UNIFESP 2003 Física - Questões

Em um acidente de trânsito, uma testemunha deu o seguinte depoimento:

A moto vinha em alta velocidade, mas o semáforo estava vermelho para ela. O carro que vinha pela rua transversal parou quando viu a moto, mas já era tarde; a moto bateu violentamente na lateral do carro. A traseira da moto levantou e seu piloto foi lançado por cima do carro.

A perícia supôs, pelas características do choque, que o motociclista foi lançado horizontalmente de uma altura de $1,25\ \text{m}$ e caiu no solo a $5,0\ \text{m}$ do ponto de lançamento, medidos na horizontal. As marcas de pneu no asfalto plano e horizontal mostraram que o motociclista acionou bruscamente os freios da moto, travando as rodas, $12,5\ \text{m}$ antes da batida. Após análise das informações coletadas, a perícia concluiu que a moto deveria ter atingido o carro a uma velocidade de $54\ \text{km/h}$ $(15\ \text{m/s})$.

Considerando $g = 10\ \text{m/s}^2$ e o coeficiente de atrito entre o asfalto e os pneus 0,7, determine:

1. a) a velocidade de lançamento do motociclista, em $\text{m/s}$;
   

2. b) a velocidade da moto antes de começar a frear.
   

Com o auxílio de um estilingue, um garoto lança uma pedra de $150\ \text{g}$ verticalmente para cima, a partir do repouso, tentando acertar uma fruta no alto de uma árvore. O experiente garoto estica os elásticos até que estes se deformem de $20\ \text{cm}$ e, então, solta a pedra, que atinge a fruta com velocidade de $2\ \text{m/s}$.

Considerando que os elásticos deformados armazenam energia potencial elástica de $30,3\ \text{J}$, que as forças de atrito são desprezíveis e que $g = 10\ \text{m/s}^ 2$ , determine

1. a) a distância percorrida pela pedra, do ponto onde é solta até o ponto onde atinge a fruta
   

2. b) o impulso da força elástica sobre a pedra.
   

Você já deve ter notado como é difícil abrir a porta de um freezer logo após tê-la fechado, sendo necessário aguardar alguns segundos para abri-la novamente. Considere um freezer vertical cuja porta tenha 0,60 m de largura por $1,0\ \text{m}$ de altura, volume interno de $150\ \text{L}$ e que esteja a uma temperatura interna de $-18\ ^\circ \text{C}$, num dia em que a temperatura externa seja de $27\ ^\circ \text{C}$ e a pressão, $1,0 \times 10^ 5\ \text{N/m}^ 2$.

1. a) Com base em conceitos físicos, explique a razão de ser difícil abrir a porta do freezer logo após tê-la fechado e por que é necessário aguardar alguns instantes para conseguir abri-la novamente.
   

2. b) Suponha que você tenha aberto a porta do freezer por tempo suficiente para que todo o ar frio do seu interior fosse substituído por ar a $27\ ^\circ \text{C}$ e que, fechando a porta do freezer, quisesse abri-la novamente logo em seguida. Considere que, nesse curtíssimo intervalo de tempo, a temperatura média do ar no interior do freezer tenha atingido $-3\ ^\circ \text{C}$. Determine a intensidade da força resultante sobre a porta do freezer.
   

Um resistor para chuveiro elétrico apresenta as seguintes especificações:

$\bullet$ Tensão elétrica: $220\ \text{V}$.

$\bullet$ Resistência elétrica (posição I): $20,0\ \Omega$.

$\bullet$ Resistência elétrica (posição II): $11,0\ \Omega$.

$\bullet$ Potência máxima (posição II): $4400\ W$.

Uma pessoa gasta $20$ minutos para tomar seu banho, com o chuveiro na posição II, e com a água saindo do chuveiro à temperatura de $40\ ^\circ \text{C}$.

Considere que a água chega ao chuveiro à temperatura de $25\ ^\circ\text{C}$ e que toda a energia dissipada pelo resistor seja transferida para a água. Para o mesmo tempo de banho e a mesma variação de temperatura da água, determine a economia que essa pessoa faria, se utilizasse o chuveiro na posição I,

1. a) no consumo de energia elétrica, em $\text{kWh}$, em um mês $(30$ dias$)$;
   

2. b) no consumo de água por banho, em litros, considerando que na posição I gastaria $48$ litros de água.
   

Dados:

Calor específico da água: $4000\ \text{J}/\text{kg}\cdot ^\circ \text{C}$.

Densidade da água: $1\ \text{kg/}\ell$.

Uma ambulância desloca-se a $108\ \text{km/h}$ num trecho plano de uma rodovia quando um carro, a $72\ \text{km/h}$, no mesmo sentido da ambulância, entra na sua frente a $100\ \text{m}$ de distância, mantendo sua velocidade constante. A mínima aceleração, em $\text{m/s}^{2}$, que a ambulância deve imprimir para não se chocar com o carro é, em módulo, pouco maior que