sábado, 25 de abril de 2015

Especial de Sábado

Efeitos estudados em Física e seus descobridores

Efeito Purkinje

Borges e Nicolau


Johannes  Evangelista Purkinje (1787–1869), fisiologista checoslovaco. O efeito Purkinje consiste no deslocamento da máxima sensibilidade visual do olho humano  de acordo com  o nível de iluminação. Sob claridade normal (luz do dia) o olho humano  apresenta máxima sensibilidade à radiação cujo comprimento de onda é da ordem de 560 nm. No período noturno a sensibilidade máxima ocorre para radiação da ordem de 510 nm.
Clique para ampliar - Fonte: aqui

Assim, ao entardecer o olho humano fica mais sensível às radiações de menor comprimento de onda correspondendo à zona azul do espectro. Por isso, o azul se destaca nos objetos que vemos neste período.
São as células existentes na retina, chamadas cones e bastonetes, que transformam a luz em estímulos nervosos e os enviam ao cérebro, por meio do nervo óptico. A visão à luz do dia é feita pelos cones e a visão sob luz fraca é feita pelos bastonetes. Estes possuem um pigmento sensível à luz chamado rodopsina, que é consumido sob ação de luz intensa e se regenera sob ação de luz fraca. (Fontes: Os fundamentos da Física, Volume 2 e Dicionário de Física, Horácio Macedo, Editora Nova Fronteira)
Para saber mais clique aqui e aqui 
Próximo Sábado: Efeito Coanda

sexta-feira, 24 de abril de 2015

quinta-feira, 23 de abril de 2015

Caiu no vestibular

Torre de queda livre

(UFSC)
Em Santa Catarina, existe uma das maiores torres de queda livre do mundo, com 100 m de altura. A viagem começa com uma subida de 40 s com velocidade considerada constante, em uma das quatro gôndolas de 500 kg, impulsionadas por motores de 90xkW. Após alguns instantes de suspense, os passageiros caem em queda livre, alcançando a velocidade máxima de 122,4 km/h, quando os freios magnéticos são acionados. Em um tempo de 8,4 s depois de iniciar a descida, os passageiros estão de volta na base da torre em total segurança. Considere a gôndola carregada com uma carga de 240 kg.


 

Acesso em: 5 set. 2012

Com base nas informações acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. A potência média desenvolvida pela força aplicada pelo motor durante a subida de uma gôndola carregada é de 18500 W.
02. O módulo da força média sobre a gôndola carregada durante a frenagem na descida é de 5032 N.
04. O tempo total de queda livre é de aproximadamente 4,47 s.
08. A distância percorrida pela gôndola carregada durante a queda livre é de 57,8 m.
16. A aceleração da gôndola carregada durante todo o percurso é igual a g.
32. Uma mola de constante elástica k mínima de 480,4 N/m, colocada da base da torre até a altura em que a queda livre cessa, substituiria eficazmente os freios magnéticos, permitindo que a gôndola carregada chegasse na base da torre com velocidade nula.


Resolução:

01. Correta.
A força aplicada pelo motor durante a subida de uma gôndola tem intensidade igual ao peso da gôndola e da carga: 


F = P = m.g = 740.10 (N) = 7400 N

Pot = τ/Δt = F.d/Δt = 7400.10/40 => Pot = 1850 W
 

02. Correta.
Tempo de  queda  livre: 


v = v0 + gt => 122,4/3,6 = 0 + 10t => t = 3,4 s
 

Tempo de queda sob  ação dos freios magnéticos:  

Δt = 8,4s -3,4s = 5,0 s

Cálculo da  aceleração  escalar média sob ação dos freios magnéticos:


αm = Δv/Δt = 0-34/5,0 => αm = -6,8 m/s2

Intensidade da força média:


Fm = m.IαmI = 740.6,8 => Fm = 5032 N 

04. Incorreta


O tempo de queda livre é de 3,4 s

08. Correta


s = g.t2/2 => s = 10.(3,4)2/2 => s = 57,8 m

16. Incorreta


É igual a g somente durante a queda livre.

