FSICA 1

FÍSICA II
Duração: 2 H 30 (exactas)
1ª Chamada
22 de Janeiro de 2002
Justifique todas as suas respostas convenientemente
Apresente uma Prova limpa e ordenada
g = 9,8 m/s2 1 atm = 1 x 105 Pa ρágua = 1 g/cm3 1 ton = 103 kg cágua = 1 cal/g oC
No início da Prova deixe cerca de dez linhas em branco
MECÂNICA DE FLUIDOS
1- Mostre que
a) num escoamento de um fluido o produto da secção A pela velocidade de escoamento v
3
tem unidades de m /s (Caudal);
b) que o produto ρ A v tem unidades de kg/s (Caudal Mássico);
(Todas as grandezas estão no sistema internacional)
2- Numa sala, onde existe uma atmosfera à pressão normal (1 atm), determine a força a que está
sujeita uma janela de dimensões 1 m por 1,5 m. E porque não parte?
3- Bomba Aspirante
O ar no interior do tubo é eliminado, pela acção da bomba,
criando-se uma região de baixa pressão. No exterior
do tubo, sobre o líquido, continua a exercer-se a pressão
atmosférica.
A que altura máxima sobe a água?
4- Na figura ao lado, a água flui através de uma
conduta descendente. Ordene, por ordem decrescente,
as quatro secções do tubo de acordo com
(a) o caudal, q ;
(b) a velocidade do fluido, v ;
(c) a pressão da água, p.
5- A um barco afundado prendem-se 12 cilindros de ferro, ocos, com a intenção de o trazer à
superfície. Cada cilindro tem de massa 50 kg, tendo de comprimento 5 metros e 0,5 metros de
diâmetro. Estes são afundados cheios de água, e posteriormente, cá de cima, bombas de ar
comprimido retiram-lhe a água.
Qual o esforço total dos 12 cilindros (Força)?
TERMODINÂMICA
6- Ao deitar leite a ferver num copo, deve-se colocar primeiro uma colher de metal para que não
parta. Porquê?
Justifique convenientemente, utilizando os conhecimentos e expressões adequadas.
(Dê uma resposta breve e simples.)
7- A distância Porto – Lisboa são cerca de 360 km de linha férrea. Se existisse uma única barra que
unisse as duas extremidades, de quanto aumentaria em comprimento do Inverno para o
Verão (considere como variação de temperatura 30 oC). ( αaço = 11 x 10–6 / oC )
8- Um gás ideal tem a pressão inicial de 3 unidades de pressão
e um volume inicial de 4 unidades de volume. A tabela ao lado
dá a pressão e volume no estado final (nas mesmas unidades)
em cinco processos.
p
V
a
b
c
d
e
12
1
6
2
5
7
4
3
1
12
Qual dos processos não começa e acaba na mesma isotérmica?
9-
A Entropia é uma função de estado. Numa transformação irreversível de calor podemos
considerar a sua variação como sendo dada por,
Mistura-se 1 litro de água à temperatura de 25 oC com um copo de água (1/4 de litro) a 80 oC.
a) Qual a temperatura de equilíbrio?
b) Determine a variação total de entropia.
(se não resolveu a alíne anterior, arbitre um valor para Tf )
c) Verifica-se a 2ª Lei da Termodinâmica (Lei da Entropia)?
Enuncie-a, de forma simples.
COTAÇÕES:
1) 2) 6) (1 valor);
3) 7) 8) (2 valores);
5) (3 valores)
4) 9)
(4 valores)
FÍSICA II
Duração: 2 H 30 (exactas)
2ª Chamada
5 de Fevereiro de 2002
Justifique todas as suas respostas convenientemente
Apresente uma Prova limpa e ordenada
2
g = 9,8 m/s
5
3
1 atm = 1 x 10 Pa ρágua = 1 g/cm
3
ρmercúrio = 13,6 g/cm
cágua = 1 cal/g oC
No início da Prova deixe cerca de dez linhas em branco
MECÂNICA DE FLUIDOS
1- Considere um bloco de densidade
ρ. Um segundo bloco de igual volume tem o triplo da massa
do primeiro. Qual a sua densidade?
a)
ρ
b) 3 ρ
c)
ρ/3
d) 9 ρ
e)
ρ/9
2- A pressao sanguínea é de 50 mm-Hg. Em atmosferas corresponde a que valor?
F
2000 kg
3- Dois pistoes de um macaco hidráulico têm de raio 2,7 cm e 20,0 cm.
Qual a Força necessária para erguer o bloco de 2000 kg (figura ao lado).
4- Um bloco de madeira flutua na água, conforme mostra a figura.
Este bloco tem uma secçao circular e altura h = 3,0 cm.
