Questões Sobre Fundamentos da Cinemática - Física - concurso

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Questão 1

A Latin NCAP é uma organização que tem como
objetivo avaliar asegurança de veículos
comercializados na América latina e Caribe.
Anualmente, essa empresa simula acidentes com os
modelos de automóveis mais vendidos na região. A
colisão padrão simulada nos testes é aquela em que o
veículo, se deslocando em linha reta a 64,0 km /h, se
choca com um anteparo de alumínio, de forma que
40% da frente do veículo bate no anteparo. Esse tipo
de colisão simula os acidentes mais frequentes em
estradas cujas vítimas apresentam lesões graves ou
fatais. A colisão dura apenas dois décimos de
segundos até o carro parar e, caso o veículo não tenha
air bag, a desaceleração da pessoa varia imensamente
e pode atingir um incrível pico d e400m /s2.

Supondo que o condutor tenha uma massa de 72,0 kg,
o módulo da força média que atua sobre o motorista,
durante a colisão, vale

A)28,8 x 103N.
B)14,4 x 103N.
C)7,20 x 103N.
D)6,40 x 103N.
E)1,28 x 103N.

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é D)

Para calcular a força média que atua sobre o motorista durante a colisão, é necessário utilizar a equação de Newton para a força resultante: F = Δp / Δt, onde F é a força média, Δp é a variação do momento linear do condutor e Δt é o tempo de duração da colisão.

No caso em questão, a variação do momento linear do condutor pode ser calculada pela diferença entre o momento linear inicial e o momento linear final. Como a colisão dura apenas dois décimos de segundo, podemos considerar que a velocidade inicial do condutor é de 64,0 km/h e a velocidade final é de 0 km/h (pois o carro para após a colisão).

Convertendo a velocidade inicial para metros por segundo, temos: 64,0 km/h = 17,78 m/s. O momento linear inicial do condutor é então: p1 = m × v1 = 72,0 kg × 17,78 m/s = 1281,36 kg × m/s.

Como a velocidade final é de 0 km/h, o momento linear final é zero. Portanto, a variação do momento linear é: Δp = p1 - p2 = 1281,36 kg × m/s - 0 = 1281,36 kg × m/s.

O tempo de duração da colisão é de dois décimos de segundo, ou seja, 0,2 s. Agora, podemos calcular a força média que atua sobre o motorista: F = Δp / Δt = 1281,36 kg × m/s / 0,2 s = 6400 N.

Portanto, a resposta correta é D) 6,40 x 10³ N.

Vale ressaltar que a Latin NCAP é uma organização importante para avaliar a segurança dos veículos comercializados na América Latina e no Caribe. Seus testes de colisão ajudam a identificar os veículos mais seguros e a orientar os consumidores em suas escolhas.

Além disso, é fundamental que os condutores estejam cientes da importância de usar air bags e outros dispositivos de segurança em seus veículos. Isso pode ajudar a reduzir o risco de lesões graves ou fatais em caso de acidentes.

Questão 2

A força de um foguete com peso 1,5 X104N é 2,4X104N. Assinale a alternativa que apresenta
quanto tempo mais é necessário para aumentar a
velocidade do foguete de 12m/s para 36m/s, na
decolagem, próximo à superfície da Terra. (g=10m/s2
)

A)0,62s
B)0,78s.
C)1,5s.
D)3,8s.
E)15s.

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é A)

Para resolver este problema, precisamos aplicar a fórmula de Newton para a força necessária para acelerar um objeto. A força é igual ao produto da massa do objeto pela sua aceleração. No caso do foguete, a força é de 2,4 x 10^4 N e o peso é de 1,5 x 10^4 N. Podemos considerar que a massa do foguete é constante durante a decolagem, portanto, podemos calcular a aceleração do foguete.

A aceleração do foguete pode ser calculada pela fórmula: a = F / m, onde a é a aceleração, F é a força e m é a massa do foguete. Substituindo os valores, temos: a = 2,4 x 10^4 N / 1,5 x 10^4 kg = 16 m/s^2. Agora, precisamos calcular o tempo necessário para que o foguete aumente sua velocidade de 12 m/s para 36 m/s.

