Volume 9
Propaganda
Fis 9A – Aula 25 25.01 Resposta: alternativa c Quanto maior o tempo de uma desaceleração menor a força empregada contra o passageiro do veículo. Esses aparatos de segurança agem justamente no sentido de prolongar esse tempo, de forma que os danos possíveis sejam reduzidos. 25.02 Resposta: alternativa d A deformação programada da lataria do automóvel é um modo de absorver grande parte da força do impacto, garantido que o passageiro fique exposto a uma parcela bem menor dela. 25.03 Resposta: alternativa e O Impulso recebido por um corpo é diretamente à variação da quantidade de movimento desse corpo, portanto, quanto maior a quantidade de movimento de um corpo, maior é o módulo do impulso recebido pelo mesmo. 25.04 Resposta: alternativa c Para aplicar o teorema do impulso é necessário conhecer a resultante das forças que agem sobre um corpo, pois é essa resultante que determina o módulo e a direção da velocidade do corpo a cada instante. 25.05 Resposta: alternativa d Trens e navios têm grande inércia sendo assim é necessário um grande impulso para pará-los. Nesse caso normalmente é necessário aplicar uma grande força por um tempo longo. É importante saber que no impulso, força e tempo são grandezas inversamente proporcionais e, para um mesmo impulso, o aumento de uma dessas grandezas implica na diminuição da outra. 25.06 Resposta: alternativa a I = Q F t = m v – m v0 600 t = 0,4 30 – 0,4 0 600 t = 12 t = 0,02 s 25.07 Resposta: alternativa c I = Q I = m v – m v0 I = 2 30 – 2 10 I = 60 – 20 I = 40 N s 25.08 Resposta: alternativa d I = Q F t = m v – m v0 F 0,01 = 0,12 0 – 0,12 6 F 0,01 = 0,72 F = 72 N 25.09 Resposta: alternativa b I = Q F t = Q – Q0 F 5 = 20 – 0 F=4N Pela segunda lei de Newton: F=ma 4=m2 m = 2 kg 25.10 Resposta: alternativa b Quando a força é variável, calculamos o impulso médio pela área do gráfico F x t: b h 0,2 100 A A 2 2 Área = impulso médio = 10 N s I = Q I = m v – m v0 10 = 2,5 v - 2,5 0 10 = 2,5 v v = 4 m/s 25.11 Resposta: alternativa b Observe na equação abaixo que força e variação de quantidade de movimento são grandezas diretamente proporcionais, sendo assim, se os corpos são parados no mesmo intervalo de tempo, quem tem maior quantidade de movimento exige o emprego de uma força maior. I = Q F t = Q 25.12 Resposta: alternativa d I = Q I = m v – m v0 I = 2 10 - 2 5 I = 20 - 10 I = 10 N s Cálculo do trabalho: = E 2 m v2 m v0 2 2 Sendo Q = m v Q v Q v0 2 2 20 10 10 5 2 2 = 100 – 25 = 75 J 25.13 Resposta: alternativa c I = Q F t = m v – m v0 F 40 = 180000 0 - 180000 20 F 40 = 3600000 F = 90000 N = 9 104 N 25.14 Resposta: V, F , F , V , F (V) Quanto maior o tempo de uma desaceleração menor a força empregada contra o passageiro do veículo. Esses aparatos de segurança agem justamente no sentido de prolongar esse tempo, de forma que os danos possíveis sejam reduzidos. (F) As forças de ação e reação sempre terão mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos. (V) Como não ocorre o travamento das rodas o carro não desliza e assim a energia cinética é dissipada de forma mais eficiente e em menor tempo. (V) Numa colisão, por inércia a tendência do corpo é continuar o movimento, os cintos de segurança interrompem o movimento evitando a colisão com bancos e o painel, o que seria mais danosa. (F) A força para se manter na trajetória curva está associada à força centrípeta que depende do raio dessa trajetória. Veja a equação FC m v2 R 25.15 Resposta: alternativa e Calculando a área do gráfico obtemos o impulso da força: (B b) Área I h 2 (3 6) I 8 2 I = 36 N s Aplicando o teorema do impulso: I = Q I = m v – m v0 36 = 8 v - 8 0 36 = 8 v v = 4,5 m/s 25.16 Resolução: I = Q F t = m v – m v0 F 0,5 = 1 500 - 1 0 F 0,5 = 500 F = 1000 N 25.17 Resposta: alternativa e Cálculo do impulso: I = Q I = m v – m v0 I = 2 10 - 2 2 I = 20 - 4 I = 16 N s Cálculo do Trabalho: = E 2 m v2 m v0 2 2 Sendo Q = m v Q v Q v0 2 2 20 10 4 2 2 2 = 100 – 4 = 96 J 25.18 Resposta: alternativa d I = Q F t = N (m v – m v0) Onde N é o número de projéteis disparado. 