UNICAMP 2020 Física - Questões

Nuclear fusion is a reaction in which atomic nuclei merge to form the nucleus of a new atom. The mass of the new atom’s nucleus is lower than the sum of the merging nuclei’s masses, a difference that is released as energy. This is, for instance, the reaction that occurs in the Sun. The energy released during fusion can be calculated by the equation $E = \Delta m \cdot c^2$, where $\Delta \text{m}$ is the difference between the initial and final masses in the reaction, and $c$ is the speed of light. When calculating the aforementioned energy, nucleus mass can be conveniently quantified using the atomic mass unit $(u)$, which is roughly equivalent to $900\ \text{MeV}\ (1\ \text{u}\ \to\ 900\ \text{MeV})$. Consider the hypothetical nuclear fusion reaction:

$$\ ^{222}X +\ ^4 Y\ \to\ ^{221}Z$$

Note that the masses of $\ ^{222}X$, $\ ^4Y$, and $\ ^{221}Z$ are $222\ \text{u}$, $4\ \text{u}$, and $221\ \text{u}$, respectively. The amount of energy released in this reaction is

A volta da França é uma das maiores competições do ciclismo mundial. Num treino, um ciclista entra num circuito reto e horizontal (movimento em uma dimensão) com velocidade constante e positiva. No instante $t_1$, ele acelera sua bicicleta com uma aceleração constante e positiva até o instante $t_2$. Entre $t_2$ e $t_3$, ele varia sua velocidade com uma aceleração também constante, porém negativa. Ao final do percurso, a partir do instante $t_3$, ele se mantém em movimento retilíneo uniforme. De acordo com essas informações, o gráfico que melhor descreve a velocidade do atleta em função do tempo é

As agências espaciais $NASA$ (norte-americana) e $ESA$ (europeia) desenvolvem um projeto para desviar a trajetória de um asteroide através da colisão com uma sonda especialmente enviada para esse fim. A previsão é que a sonda $DART$ (do inglês, “Teste de Redirecionamento de Asteroides Duplos”) será lançada com a finalidade de se chocar, em $2022$, com Didymoon, um pequeno asteroide que orbita um asteroide maior chamado Didymos.

A massa da sonda $DART$ será de $m_\text{sonda}= 300\ \text{kg}$, e ela deverá ter a velocidade $v_\text{sonda}=6\ \text{km/s}$ imediatamente antes de atingir Didymoon. Assim, a energia cinética da sonda antes da colisão será igual a

As agências espaciais $NASA$ (norte-americana) e $ESA$ (europeia) desenvolvem um projeto para desviar a trajetória de um asteroide através da colisão com uma sonda especialmente enviada para esse fim. A previsão é que a sonda $DART$ (do inglês, “Teste de Redirecionamento de Asteroides Duplos”) será lançada com a finalidade de se chocar, em $2022$, com Didymoon, um pequeno asteroide que orbita um asteroide maior chamado Didymos.

Numa colisão inelástica da sonda $DART$ com o asteroide Didymoon,

As agências espaciais $NASA$ (norte-americana) e $ESA$ (europeia) desenvolvem um projeto para desviar a trajetória de um asteroide através da colisão com uma sonda especialmente enviada para esse fim. A previsão é que a sonda $DART$ (do inglês, “Teste de Redirecionamento de Asteroides Duplos”) será lançada com a finalidade de se chocar, em $2022$, com Didymoon, um pequeno asteroide que orbita um asteroide maior chamado Didymos.

O asteroide satélite Didymoon descreve uma órbita circular em torno do asteroide principal Didymos. O raio da órbita é $r=1,6\ \text{km}$ e o período é $T= 12\ \text{h}$. A aceleração centrípeta do satélite vale