UNICAMP 2000 Física - Questões

“Erro da NASA pode ter destruído sonda”

(Folha de S. Paulo, 1/10/1999)

Para muita gente, as unidades em problemas de Física representam um mero detalhe sem importância. No entanto, o descuido ou a confusão com unidades pode ter consequências catastróficas, como aconteceu recentemente com a NASA. A agência espacial americana admitiu que a provável causa da perda de uma sonda enviada a Marte estaria relacionada com um problema de conversão de unidades. Foi fornecido ao sistema de navegação da sonda o raio de sua órbita em metros, quando, na verdade, este valor deveria estar em pés. O raio de uma órbita circular segura para a sonda seria $r=2,1\ \times \ {10}^5\ m$, mas o sistema de navegação interpretou esse dado como sendo em pés. Como o raio da órbita ficou menor, a sonda desintegrou–se devido ao calor gerado pelo atrito com a atmosfera marciana.

1. a) Calcule, para essa órbita fatídica, o raio em metros. Considere 1 pé = $0,30\ m$.
   

2. b) Considerando que a velocidade linear da sonda é inversamente proporcional ao raio da órbita, determine a razão entre as velocidades lineares na órbita fatídica e na órbita segura.
   

Um automóvel trafega com velocidade constante de ${12\ m/s}$ por uma avenida e se aproxima de um cruzamento onde há um semáforo com fiscalização eletrônica. Quando automóvel se encontra a uma distância de ${30\ m}$ do cruzamento, o sinal muda de verde para amarelo. O motorista deve decidir entre parar o carro antes de chegar ao cruzamento ou acelerar o carro e passar pelo cruzamento antes do sinal mudar para vermelho. Este sinal permanece amarelo por ${2,2\ s}$. O tempo de reação do motorista (tempo decorrido entre o momento em que o motorista (tempo decorrido entre o momento em que o motorista vê a mudança de sinal e o momento em que realiza alguma ação) é ${0,5\ s}$.

1. a) Determine a mínima aceleração constante que o carro deve ter para parar antes de atingir o cruzamento e não ser multado.
   

2. b) Calcule a menor aceleração constante que o carro deve ter para passar pelo cruzamento sem ser multado. Adote $1,7^{2}$ ${\approx}$ 3,0.
   

Um canhão de massa $M=300\ kg$ dispara na horizontal uma bala de massa $m=15\ kg$ com uma velocidade de $60\ m/s$ em relação ao chão.

1. a) Qual a velocidade de recuo do canhão em relação ao chão?
   

2. b) Qual a velocidade de recuo do canhão em relação à bala?
   

3. c) Qual a variação da energia cinética no disparo?
   

Um escritório tem dimensões iguais a $5\ m$ $\times$ $5\ m$ $\times$ $3\ m$ e possui paredes bem isoladas. Inicialmente a temperatura no interior do escritório é de $25\ ^{\circ} C$. Chegam então as $4$ pessoas que nele trabalham, e cada uma liga seu microcomputador. Tanto uma pessoa como um microcomputador dissipam em média $100\ W$ cada na forma de calor. O aparelho de ar condicionado instalado tem a capacidade de diminuir em $5\ ^{\circ} C$ a temperatura do escritório em meia hora, com as pessoas presentes e os micros ligados. A eficiência do aparelho é de $50\%$. Considere o calor específico do ar igual a $1000\ J/ kg\ ^\circ C$ e sua densidade igual a $1,2\ kg/m^3$.

1. a) Determine a potência elétrica consumida pelo aparelho de ar condicionado.
   

2. b) O aparelho de ar condicionado é acionado automaticamente quando a temperatura do ambiente atinge $27\ ^{\circ} C$, abaixando a para $25 \ ^{\circ} C$. Quanto tempo depois da chegada das pessoas no escritório o aparelho é acionado?