Aeronautica 2017 — Questão 63 · Eletromagnetismo

Nas questões de Física, quando necessário, use:

• Aceleração da gravidade: g = 10 m/s²;

• sen 19° = cos 71° = 0,3;

• sen 71°= cos 19° = 0,9;

• Velocidade da luz no vácuo: c = 3,0 ⋅ 10⁸ m/s ;

• Constante de Planck: h = 6,6 ⋅ 10^-34 J.s;

• 1eV = 1,6 ⋅ 10^-19 J;

• Potencial elétrico no infinito: zero.

SECA VIRA TEMA DE EXCURSÃO E AULA DE CIÊNCIA EM ESCOLAS

Thais Bilenky de São Paulo 26/10/2014 02h00

(...) Como no Vera Cruz, a crise da água tem motivado atividades em diversos colégios da cidade. Na rede municipal, 34 escolas ficaram sem água na semana passada.

A Secretaria de Educação diz que incentiva debates sobre o tema e sua inclusão em projetos interdisciplinares.

Nas escolas particulares, problemas de abastecimento não são comuns. A falta de água é abordada para efeito pedagógico - como no colégio Rio Branco, que tem promovido bate-papos e estudos. (...)

(Disponível em: www1.folha.uol.com.br/cotidiano. Acesso em: 14 fev. 2017)

Motivado pelo trecho do artigo acima exposto, um professor de física lançou um desafio para os alunos do 3° ano em uma escola onde, frequentemente, falta água. Tal desafio consistia em determinar o volume d’água em um reservatório de difícil acesso.

Para a determinação deste volume d’água os alunos deveriam utilizar somente um circuito elétrico constituído de um voltímetro ideal $V$, uma bateria de fem igual a $12V$ e resistência interna igual a $1\mathrm{\Omega }$ , além de um resistor ôhmico $R$ igual a $2\mathrm{\Omega }$ e um reostato $AB$, feito de material de resistividade elétrica constante, cuja resistência elétrica pode variar de $0$ a $4\mathrm{\Omega }$, de acordo com a posição da bóia que é ajustada pela altura do nível d’água do reservatório. Depois de algum tempo, os alunos apresentaram o projeto ao professor, conforme esquematizado na figura a seguir.

De acordo com o projeto, o volume d’água no reservatório pode ser calculado por meio da ddp nos terminais da bateria, registrada pelo voltímetro. Sendo a capacidade máxima deste reservatório igual a $20m^3$, desconsiderando as resistências elétricas dos fios de ligação que estão isolados e o atrito do suporte da boia com o reostato, quando o voltímetro indicar $9,0V$, o volume d’água neste reservatório será, em $m^3$, igual a