UERJ 2018 Física - Questões

Em uma rodovia plana, um veículo apresenta velocidade de $20\ m/s$ no instante em que a potência da força exercida pelo seu motor é igual a $132\ kW$.

Sabendo que o peso do veículo é igual a $2 \times 10^4\ N$, determine a aceleração, em $\text{m/s}^2$, do veículo nesse instante.

Um guarda rodoviário, ao utilizar um radar, verifica que um automóvel em movimento uniformemente variado passa por um ponto de uma rodovia com velocidade de 10 m/s. Cinco segundos depois, o automóvel passa por outro ponto da mesma rodovia com velocidade de 25 m/s. Admita que a infração por excesso de velocidade seja aplicada quando, nesse intervalo de tempo, a distância entre esses dois pontos é superior a 120 m.

Indique se o automóvel foi multado, justificando sua resposta com base nos cálculos.

A lei de conservação do momento linear está associada às relações de simetrias espaciais.

Nesse contexto, considere uma colisão inelástica entre uma partícula de massa $M$ e velocidade $v$ e um corpo, inicialmente em repouso, de massa igual a $10M$.

Logo após a colisão, a velocidade do sistema composto pela partícula e pelo corpo equivale a:

LUCY CAIU DA ÁRVORE

Conta a lenda que, na noite de $24$ de novembro de $1974$, as estrelas brilhavam na beira do rio Awash, no interior da Etiópia. Um gravador K7 repetia a música dos Beatles “Lucy in the Sky with Diamonds”. Inspirados, os paleontólogos decidiram que a fêmea AL 288-1, cujo esqueleto havia sido escavado naquela tarde, seria apelidada carinhosamente de Lucy.

Lucy tinha $1,10$ metros e pesava $30 kg$. Altura e peso de um chimpanzé. Mas não se iluda, Lucy não pertence à linhagem que deu origem aos macacos modernos (1). Ela já andava ereta sobre os membros inferiores. Lucy pertence à linhagem que deu origem ao animal que escreve esta crônica e ao animal que a está lendo, eu e você.

Os ossos foram datados. Lucy morreu $3,2$ milhões de anos atrás. Ela viveu $2$ milhões de anos antes do aparecimento dos primeiros animais do nosso gênero, o Homo habilis. A enormidade de $3$ milhões de anos separa Lucy dos mais antigos esqueletos de nossa espécie, o Homo sapiens, que surgiu no planeta faz meros $200$ mil anos. Lucy, da espécie Australopithecus afarensis, é uma representante das muitas espécies que existiram na época em que a linhagem que deu origem aos homens modernos se separou da que deu origem aos macacos modernos. Lucy já foi chamada de elo perdido, o ponto de bifurcação que nos separou dos nossos parentes mais próximos (2).

Uma das principais dúvidas sobre a vida de Lucy é a seguinte: ela já era um animal terrestre, como nós, ou ainda subia em árvores?

Muitos ossos de Lucy foram encontrados quebrados, seus fragmentos espalhados pelo chão (3). Até agora, se acreditava que isso se devia ao processo de fossilização e às diversas forças às quais esses ossos haviam sido submetidos. Mas os cientistas resolveram estudar em detalhes as fraturas.

As fraturas, principalmente no braço, são de compressão, aquela que ocorre quando caímos de um local alto e apoiamos os membros para amortecer a queda. Nesse caso, a força é exercida ao longo do eixo maior do osso, causando um tipo de fratura que é exatamente o encontrado em Lucy. Usando raciocínios como esse, os cientistas foram capazes de explicar todas as fraturas a partir da hipótese de que Lucy caiu do alto de uma árvore de pé, se inclinou para frente e amortizou a queda com o braço.

Uma queda de $20$ a $30$ metros e Lucy atingiria o solo a $60 km/h$, o suficiente para matar uma pessoa e causar esse tipo de fratura (4). Como existiam árvores dessa altura onde Lucy vivia e muitos chimpanzés sobem até $150$ metros para comer, uma queda como essa é fácil de imaginar.

A conclusão é que Lucy morreu ao cair da árvore. E se caiu era porque estava lá em cima. E se estava lá em cima era porque sabia subir. Enfim, sugere que Lucy habitava árvores.

Mas na minha mente ficou uma dúvida. Quando criança, eu subia em árvores. E era por não sermos grandes escaladores de árvores que eu e meus amigos vivíamos caindo, alguns quebrando braços e pernas. Será que Lucy morreu exatamente por tentar fazer algo que já não era natural para sua espécie?

(Fernando Reinach. Adaptado de O Estado de S. Paulo, 24/09/2016.)

Considere que Lucy tenha caído de uma altura igual a $20\ m$, com aceleração constante, atingindo o solo com a velocidade de $60\ km/h$.

Nessas condições, o valor da aceleração, em $\text{m/s}^2$, corresponde aproximadamente a:

Observe o gráfico, que representa a curva característica de operação de um gerador:

Com base nos dados, a resistência interna do gerador, em Ohm, é igual a: