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Na torre de Fallturm Bremen, laboratório do Centro de Tecnologia Espacial Aplicada e Microgravidade (ZARM), a catapulta que pode lançar cápsulas de 300 a 500 kg para simular microgravidade. A cápsula deve sair à velocidade de 48 m/s, e a aceleração ocorre em cerca de 0,3s sendo realizado por um sistema pneumático. Considere g=10 m/s2
A depender do peso do experimento levado pela cápsula, o esforço sobre o sistema pneumático é distinto para garantir as mesmas condições de lançamento. Considerando uma massa de 500 kg e supondo que a aceleração de lançamento seja uniforme, procura-se determinar:
I. A aceleração a que a cápsula é submetida durante o lançamento (em unidades de g: aceleração da gravidade) é de . II. A força resultante sobre a cápsula durante o lançamento é de . III. O trabalho realizado pelo sistema pneumático é de .
Assinale a alternativa que apresenta os valores mais consistentes para as lacunas.
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Considere a descrição abaixo do experimento do barco do Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, cientista russo que viveu entre 1857 e 1935 considerado um dos fundadores da cosmonáutica:
“Uma pessoa se encontra sem remos em um barco longe da costa. Ele quer chegar a esta costa. Ele percebe que o barco está carregado com uma certa quantidade de pedras e tem a ideia de atirar, uma a uma e o mais rápido possível, essas pedras na direção oposta à margem.”
Considerando um barco com 10 pedras de 10kg, o barco tem 50kg e a pessoa 60kg. O marinheiro, que se mantém parado em relação ao barco, deseja que o barco se desloque de 2 m/s, ao parar pelo atrito com a água uma nova pedra é arremessada e assim por diante (despreze os efeitos do atrito durante o impulso).
Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, os valores corretos para a velocidade necessária de lançamento da pedra no primeiro e no n-ésimo lançamento.
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Um caminho que aproxima a estimativa de Fermi para a energia liberada na explosão da primeira bomba nuclear, teste Trinity de 1945, durante a passagem da onda de choque por ele que acompanhava o teste, consiste em se notar que os papeizinhos que foram arrastados pela onda de choque servem como estimativa da espessura de 2,5m da casca esférica de ar comprimido que compõe a onda de choque com volume ΔV. O centro da onda está no local onde explodiu a bomba a 10 milhas (16 km) de Fermi.
A pressão de uma onda de compressão pode ser modelada por:
p = w·vsom·dar·ΔSpapel ≅ 1100 N/m2
Onde foram substituídos os valores w = 1s-1 (ondas de choque), dar = 1,3 kg/m3 , vsom= 340 m/s. e ΔSpapel = 2,5m, vindo do deslocamento dos papeizinhos arrastados pela passagem da onda de choque.
Considere Π = 3. Assinale a alternativa que indica a ordem de grandeza da estimativa em joules da energia carregada pela onda de choque utilizando esse raciocínio.
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“Cerca de 40 segundos depois da explosão, a onda de choque chegou a mim. Eu tentei estimar sua intensidade derrubando pedaços de papel a cerca de 183 cm (6 pés) durante e depois da passagem da onda de choque. Como naquele dia não havia vento, eu pude observar a grande distinção e medir o deslocamento dos pedaços de papel que estavam caindo enquanto a onda estava passando. O deslocamento foi de cerca de 2,5 metros, o que naquele tempo eu estimei corresponder à explosão que seria produzida por 10 mil toneladas de TNT.”
Fonte:https://fermatslibrary.com/s/my-observations-during-the- explosion-at-trinity, tradução livre.
A estimativa desenvolvida por Fermi partiu do raciocínio sobre ondas de choque e a energia carregada por elas. Entretanto, considere um modelo simples em que uma bola de papel esteve submetida ao impulso apenas na direção horizontal vindo da onda de choque (lançamento horizontal).
Despreze efeitos de resistência do ar (por serem muito menores que o impulso recebido e que o fenômeno foi curto o suficiente para não envolver a velocidade limite). Considere que a bola de papel foi abandonada de uma altura de 1,8m e que chegue ao chão 2,4m à frente. Considere g = 10m/s2 .
Assinale a alternativa que apresenta respectivamente as estimativas adequadas do tempo de queda e da velocidade média desenvolvida pela bolinha de papel ao longo do deslocamento.
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São paradigmas que serviram de base para a comunidade científica durante longos períodos de ciência normal. Durante esses períodos, o paradigma pode apresentar dificuldades em explicar alguns fatos, fenômenos ou propriedades consideradas relevantes e caso essas anomalias se tornem resistentes podem levar o paradigma à crise, podendo resultar na substituição por outro paradigma. Essa ruptura é caracterizada por Kuhn como uma revolução científica.
Fonte: Jênifer A. de Matos, Neusa T. Massoni. Revista Thema v.16 n.2 (2019).
No estudo, com estudantes de ensino médio, se realizou um debate entre dois grupos defendendo teorias distintas e um terceiro grupo representando um júri. Assim, no ambiente didático se estabelece um embate em torno da compreensão de um fenômeno e a formação de um consenso sobre sua explicação. Uma analogia, portanto, com a disputa que ocorre nos círculos científicos: “cientistas que disputam ~ grupos divergentes”, “comunidade científica como um todo ~ juri”.
