Durante uma prova de ciclismo de pista em um velódromo, um atleta percorre uma seção circular da pista. O raio da trajetória percorrida pelo ciclista é de 20,0 m, e ele completa uma volta inteira a cada 15,0 s.

O módulo da velocidade média tangencial do ciclista em m/s vale, aproximadamente,

Em uma aula prática de laboratório sobre instalações elétricas e segurança, um professor de Física ensina que fusível é um dispositivo de segurança que abre o circuito quando percorrido por uma corrente elétrica de intensidade igual ou superior ao seu valor nominal. O professor apresenta como exemplo o circuito esquematizado a seguir.
O sistema é alimentado por uma fonte de tensão contínua ideal de 60 V e contém uma chave S1 inicialmente aberta. O circuito é protegido por três fusíveis: F1, F2 e F3, cujos valores nominais estão indicados na Figura. Os resistores são todos ôhmicos, com valores indicados no esquema. Após o fechamento da chave S1 e aguardado o tempo necessário para que qualquer eventual dispositivo de segurança atue, a intensidade da corrente em A que atravessa o resistor R1 será de

Durante uma apresentação da Esquadrilha da Fumaça, um piloto de massa m executa um looping perfeitamente circular de raio R em um plano vertical, como mostra a Figura. Ao atingir o ponto mais alto da trajetória (ponto P), o piloto fica de cabeça para baixo e experimenta a sensação de imponderabilidade, ou seja, a força de contato exercida pelo assento sobre ele é momentaneamente nula. O módulo da aceleração da gravidade é g.
Desprezando-se a resistência do ar e assumindo-se que, devido à potência do motor, a energia mecânica do piloto permanece constante durante a manobra, a intensidade da força exercida pelo assento sobre o piloto no ponto mais baixo da trajetória (ponto Q) é

Na fase de montagem de uma estrutura metálica em um canteiro de obras de engenharia civil, uma viga de aço homogênea e uniforme, de comprimento L = 6,00 m e massa M = 300 kg, é posicionada horizontalmente sobre dois suportes verticais, P e Q. Para testar o sistema, um técnico coloca sobre a barra um bloco homogêneo de massa m = 100 kg e de comprimento 2,00 m, que é posicionado entre o suporte Q e a extremidade direita da viga, como mostra a Figura a seguir.
Verifica-se que, nessa situação, o sistema se mantém em equilíbrio estático.
A força de interação entre o suporte Q e a barra, em N, vale

A equipe de manutenção elétrica de uma guarnição militar recebeu o desafio de adaptar um antigo aquecedor de imersão cujo resistor é composto por um fio de níquel-cromo de resistividade constante. Originalmente projetado para operar em uma rede de 110 V utilizando um fio de 1,00 m de comprimento, o equipamento precisa ser modificado para funcionar em uma nova instalação de 220 V, mantendo-se, obrigatoriamente, a mesma potência elétrica dissipada pelo modelo original.

Para a reforma, a equipe dispõe de fios de níquel-cromo cuja espessura (diâmetro da seção transversal) é 80,0% da espessura do fio original. Para que o novo projeto atenda aos requisitos de potência na nova tensão, o comprimento do fio utilizado no novo aquecedor deverá ser, em m, de

No âmbito das comemorações de avanços na exploração espacial, uma equipe de astrofísicos está revisando os dados orbitais dos planetas do Sistema Solar para uma publicação educativa. Um dos pontos centrais é a dinâmica de Júpiter, o maior planeta do nosso sistema, cuja distância média ao Sol é aproximadamente cinco vezes maior que a distância média da Terra ao Sol. Considerando-se que as órbitas planetárias são aproximadamente circulares e utilizando-se a Terceira Lei de Kepler (Lei dos Períodos), qual é a duração aproximada do “ano de Júpiter” (período de translação), expressa em anos terrestres?

Em uma grande planta petroquímica, um sistema de água de resfriamento circula por toda a instalação para manter a temperatura de diversos reatores. Uma tubulação horizontal principal alimenta um trocador de calor específico. Para aumentar a eficiência da troca térmica, o projeto hidráulico prevê um estreitamento na tubulação (um bocal redutor) logo antes da entrada da água no trocador, conforme ilustrado no esquema técnico a seguir.
Sensores instalados na linha fornecem os seguintes dados:
• No Trecho 1 (tubulação principal, antes do redutor): a área da seção transversal é de 10,00 cm² , o medidor de vazão indica que a velocidade da água nesse ponto é de 2,000 m/s, e o manômetro registra uma pressão de 2,000 x 10⁵ Pa. • No Trecho 2 (bocal redutor, na entrada do trocador): a tubulação se estreita para uma área de seção transversal de 5,000 cm2 .
Considerando-se a densidade da água como r = 1,000 x 10³ kg/m³ , o escoamento como ideal (incompressível e sem viscosidade) e que ambos os trechos estão na mesma cota altimétrica, a pressão da água P2 no Trecho 2 é, em Pa,

Em um laboratório de termodinâmica, um docente de Física propõe aos seus alunos a análise de um protótipo de máquina térmica que opera em regime cíclico utilizando gás hélio como substância de trabalho. O dispositivo realiza trocas de calor com dois reservatórios térmicos mantidos a temperaturas constantes de 27,0 o C (fonte fria) e 127 o C (fonte quente). O ciclo operacional do protótipo é composto pelas seguintes etapas sucessivas:

1. uma expansão isotérmica em contato com a fonte quente;

2. uma expansão adiabática até que o gás atinja a temperatura da fonte fria;

3. uma compressão isotérmica em contato com a fonte fria;

4. uma compressão adiabática que retorna o gás ao seu estado inicial.

