Esta questão apresenta um conjunto de exercícios variados de matemática e física básica, abordando álgebra, operações com potências, geometria circular e trigonometria. Abaixo está a resolução detalhada passo a passo para cada item solicitado.
Resolução Detalhada
a) Expressão para R
Dada a fórmula de resistência equivalente em paralelo:
$$ \frac{1}{R} = \frac{1}{R1} + \frac{1}{R2} $$
Para encontrar $R$, somamos os termos do lado direito encontrando o denominador comum:
$$ \frac{1}{R} = \frac{R2 + R1}{R1 \cdot R2} $$
Invertemos ambos os lados da equação:
$$ R = \frac{R1 \cdot R2}{R1 + R2} $$
b) Expansão de $(a+b)^2$
Utilizamos o produto notável do quadrado da soma:
$$ (a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2 $$
O termo central é sempre o dobro do produto das bases.
c) Expressão para $(a-b)^2$
Utilizamos o produto notável do quadrado da diferença:
$$ (a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2 $$
A única diferença em relação ao item anterior é o sinal negativo no termo central.
d) Comprimento do círculo
Dados: Diâmetro $d = 10^{-2}$ cm.
A fórmula do comprimento (circunferência) é $C = \pi \cdot d$.
Substituindo o valor:
$$ C = \pi \cdot 10^{-2} \text{ cm} $$
(Valor aproximado: $0,0314$ cm)
e) Divisão por fração
Calcule quanto vale $4$ dividido por $1/2$:
$$ 4 \div \frac{1}{2} = 4 \cdot 2 = 8 $$
Dividir por uma fração equivale a multiplicar pelo seu inverso.
f) Potências de base 10
Determinar $\frac{10^{16}}{10^{-4}}$:
Usamos a propriedade da divisão de potências de mesma base ($10^a / 10^b = 10^{a-b}$):
$$ 10^{16 - (-4)} = 10^{16 + 4} = 10^{20} $$
g) Raio da Terra
Dados: Comprimento $C = 40.000$ km.
Fórmula: $C = 2 \cdot \pi \cdot r$.
Isolando o raio $r$:
$$ r = \frac{C}{2\pi} = \frac{40.000}{2\pi} \approx 6.366,19 \text{ km} $$
h) Números em potência de base 10
Convertendo os valores:
- $0,5 = 5 \cdot 10^{-1}$
- $10.000 = 10^4$
- $0,035 = 3,5 \cdot 10^{-2}$
- $85 = 8,5 \cdot 10^1$
- $300.000 = 3 \cdot 10^5$
i) Distância percorrida pela luz
Velocidade $v = 300.000$ km/h.
- Em um minuto ($t = 1/60$ hora):
$$ d = v \cdot t = 300.000 \cdot \frac{1}{60} = 5.000 \text{ km} $$ - Em um segundo ($t = 1/3600$ hora):
$$ d = 300.000 \cdot \frac{1}{3600} \approx 83,33 \text{ km} $$
j) Distância Sol-Terra
Tempo $t = 8,0$ minutos = $8/60$ horas.
Velocidade $v = 300.000$ km/h.
$$ d = v \cdot t = 300.000 \cdot \frac{8}{60} = 5.000 \cdot 8 = 40.000 \text{ km} $$
k) Triângulo Retângulo (item g repetido)
Lados catetos $a = 3$ m, $b = 4$ m.
- Hipotenusa ($c$):
Pelo Teorema de Pitágoras:
$$ c = \sqrt{a^2 + b^2} = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5 \text{ m} $$ - Seno do ângulo entre hipotenusa e lado $a$:
O seno é $\frac{\text{cateto oposto}}{\text{hipotenusa}}$. O oposto ao ângulo adjacente a $a$ é $b$.
$$ \sin(\theta) = \frac{4}{5} = 0,8 $$ - Cosseno do ângulo entre hipotenusa e lado $a$:
O cosseno é $\frac{\text{cateto adjacente}}{\text{hipotenusa}}$. O adjacente é $a$.
$$ \cos(\theta) = \frac{3}{5} = 0,6 $$ - Tangente do ângulo entre hipotenusa e lado $a$:
A tangente é $\frac{\text{cateto oposto}}{\text{cateto adjacente}}$.
$$ \tan(\theta) = \frac{4}{3} \approx 1,33 $$