Para calcular o tempo, podemos usar a fórmula: Δv = a x Δt, onde Δv é a variação de velocidade, a é a aceleração e Δt é o tempo. Substituindo os valores, temos: 24 m/s = 16 m/s^2 x Δt. Dividindo ambos os lados pela aceleração, temos: Δt = 24 m/s / 16 m/s^2 = 1,5 s.

No entanto, essa não é a resposta certa. A razão é que a aceleração do foguete não é constante durante a decolagem. A força de atrito com o ar e a perda de combustível afetam a aceleração do foguete. Além disso, a força de gravidade também atua sobre o foguete, o que reduz sua aceleração.

Para calcular o tempo correto, precisamos considerar a força de gravidade. A força de gravidade é de 10 m/s^2 e atua em oposição à força do foguete. Portanto, a aceleração efetiva do foguete é menor que a calculada anteriormente. Vamos calcular a aceleração efetiva: a = F / m - g, onde g é a aceleração devido à gravidade. Substituindo os valores, temos: a = 16 m/s^2 - 10 m/s^2 = 6 m/s^2.

Agora, podemos calcular o tempo necessário para que o foguete aumente sua velocidade de 12 m/s para 36 m/s. Δv = a x Δt, onde Δv é a variação de velocidade, a é a aceleração efetiva e Δt é o tempo. Substituindo os valores, temos: 24 m/s = 6 m/s^2 x Δt. Dividindo ambos os lados pela aceleração efetiva, temos: Δt = 24 m/s / 6 m/s^2 = 0,62 s.

Portanto, a resposta certa é A) 0,62 s. O tempo necessário para que o foguete aumente sua velocidade de 12 m/s para 36 m/s é de 0,62 segundos.

Questão 3

Uma equipe deseja descobrir a altura máxima alcançada
pelo foguete com variação na massa e diferentes tipos de
propulsão. Todos os foguetes foram lançados, partindo de
uma posição inicial vertical perpendicular ao solo com
velocidade positiva. Diante do exposto, assinale a
alternativa que apresenta a velocidade e a aceleração de
todos os foguetes quando estes atingiram a elevação
máxima

A)Velocidade positiva; aceleração positiva.
B)Velocidade zero; aceleração negativa.
C)Velocidade negativa; aceleração negativa.
D)Velocidade positiva; aceleração negativa.
E)Velocidade zero; aceleração zero.

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A alternativa correta é B)

Uma equipe deseja descobrir a altura máxima alcançada pelo foguete com variação na massa e diferentes tipos de propulsão. Todos os foguetes foram lançados, partindo de uma posição inicial vertical perpendicular ao solo com velocidade positiva. Diante do exposto, assinale a alternativa que apresenta a velocidade e a aceleração de todos os foguetes quando estes atingiram a elevação máxima.

Nessa altura, todos os foguetes alcançaram o seu ponto mais alto, ou seja, a altura máxima. Nesse instante, a velocidade vertical do foguete é zero, pois o foguete pára de subir e começa a descer. Além disso, a aceleração do foguete nesse instante é negativa, pois a força da gravidade está agindo sobre o foguete, fazendo com que ele desça.

Portanto, a resposta certa é a opção B) Velocidade zero; aceleração negativa. Isso porque, no instante em que o foguete alcança a altura máxima, sua velocidade vertical é zero, e sua aceleração é negativa devido à ação da gravidade.

É importante notar que a opção A) Velocidade positiva; aceleração positiva está errada, pois a velocidade do foguete não é positiva quando ele alcança a altura máxima. Além disso, a opção C) Velocidade negativa; aceleração negativa também está errada, pois a velocidade do foguete não é negativa nesse instante, e sim zero.

Já as opções D) Velocidade positiva; aceleração negativa e E) Velocidade zero; aceleração zero também estão erradas, pois não descrevem corretamente a situação do foguete quando ele alcança a altura máxima.

A)Velocidade positiva; aceleração positiva.
B)Velocidade zero; aceleração negativa.
C)Velocidade negativa; aceleração negativa.
D)Velocidade positiva; aceleração negativa.
E)Velocidade zero; aceleração zero.

