Questões dissertativas de Física — Ensino Médio (p. 37)

✍️ Dissertativa Uma pequena mini-hidrelétrica fornece energia para uma bomba elétrica que deve transportar Q = 3,0 m³/h de água até h = 20 m. Dado ? = 1000 kg/m³, g = 10 m/s², eficiência do motor ?_m = 85% e do gerador ?_g = 90% e… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma bobina de N = 250 espiras, área A = 1,2×10?³ m² e resistência R = 4,0 O está imersa em um campo magnético uniforme B(t) = 0,30 - 0,05·t (B em tesla, t em s), com B perpendicular ao plano da bobina e apontando para… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Projete um transformador ideal que reduza V1(rms)=230 V (f = 60 Hz) para V2(rms)=9,0 V sabendo N1 = 500 espiras no primário. a) Calcule N2 necessário. b) Calcule o fluxo magnético máximo F_max no núcleo, usando V1_peak =… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Projete uma melhoria para um sistema manual de retirada de água de um poço que combine alavancas e roldanas, reduzindo o esforço humano e minimizando a perda de calor da água em clima frio. Descreva o arranjo, os… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma vila remota consome E_dem = 350 kWh/dia. Duas soluções propostas: (A) micro-hidrelétrica P_inst = 100 kW com fator de capacidade FC = 0,5; (B) parque fotovoltaico que gera E_PV = 350 kWh/dia mais banco de baterias… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma comunidade precisa de 500 kWh/dia. Duas soluções locais estão disponíveis: (a) painéis fotovoltaicos com eficiência ?_PV = 18% e área útil A = 100 m²; irradiância média I_s = 5 kWh/m²·dia; (b) minihidrelétrica com… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma residência tem: geladeira P = 120 W ligada 24 h/dia; chuveiro elétrico P = 4,5 kW usado 0,5 h/dia; máquina de lavar P = 1,20 kW usada 2 vezes/semana por 1 h. Tarifa: pico 0,90 R$/kWh (10 h/dia), fora-pico 0,40… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma residência vai substituir uma geladeira antiga por uma nova eficiência A. Dados: geladeira antiga consome 1,8 kWh/dia; geladeira nova consome 0,9 kWh/dia; tarifa de energia = R$ 0,80/kWh; custo da geladeira nova = R$… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um tambor plástico isolante, aproximado por uma esfera de raio R = 0,12 m, acumulou carga total Q = 2,4×10?6 C na superfície. (a) Calcule o potencial V na superfície relativo ao infinito (use k = 9,0×10? N·m²/C²). (b)… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Em uma pequena instalação de reciclagem de componentes eletrônicos, deseja-se avaliar se um precipitador eletrostático com placas paralelas separadas por d = 0,020 m e diferença de potencial ?V = 1,20×104 V consegue… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Em uma linha de produção, um carrinho A de massa m_A = 2,50 kg desloca-se para a direita a v_Ai = +3,00 m/s e alcança um carrinho B de massa m_B = 4,00 kg que se move na mesma direção a v_Bi = +1,00 m/s. Os carrinhos… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um manipulador industrial precisa parar um palete de massa m = 50 kg que se desloca a v = 2,50 m/s sem exceder a força máxima admissível F_max = 400 N para não danificar o produto. Considerando um dispositivo amortecedor… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Do alto de um penhasco de h = 40,0 m, dois objetos idênticos são soltoss simultaneamente: A é abandonado sem velocidade inicial; B é lançado verticalmente para baixo com v0 = 10,0 m/s. Despreze resistência do ar. Compare… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Considere o sistema Terra-Lua: M_terra = 5,97×10^24 kg, M_lua = 7,35×10^22 kg, distância entre centros r = 3,84×10^8 m. Use G = 6,67×10^-11 N·m²/kg². A partir das leis da gravitação e do movimento orbital, calcule e… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Discuta as variações de velocidade de um cometa em órbita elíptica em torno do Sol e calcule a velocidade no periélio para rp = 0,5 AU e ra = 35 AU. Use G = 6,67×10^-11 N·m²/kg², M_s = 1,99×10^30 kg e 1 AU = 1,5×10^11 m… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Calcule a velocidade de escape da Terra e de Marte usando v_e = v(2GM/r). Use G = 6,67×10?