Questões de Concurso

Os oceanos são um exemplo de fenômeno complexo cuja análise hoje incorpora muito da linguagem da física moderna como a análise espectral (popularizada em problemas como o do espectro do corpo negro).

No gráfico abaixo extraído do canal de ciência Veritasium, é apresentada a composição de frequências de onda (espectro) de três regiões distintas do Oceano Atlântico: Mar do norte (pico bastante pronunciado), atlântico médio (pico intermediário) e atlântico norte.

Os espectros são obtidos a partir do sensoriamento das oscilações das ondas ao longo do tempo (em m) em cada região. 

Considere as afirmativas a seguir.

I. A técnica muito importante para decomposição das frequências de um sinal, utilizada em praticamente todas as áreas da ciência moderna, foi desenvolvida originalmente no trabalho de Joseph Fourier estudando inicialmente a propagação de calor.

II. Ondas no mar tem sua velocidade de propagação dependente da profundidade local.

III. Se um observador observa uma onda superficial (harmônica, bem definida) se deslocando em um trecho com velocidade de cerca de 10m/s com a frequência igual àquela mais presente nos espectros de todas as regiões, então a distância entre duas cristas sucessivas está na escala de 1m (metro).

Estão corretas as afirmativas: 

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.

Considere a citação de Enrico Fermi sobre o teste Trinity (1º Teste Nuclear):
“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.

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: 

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.