32. Incorreta.
 

Deformação sofrida pela mola: x= 100m-57,8m = 42,2 m
 

Energia potencia elástica armazenada pela mola ao sofrer a 
deformação x = 42,2 m

Eelast = k.x2/2 = 480,4.(42,2)2/2 => Eelast ≅ 427758 J

Energia potencial gravitacional no instante em que a gôndola inicia seu movimento de queda, em relação à base da torre


Egrav = m.g.h =740.10.100 => Egrav = 740000 J

Sendo
Eelast < Egrav, concluímos que a mola não substitui eficazmente o freio magnético. Seria necessário uma mola de constante elástica maior.

Resposta: 11 (01 + 02 + 08)

quarta-feira, 22 de abril de 2015

Cursos do Blog - Eletricidade

 A, B e C, superfícies equipotenciais

11ª aula
Superfície equipotencial

Borges e Nicolau

Toda superfície cujos pontos apresentam o mesmo potencial elétrico.
As linhas de força são perpendiculares às superfícies equipotenciais.

Exemplos:

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Campo elétrico gerado por duas cargas elétricas puntiformes. As linhas de cor cinza são as linhas de força e as azuis, tracejadas, as equipotenciais.

Características do campo uniforme

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x
  • As superfícies equipotenciais são planos paralelos entre si e perpendiculares às linhas de força.
  • O trabalho no deslocamento de uma carga q entre os pontos A e B é dado por:
x

Relação:


Exercícios básicos

Exercício 1:
As linhas cheias representam algumas linhas de força de um campo eletrostático e, as tracejadas, as linhas equipotenciais.
Uma partícula eletrizada com carga elétrica q = 2.10-6 C é transportada de A até B e de B até C.
Qual é o trabalho que a força eletrostática realiza nestes dois deslocamentos?

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Exercício 2:
A figura representa as linhas equipotenciais no campo gerado por duas cargas elétricas puntiformes de mesmo valor absoluto e sinais opostos. Qual é a ddp entre os pontos A e B e entre B e C?

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Exercício 3:
Na figura estão representadas algumas linhas equipotenciais de um campo eletrostático. Represente o vetor campo elétrico resultante nos pontos A e B.

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Exercício 4:
Considere os pontos A, B e C de um campo elétrico uniforme de intensidade  
E = 103 N/C.

Calcule a ddp entre os pontos:
a) A e B
b) A e C
c) B e C

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Exercício 5:
Considere os pontos A e B de um campo elétrico uniforme de intensidade
E = 104 N/C.

Calcule a ddp entre os pontos A e B.
Dados: distância entre A e B = 20 cm; cos 60º = 0,5

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Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(Unifesp)
A figura representa a configuração de um campo elétrico gerado por duas partículas carregadas, A e B.



Assinale a alternativa que apresenta as indicações corretas para as convenções gráficas que ainda não estão apresentadas nessa figura (círculos A e B) e para explicar as que já estão apresentadas (linhas cheias e tracejadas).

a) carga da partícula A: (+)
carga da partícula B: (+)
linhas cheias com setas: linha de força
linhas tracejadas: superfície equipotencial

b) carga da partícula A: (+)
carga da partícula B: (-)
linhas cheias com setas: superfície equipotencial
linhas tracejadas: linha de força

c) carga da partícula A: (-)
carga da partícula B: (-)
linhas cheias com setas: linha de força
linhas tracejadas: superfície equipotencial

d) carga da partícula A: (-)
carga da partícula B: (+)
linhas cheias com setas: superfície equipotencial
linhas tracejadas: linha de força

e) carga da partícula A: (+)
carga da partícula B: (-)
linhas cheias com setas: linha de força
linhas tracejadas: superfície equipotencial


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Revisão/Ex 2:
(UNIRIO-RJ)



No esquema acima, apresentam-se as superfícies equipotenciais e as linhas de força no campo de uma carga elétrica puntiforme Q fixa. Considere que o meio é o vácuo (K0 = 9.109 N.m2/C2) e determine
a) o valor Q;
b) o trabalho realizado pela força elétrica sobre a carga q = -2,0.1
0-10 C para levá-la de A para C.

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Revisão/Ex 3:
(PUC-MG)
A figura mostra um campo elétrico uniforme e três superfícies equipotenciais, representadas por A, B e C.



