Considere que, no futuro, missões tripuladas para o planeta Marte sejam possíveis. Um dos grandes problemas a serem enfrentados pelos astronautas será a radiação cósmica, partículas carregadas com alta energia emitidas pelo Sol, que podem ser letais. Uma forma de proteger os astronautas será colocar grandes esferas eletrizadas acima da região habitada por eles, capazes de produzir um forte campo elétrico suficiente para desviar a radiação cósmica.

Suponha que, para repelir os elétrons provenientes de uma explosão solar, utilize-se um conjunto de esferas de 6 m de diâmetro revestidas com uma camada metálica e eletrizadas de tal forma que cada uma seja capaz de produzir um campo elétrico de intensidade 3 × 10⁶ V/m a uma distância de 12 m de sua superfície. Considerando, para a constante eletrostática, o valor 9 × 10⁹ N · m²/C², a carga elétrica distribuída na superfície externa de cada esfera deverá ser de

Uma pequena esfera de massa m e carga q = 3,2 × 10 ^{– 5} C está suspensa por um fio ideal isolante, em equilíbrio, na região entre duas placas muito grandes, paralelas e verticais, conforme a figura. As duas placas estão eletrizadas com cargas de sinais opostos e iguais em módulo, uniformemente distribuídas por suas superfícies.

Adotando g = 10 m/s² e sabendo que a diferença de potencial entre as placas é de 50 V, a massa da esfera é de

Determinada massa de um gás ideal monoatômico está confinada em um recipiente munido de um êmbolo móvel e sofre a transformação ABC indicada no diagrama P × V.

Para produzir essa transformação, 1 000 J de energia em forma de calor foram fornecidos a esse sistema, dos quais 360 J transformaram-se em energia interna do gás. Desprezando todas as perdas de energia, o trabalho realizado pelas forças exercidas pelo gás na transformação AB foi de

Determinada quantidade de gás ideal está confinada em um recipiente de volume constante, a uma temperatura inicial T₀. Sabendo que, se a temperatura desse gás aumentar em 1 ºC a pressão à qual ele fica submetido aumenta em 0,4%, a temperatura inicial T₀ é de

A taxa metabólica basal de um adulto é, em média, de 120 W. Ou seja, essa é a taxa com que esse adulto, quando em repouso, converte a energia química contida nos alimentos em energia térmica. Por serem animais homeotérmicos, os seres humanos apresentam a capacidade de controlar sua temperatura corpórea, mantendo-a aproximadamente constante. Assim, quando em repouso, devem transferir energia para o ambiente a uma taxa igual à taxa metabólica basal. Considere que uma pessoa de 80 kg esteja dormindo em um local, onde, em 2 h, a temperatura ambiente se eleva de 20 ºC para 23 ºC. Considerando a taxa metabólica basal citada anteriormente, o calor específico médio do corpo dessa pessoa é de

Com duas barras de espessura e largura desprezíveis, uma de aço e a outra de alumínio, foi construída uma peça metálica com a forma de uma letra “L”. A 20 ºC, a barra de aço mede 4 m e a de alumínio mede 1,5 m. A barra de alumínio tem uma de suas extremidades fixa, como mostra a figura.

Sabendo que os coeficientes de dilatação térmica linear do alumínio e do aço são, respectivamente, iguais a 2,4 × 10 ^{– 5} ºC ^{– 1} e 1,2 × 10 ^{– 5} ºC ^{– 1}, se essa peça for aquecida a 120 ºC, devido à dilatação térmica, o ponto P, indicado na figura, sofrerá um deslocamento de modo que a distância entre sua posição inicial e sua posição final será de

As figuras mostram o fundo do mar de uma mesma região em dois momentos: na figura 1, em uma situação de maré alta e, na figura 2, em uma situação de maré baixa. Nas duas figuras, vê-se, ainda, uma pedra de dimensões desprezíveis em repouso no fundo do mar.

Considerando g = 10 m/s², a densidade da água do mar igual a 1 g/cm³ e sabendo que a diferença de pressão sobre a pedra, nas duas situações, é de 40 000 Pa, o desnível h, indicado na figura, é de

Uma mangueira de borracha está conectada a uma torneira como mostra a figura e, por dentro dela, a água escoa com velocidade constante v₀. Na extremidade dessa mangueira, existe um bico que reduz o diâmetro do orifício de saída da água para um terço do diâmetro da mangueira e fazendo com que a água saia dela com velocidade horizontal.

(https://pt.pngtree.com. Adaptado)

Sabendo que o bico da torneira está a uma altura h do solo, considerando a aceleração da gravidade local igual a e desprezando a resistência do ar, a distância x indicada na figura é igual a

Um bloco, apoiado em um plano horizontal liso, está preso em uma extremidade de uma mola ideal que tem sua outra extremidade fixa em uma haste vertical. O bloco está inicialmente em repouso no ponto O, indicado na figura, com a mola inicialmente relaxada. A seguir, o bloco é levado até o ponto A e lá é abandonado, passando a desenvolver um movimento harmônico simples entre A e B.

Os gráficos das energias cinética, potencial e mecânica desse sistema, em função da posição do bloco (x), estão correta e respectivamente representados em

Uma corda homogênea está inicialmente em repouso na horizontal e tem sua extremidade esquerda presa em uma parede. Em dado instante, sua extremidade direita é posta para oscilar verticalmente e, dois segundos após o início das oscilações, o perfil da corda é o mostrado na figura.

A velocidade de propagação das ondas nessa corda é de