Com base nos princípios da Segunda Lei da Termodinâmica e considerando-se que o hélio se comporta como um gás ideal nas condições descritas, a fração máxima do calor absorvido da fonte quente que pode ser convertida em trabalho útil por essa máquina é de

Em um laboratório de testes de combustíveis e lubrificantes militares, um engenheiro projeta um sistema de aquecimento controlado para simular as condições de operação de um fluido hidráulico. O dispositivo consiste em um cano isolado termicamente, no interior do qual o fluido escoa com vazão volumétrica constante. Em uma seção do cano, o fluido atravessa um resistor elétrico de imersão que eleva sua temperatura de forma estável. Os resultados das medidas realizadas no teste foram resumidos na Tabela a seguir. Adotando-se a conversão 1,00 cal = 4,00 J e considerando- -se desprezíveis as trocas de calor entre o fluido e o cano, o valor da resistência elétrica do resistor, em Ω, utilizado nesse sistema é

Durante um exercício de tiro de artilharia de campanha em um campo de treinamento do Exército Brasileiro, uma guarnição utiliza um canhão de massa 2,00 x 103 kg para disparar um projétil de massa 10,0 kg. O disparo ocorre horizontalmente e o projétil abandona a boca do canhão com uma velocidade de 400 m/s em relação ao solo horizontal. O sistema de amortecimento do canhão é projetado para dissipar a energia cinética de recuo por meio de uma força de resistência mecânica constante exercida por freios hidráulicos, conforme esquematizado na Figura a seguir. Considerando-se que o sistema canhão-projétil está inicialmente em repouso e que a força média de resistência ao recuo é de 8,00 x 10³ N, a distância em metros percorrida pelo canhão durante o seu recuo até parar totalmente é de, aproximadamente

O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é uma das tecnologias modernas que mais dependem de correções para funcionar com precisão. Os satélites que compõem o GPS orbitam a Terra a velocidades de aproximadamente 14.000 km/h. Devido a essa alta velocidade escalar em relação à superfície terrestre, os engenheiros e físicos responsáveis pelo sistema observam que os relógios atômicos a bordo dos satélites sofrem um atraso sistemático de cerca de 7,0 ms por dia em comparação com os relógios idênticos situados nas estações de controle no solo.

Considerando-se apenas o efeito descrito de atraso devido à velocidade orbital, a causa fundamental desse fenômeno é a

Uma professora de Física está gravando uma aula experimental. Ela está sentada em um banco que pode girar livremente em torno de um eixo vertical e segura um giroscópio didático (uma roda de bicicleta com manoplas no eixo) que gira rapidamente no sentido mostrado na Figura a seguir.
Na cena inicial, a professora está em repouso, de perfil para a câmera. Para concluir a gravação, ela precisa girar com o banco para sua esquerda, ou seja, no sentido anti-horário como visto de cima.
Para atingir esse objetivo utilizando apenas as propriedades de conservação do momento angular, a professora deve

Uma determinada luminária decorativa é composta por dez lâmpadas (de mesmas características), conectadas em série, e precisa estar conectada a uma rede elétrica de 127 V para funcionar.

Desconsiderando-se a existência de qualquer defeito na rede elétrica, se uma de suas lâmpadas for retirada, a luminária  

Uma das principais características da energia é que ela não pode ser criada ou destruída, mas um tipo de energia pode transformar-se em outro. Sempre que isso ocorre, a quantidade total de energia no sistema é mantida, de acordo com o princípio da conservação da energia.

HIRANAKA, R.A.B.; HORTENCIO, T.M.A. A conquista Ciências: 8º ano. Ensino Fundamental. Anos finais. 1. ed. São Paulo: FTD, 2022.

O aparelho elétrico que, quando conectado à rede elétrica de tensão adequada e funcionando perfeitamente, é capaz de transformar a energia elétrica em energias sonora, térmica e cinética é a(o)

Em um laboratório, um simulador pretende reproduzir as condições de um rio de margens retas e paralelas. Inicialmente, a água do “rio” (água do simulador) está parada, e um pequeno barco (modelo de um barco real) parte de uma das margens em linha reta e com velocidade constante de 3 cm/s, perpendicularmente às margens. Logo após a partida do pequeno barco, uma corrente de água paralela às margens do “rio”, e com velocidade de 4 cm/s, é gerada no simulador, fazendo com que o barco não se movimente mais com velocidade perpendicular às margens, haja vista que sua velocidade passou a ser a soma de sua velocidade inicial com a velocidade da correnteza.

Lembrando que velocidades são grandezas vetoriais, para um observador parado no laboratório, qual é o módulo da velocidade do barco, em cm/s, ao sofrer a ação da correnteza?

As mudanças de estado físico da matéria ocorrem por variação de temperatura ou pressão. A passagem da água do estado líquido para o gasoso, quando ocorre de forma lenta, gradual e à temperatura ambiente (como uma roupa secando no varal ou uma poça d'água sumindo), é especificamente a: 

No eixo de Grandezas e Medidas, o desenvolvimento da noção de tempo envolve instrumentos históricos. O dispositivo antigo de medição que utiliza o escoamento de areia entre dois recipientes cônicos de vidro para marcar um intervalo de tempo determinado é a: 

Um gás em recipiente recebe calor e se expande empurrando um êmbolo, realizando trabalho sobre o ambiente. Identifique a conversão de energia mais compatível:

Uma máquina simples aumenta a vantagem mecânica ao usar uma roldana móvel, reduzindo a força necessária para erguer a carga. Identifique o efeito principal: 

O quilograma (kg) é reconhecidamente uma unidade de medida de: