Resolução comentada das questões de FÍSICA da Universidade do Estado de Minas Gerais (UEMG – MG – 2018)

Resolução comentada das questões de FÍSICA da

Universidade do Estado de Minas Gerais (UEMG – MG – 2018)

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(A) Falsa Não respeitam Quando as naves aceleram à velocidade de dobra de forma quase instantânea, está sendo contrariada a lei da conservação da energia mecânica que afirma que a energia se conserva, não pode ser criada nem destruída. De onde surgiu a energia que impulsionou a nave?

Além disso, quando as naves aceleram instantaneamente com velocidades espantosas a física diz que a nave e a tripulação deveriam virar pó, devido às implicações da inércia (1ª Lei de Newton). “todo objeto que estiver parado tende a ficar parado e objetos que estão em movimento tendem a continuar em movimento”. 

Estando os tripulantes parados na nave e esta iria se mover com uma velocidade muito alta, seus corpos tenderiam a ficar parados e, assim, seriam arremessados para o fundo da nave e esmagados pela inércia.

O mesmo ocorreria se estivessem em movimento com velocidades muito altas com a nave freando instantaneamente e, assim, eles seriam arremessados para a frente da nave e esmagados pela inércia.

(B) Falsa Não respeitam Quando as naves se movimentam pelo espaço, ouvimos o som gerado por seus motores, o que contradiz o fato de que o som não se propaga no vácuo. O mesmo corre com as explosões, tiros, etc.

Quando armas são disparadas podemos acompanhar o percurso dos tiros, sejam dos phasers de mão da tripulação, sejam das naves (que inclusive disparam torpedos “fotônicos”).

A física diz que não conseguiríamos acompanhar visualmente os ‘projéteis’ luminosos

(C) Falsa não desrespeitam, pois se desrespeitassem os tripulantes ficariam flutuando no interior das naves o que não acontece, pois de alguma maneira no interior da nave existe gravidade artificial.

(D) Correta desrespeitam, pois a maioria das naves tem formatos aerodinâmicos diferentes independente da região do espaço onde se encontram.

R- D

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Se você não domina o assunto veja a seguir a teoria sobre gravidade artificial por rotação que poderá ser útil no futuro.

Gravidade artificial por rotação

A nave pode ser constituída de modo que origine um sistema que forneça um ambiente de formato circular que esteja constantemente em movimento de rotação, girando com velocidade angular constante em torno de um ponto (eixo central) fixo.

Pode ter a forma de forma de um cilindro (figura 1), um anel (figura 2) ou outra qualquer desde que

constitua uma estrutura comprida que gire em torno de um ponto ou eixo fixo, numa rotação constante, de modo a simular a gravidade em sua superfície interna graças à aceleração centrípeta gerada por esse movimento circular, fazendo com que os astronautas fiquem de pé no chão da nave, como se estivessem na Terra.

Essa simulação da “gravidade” ocorre, pois todo corpo em movimento circular tende a se afastar do centro e, no caso, “colando” nas paredes internas do cilindro (nave).

O “peso aparente” do astronauta é percebido reação normal N das paredes da nave sobre ele, que é a própria força resultante centrípeta de intensidade N = F_c= m.W²R, que deve ser igual ao peso P do astronauta na Terra onde g = 10m/s².

Observe ainda que sendo a velocidade angular W de rotação da nave constante, a “gravidade artificial g” é diretamente proporcional ao raio R, ou seja, à medida que o tripulante vai se aproximando do centro do sistema rotatório, o raio R vai diminuindo o que provoca também uma diminuição da (gravidade artificial”.

Assim, no centro do sistema a “gravidade artificial g” é zero e aí o tripulante flutua.

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Efeito Doppler

Refere-se à variação da frequência notada por um observador quando a distância entre ele e uma fonte de ondas está aumentando ou diminuindo.

Na aproximação entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais agudo (maior frequência, recebe maior número de frentes de onda na unidade de tempo) do que perceberia se fonte e observador estivessem parados.

Nesse caso, o comprimento de onda aparente percebido pelo observador será menor que o comprimento da onda emitido pela fonte (observador O₁ das figuras abaixo).

No afastamento entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais grave (menor frequência, recebe menor número de frentes de onda na unidade de tempo) do que perceberia se fonte e observador estivessem parados.

Nesse caso, o comprimento de onda aparente percebido pelo observador será maior que o comprimento da onda emitido pela fonte (observador O₂ das figuras acima).

Desvio para o vermelho

Em termos muito simples o desvio para o vermelho (também conhecido pelo termo inglês redshift) corresponde a uma alteração na forma como a frequência das ondas de luz é observada no espectroscópio em função da velocidade relativa entre a fonte emissora e o receptor observador.

Se o emissor (fonte de luz) se move na direção do receptor, o intervalo de tempo que o receptor mede entre duas cristas consecutivas será inferior ao medido pelo emissor, logo o receptor observa um desvio para a gama de cores de mais elevada frequência (desvio para o azul no espectro).

O desvio para o vermelho pode ter três causas distintas: o Efeito Doppler descrito acima, o campo gravitacional da fonte (a luz perde energia ao subir no campo gravitacional da estrela) e a expansão do Universo (“redshift” cosmológico).

R- C

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1^a etapa Cálculo da velocidade V_B com que a esfera de massa m solta do ponto A de altura h com velocidade V_A = 0 chega ao ponto B de altura h = 0, pelo teorema da conservação da energia mecânica:

2^a etapa choque elástico (e = 1) da esfera com o bloco, utilizando a conservação da quantidade de movimento e a definição de coeficiente de restituição:

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A mistura de dois componentes miscíveis, que produz uma solução homogênea, é sempre um processo irreversível.

Depois de misturados, uma separação completa é impossível, a menos que tivéssemos a ajuda do lendário e nanométrico “Demônio de Maxwell”.
R- C

 

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