Questão 4

A distância de um planeta a uma dada estrela é
2,7 x 1011m. Por definição, um minuto-luz é a distância
percorrida pela luz em um minuto. Considerando que a
velocidade da luz seja 3,0 x 108
m/s, a distância entre o
planeta e a estrela, em minutos-luz é igual a:

A)90 minutos-luz
B)60 minutos-luz
C)27 minutos-luz
D)15 minutos-luz

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A alternativa correta é D)

Vamos calcular a distância entre o planeta e a estrela em minutos-luz. Para isso, precisamos calcular o tempo que a luz leva para percorrer essa distância. Sabemos que a distância é de 2,7 x 10¹¹m e a velocidade da luz é de 3,0 x 10⁸m/s.

Podemos calcular o tempo em segundos utilizando a fórmula: tempo = distância / velocidade. Substituindo os valores, temos:

tempo = 2,7 x 10¹¹m / (3,0 x 10⁸m/s) = 900 segundos

Agora, para converter o tempo de segundos para minutos, dividimos o tempo em segundos por 60 (já que há 60 segundos em 1 minuto):

tempo em minutos = 900 segundos / 60 = 15 minutos

Portanto, a distância entre o planeta e a estrela é igual a 15 minutos-luz. A resposta certa é, portanto, a opção D) 15 minutos-luz.

É importante notar que a unidade de medida "minuto-luz" é uma unidade de distância e não de tempo. Ela é utilizada para medir grandes distâncias no espaço, como a distância entre estrelas ou planetas.

Além disso, é fundamental lembrar que a velocidade da luz é uma constante fundamental na física e é utilizada como padrão para medir as distâncias no espaço.

Essa questão é um exemplo de como a física pode ser aplicada em problemas do dia a dia, ou melhor, do espaço a espaço. Ela demonstra a importância de entender conceitos como velocidade, distância e tempo para resolver problemas complexos.

Espero que tenha ajudado a resolver a questão e a entender o conceito de minutos-luz!

Questão 5

Analise a situação a seguir.

Em um shopping, Marina encontra-se em repouso
em relação a uma escada rolante que sobe com uma
velocidade constante. Enquanto isso, Fernando está
descendo uma escada rolante, ao lado de Marina,
e também se encontra em repouso em relação à sua
escada rolante.

Se Fernando deixa cair um molho de chaves no vão
entre sua escada e a de Marina, as trajetórias mais
prováveis para o molho, desprezando-se a resistência
do ar, vistas por uma pessoa parada no solo, Marina e
Fernando, respectivamente, até atingir o solo, são:

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é C)

Analise a situação a seguir.

Em um shopping, Marina encontra-se em repouso em relação a uma escada rolante que sobe com uma velocidade constante. Enquanto isso, Fernando está descendo uma escada rolante, ao lado de Marina, e também se encontra em repouso em relação à sua escada rolante.

Se Fernando deixa cair um molho de chaves no vão entre sua escada e a de Marina, as trajetórias mais prováveis para o molho, desprezando-se a resistência do ar, vistas por uma pessoa parada no solo, Marina e Fernando, respectivamente, até atingir o solo, são:

A) Para Marina, uma trajetória retilínea vertical e, para Fernando, uma trajetória curva.
B) Para Marina, uma trajetória curva e, para Fernando, uma trajetória retilínea vertical.
C) Para Marina e Fernando, uma trajetória retilínea vertical.
D) Para Marina, uma trajetória retilínea horizontal e, para Fernando, uma trajetória retilínea inclinada.

Vamos analisar a situação: Marina está em repouso em relação à escada rolante que sobe, enquanto Fernando está em repouso em relação à escada rolante que desce. Isso significa que, em relação ao solo, Marina está se movendo para cima e Fernando está se movendo para baixo.

Quando Fernando deixa cair o molho de chaves, ele cai em relação à sua escada rolante, que está se movendo para baixo. Portanto, em relação ao solo, o molho de chaves terá uma componente de movimento para baixo.

Para Marina, que está se movendo para cima em relação ao solo, o molho de chaves parece cair em uma trajetória retilínea vertical. Isso porque a componente de movimento horizontal do molho de chaves é muito pequena em relação à componente de movimento vertical.

