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Um interessante experimento para a medição da velocidade do som, de cerca de 340 m/s, pode ser realizado a partir das frequências de ressonância do som produzido com uma garrafa sendo soprada, que correspondem aos harmônicos (ondas estacionárias). Na extremidade fechada da garrafa teremos uma região de alta pressão (nó) e na extremidade aberta por onde o ar flui para produzir o som temos uma região de baixa pressão (ventre). Em um aplicativo de celular que analise o espectro sonoro, o som produzido pela garrafa é decomposto nas frequências mais intensas permitindo a identificação dos harmônicos (ondas estacionárias) no interior da garrafa como picos no registro da intensidade sonora pelo celular. Particularmente, para os harmônicos mais altos verifica-se melhor adequação do modelo de ondas estacionárias em tubo reto semiaberto (o efeito do formato da garrafa fica menos relevante).
Considerando que em um experimento todos os harmônicos possíveis aparecem registrados no celular, o terceiro pico em intensidade produzido em garrafa de 20 cm deve ter frequência próxima de:
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O campo magnético terrestre na região de São Paulo é de cerca de 20!$ \mu !$T (micro tesla) valor que constitui uma anomalia magnética conhecida do planeta Terra. Considerando uma distância ortogonal de 1 cm de um trecho suficientemente reto de um fio condutor comprido, assinale a alternativa que apresenta o valor da corrente elétrica que produz um campo de intensidade próxima ao do campo magnético terrestre na região de São Paulo. Considere a permeabilidade magnética do ar de !$ \mu_0 4 \pi \times 10^{-7} Tm/A !$
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Molas são dispositivos práticos para emprego em experimentos de sala de aula. Um professor suspende verticalmente um mesmo corpo com duas molas iguais em duas situações: arranjo de molas em série (s) e em paralelo (p) para observar o movimento oscilatório produzido pelo arranjo.
Fonte: adaptado de wikipedia commons
https://commons.wikimedia.org/
Assinale a alternativa que identifica corretamente a relação esperada para a proporção Ts/Tp entre os períodos de oscilação, Ts e Tp, de cada situação considerando que o modelo elástico para a força de restituição é válido.
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Em 2020 a física Andreia Ghez recebeu o prêmio Nobel de Física por seus trabalhos na descrição do buraco negro que existe no centro da Via Láctea a partir do movimento observado de estrelas, registrado ao longo de cerca de 20 anos. Abaixo vemos a reconstrução da trajetória de estrelas (círculos) em torno de um ponto (indicado visualmente por uma estrela de cinco pontas, que representa a posição do buraco negro nas imagens).
Fonte: UCLA Galactic Center Group - https://youtu.be/tMax0KgyZZU
Considere as afirmativas abaixo.
I. A partir do período orbital e dos raios médios identificados para as diferentes estrelas observadas é possível inferir a massa do buraco negro.
II. Os dados todos são incompatíveis com as leis de Kepler já que buracos negros só podem ser descritos pela relatividade geral de Einstein.
III. A proporção entre o quadrado do período das órbitas e o cubo de seus raios médios deve resultar um valor relativamente consistente para as órbitas fechadas que sejam identificadas pelos pesquisadores.
Estão corretas as afirmativas:
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Para soltar o parafuso que prende a roda de um automóvel, uma pessoa de 70 kg sobe no extremo de uma chave de boca presa ao parafuso, com o eixo disposto paralelamente ao chão. O braço de alavanca da chave de boca tem 30cm, e o parafuso é destravado no limite do equilíbrio (iminência de movimento). Se o parafuso tem diâmetro de 2 cm na região dos sulcos cujo contato com a rosca produz a força de atrito responsável pelo travamento do parafuso, então a força de atrito estático (efetiva) total que prende o parafuso pode ser estimada em:
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Se a partir da observação experimental da geometria de Marte utilizando um telescópio seja verificado que ele tem raio de cerca de 3400km, ao passo que o raio da terra é de 6400 km, é possível, utilizando o modelo newtoniano para a gravitação, estimar que a proporção entre os valores da aceleração da gravidade na superfície de Marte (gM) e na Terra (gT), gM/gT, obedece:
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Na presença da força de arrasto significativo a queda livre não é um modelo adequado para a descrição da queda dos corpos. Dois modelos efetivos usualmente são evocados para explorar o fenômeno e envolvem a força de resistência, surgida no deslocamento do corpo contra um meio fluido, dependente da velocidade:
Modelo 1: proporcional (dependência linear) da força de resistência com a velocidade (quando o corpo se desloca em meio denso suficiente para que o escoamento do fluido sob sua superfície seja laminar)
Modelo 2: com dependência quadrática da força de resistência com velocidade (quando o escoamento do fluido contra o corpo apresenta turbulência).