Considerando-se a intensidade do campo elétrico como 4,0 × 1
02 V/m, então o trabalho da força eletrostática ao se levar uma carga elétrica q = 1,0 × 10-6 C do ponto 22até o ponto 6 pela trajetória 2 5 6 será de:

a) 4,0 × 1
0-4 J  b) 1,0 × 10-4 J  c) 6,0 × 10-5 J  d) 8,0 × 10-5 J

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Revisão/Ex 4:
(Unifesp)
A presença de íons na atmosfera é responsável pela existência de um campo elétrico dirigido e apontado para a Terra. Próximo ao solo, longe de concentrações urbanas, num dia claro e limpo, o campo elétrico é uniforme e perpendicular ao solo horizontal e sua intensidade é de 120 V/m. A figura mostra as linhas de campo e dois pontos dessa região, M e N. 


    
O ponto M está a 1,20 m do solo, e N está no solo. A diferença de potencial entre os pontos M e N é:

a) 100 V.
b) 120 V.
c) 125 V.
d) 134 V.
e) 144 V.


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Revisão/Ex 5: 
(FGV-SP)
A figura seguinte representa algumas linhas de força de um campo elétrico uniforme e três pontos internos, A, B e C desse campo. A reta que passa pelos pontos A e C é perpendicular às linhas de força.



É correto afirmar que


a) A e B têm o mesmo potencial elétrico, sendo este maior do que o de C.
b) A e B têm o mesmo potencial elétrico, sendo este menor do que o de C.
c) A e C têm o mesmo potencial elétrico, sendo este maior do que o de B.
d) os potenciais elétricos dos pontos A, B e C guardam a relação
VA < VB < VC.
e) os potenciais elétricos dos pontos A, B e C guardam a relação VA > VB > VC.

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terça-feira, 21 de abril de 2015

Cursos do Blog - Termologia, Óptica e Ondas

 
11ª aula
Propagação do calor (I)

Borges e Nicolau

Fluxo de calor

A propagação do calor pode ocorrer por três processos diferentes: condução, convecção e irradiação. Para os três modos de propagação definimos a grandeza denominada fluxo de calor:


Em que Q é a quantidade de calor transmitida e Δt o intervalo de tempo correspondente.
Unidades de fluxo de calor: cal/s, cal/min, W (watt)

Condução térmica

Transmissão em que a energia térmica se propaga por meio da agitação molecular.

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Lei de Fourier:


Em que K é o coeficiente de condutibilidade térmica do material.

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Os bons condutores, como os metais, têm valor elevado para a constante K; já os isolantes térmicos (madeira, isopor, lã, etc.) têm valor baixo para a constante K.

Convecção térmica

Transmissão de energia térmica, que ocorre nos fluidos, devido à movimentação do próprio material aquecido, cuja densidade varia com a temperatura.

Correntes de convecção

Ascendente, formada por fluido quente.
Descendente, formada por fluido frio.

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Irradiação

Transmissão de energia por meio de ondas eletromagnéticas (ondas de rádio, luz visível, ultravioleta etc.). Quando estas ondas são raios infravermelhos, falamos em irradiação térmica.

Quando a energia radiante (energia que se propaga por meio de ondas eletromagnética) atinge a superfície de um corpo ela é parcialmente absorvida, parcialmente refletida e parcialmente transmitida através do corpo. A parcela absorvida aumenta a energia de agitação das moléculas constituintes do corpo (energia térmica). As radiações infravermelhas são as mais facilmente absorvidas, isto é, são as que mais facilmente se transformam em energia térmica.

Efeito estufa

Substâncias presentes na atmosfera terrestre (CO2, vapor de água, metano, etc.) limitam a transferência de calor da Terra para o espaço, durante a noite, mantendo assim um ambiente adequado para a vida. A intensificação desse efeito, devido à ação humana, está provocando o aquecimento global, com graves consequências para o planeta.

Garrafa térmica

Dispositivo no qual são minimizados os três processos de transmissão de calor. O vácuo entre as paredes duplas evita a condução. A boa vedação da garrafa evita a convecção. O espelhamento interno e externo das paredes reduz ao mínimo a irradiação.

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Animação:
Propagação do calor
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Exercício básicos

Exercício 1:
Considere as afirmações:

I) As paredes das garrafas térmicas são espelhadas para que evitem a transmissão de calor por condução térmica.


II) Ao colocarmos a mão próxima à base de um ferro elétrico quente, sentimos a mão “queimar”. Isto acontece pois a transmissão de calor entre o ferro e a mão ocorre principalmente por irradiação térmica.



