.
Resolução:
Por uma questão de segurança, a serra de fita deve possuir a menor velocidade linear. De v = ω.R, concluímos que menor valor de v implica no menor valor de R e menor valor de ω.
O menor valor de R ocorre para a serra de fita sendo movimentada pela polia 2.
Por outro lado, o menor valor de ω ocorre
na transmissão do movimento circular da polia 1 (do motor) para a polia
3 (que é a de maior raio). Este fato é demonstrado considerando que as
polias 1 e 3 giram com velocidades lineares iguais em pontos
periféricos:
v1 = v3 => ωmotor.Rpolia1 = ω.Rpolia3 (R maior => ω menor).
Note que a velocidade angular da polia 3 é a mesma que a da polia 2 (mesmo eixo).
Por último, de ω = 2.π.f concluímos que a polia 3, por ter o menor valor de ω terá menor frequência. Portanto:
Polia do motor ligada à polia 3 e serra de fita movimentada pela polia 1 é a situação indicada pela montagem Q.
Resposta: a
Desenvolve-se um
dispositivo para abrir automaticamente uma porta no qual um botão,
quando acionado, faz com que uma corrente elétrica i = 6 A percorra uma
barra condutora de comprimento L = 5 cm, cujo ponto médio está preso a
uma mola de constante elástica k = 5 x 10-2 N/cm.
O sistema mola-condutor está imerso em um campo magnético uniforme
perpendicular ao plano. Quando acionado o botão, a barra sairá da
posição do equilíbrio a uma velocidade média de 5 m/s e atingirá a
catraca em 6 milisegundos, abrindo a porta.
A intensidade do campo magnético, para que o dispositivo funcione corretamente, é de
a) 5 x 10-1 T. b) 5 x 10-2 T. c) 5 x 101 T. d) 2 x 10-2 T. e) 2 x 100 T.
Resolução:
Pela regra da mão
direita determinamos o sentido da força magnética que age na barra. Na
figura representamos também a força exercida pela mola na barra (força
elástica):
Embora não esteja
explicito no enunciado, vamos impor que ao atingir a catraca a força
magnética seja equilibrada pela força elástica. Entre suas intensidades
temos:
Fmag = Fel => Bil = kx => Bil = k.vm.Δt =>
B.6.5.10-2 = 5.5.6.10-3 =>
B = 5.10-1 T
Resposta: a
