Física Unicamp

Resolução – UNICAMP 2018 – Física – 1ª Fase (continuação 1)

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Questão 43

Em junho de 2017 uma intensa onda de calor atingiu os EUA, acarretando uma série de cancelamentos de voos do aeroporto de Phoenix no Arizona. A razão é que o ar atmosférico se torna muito rarefeito quando a temperatura sobe muito, o que diminui a força de sustentação da aeronave em voo. Essa força, vertical de baixo para cima, está associada à diferença de pressão ∆P entre as partes inferior e superior do avião. Considere um avião de massa total $$m = 3\cdot 10^{5}\, kg$$ em voo horizontal. Sendo a área efetiva de sustentação do avião A = 500 m², na situação de voo horizontal ∆P vale
a) $$5\cdot 10^{3}\, N/m^{2}$$.
b) $$6\cdot 10^{3}\, N/m^{2}$$.
c) $$1,5\cdot 10^{6}\, N/m^{2}$$.
d) $$1,5\cdot 10^{8}\, N/m^{2}$$.

Solução:

Aqui temos que a força de sustentação do avião é igual em módulo ao peso do avião, portanto \[F_{s} = P \longrightarrow F_{s} = m\cdot g \longrightarrow F_{s} = 3\cdot 10^{5}\cdot 10 \longrightarrow F_{s} = 3\cdot 10^{6}\, N\] Agora basta dividir pela área efetiva de sustentação do avião para descobrir a diferença de pressão. \[\Delta P = \frac{F_{s}}{A} \longrightarrow \Delta P = \frac{3\cdot 10^{6}}{500} \longrightarrow \Delta P = 6\cdot 10^{3}\, N/m^{2}\] Resposta: letra B.

Questão 44

“Gelo combustível” ou “gelo de fogo” é como são chamados os hidratos de metano que se formam a temperaturas muito baixas, em condições de pressão elevada. São geralmente encontrados em sedimentos do fundo do mar ou sob a camada de solo congelada dos polos. A considerável reserva de gelo combustível no planeta pode se tornar uma promissora fonte de energia alternativa ao petróleo. Considerando que a combustão completa de certa massa de gelo combustível libera uma quantidade de energia igual a E = 7,2 MJ, é correto afirmar que essa energia é capaz de manter aceso um painel de LEDs de potência P = 2 kW por um intervalo de tempo igual a
a) 1 minuto.
b) 144 s.
c) 1 hora.
d) 1 dia.

Solução:

Aqui só precisamos utilizar a equação que relaciona energia e potência. \[P = \frac{E}{t} \longrightarrow 2\cdot 10^{3} = \frac{7,2\cdot 10^{6}}{t} \longrightarrow t = 3600\, s = 1\, hora\] Resposta: letra C.

Questão 45

Um conjunto de placas de aquecimento solar eleva a temperatura da água de um reservatório de 500 litros de 20°C para 47°C em algumas horas. Se no lugar das placas solares fosse usada uma resistência elétrica, quanta energia elétrica seria consumida para produzir o mesmo aquecimento? Adote 1,0 kg/litro para a densidade e $$4,0\, kJ/(kg\cdot^{\circ} C)$$ para o calor específico da água. Além disso, use $$1\, kWh = 10^{3}\, W\cdot 3600\, s = 3,6\cdot 10^{6}\, J$$.
a) 15 kWh.
b) 26 kWh.
c) 40.000 kWh.
d) 54.000 kWh.

Solução:

Precisamos primeiro saber quanto de energia as placas solares transferem para a água. \[Q = m\cdot c\cdot\Delta T \longrightarrow Q = 500\cdot 4\cdot 10^{3}\cdot (47 – 20) \longrightarrow Q = 5,4\cdot 10^{7}\, J\] Agora só precisamos converter isso em kWh.

1 kWh ———- $$3,6\cdot 10^{6}\, J$$

E ———- $$5,4\cdot 10^{7}\, J$$

E = 15 kWh

Resposta: letra A.

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Guimarães

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