Dissertativa 9 - 2ª Fase - Física - IME 2019

Alguns animais têm mecanismos de defesa muito curiosos. Os besouros-bombardeiros, por exemplo, são insetos que disparam jatos de uma substância superquente pelos seus traseiros quando se sentem ameaçados. Seus corpos são equipados com duas glândulas nas extremidades de seus abdomens e essas estruturas contêm diferentes substâncias químicas. Quando os insetos são provocados, essas substâncias são combinadas em uma câmara de reação e são produzidas explosões na forma de um intenso jato – aquecido de 20 °C para 100 °C pelo calor da reação – para afugentar suas presas. A pressão elevada permite que o composto seja lançado para fora com velocidade de 240 cm/s. Uma formiga se aproxima do besouro, pela retaguarda deste e em linha reta, a uma velocidade média de 0,20 cm/s e o besouro permanece parado com seu traseiro a uma distância de 1 mm do chão. Quando pressente o inimigo, o besouro lança o jato em direção à formiga.

Determine:

a) o calor latente da reação das substâncias, em J/kg;

b) o rendimento da máquina térmica, representada pelo besouro;

c) a distância mínima, em cm, entre os insetos, para que o jato do besouro atinja a formiga; e

d) a velocidade, em cm/s, que a formiga adquire ao ser atingida pelo jato do besouro (assumindo que todo o líquido fique impregnado na formiga).

Dados:
• calores específicos das substâncias e do líquido borrifado: c = 4,19 x ${10}^3$ J/kg․K ;
• massa da formiga: ${\mathrm{m}}_{\mathrm{formiga}}$ = 6,0 mg;
• massa do besouro: ${\mathrm{m}}_{\mathrm{besouro}}$ = 290 mg;
• massa do jato: ${\mathrm{m}}_{\mathrm{jato}}$ = 0,30 mg;
• velocidade média da formiga: ${\mathrm{v}}_{\mathrm{formiga}}$ = 0,20 cm/s; e
• aceleração da gravidade: $\mathrm{g} = 10 \mathrm{m}/{\mathrm{s}}_2$.