¹¹ N·m²/kg², M_terra = 5,97×10²4 kg, R_terra = 6,37×106 m; M_marte = 6,42×10²³ kg, R_marte = 3,39×106 m. Discuta como a diferença… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Em um laboratório, um aquecedor elétrico de potência P = 60 W aquece um volume de ar V = 2,0 m³ durante t = 30 min, sem perdas térmicas. Considere densidade do ar ? = 1,2 kg/m³ e capacidade térmica c = 1000 J/(kg·K)… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Uma bobina com N = 200 espiras e área A = 5,0×10?³ m² gira a 1200 rpm em campo magnético uniforme B = 0,10 T. A bobina está ligada a uma resistência de carga R = 10,0 O por anéis coletores. Use e(t) = N·B·A·?·sin(?t) (e… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique qualitativa e quantitativamente como um gerador de corrente alternada simples (bobina girando em campo magnético uniforme) produz uma tensão alternada. Considere N = 200 espiras, A = 2,0×10?² m², B = 0,30 T e… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Projete um banco de baterias para alimentar um motor que, com rendimento do conjunto motor+transmissão 80%, deve bombear 200 kg de água por minuto a 6,0 m de altura por 4 h. Considere g = 10 m/s² e rendimento do inversor… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Comunidade demanda 5,0 kW por 6 h/dia (energia 30 kWh/dia). Opção A: micro-hídrica com P_mec = 40 kW e eficiência do gerador ?_g = 0,70. Opção B: painéis solares de 250 W_p, 5 h sol efetivo/dia, eficiência do sistema… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa (DISSERTATIVA, dif.3) Uma comunidade com aquecimento resistivo de potência térmica P_th = 10 kW opera t = 5 h/dia durante 180 dias/ano. Propõe-se substituir por uma bomba de calor com coeficiente de desempenho COP = 3… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique como um aparelho de ultrassom Doppler mede a velocidade do fluxo sanguíneo. Discuta limitações físicas (ângulo de incidência, atenuação, resolução) e cuidados sobre exposição ao ultrassom. Inclua fórmulas e um… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Um patinete elétrico de entrega parte do repouso e acelera uniformemente com a = 1,50 m/s² durante 6,00 s. Em seguida mantém velocidade constante até que, ao atingir a marca de 120,0 m desde o ponto de partida, inicia… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Projetar uma rampa de desaceleração onde um ônibus de massa 10000 kg reduza sua velocidade de 20,0 m/s para 5,0 m/s usando atrito com coeficiente µ = 0,10. Explique o procedimento físico (equações e cálculos) e estime a… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Em uma supernova, núcleos instáveis são ejetados com velocidade média v = 0,60c em relação a um observador terrestre. A vida média própria (no referencial das partículas) é t0 = 5,00×10^4 s. Calcule (a) o tempo médio de… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Dois gêmeos: um permanece na Terra; o outro viaja em velocidade v = 0,90c até uma estrela distante 4,0 anos-luz (distância medida em Terra) e retorna imediatamente. Explique e calcule, com fórmulas e unidades, a… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Analise e discorra, com fórmulas, como a dilatação do tempo por altas velocidades (relatividade restrita) permite que partículas produzidas em explosões estelares percorram distâncias maiores antes de decair, e discuta… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Explique e calcule as mudanças de velocidade e de energia ao transferir um satélite de massa 500 kg em órbita circular de 800 km de altitude para uma órbita circular de 200 km usando uma manobra de Hohmann. Use R_terra =… Ver resposta esperada e explicação

✍️ Dissertativa Tabela: protótipo de caixa térmica para transporte de vacinas em Porto Alegre — paredes: poliestireno k = 0,035 W·m?¹·K?¹, espessura ?x = 0,04 m, área A = 0,50 m². Conteúdo m = 0,50 kg, T = 2°C; ambiente 30°C. Objetivo… Ver resposta esperada e explicação