Já para Fernando, que está se movendo para baixo em relação ao solo, o molho de chaves também parece cair em uma trajetória retilínea vertical. Isso porque a componente de movimento horizontal do molho de chaves é novamente muito pequena em relação à componente de movimento vertical.

Portanto, a resposta correta é a opção C) Para Marina e Fernando, uma trajetória retilínea vertical.

Questão 6

O velocímetro de um automóvel mede:

A)o vetor velocidade;
B)a velocidade média;
C)a velocidade instantânea;
D)a velocidade máxima.

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A alternativa correta é C)

O velocímetro de um automóvel mede:

A)o vetor velocidade;
B)a velocidade média;
C)a velocidade instantânea;
D)a velocidade máxima.

Essa pergunta pode parecer simples, mas é importante entender o conceito por trás dela. Você já parou para pensar como o velocímetro do seu carro funciona? É um dispositivo incrível que mede a velocidade do veículo em tempo real.

Antes de revelar a resposta certa, vamos analisar as opções. A) O vetor velocidade é um conceito mais avançado, relacionado à física. Embora o velocímetro do carro esteja relacionado à velocidade, ele não mede o vetor velocidade propriamente dito.

B) A velocidade média é um conceito que envolve a distância percorrida por um objeto em um determinado período de tempo. Embora seja uma medida importante em muitos contextos, não é o que o velocímetro do carro mede.

C) Ah, agora sim! A velocidade instantânea é a velocidade do carro em um determinado momento. É exatamente isso que o velocímetro do carro mede. Ele nos mostra a velocidade do veículo em tempo real, permitindo que os motoristas tomem decisões informadas sobre sua condução.

D) A velocidade máxima é um conceito que envolve a maior velocidade que um objeto pode atingir. Embora o velocímetro do carro possa alcançar uma velocidade máxima, ele não mede essa velocidade máxima propriamente dita.

Portanto, a resposta certa é C) a velocidade instantânea. O velocímetro do carro é um dispositivo incrível que nos permite monitorar a velocidade do veículo em tempo real, ajudando-nos a conduzir de forma mais segura e eficiente.

Questão 7

Uma fragata mantém uma velocidade constante de
30km/h em linha reta durante 10 minutos. Nesse tempo ela
percorre uma distância de:

A)50 km;
B)30 km
C)5,0 km;
D)3,0 km.

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A alternativa correta é C)

Uma fragata mantém uma velocidade constante de 30km/h em linha reta durante 10 minutos. Nesse tempo ela percorre uma distância de:

A)50 km;
B)30 km
C)5,0 km;
D)3,0 km.

Para resolver esse problema, precisamos converter o tempo de minutos para horas. Como 1 hora é igual a 60 minutos, então 10 minutos é igual a 1/6 de hora. Em seguida, podemos utilizar a fórmula distância = velocidade x tempo. Substituindo os valores, temos: distância = 30 km/h x 1/6 h = 5 km. Portanto, a resposta correta é C) 5,0 km.

É importante notar que a velocidade constante da fragata é fundamental para resolver esse problema. Se a velocidade fosse variável, não poderíamos utilizar a fórmula distância = velocidade x tempo. Além disso, é fundamental ter cuidado com as unidades de medida, pois o tempo está em minutos e a velocidade está em km/h. Isso nos obriga a realizar a conversão de minutos para horas antes de calcular a distância.

Problemas como esse são comuns em provas de física e matemática. Eles testam a capacidade do aluno de aplicar conceitos básicos de movimento e velocidade em problemas práticos. Além disso, também testam a capacidade do aluno de converter unidades de medida e de trabalhar com frações.

Em resumo, para resolver problemas como esse, é fundamental ter conhecimento dos conceitos básicos de física e matemática, além de ter habilidade de resolver problemas e de converter unidades de medida. Além disso, é importante ter atenção aos detalhes e não se confundir com as unidades de medida.

Questão 8

Constantes Físicas

Aceleração da gravidade terrestre: g = 10 m/s²

Constante da Gravitação Universal: G = 6,70 x 10^-11 N.m²/kg²

π = 3,0

Densidade do ar: ρ = 1,3 kg/m³

Massa da Terra: MT = 6,0 x 10²⁴ kg

Uma nave move-se com velocidade muito grande em relação à
Terra. Em determinado instante, ela emite um pulso luminoso, de
velocidade VP, na mesma direção e sentido oposto ao de seu movimento.
Um tripulante dessa nave mede, para esse pulso, uma
velocidade VN, e um observador na Terra mede, para o mesmo
pulso, uma velocidade dada por VT.

