As temperaturas nas regiões urbanas e rurais de uma mesma cidade podem diferir significativamente. Isso ocorre, principalmente, pela diferença entre os níveis de irradiação térmica das duas regiões. Considerando que o nível de irradiação térmica nas regiões urbanas pode até mesmo superar o valor percentual de 95%, uma opção viável para minimizar esse processo e melhorar o conforto térmico no interior das residências consiste em pintar o telhado com tinta branca.
Essa opção é viável porque reduz a
Superfícies de cor branca refletem mais luz visível (e radiação solar em geral) do que superfícies escuras, absorvendo, consequentemente, menos energia radiante.
Ao pintar o telhado de branco, aumenta-se a reflexão e, com isso, reduz-se a absorção de radiação solar pelo telhado — menos energia térmica é absorvida pela estrutura e transferida para o interior da residência.
Uma pessoa pretende avaliar qual é a potência real de uma placa fotovoltaica nas condições operacionais de instalação. Ela constata que a máxima temperatura atingida pela placa é de 65 °C. O manual de instruções desse modelo de placa informa que, a 25 °C, sua potência nominal é de 250 W. Já a potência real muda com a variação da temperatura da placa, a uma taxa de −0,4% da potência nominal a cada grau Celsius.
A menor potência real gerada, em watt, é
A menor potência real ocorre na maior temperatura atingida (65 °C), pois a potência cai com o aumento de temperatura. A variação de temperatura em relação à referência (25 °C) é $\Delta T=65-25=40\,°C$.
Redução percentual: $0,4\%\times40=16\%$. Potência real: $250\times(1-0,16)=250\times0,84=210\,W$.
Para melhorar seu condicionamento físico, um atleta amarra em sua cintura uma fita elástica presa a um pneu. Isso faz com que ele precise realizar um esforço muito maior para conseguir se deslocar. Durante o treinamento, o atleta pode estar nas seguintes situações:
- em repouso;
- movendo-se com velocidade constante;
- acelerado.
Com relação às forças que atuam no atleta na situação 3, a força de atrito é
Pela Terceira Lei de Newton (ação e reação), as forças de um mesmo par atuam em corpos diferentes: se o atleta empurra o solo para trás com os pés (ação), o solo empurra os pés do atleta para frente (reação) — essa reação é justamente a força de atrito que o impulsiona.
Note que a força de atrito NÃO forma um par ação-reação com a força elástica (elas atuam em corpos diferentes e têm naturezas distintas), o que descarta as alternativas A e D. A força de atrito é, portanto, a reação à força que os pés do atleta exercem para trás sobre o solo.
O manual técnico de instalação de telhas de PVC indica a inclinação mínima que deve ter uma cobertura. Seguindo essa orientação, foi construída uma edificação conforme a figura.
Para coletar as águas das chuvas, é utilizada uma calha, que está no solo a uma distância horizontal $D$ da base do telhado. O telhado apresenta inclinação de 30°. Como sua base se encontra a uma altura de 3 metros em relação ao solo, o tempo de queda das águas é de 0,6 segundo. Com isso, somente as águas das chuvas mais fortes, que escoam pelo telhado a uma velocidade de módulo $V=4\,\text{m/s}$, são coletadas diretamente pela calha. Considere $g=10\,\text{m/s}^2$, $\text{sen}\,30°=0,50$ e $\cos\,30°=0,87$.
A distância horizontal $D$ da calha à base do telhado é mais próxima de
A água deixa a borda do telhado com velocidade $V=4\,m/s$ na direção do próprio telhado (30° abaixo da horizontal). A componente horizontal dessa velocidade é $V_x=V\cos30°=4\times0,87=3,48\,m/s$.
Como essa componente horizontal permanece constante durante a queda (sem resistência do ar), a distância horizontal percorrida no tempo de queda $t=0,6\,s$ é $D=V_x\cdot t=3,48\times0,6\approx2,1\,m$.
Os satélites artificiais e as sondas para exploração espacial são algumas das grandes realizações humanas desenvolvidas no último século. Para coletar e armazenar informações ao longo de anos, esses equipamentos precisam de energia. Como forma de fornecer energia limpa ao satélite, são acoplados diversos painéis de células solares, que, em fotografias, muitas vezes são confundidos com "asas".
Um satélite geoestacionário precisa armazenar a energia obtida pelos seus painéis solares em suas baterias. Como forma de otimizar o processo de absorção da energia solar, o ideal é que a superfície dos painéis mantenha-se perpendicular aos raios solares incidentes. Para isso, foi adaptado um sistema que rotaciona os painéis solares com velocidade angular constante.
Qual é a velocidade de rotação dos painéis em comparação à velocidade de rotação da Terra ($R_T$)?
Um satélite geoestacionário tem período orbital igual ao período de rotação da Terra (24 h), permanecendo sempre sobre o mesmo ponto do planeta. Ao longo de cada órbita completa, a orientação do satélite em relação ao Sol varia da mesma forma que a orientação de um ponto fixo na superfície da Terra variaria (já que ambos completam uma volta no mesmo intervalo de tempo).
Assim, para que os painéis permaneçam apontados para o Sol ao longo de toda a órbita, eles devem girar (em relação ao corpo do satélite) com a mesma velocidade angular da rotação terrestre: $R_T$.
Um circuito é utilizado para determinar a tensão da bateria, representada na figura pela letra V. Os dispositivos numerados de 1 a 4 apresentam resistência desprezível à passagem de corrente e, quando percorridos por uma corrente igual ou superior ao valor limiar, passam a emitir luz. O projeto representado no diagrama pode ser usado para avaliar a tensão, verificando-se quantos dispositivos acendem. Nele, todos os dispositivos são idênticos, e a corrente limiar é de 25 mA.
