UNESP 2002 Física - Questões

Um bloco de granito com formato de um paralelepípedo retângulo, com altura de 30 cm e base de 20 cm de largura por 50 cm de comprimento, encontra-se em repouso sobre uma superfície plana horizontal.

1. A) Considerando a massa específica do granito igual a $2,5\cdot {10}^3\ \text{kg/m}^3$, determine a massa $m$ do bloco.

2. B) Considerando a aceleração da gravidade igual a $10\ \text{m/s}^2$, determine a pressão $p$ exercida pelo bloco sobre a superfície plana, em $\text{N/m}^2$.

Num determinado processo físico, a quantidade de calor $Q$ transferida por convecção é dada por $Q = \text{h} \cdot A \cdot \Delta T\cdot \Delta t$ onde $h$ é uma constante, $Q$ é expresso em joules $\text{J}$, $A$ em metros quadrados ($\text{m}^2$), $\Delta T$ em kelvins $(\text{K})$ e $\Delta t$ em segundos $(\text{s})$, que são unidades do Sistema Internacional ($SI$).

1. a) Expresse a unidade da grandeza $h$ em termos de unidades do $SI$ que aparecem no enunciado.
   

2. b) Expresse a unidade de $\text{h}$ usando apenas as unidades $\text{kg}$, $\text{s}$ e $\text{K}$, que pertencem ao conjunto das unidades de base do $SI$.
   

Uma pequena esfera, $P$, carregada positivamente, está fixa e isolada, numa região onde o valor da aceleração da gravidade é $g$, uma outra pequena esfera, $Q$, também eletricamente carregada, é levada para as proximidades de $P$. Há duas posições, a certa distância $d$ de $P$, onde pode haver equilíbrio entre a força peso atuando em $Q$ e a força elétrica exercida por $P$ sobre $Q$. O equilíbrio ocorre numa ou noutra posição, dependendo do sinal da carga de $Q$. Despreze a força gravitacional entre as esferas.

1. A) Desenhe no seu caderno de respostas um esquema mostrando a esfera $P$, a direção e o sentido de $g$ e as duas posições possíveis definidas pela distância d para equilíbrio entre as forças sobre $Q$, indicando, em cada caso, o sinal da carga de $Q$.

2. B) Suponha que a esfera $Q$ seja trazida, a partir de qualquer uma das duas posições de equilíbrio, para mais perto de $P$, até ficar à distância $d/2$ desta, e então abandonada nesta nova posição. Determine, exclusivamente em termos de $g$ o módulo da aceleração da esfera $Q$ no instante em que ela é abandonada.

Uma garrafa térmica contém inicialmente $450\ g$ de água a $30\ ^{\circ}\text{C}$ e 100 g de gelo na temperatura de fusão, a $0\ ^{\circ}\text{C}$. Considere o calor específico da água igual a $4,0\ \text{J}/\left(\text{g}^{\circ}\text{C}\right)$ e o calor latente de fusão do gelo igual a 320 J/g.

1. A) Qual será a quantidade de calor $Q_F$ necessária para fundir o gelo dentro da garrafa?

2. B) Supondo ideal o isolamento térmico da garrafa e desprezando a capacidade térmica de suas paredes internas, qual será a temperatura final da água contida no seu interior, quando o equilíbrio térmico for atingido?

Dentre as medidas de emergência para contenção do consumo de energia elétrica, o governo cogitou reduzir de $5\%$ o valor atual da tensão da rede. Considerando que, para uma alteração dessa ordem, a resistência de uma lâmpada de filamento pode ser considerada constante, determine a porcentagem de redução que esta providência traria

1. a) No valor da corrente que passa pela lâmpada.
   

2. b) No valor da potência dissipada pela lâmpada.