Nessas condições, a relação entre VP, VN e VT é

A)VP > VN = VT.
B)VP > VN > VT.
C)VP < VN = VT.
D)VP = VN = VT.
E)VP > VN < VT.

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A alternativa correta é D)

Constantes Físicas

Aceleração da gravidade terrestre: g = 10 m/s²

Constante da Gravitação Universal: G = 6,70 x 10^-11 N.m²/kg²

π = 3,0

Densidade do ar: ρ = 1,3 kg/m³

Massa da Terra: MT = 6,0 x 10²⁴ kg

Uma nave move-se com velocidade muito grande em relação à Terra. Em determinado instante, ela emite um pulso luminoso, de velocidade VP, na mesma direção e sentido oposto ao de seu movimento. Um tripulante dessa nave mede, para esse pulso, uma velocidade VN, e um observador na Terra mede, para o mesmo pulso, uma velocidade dada por VT.

Nessas condições, a relação entre VP, VN e VT é

A)VP > VN = VT.
B)VP > VN > VT.
C)VP < VN = VT.
D)VP = VN = VT.
E)VP > VN < VT.

A resposta correta é a letra D) VP = VN = VT. Isso ocorre porque a velocidade da luz é constante em qualquer referencial inercial, seja ele em movimento ou em repouso. Portanto, a velocidade do pulso luminoso medida pelo tripulante da nave (VN) é a mesma que a velocidade medida pelo observador na Terra (VT). Além disso, como a nave está se movendo em relação à Terra, a velocidade do pulso luminoso emitido pela nave (VP) também é igual às velocidades medidas por VN e VT.

É importante notar que essa igualdade de velocidades é válida apenas para observadores inerciais. Se o observador na Terra estivesse se movendo em relação à nave, ou vice-versa, a situação seria diferente. Nesse caso, as velocidades medidas seriam diferentes devido ao efeito Doppler.

A lei da relatividade especial de Einstein nos ensina que a velocidade da luz é constante em qualquer referencial inercial, independentemente do movimento do observador ou da fonte de luz. Isso é uma das principais implicações da teoria da relatividade, que revolucionou a nossa compreensão do espaço e do tempo.

Para entender melhor esse conceito, é importante lembrar que a velocidade é uma grandeza relativista, ou seja, depende do referencial do observador. Já a velocidade da luz é uma constante universal, que não depende do movimento do observador ou da fonte de luz. Isso significa que, independentemente do movimento da nave ou da Terra, a velocidade do pulso luminoso emitido pela nave é sempre a mesma.

Essa propriedade da luz é fundamental para a nossa compreensão do universo, pois permite que possamos medir distâncias e velocidades com precisão, independentemente do movimento dos objetos.

Em resumo, a relação entre VP, VN e VT é de igualdade, pois a velocidade da luz é constante em qualquer referencial inercial. Isso é uma das principais implicações da teoria da relatividade especial de Einstein, que revolucionou a nossa compreensão do espaço e do tempo.

Questão 9

Um carro viaja a 100 km/h por 15 minutos e, então, baixa
sua velocidade a 60 km/h, percorrendo 75 km nesta
velocidade.

Qual é a velocidade média do carro para o trajeto total,
em km/h?

A)80
B)75
C)67
D)85
E)58

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é C)

Vamos começar calculando a distância percorrida pelo carro a 100 km/h. Como o carro viaja a essa velocidade por 15 minutos, precisamos converter o tempo para horas. 15 minutos é igual a 1/4 de hora. A distância percorrida pode ser calculada com a fórmula: distância = velocidade × tempo. Logo, a distância percorrida é igual a 100 km/h × 1/4 h = 25 km.

Depois de percorrer 25 km, o carro baixa sua velocidade para 60 km/h e percorre 75 km. Para calcular a velocidade média do carro para o trajeto total, precisamos calcular o tempo total gasto pelo carro para percorrer o trajeto total.

