Questões dissertativas de Física — Ensino Médio (p. 29)

✍️ Dissertativa Um ônibus elétrico de massa m = 12 000 kg circula a v = 50 km/h e para totalmente. A frenagem regenerativa recupera ?_rec = 60% da energia cinética. O ar-condicionado consome P_ac = 8,0 kW por t = 30 min. Calcule a… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Projeto: um atuador eletromagnético para automação predial utiliza um solenoide com N = 400 voltas, comprimento l = 0,10 m, área da seção A = 2,5×10^-4 m², núcleo ferromagnético de permeabilidade relativa µr = 150. A… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma comunidade precisa de P_pico = 30,0 kW por t = 4,00 h à noite. Existe um reservatório superior com desnível h = 30,0 m em relação ao inferior. Considere ? = 1000 kg/m³ e g = 10 m/s². Estime o volume V de água… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Projeto: um solenoide deve gerar B = 0,60 T no seu interior para segurar uma peça ferromagnética. Dados: N = 1200 voltas, comprimento l = 0,30 m, raio médio r = 0,04 m. O fio é de cobre com resistividade ? = 1,68×10^-8… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Disserte propondo um projeto de volante de inércia para suprir um pico de potência P_pico = 50,0 kW durante t = 10,0 s. Inclua cálculo da energia requerida, momento de inércia necessário se ?_max = 3000 rpm, massa… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Compare, qualitativa e quantitativamente, duas soluções de armazenamento para suprir um pico P_pico = 150 kW por t = 3,0 h: (A) baterias com densidade de energia E_dens = 150 Wh/kg; (B) reservatório elevado com ?h = 30… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma comunidade costeira precisa de armazenamento para cobrir P_pico = 200 kW por t = 4,0 h devido à variabilidade de vento e sol. Compare três soluções: baterias Li-ion (densidade 250 Wh/kg, ? = 0,90), bombeamento hidro… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Em um ambiente clínico, uma placa metálica carregada uniformemente tem densidade superficial s = -1,5×10^-6 C/m². Uma micropartícula plástica tem m = 5,0×10^-12 kg e q = +2,0×10^-15 C, estando a 0,20 m da placa… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um ponto de acesso Wi-Fi transmite isotropicamente com potência de saída P = 0,10 W na faixa de micro-ondas (f ˜ 2,4 GHz). Calcule a irradiância (intensidade média de potência) S a uma distância r = 1,0 m usando S =… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um praticante de capoeira em rotação tem momento de inércia inicial I0 = 2,0 kg·m² e velocidade angular ?0 = 6,0 rad/s. Para reduzir a rotação e proteger a cabeça ao cair, ele estende os braços, aumentando o momento de… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique detalhadamente, usando conceitos físicos e fórmulas (por exemplo F = m·a, impulso F·?t = m·?v e pressão p = F/A), como adaptar a execução de um golpe ou uma queda para reduzir a força recebida pelo parceiro… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um praticante de 60 kg é projetado e aterrissa com a velocidade que resulta de queda livre de h = 1,0 m. Para proteger o oponente, a desaceleração média durante o amortecimento não deve exceder 8 g. Calcule a distância… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma viga em balanço (cantilever) de comprimento L = 3,0 m e massa da viga m_v = 12 kg está fixa na parede. Atua sobre a viga: uma carga pontual P = 100 N para baixo localizada a 1,0 m da parede e uma massa m_p = 6,0 kg… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um palete industrial de massa m = 20,0 kg desloca-se a v_i = 4,00 m/s. Para evitar danos, a força de impacto não deve exceder F_max = 800 N. a) Calcule o tempo mínimo ?t necessário para parar o palete sem ultrapassar… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um elevador de massa m = 1,20×10^3 kg desce em emergência com velocidade v = 1,50 m/s; o sistema de amortecimento deve trazê-lo a repouso sem que a força de contato máxima do amortecedor exceda F_max = 1,80×10^4 N… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um praticante apoia-se sobre um pé (peso concentrado nesse pé) e tem massa m = 68 kg. O coeficiente de atrito estático entre o pé e o tatame é µ_s = 0,55. a) Calcule a máxima componente horizontal F_max que pode ser… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um bloco de massa m = 4,0 kg encostado em uma mola horizontal de constante k = 1200 N/m repousa sobre um plano inclinado ? = 30°. Ao soltar a mola, o bloco sobe uma distância d = 1,5 m ao longo do plano e para… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um coletor solar pode usar: A) espelho parabólico com diâmetro D = 1,20 m e foco f = 0,30 m; B) espelho esférico com mesma abertura e foco nominal f = 0,30 m, que desvia 15% da energia por aberração. Irradiância = 800… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um cilindro metálico de massa m_c = 50,0 kg contém água com massa m_w = 100 kg; o sistema total (m = 150 kg) é erguido verticalmente por um cabo com aceleração constante a = 1,00 m·s?², partindo do repouso, por uma… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma bomba hidráulica entrega potência útil P_out = 5,0 kW e é acionada por um motor elétrico com eficiência ? = 80%. Opera 8,0 h por dia. a) Calcule a potência elétrica absorvida P_in (W) e a energia elétrica consumida… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma sonda interestelar parte da Terra com v = 0,866c e leva instrumentos científicos e um relógio sincronizado. Após ?t_E = 10,0 anos medidos na Terra, descreva com fórmulas o intervalo ?t_S medido a bordo, calcule… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um sensor de radiação térmica registrou fluxo radiante médio F = 120 ± 30 W·m?² (incerteza padrão) em n = 16 medições independentes de uma área de habitat. Supondo distribuição normal, estime a probabilidade de que o… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma campanha aérea de sensoriamento remoto com LIDAR realizou N1 = 5000 pulsos sobre um trecho de floresta e obteve k1 = 3200 retornos que indicam intercepção pela copa. Considere p^ = k1/N1 como a estimativa pontual da… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Em uma projeção controlada, um aluno de 60 kg se desloca a 2,0 m/s e colide com um parceiro de 60 kg em repouso; após o contato ambos seguem juntos. Calcule a variação de momento (impulso) sofrida pelo parceiro e a… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique, com cálculos e exemplos numéricos, como ajustar técnica e parâmetros (tempo de contato e área de contato) para reduzir a força média e a pressão recebida por um colega ao controlar uma queda. Use um caso: massa… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Foram implantados n = 20 hidrofones (sensores acústicos) em habitat marinho; cada hidrofone operou uma noite independente. Registraram-se detecções da espécie em k = 7 hidrofones. a) Estime a probabilidade de detecção… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Projete um tatame que limite a força de impacto: um judoca de 70 kg é lançado e cai de 1,20 m. Considerando g = 10 m/s² e que o tatame dissipa energia por compressão, calcule a distância mínima de compressão necessária… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Ao executar uma queda rolada, um praticante de massa m = 70 kg atinge o solo com velocidade vertical v = 3,0 m/s (para baixo). Supondo desaceleração aproximadamente uniforme, calcule a força média de contato com o solo… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Durante um arremesso controlado, um atleta eleva o oponente de massa m = 60 kg verticalmente ?h = 0,60 m em ?t = 0,80 s. Usando g = 10 m/s², formule e calcule: (a) o trabalho realizado para elevar o oponente, W = m·g·?h… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Disserte e calcule a energia de ligação gravitacional (energia de auto-gravitação) U de um planeta esférico de massa M = 4,50×10^24 kg e raio R = 5,50×10^6 m, assumindo densidade uniforme. Use a fórmula U = -3GM^2/(5R)… Ver resposta esperada e explicação