Do relato da atividade didática são extraídos (e adaptados) os seguintes excertos numerados:
I. “(...) há muitos materiais instrucionais e livros didáticos que mostram que a ciência é feita por gênios que descobrem fenômenos ao acaso.” II. “(...) as leis são obtidas a partir de observações na medida em que há um método científico seguro que lhes garante a verdade.” III. “Os defensores de Aristóteles argumentaram que o senso comum explica os movimentos, como o de queda dos corpos, com pensamentos aristotélicos.” IV. “Os jurados tiveram um momento para debater e decidir o vencedor. No fim, escolheram a defesa galileana como a vencedora, uma vez que argumentaram melhor e trouxeram materiais extras.”
Conforme a definição dada no texto para o pensamento de Kuhn para o estabelecimento das revoluções científicas em termos dessa analogia “sala ~ comunidade científica”, estabeleça a comparação entre as afirmações trazidas como sendo:
RC - contribuidoras para o processo de ocorrência de revoluções científicas; NR - não contribuidoras para o processo ocorrência de revoluções científicas;
Assinale a alternativa que realiza essa comparação corretamente.
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A vitória da Argentina contra a França na Copa do Mundo no Catar foi definida na disputa de pênaltis. Entre as cobranças, o goleiro argentino Emiliano Martínez defendeu em seu peito o chute de Kingsley Coman. O comportamento da velocidade da bola numa cobrança desse tipo, desde o início do chute até instantes após a defesa, podem ser modeladas aproximadamente pelo gráfico a seguir.
A bola oficial dessa copa, denominada Al Rihla, ou “A Jornada” em tradução livre, tem massa estabelecida entre 410 e 450 g, circunferência de 68 a 70 cm e suas cores e desenhos remetem a elementos da bandeira e da cultura do Catar.
Considere que bola tem massa 450g e que reproduziu o comportamento do gráfico. Assinale a alternativa que contém os valores mais próximos:
I. Da força média aplicada sobre a bola durante o chute. II. Da distância percorrida pela bola até a defesa do goleiro. III. Do impulso exercido pelo goleiro sobre a bola na defesa do pênalti.
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Júpiter e suas luas são observáveis com um telescópio amador. As quatro maiores luas de Júpiter foram descobertas por Galileu em 1610 e marcam o início da exploração do cosmos por meio de telescópios.
Sabendo-se que o período orbital da lua Europa é aproximadamente o dobro do período orbital da lua Io, e que o período orbital da lua Ganímedes é aproximadamente o dobro do período orbital da lua Europa, assinale a alternativa que melhor representa uma possível configuração visível em uma observação do céu em que essas três luas e Júpiter estão alinhados no plano perpendicular à direção de observação (plano de observação). As linhas horizontais estão equidistantes e considere 3√4 =1,6.
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O artigo “A física no salto recorde de Felix Baumgartner” de Fernando Lang da Silveira, publicado na Revista Brasileira de Ensino de Física em 2015, analisa o movimento durante toda a queda, como descreve em seu resumo.
“Em 14/10/2012 Felix Baumgartner fez seu salto recorde na atmosfera. A partir do vídeo que apresenta medidas de tempo, velocidade, altitude e aceleração durante todo o salto recorde são discutidos diversos aspectos da Mecânica envolvida no feito, bem como tópicos de física da atmosfera terrestre relevantes para a compreensão do movimento de descida desde a estratosfera. Além dos três recordes mundialmente reconhecidos - maior altitude inicial, maior extensão de queda e obtenção de velocidade supersônica por um paraquedista - demonstra-se quantitativamente que também ocorreu queda livre, com aceleração em acordo com o valor previsto teoricamente pela International Gravity Formula, durante mais de 20 s, por mais de 3 km, constituindo-se certamente em outro recorde. Apresenta-se também um modelo para a velocidade na etapa de descida sem paraquedas que é consistente com os dados do vídeo.”
O gráfico elaborado da variação da velocidade com o tempo representado abaixo permite analisar diversas características do movimento durante toda a queda.
Considere as afirmativas a seguir:
I. A altitude do salto foi de 72 km. II. No intervalo AB o movimento é de queda livre com aceleração de 9,82 m/s2 . III. Em diferentes momentos da queda a força resultante é pequena (quando comparada com outras forças que atuaram durante o salto), como nos instantes próximos à 130 s, 170 s e em boa parte do trecho entre 200 e 240 s.
Estão corretas as afirmativas:
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“[...] deve-se observar que um grau de velocidade qualquer, uma vez comunicado a um móvel, imprime-se nele de forma indelével por sua própria natureza, desde que não intervenham causas externas de aceleração ou retardamento; [...] (EN, 8, p. 243; Galileu Galilei, Duas novas ciências; Trad. de L. Mariconda & P. R. Mariconda. São Paulo: Nova Stella, 1988., p. 213). (...) A título de conclusão, propõe-se que este é o enunciado que melhor caracteriza a de Galileu; (...) sua decidida e firme escolha é pela afirmação da preservação do grau de velocidade, seja qual for o movimento que estiver sendo considerado.”
Fonte: Vasconcelos (Scientiae Studia v.3, n.3, p. 395, 2005).
Assinale, entre as alternativas abaixo, aquela que corretamente preencha a lacuna da citação e apresenta um parágrafo compatível com as obras galileana e newtoniana.
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Os gráficos abaixo são do experimento de Stange, Dreyer e Rath - “Capillary driven flow in circular cylindrical tubes” (fluxo produzido por capilar em tubos cilíndricos de seção circular, em tradução livre), Physics of Fluids 15(9)/2003. Os experimentos são conduzidos em microgravidade no interior de uma cápsula em queda na torre de queda do laboratório Fallturm Bremen. Os dados são obtidos com o registro da altura da coluna de fluido no interior do recipiente ao longo do tempo.
Assinale a alternativa que contém afirmações consistentes considerando-se aproximações de um algarismo significativo na leitura do gráfico.
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