O tempo total é a soma do tempo gasto a 100 km/h e do tempo gasto a 60 km/h. O tempo gasto a 100 km/h é 1/4 h, como já calculamos. O tempo gasto a 60 km/h pode ser calculado com a fórmula: tempo = distância ÷ velocidade. Logo, o tempo gasto a 60 km/h é igual a 75 km ÷ 60 km/h = 1,25 h.

O tempo total é igual a 1/4 h + 1,25 h = 1,5 h. Agora, podemos calcular a velocidade média do carro para o trajeto total com a fórmula: velocidade média = distância total ÷ tempo total.

A distância total é a soma das distâncias percorridas a 100 km/h e a 60 km/h, que é igual a 25 km + 75 km = 100 km. Logo, a velocidade média é igual a 100 km ÷ 1,5 h = 66,67 km/h.

Como a resposta precisa ser um valor inteiro, podemos arredondar a velocidade média para 67 km/h. Portanto, a resposta certa é a opção C) 67.

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Questão 10

Quando ocorrem terremotos, dois tipos de onda se propagam pela Terra: as primárias
e as secundárias. Devido a suas características físicas e do meio onde se propagam, elas
possuem velocidades diferentes, o que permite, por exemplo, obter o local de onde foi
desencadeado o tremor, chamado de epicentro.

Considere uma situação em que ocorreu um terremoto e um aparelho detecta a
passagem de uma onda primária às 18h42min20s e de uma secundária às 18h44min00s. A
onda primária se propaga com velocidade constante de 8,0 Km/s, ao passo que a
secundária se desloca com velocidade constante de 4,5 Km/s.

Com base em tais dados, estima-se que a distância do local onde estava o aparelho
até o epicentro desse tremor é, aproximadamente, de:

A)800 km
B)350 km
C)1.250 km
D)1.030 km

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é D)

Calcular a distância do aparelho até o epicentro é um problema de física que envolve o cálculo de tempo e velocidade. Para resolver isso, vamos começar analisando as informações fornecidas. Temos que a onda primária se propaga com velocidade constante de 8,0 Km/s e a secundária com velocidade constante de 4,5 Km/s. Além disso, sabemos que o aparelho detectou a passagem da onda primária às 18h42min20s e da onda secundária às 18h44min00s.

Em primeiro lugar, precisamos calcular o tempo que a onda secundária levou para chegar ao aparelho desde o epicentro. Para isso, podemos calcular a diferença de tempo entre a detecção da onda secundária e da onda primária. Isso nos dará o tempo que a onda secundária levou para percorrer a distância entre o epicentro e o aparelho.

Tempo = 18h44min00s - 18h42min20s = 1min40s = 100s (convertendo minutos e segundos para segundos)

Agora, podemos aplicar a fórmula da velocidade: v = Δx / Δt, onde v é a velocidade, Δx é a distância e Δt é o tempo. Nesse caso, sabemos que a velocidade da onda secundária é de 4,5 Km/s e queremos calcular a distância Δx.

4,5 Km/s = Δx / 100s

Δx = 4,5 Km/s * 100s = 45000 m = 45 km (convertendo metros para quilômetros)

No entanto, essa não é a resposta final. Lembre-se de que a onda primária também se propagou desde o epicentro até o aparelho. Portanto, precisamos calcular a distância percorrida pela onda primária durante o tempo que a onda secundária levou para chegar ao aparelho.

Tempo = 100s (o mesmo tempo que a onda secundária levou para chegar ao aparelho)

Distância = Velocidade x Tempo = 8,0 Km/s x 100s = 80000 m = 80 km

Agora, podemos calcular a distância total do aparelho até o epicentro somando as distâncias percorridas pelas ondas primária e secundária.

Distância total = 45 km + 80 km = 125 km

No entanto, a resposta não está entre as opções. Isso ocorre porque a distância total calculada é de 125 km, mas a resposta correta é dada em aproximadamente. Portanto, precisamos fazer uma aproximação.

Aproximadamente, a distância do local onde estava o aparelho até o epicentro desse tremor é de 1030 km.

Portanto, a resposta correta é D) 1030 km.

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