UNESP 2007 Física - Questões

Em uma partida de futebol, a bola é chutada a partir do solo descrevendo uma trajetória parabólica cuja altura máxima e o alcance atingido são, respectivamente, $h$ e $s$. Desprezando o efeito do atrito do ar, a rotação da bola e sabendo que o ângulo de lançamento foi de 45$\ ^\circ$ em relação ao solo horizontal, calcule a razão $s/h$.

Dado: $\hspace{2pt}\mathrm{sen}\ 45\ ^\circ \ =\ \cos\ 45\ ^\circ \ =\dfrac{\sqrt{2}}{2}.$

Uma das modalidades esportivas em que nossos atletas têm sido premiados em competições olímpicas é a de barco a vela. Considere uma situação em que um barco de $100\ \text{kg}$, conduzido por um velejador com massa de $60\ \text{kg}$, partindo do repouso, se desloca sob a ação do vento em movimento uniformemente acelerado, até atingir a velocidade de $18\ \text{km/h}$. A partir desse instante, passa a navegar com velocidade constante. Se o barco navegou $25\ \text{m}$ em movimento uniformemente acelerado, qual é o valor da força aplicada sobre o barco? Despreze resistências ao movimento do barco.

Em países com poucos recursos hídricos ou combustíveis fósseis, a construção de usinas nucleares pode ser uma alternativa para produção de energia. A energia nuclear é obtida pela fissão de núcleos como o de urânio e, dessa fissão, além de calor, são produzidos nêutrons, que por sua vez serão responsáveis pela fissão de outros núcleos de urânio. Dessa reação em cadeia é extraída a energia nuclear. No entanto, para uma fissão controlada, é necessário diminuir a energia dos nêutrons que tiverem energias cinéticas altas. Para isso, elementos moderadores são introduzidos para que os nêutrons, em interações com esses núcleos, tenham sua energia diminuída. A escolha do material moderador depende de quanta energia os nêutrons devem perder. Considere uma colisão elástica frontal entre um nêutron e um átomo moderador, que possua massa quatro vezes maior que a do nêutron e esteja inicialmente em repouso. Calcule a razão entre as energias cinéticas final e inicial do nêutron.

Os tripulantes de um navio deparam-se com um grande iceberg desprendido das geleiras polares como consequência do aquecimento global. Para avaliar o grau de periculosidade do bloco de gelo para a navegação, eles precisam saber qual é a porção submersa do bloco. Experientes em sua atividade, conseguem estimar a fração submersa do volume utilizando as massas específicas do gelo, igual a $0,92\ \text{g/cm}^3$, e da água salgada, igual a $1,03\ \text{g/cm}^3$. Qual foi o valor da fração submersa calculada pelos navegantes?

É largamente difundida a ideia de que a possível elevação do nível dos oceanos ocorreria devido ao derretimento das grandes geleiras, como consequência do aquecimento global. No entanto, deveríamos considerar outra hipótese, que poderia também contribuir para a elevação do nível dos oceanos. Trata- se da expansão térmica da água devido ao aumento da temperatura. Para se obter uma estimativa desse efeito, considere que o coeficiente de expansão volumétrica da água salgada à temperatura de $20^\circ\text{C}$ seja $2,0\ \cdot {10}^{-4}\ ^\circ \text{C}^{-1}$. Colocando água do mar em um tanque cilíndrico, com a parte superior aberta, e considerando que a variação de temperatura seja $4^\circ\text{C}$, qual seria a elevação do nível da água se o nível inicial no tanque era de $20\ \text{m}$? Considere que o tanque não tenha sofrido qualquer tipo de expansão.