[Fuvest 2021] Painéis solares fotovoltaicos têm sido cada vez mais usados em instalações elétricas domésticas e industriais. Considere um painel solar conectado a um resistor variável de resistência . Ajustando-se o valor de
, são medidas a corrente e a ddp entre os terminais do resistor e é obtida a curva mostrada na figura 1. Com base nos dados do gráfico:
a) Calcule a resistência quando a ddp é de 6 V.
b) Em quais dos pontos marcados (1, 2 ou 3) a potência fornecida ao resistor é maior? Justifique sua resposta.
Um parâmetro importante para o funcionamento de painéis solares é a irradiância da luz solar (medida em ), que corresponde ao fluxo de energia por unidade de área perpendicular à direção do fluxo. A irradiância depende de vários fatores, tais como as condições atmosféricas e a latitude do local. Em um dado local e horário, a direção da luz solar (linhas vermelhas na figura 2) faz um ângulo de 30° com a direção perpendicular ao solo. A figura 2 mostra duas situações para um painel solar nessa localidade: (I) o painel está inclinado em 30° em relação ao solo e (II) o painel está paralelo ao solo.
c) Considerando que a irradiância é a mesma nas duas situações e que, na situação (I), a energia por unidade de tempo coletada no painel solar é , calcule
, que é a energia por unidade de tempo coletada na situação (II).
Note e adote:
sen 60° =
0,86 ; cos 60° =
[Fuvest 2021] A energia irradiada pelo Sol provém da conversão de massa em energia durante reações de fusão de núcleos de hidrogênio para produzir núcleos de hélio. Atualmente, essas reações permitem ao Sol emitir radiação luminosa a uma potência de aproximadamente . Supondo que essa potência tenha sido mantida desde o nascimento do Sol, cerca de
anos atrás, a massa correspondente àquela perdida pelo Sol até hoje é mais próxima de
Note e adote:
Velocidade da luz no vácuo: .
Considere que um ano tem cerca de .
a) .
b) .
c) .
d) .
e) .
[Fuvest 2021] Os smartphones modernos vêm equipados com um acelerômetro, dispositivo que mede acelerações a que o aparelho está submetido.
O gráfico foi gerado a partir de dados extraídos por um aplicativo do acelerômetro de um smartphone pendurado por um fio e colocado para oscilar sob a ação da gravidade. O gráfico mostra os dados de uma das componentes da aceleração (corrigidos por um valor de referência constante) em função do tempo.
Com base nos dados do gráfico e considerando que o movimento do smartphone seja o de um pêndulo simples a ângulos pequenos, o comprimento do fio é de aproximadamente:
Note e adote:
Use π = 3.
Aceleração da gravidade:
- 5 cm
- 10 cm
- 50 cm
- 100 cm
- 150 cm
[Fuvest 2021] Um caminhão carregando uma caixa trafega em linha reta a uma velocidade de 36 km/h. O coeficiente de atrito estático entre a superfície da caixa e a superfície da carroceria é de 0,4 e não há ganchos ou amarras prendendo a caixa ao caminhão. Sabendo disso e ao notar um sinal vermelho à frente, o motorista freia suavemente o caminhão para que a caixa não deslize.
a) Desenhe um diagrama de corpo livre indicando as forças que atuam sobre a caixa durante a frenagem.
b) Calcule a distância mínima que o caminhão percorre entre o instante de início da frenagem e a parada total do veículo para que a caixa permaneça sem deslizar.
c) Se o motorista frear totalmente o caminhão em 1,5 s, a caixa deslizará na carroceria? Justifique.
Note e adote:
Considere que a força exercida pelos freios do caminhão seja feita de modo que a aceleração do caminhão seja constante durante a frenagem.
Aceleração da gravidade:
[Fuvest 2021] Um modelo simplificado de uma panela de pressão consiste em um recipiente cilíndrico provido de uma tampa com borda emborrachada que previne a saída de vapor. No centro da tampa, sobre um orifício de área A, repousa uma válvula de massa m que pode se deslocar verticalmente, sem atrito, e que impede que a pressão 𝑃 interna à panela ultrapasse um valor limite. A pressão atmosférica e a aceleração da gravidade no local de operação da panela são, respectivamente, e
.
a) Liste todas as forças que atuam verticalmente sobre a válvula num instante em que ela está em perfeito contato com a tampa da panela.
b) Deseja-se que a panela atinja uma pressão interna de operação não inferior a . Por outro lado, os materiais de que é feita a panela são capazes de suportar uma pressão interna máxima igual a
, além da qual a panela explode. Qual deve ser a faixa de valores da massa 𝑚 da válvula para que a panela funcione segundo as especificações?
c) Suponha que a panela, vedada, esteja sobre a chama do fogão e que seu interior esteja completamente ocupado por uma mistura de ar com vapor de água, totalizando mols de gás que pode ser considerado ideal. Nesse momento, a pressão interna é
, e a energia cinética média das moléculas no gás é
. Ao longo de mais algum tempo, com a panela ainda perfeitamente vedada, a chama do fogão transfere energia para o gás e eleva a energia cinética média das moléculas para um valor
, que é 10% maior do que
. Determine a razão entre o valor
da pressão interna nesse instante final e seu valor inicial
.
Note e adote:
Considere que a área de contato entre a válvula e os seus pontos de apoio na panela é desprezível frente à área A.
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