III) Os esquimós fazem suas casas, os iglus, com blocos de gelo, por que o gelo é um isolante térmico, mantendo o ambiente interno mais quente que o externo.


Tem-se:

a) Só a afirmação I) é correta;
b) Só as afirmações I) e II) são corretas;
c) Só as afirmações I) e III) são corretas;
d) Só as afirmações II) e III) são corretas;
e) Todas as afirmações são corretas.

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x
Exercício 2:
O calor específico da água é maior do que o calor específico da areia. Assim, durante o dia, numa região litorânea, a areia se aquece mais do que a água do mar. O ar aquecido acima da areia sobe e produz uma região de baixa pressão, aspirando o ar sobre o mar. Sopra a brisa marítima. Explique por que à noite o processo se inverte, isto é, sopra a brisa terrestre?

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Exercício 3:
Por que os pássaros eriçam as penas quando está frio?
x
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Exercício 4:
Uma extremidade de uma barra de ferro está em contato com vapor de água em ebulição sob pressão normal (100 ºC). A outra extremidade está em contato com gelo em fusão sob pressão normal (0 ºC).

A barra tem comprimento L e área de seção reta A. Despreze o calor perdido pela superfície lateral. Seja Φ1 o fluxo de calor que atravessa a barra.

Corta-se a barra ao meio e os dois pedaços são soldados. Mantém-se as extremidades às temperaturas de 100 ºC e 0 ºC. Seja Φ2 o fluxo de calor que atravessa o novo sistema assim formado. Qual é a razão entre Φ1 e Φ2?

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Exercício 5:
Duas barras de mesmo comprimento, mesma área de seção reta e constituídas de metais diferentes são soldadas e suas outras extremidades mantidas às temperaturas 100 ºC e 0 ºC. Despreze a perda de calor pela superfície lateral. Os coeficientes de condutibilidade térmica dos metais que constituem as barras do sistema são K1 e K2. A temperatura da junção é de 40 ºC. Qual é a relação entre K1 e K2?

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Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(UFRGS)
A seguir são feitas três afirmações sobre processos termodinâmicos envolvendo transferência de energia de um corpo para outro.

I. A radiação é um processo de transferência de energia que não ocorre se os corpos estiverem no vácuo.
II. A convecção é um processo de transferência de energia que ocorre em meios fluidos.
III. A condução é um processo de transferência de energia que não ocorre se os corpos estiverem à mesma temperatura.

Quais estão corretas?

a) Apenas I.  b) Apenas II.  c) Apenas III.  d) Apenas I e II.  e) Apenas II e III


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Revisão/Ex 2:
(PUC-SP)
Analise as afirmações referentes à condução térmica.


I - Para que um pedaço de carne cozinhe mais rapidamente, pode-se introduzir nele um espeto metálico. Isso se justifica pelo fato de o metal ser um bom condutor de calor.
II - Os agasalhos de lã dificultam a perda de energia (na forma de calor) do corpo humano para o ambiente, devido ao fato de o ar aprisionado entre suas fibras ser um bom isolante térmico.
III - Devido à condução térmica, uma barra de metal mantém-se a uma temperatura inferior à de uma barra de madeira colocada no mesmo ambiente.

Podemos afirmar que:

a) I, II e III estão corretas.         d) Apenas II está correta.
b) I, II e III estão erradas.         e) Apenas I e II estão corretas.
c) Apenas I está correta.


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Revisão/Ex 3:
(ENEM)
Uma garrafa de vidro e uma lata de alumínio, cada uma contendo 330 mℓ de refrigerante, são mantidas em um refrigerador pelo mesmo longo período de tempo. Ao retirá-las do refrigerador com as mãos desprotegidas, tem-se a sensação de que a lata está mais fria que a garrafa.

É correto afirmar que:

a) a lata está realmente mais fria, pois a capacidade calorífica da garrafa é maior que a da lata.
b) a lata está de fato menos fria que a garrafa, pois o vidro possui condutividade menor que o alumínio.
c) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, possuem a mesma condutividade térmica, e a sensação deve-se à diferença nos calores específicos.
d) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do alumínio ser maior que a do vidro.
e) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do vidro ser maior que a do alumínio.