Um estudante utilizou inicialmente uma bateria de 9 V no circuito (situação A) e depois a substituiu por uma bateria de 12 V (situação B).
Manual de operação e instalação. Disponível em: www.renesola.com.br. Acesso em: 30 nov. 2021 (adaptado).
Em cada situação, quais dispositivos acenderam?
Como os LEDs têm resistência desprezível à passagem de corrente, todo o fio superior (após cada um deles) fica praticamente no mesmo potencial da bateria — ou seja, cada um dos quatro resistores de $1\,k\Omega$ "enxerga" a tensão total $V$ da bateria.
A corrente em cada resistor é $I_R=V/1\,k\Omega$. Já a corrente que passa por cada LED é a soma das correntes de todos os resistores "a jusante" dele (que ele precisa alimentar): $I_{LED1}=4I_R$, $I_{LED2}=3I_R$, $I_{LED3}=2I_R$, $I_{LED4}=I_R$.
Para $V=9\,V$: $I_R=9\,mA$, logo $I_{LED1}=36\,mA$, $I_{LED2}=27\,mA$, $I_{LED3}=18\,mA$, $I_{LED4}=9\,mA$. Apenas LED1 e LED2 superam o limiar de 25 mA.
Para $V=12\,V$: $I_R=12\,mA$, logo $I_{LED1}=48\,mA$, $I_{LED2}=36\,mA$, $I_{LED3}=24\,mA$, $I_{LED4}=12\,mA$. Novamente, apenas LED1 e LED2 superam o limiar (LED3 fica a apenas 1 mA de acender, mas ainda abaixo de 25 mA). Assim, os dispositivos 1 e 2 acendem nas duas situações.
Um empresário sul-africano definiu o Hyperloop como a única opção para a viagem ultrarrápida. O Hyperloop é uma espécie de trem que se locomove sem atrito, levitando magneticamente sobre trilhos, em túneis com pressão reduzida. Durante o percurso, o ar vai sendo extraído do túnel, e a diferença de pressão gerada entre a parte traseira e a frontal faz com que a cápsula com passageiros seja colocada em movimento e siga deslocando-se praticamente sem atrito e sem resistência do ar. Em vez de trilhos convencionais, ela é levitada e guiada por campos eletromagnéticos.
O Hyperloop se desloca de acordo com o mesmo princípio físico que explica o movimento de um
O Hyperloop se move por causa de uma diferença de pressão criada entre a parte frontal e a traseira da cápsula (ar sendo extraído do túnel) — não por ejeção de massa (como o foguete), nem por força elétrica sobre uma carga (como o elétron ou o próton), nem por empuxo/flutuação (como o submarino).
O fenômeno análogo é o de sugar um líquido por um canudo: a redução de pressão em uma extremidade faz com que a diferença de pressão empurre o líquido (ou, no caso do Hyperloop, o ar ao redor da cápsula) em direção à região de menor pressão, colocando o sistema em movimento.
Carros elétricos põem fim ao longo reinado da rádio AM
As montadoras de automóveis estão em uma corrida rumo a um futuro eletrificado, e rádios AM estão ficando pelo caminho. O problema, dizem os especialistas, é que os motores dos veículos elétricos geram frequências eletromagnéticas do mesmo comprimento de onda que os sinais das rádios AM. "Você tem dois sinais que colidem um com o outro e se cancelam", disse o diretor de inovação de motores e tecnologia de uma fabricante de autopeças.
Disponível em: www1.folha.uol.com.br. Acesso em: 20 nov. 2018 (adaptado).
O problema mencionado refere-se a qual fenômeno ondulatório?
Quando duas ondas de mesmo comprimento de onda (e, portanto, mesma frequência) se sobrepõem e "se cancelam", como descrito na reportagem, o fenômeno ondulatório envolvido é a interferência — nesse caso, interferência destrutiva entre os sinais eletromagnéticos dos motores elétricos e os sinais de rádio AM.
Um termostato é um dispositivo sensível a variações de temperatura utilizado para evitar o superaquecimento de alguns ferros de passar roupas. Um desses dispositivos é constituído por uma lâmina bimetálica de aço e latão que faz um contato elétrico. Quando a lâmina atinge uma determinada temperatura, sofre deflexão e esse contato é aberto, conforme a figura.
A deflexão dessa lâmina ocorre porque o latão, em relação ao aço, apresenta
Lâminas bimetálicas funcionam graças à diferença entre os coeficientes de dilatação térmica linear dos dois metais que as compõem — condutividade térmica e calor específico (opções C, D, E) não são responsáveis pela curvatura da lâmina, apenas pela rapidez com que ela troca calor.
O latão possui um coeficiente de dilatação térmica maior que o do aço; ao aumentar a temperatura, o latão se expande mais do que o aço, forçando a lâmina composta a se curvar (deflexão) e abrir o contato elétrico.
Alguns aparelhos do nosso cotidiano, como TVs e drones, são operados a distância por controle remoto. A diferença no sistema de controle desses aparelhos se dá em relação à radiação emitida, pois, nas TVs, o acionamento do controle remoto deve ser realizado a uma curta distância e o sistema receptor de sinal não pode estar obstruído. Por outro lado, nos drones, o sistema de controle funciona a distâncias relativamente grandes, da ordem de alguns quilômetros.
O acionamento dos equipamentos citados corresponde à emissão de ondas, respectivamente, nas regiões
Controles remotos de TV utilizam ondas infravermelhas, que exigem linha de visão direta (curto alcance, sem obstáculos) entre o controle e o receptor — exatamente a limitação descrita para as TVs.
Já os drones são controlados por ondas de rádio, que atravessam obstáculos e alcançam distâncias muito maiores, compatível com o funcionamento a quilômetros de distância descrito no enunciado.