A densidade da madeira é 0,41 g/cm3. A distancia y da superficie
da água ao fundo do cilindro, vale:
h
y
a) é impossível de determinar porque nao é dada a área da base;
b) 0,81 cm;
c) 3,2 cm
d) 1,2 cm
e) Nenhuma das anteriores respostas.
5- O lado esquerdo de um tubo em U tem de raio r1 = 0,82 cm
e o lado direito r2 = 0,41 cm.
Sao vertidos mercúrio e óleo no tubo.
( h1 = 3,50 cm ; h2 = 37,3 cm )
h1
Determine a densidade do óleo.
h2
p/Pa
50
6- A pressao como funçao da profundidade num certo líquido
está representada no gráfico ao lado.
40
30
Qual a densidade do líquido?
20
10
0
1
2
h/m
3
7- Água escoa-se através de uma conduta. Considera-se a água como sendo um fluido ideal.
Qual das seguintes afirmaçoes, para a velocidade e/ou pressao está correcta?
a) vA = vB = vC ;
b) vA = vB = vC ; pA ≠ pB ≠ pC
c) vA ≠ vB ≠ vC ; pA = pB = pC
d) vA ≠ vB ≠ vC ; pA ≠ pB ≠ pC
A
B
C
e) vA = vB = vC ; pA > pB > pC
TERMODINÂMICA
8- Um recipiente rígido contém ar à pressao atmosférica e à temperatura de 27 0C. Para que a sua
pressao duplique, a temperatura tem que aumentar para que valor?
9- Um bloco de 250 gramas de chumbo é aquecido até 100 0C e colocado dentro de uma caldeira
de cobre contendo 500 gramas de água. A água está à temperatura inicial de 18,0 0C. Quando é
atingido o equilibrio térmico a temperatura final é de 19,15 0C.
Admitindo que nao há perdas de calor pelo sistema, qual é o calor específico do chumbo?
p/Pa
10- Uma máquina térmica funciona segundo o ciclo reversível
ilustrado na figura.
4000
a) Qual o trabalho total ao fim de um ciclo?
b) Se esta máquina térmica ceder à fonte fria o calor Q,
o trabalho realizado pela máquina tem de ser
COTACOES:
2) 3) 8)
2000
1) pode ser maior que Q ;
1
2) tem de ser maior que Q ;
3) tem de ser menor que Q ;
4) Q ;
(1 Valor)
1) 5) 7) 9)
(2 Valores)
4) 6) 10)
5) zero ;
(3 valores)
5
V/m3
Duração: 2 H 30 (exactas)
Recurso
20 de Fevereiro de 2003
MECÂNICA DE FLUIDOS
1- Se a atmosfera terrestre fosse comprimida até que tivesse a densidade da água, cobriria a Terra
6
em que profundidade? ( RTERRA = 6,3 x 10 km )
2
2
2- Os dois ramos de um tubo em U têm secções S1 = 0,1 m e S2 = 1 dm
C
50 cm
O tubo contém água em equilíbrio. O corpo C está apoiado num êmbolo de
massa desprezável. Considere que a pressão atmosférica vale 1 atm.
A
B
a) Determine a pressão absoluta no ponto A;
b) Calcule a massa do corpo C.
3- Uma esfera de um determinado material encontra-se em equilíbrio dentro
de um recipiente com água. O raio da cavidade é metade do raio exterior.
Calcule a densidade (massa volúmica) do material de que é feita a esfera.
4- A figura ao lado mostra um cano de onde sai água a uma velocidade v2 =15 m/s.
Os diâmetros d1 e d2 são iguais a 5 cm e 3 cm , respectivamente.
a) Qual o volume de água que sai do cano num período de 10 minutos?
b) Qual a velocidade na parte mais larga do cano?
1
2
TERMODINÂMICA
3
0
5- Um balão cheio de ar tem o volume de 0,10 m quando está a uma temperatura de 27 C e à
0
pressão de 1,2 atm . Qual será o seu volume a 7 C e a 1,0 atm ?
6- Um grupo de exploradores na Antártida pode obter água que necessitam derretendo neve.
0
Considere que a neve está à temperatura inicial de –40 C ; que o calor latente de fusão e
vaporização da água são, 33,5 kJ / kg e 2257 kJ / kg, respectivamente; e que o calor específico
do gelo (neve) e água valem 2,05 kJ / kg K e 4,18 kJ / kg K .
0
Quanto calor tem de ser fornecido para fazer um copo de café ( 100 g de água a 100 C )?
p / Pa
7- Uma amostra de gás pode passar do estado representado
pelo ponto 1 para o estado representado pelo ponto 2
através de três caminhos alternativos, como mostrado na
figura ao lado.
40
1
C
B
10
2
1
Calcule o trabalho que seria executado pelo gás em cada um desses percursos.
•
A
As questões têm todas a mesma cotação (3 valores) excepto a questão 5, que vale 2 valores
4 V / m3