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Revisão/Ex 4:
(PUC-RS)
Uma garrafa térmica é feita de vidro com face interna espelhada para:

a) reduzir as perdas de calor por radiação.
b) reduzir as perdas de calor por convecção.
c) reduzir as perdas de calor por condução.
d) elevar o ponto de ebulição da água.
e) impedir a formação de vapor de água.


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Revisão/Ex 5:
(UPE)
O fundo de uma panela de alumínio tem espessura 0,30 cm e área de 450 cm2. Ao colocá-la sobre uma chama acesa, as temperaturas interna e externa do fundo são de 120 ºC e 300 ºC, respectivamente. Qual o fluxo calorífico através do fundo da panela, sabendo que o coeficiente de condutibilidade do alumínio é 0,05 cal/s.cm.ºC?

A) 10.500 cal/s
B) 11.000 cal/s
C) 11.500 cal/s
D) 12.500 cal/s
E) 13.500 cal/s


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segunda-feira, 20 de abril de 2015

Cursos do Blog - Mecânica


11ª aula
Vetores (I)

Borges e Nicolau

A grandeza escalar fica perfeitamente definida quando dela se conhecem o valor numérico e a correspondente unidade (exemplos: volume, massa, temperatura, energia).

A grandeza vetorial, além do valor numérico e da unidade, necessita de direção e sentido para ser definida (exemplos: velocidade, aceleração, força, impulso, quantidade de movimento).

Vetor

É um ente matemático caracterizado por módulo, direção e sentido.

Adição vetorial

Pode ser feita pela regra do paralelogramo ou pela linha poligonal ("vetores consecutivos"), conforme indicamos abaixo:

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Subtração vetorial

VD = V2 - V1 = V2 + (-V1): adiciona-se V2 ao oposto de V1:

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Animação
Adição vetorial
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Animação
Vetor oposto / Subtração vetorial
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Exercício básicos
Notação vetorial em negrito.

Exercício 1:
São dados os vetores a e b. Represente o vetor s soma dos vetores a e b. Analise os casos:


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Exercício 2:
Retome o exercício anterior e considere que os módulos dos vetores a e b sejam iguais a 10 unidades (10u). Calcule em cada caso o módulo do vetor soma s.

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Exercício 3:
Considere o diagrama dos vetores a, b e c, esquematizado abaixo.


É possivel concluir que:

a) a + b + c = 0
b) a + b = c
c) a + c = b
d) b + c = a

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Exercício 4:
Considere o diagrama dos vetores a, b e c, esquematizado abaixo.


É possivel concluir que:

a) a + b + c = 0
b) a + b = c
c) a + c = b
d) b + c = a

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Exercício 5:
Represente o vetor  s = a + b e o vetor d = a - b. Calcule a seguir seus módulos. Cada lado do quadradinho tem medida igual a u.


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Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(UEL-PR)
Duas forças, uma de módulo 30 N e outra de módulo 50 N, são aplicadas simultaneamente num corpo. A força resultante certamente tem módulo R, tal que:

a) 20 N ≤ R ≤ 80 N
b) R > 50 N
c) R = 80 N
d) R > 30 N
e) 30 N ≤ R ≤ 50 N


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Revisão/Ex 2:
(FAAP-SP)
A intensidade da força resultante entre duas forças concorrentes, perpendiculares entre si, é de 75 N. Sendo a intensidade de uma das forças igual a 60 N, calcule a intensidade da outra.


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Resposta: 45 N

Revisão/Ex 3:
(U.Mackenzie-SP)
A figura mostra 5 forças representadas por vetores de origem comum, dirigidas aos vértices de um hexágono regular.



Sendo 10 N o módulo da força FC, a intensidade da resultante dessas 5 forças é:

a) 50 N b) 45 N c) 40 N d) 35 N e) 30 N


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Revisão/Ex 4:
(Fatec-SP)
Dados os vetores A, B e C, apresentados na figura em que cada quadrícula apresenta lado correspondente a uma unidade de medida, é correto afirmar que a resultante dos vetores tem módulo:



a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 6


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Revisão/Ex 5:
(UFSC-SC)
Observando a figura, assinale a(s) proposição(ões) que apresenta(m) operação(ões) vetorial(is) verdadeira(s).



01) a + b = c
02) a - b + d = e
04) c + d + e = 0
08) b = d + e + a
16) a + b + d + e = 0


Dê como resposta a soma dos números que precedem as proposições corretas.


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