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(Enem) Para serrar ossos e carnes congeladas, um açougueiro utiliza uma serra de fita que possui três polias e um motor. O equipamento pode ser montado de duas formas diferentes, P e Q. Por questão de segurança, é necessário que a serra possua menor velocidade linear.

Por qual montagem o açougueiro deve optar e qual é a justificativa desta opção?

A agência espacial americana (Nasa) em colaboração com diversas entidades, desenvolve projeto para viabilizar a ida de seres humanos a Marte, prevista para 2030 (Disponível em: <www.nasa.gov/content/nasas-journey-to-mars>. Acesso em: jan. 2016.). A viagem de longa duração (quase 1 ano) apresenta inúmeras dificuldades, entre elas o excesso de radiação cósmica que pode afetar funções cognitivas dos astronautas em outros aspectos de sua saúde. 

Outro desafio enfrentado por equipes que projetam viagens espaciais são os efeitos da ausência de gravidade no espaço interplanetário. O corpo humano em ambiente com baixa gravidade ou em sua ausência apresenta diversos efeitos danosos, como por exemplo, a descalcificação óssea. Uma possível solução em estudo é criar um efeito de gravidade artificial, a partir da rotação da espaçonave em torno do próprio eixo ao longo do seu comprimento, como mostrado no esquema a seguir:

Para simular a gravidade na superfície da Terra (g = 10 m/s²), considere que a espaçonave representada simplificadamente no esquema tem forma cilíndrica e raio de 100 m. Com base nessas informações, pode-se calcular que a espaçonave deverá girar com velocidade angular igual a:

As técnicas de manipulação da matéria no nível microscópico permitem que hoje em dia consiga-se arrancar, por exemplo, um único átomo de uma barra metálica. No caso do ouro, o átomo encontra-se livre quando ele é afastado a no mínimo 4 angstrons de distância da barra, sendo necessário para isso realizar um trabalho de 3,75 eV para a liberação total desse átomo. Isso permite calcular a intensidade média da força para “arrancar” um átomo de ouro de uma barra como sendo de

Note e adote:

1 angstrom = 10^-10 m

1 eV = 1,6 × 10^-19 J

Os freios de um automóvel têm a função de reduzir a velocidade do veículo. Para tal o sistema aplica forças em um disco metálico ligado às rodas reduzindo a sua rotação. Nesse processo, a energia cinética do veículo é dissipada, transformando-se em outras formas de energia. A força responsável por essa dissipação é o atrito entre as chamadas pastilhas de freio e o disco metálico. Na construção desse dispositivo de freio, deve-se levar em conta o montante de energia a ser dissipada nas frenagens para determinar a sua resistência, por exemplo, ao calor gerado.

Num teste desse sistema, um veículo com velocidade de 36 km/h inicia a frenagem, que dura 10 s. Sobre o veículo, sabe-se que ele possui 1 000 kg de massa e que a frenagem ocorreu numa pista plana e horizontal. Pode-se determinar que, enquanto o carro freia, o trabalho realizado pelas forças de atrito tem módulo igual a

A figura a seguir ilustra uma gangorra de brinquedo feita com uma vela. A vela é acesa nas duas extremidades e, inicialmente, deixa-se uma das extremidades mais baixa que a outra. A combustão da parafina da extremidade mais baixa provoca a fusão. A parafina da extremidade mais baixa da vela pinga mais rapidamente que na outra extremidade. O pingar da parafina fundida resulta na diminuição da massa da vela na extremidade mais baixa, o que ocasiona a inversão das posições.

Assim, enquanto a vela queima, oscilam as duas extremidades.

Nesse brinquedo, observa-se a seguinte sequência de transformações de energia:

Para irrigar sua plantação, um produtor rural construiu um reservatório a 20 metros de altura a partir da barragem de onde será bombeada a água. Para alimentar o motor elétrico das bombas, ele instalou um painel fotovoltaico. A potência do painel varia de acordo com a incidência solar, chegando a um valor de pico de 80 W ao meio-dia. Porém, entre as 11 horas e 30 minutos e as 12 horas e 30 minutos, disponibiliza uma potência média de 50 W. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s² e uma eficiência de transferência energética de 100%.

Qual é o volume de água, em litros, bombeado para o reservatório no intervalo de tempo citado? 

A Lei da Gravitação Universal, de Isaac Newton, estabelece a intensidade da força de atração entre duas massas. Ela é representada pela expressão: , onde m₁ e m₂ correspondem às massas dos corpos, d à distância entre eles, G à constante universal da gravitação e F à força que um corpo exerce sobre o outro. O esquema representa as trajetórias circulares de cinco satélites, de mesma massa, orbitando a Terra.

Qual gráfico expressa as intensidades das forças que a Terra exerce sobre cada satélite em função do tempo?