Em termos desses dois modelos considerando um corpo de 1kg com velocidade terminal de 20 m/s, e assumindo g = 10 m/s2, os valores estimados dos coeficientes de proporcionalidade desta força produzida sobre o corpo nos modelos 1 e 2, respectivamente, são:
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Galileo, após ser condenado pelo tribunal da santa inquisição ao cárcere privado pelos últimos anos de sua vida, realizou e documentou o famoso experimento da rampa (plano inclinado) que resume o paradigma da experimentação na ciência moderna, e em particular o conduziu à famosa frase “O livro da natureza está escrito em linguagem matemática” - algo que podemos considerar como sendo a conquista que é realizada com a ciência newtoniana e a física de maneira geral. Sobre o experimento do plano inclinado são feitas as afirmações abaixo.
I. A sequência de números 1, 4, 9, 16… é compatível com as medidas de posição do corpo, em relação ao topo da rampa, em termos dos intervalos de tempo iguais e consecutivos numerados por 1, 2, 3, … etc. unidades de tempo, independentemente do sistema de unidades adotado.
II. A sequência de números ímpares 1, 3, 5,... ocorre para os deslocamentos consecutivos do corpo entre intervalos de tempo iguais e consecutivos, independentemente do sistema de unidades adotado.
III. Galileo utilizou a rampa, mas seria possível também ter considerado diretamente a queda vertical dos corpos, na medida em que era possível realizar as medidas de tempo com boa qualidade já com a tecnologia dos relógios e cronômetros de sua época.
Estão corretas as afirmativas:
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A missão Mars-2020 da Nasa levou um rover (Perseverance) e um drone (Ingenuity) à Marte. A atmosfera marciana é muito rarefeita, e ainda que a gravidade seja consideravelmente menor, isso exige que o drone precise rotacionar suas hélices a valores muito maiores do que os drones usuais que voam na atmosfera terrestre para conseguir produzir a força de sustentação, e essa demonstração também representa um feito tecnológico apreciável, afinal equivaleria a tentar voar um drone à altitudes de cerca de 27 km na Terra.
No primeiro voo, no dia 19 de abril de 2021, a Ingenuity apenas subiu verticalmente a 3 m de altitude em um tempo de 3 s. Considerando que a gravidade em Marte é de cerca de 4 m/s2 , a massa do drone é de 2 kg e que a velocidade de subida foi constante de 1 m/s, assinale a alternativa correta sobre a potência desenvolvida na subida (que não leva em consideração o esforço do motor para rodar as pás das hélices):
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Os dados abaixo foram extraídos do site de divulgação da Nasa sobre o aclamado pouso em 2021 do rover Perseverance no solo de Marte na missão Mars 2020 - que demonstrou diversos elementos da fronteira tecnológica em sensoriamento e navegação autônoma. Neste trecho da descida, já com o paraquedas aberto, são extraídos os dados na tabela abaixo que coloca para as etapas (dependentes da altitude e numeradas a partir do instante E que ocorre a entrada na atmosfera, registrada pelo equipamento de bordo sincronizado com um relógio na Terra).
Fonte: Nasa, https://mars.nasa.
gov/mars2020/timeline/landing/entry-descent-landing/. “E” significa o tempo do relógio a partir do momento em que o estágio “entrada” na atmosfera de Marte é realizado.
| Etapa | Instante (s) | Velocidade (m/s) |
| 1 | E + 240 s | 420 |
| 2 | E + 260 s | 160 |
| 3 | E + 330 s | 89 |
Utilizando o modelo de movimento com aceleração constante entre valores consecutivos descritos na tabela, assinale a alternativa correta.
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