160 1 = N (0,040 800 – 0,040 0) 160 = N . 32 N = 5 projéteis 25.19 Resolução: I = Q F t = m v – m v0 F 0,05 = 0,4 25 – 0,4 0 F 0,05 = 10 F = 200 N 25.20 Resolução: a) Cálculo da quantidade de movimento: Q=mv Q = 0,25 25 Q = 6,25 kg m/s b) Calculando: I = Q F t = QFINAL – QINICIAL F 0,25 = 6,25 – 0 F = 25 N Fis 9A – Aula 26 26.01 Resposta: alternativa c Deve-se usar o rifle de menor massa, pois desse modo, em função da conservação da quantidade de movimento, a força de recuo sobre o ombro do atirador será menor. 26.02 Resposta: alternativa a A quantidade de movimento total que teríamos com esse evento seria de: Q=Nmv Onde N é o número de habitantes do planeta. Q = 7 109 . 60 1,43 Q = 6 1011 N s Esse número encontrado já é insignificante quando comparado ao valor da massa do planeta, 6 1024 kg. Se fossemos comparar com a quantidade de movimento então, essa diferença seria muito mais abrangente. 26.03 Resposta: alternativa c Nas colisões, como o tempo de interação entre os corpos é extremamente pequeno, consideramos que o impulso das forças externas seja nulo, desse modo o sistema ganha caráter de sistema isolado. 26.04 Resposta: alternativa e Nos sistemas isolados ocorre a conservação da quantidade de movimento do sistema, desse modo, a quantidade de movimento dos participantes do sistema pode variar, mas a do conjunto de corpos participantes permanece inalterada. 26.05 Resposta: alternativa d No sistema projétil + espingarda, por causa da conservação da quantidade de movimento do sistema, como o projétil é impelido para frente a espingarda se movimenta para trás. 26.06 Resposta: alternativa b Nas colisões, como o tempo de interação entre os corpos é extremamente pequeno, consideramos que o impulso das forças externas seja nulo, desse modo o sistema ganha caráter de sistema isolado. Sempre isso ocorrer haverá a conservação da quantidade de movimento do sistema. 26.07 Resolução: QANTES = QDEPOIS mF vF + mP vP = mF vF’ + mP vP’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 0 = 0,020 400 – 4 vF - 8 = – 4 vF vF = 2 m/s 26.08 Resposta: alternativa a I. O teorema da energia cinética diz que o trabalho mecânico realizado (por/sobre) um móvel corresponde à variação da energia cinética experimentada por esse corpo. 26.09 Resposta: alternativa b QANTES = QDEPOIS m1 v1 + m2 v2 = m1 v1’ + m2 v2’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 0 = 70 8 + 112 vF - 560 = 112 vF vF = -5 m/s A velocidade negativa indica que o segundo corpo movimentou-se em sentido oposto ao primeiro, portanto, para a esquerda. 26.10 Resposta: alternativa d QANTES = QDEPOIS mC vC + mP vP = mC vC’ + mP vP’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 0 = 100 vC – 2 100 200 = 100 vC VC = 2 m/s 26.11 Resposta: alternativa e O movimento de ambos os discos ocorrem num plano bidimensional, onde podemos considerar que o disco 1 (vermelho) possui quantidade de movimento Q 1 = qX + qY e o disco 2 (branco) Q2 = -qX + qY, antes da colisão. Após a colisão, pela conservação da quantidade de movimento, os discos permanecem com a mesma velocidade ao longo do eixo Y e, trocam de velocidades ao longo do eixo X, portanto, invertendo o sentido do movimento de cada disco horizontalmente. Veja a figura: 26.12 Resposta: alternativa a QANTES = QDEPOIS mR vR + mP vP = mR vR’ + mP vP’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 0 = 3 vR – 0,010 600 6 = 3 vR VR = 2 m/s 26.13 Resposta: alternativa c QANTES = QDEPOIS mC vC + mP vP = mC vC’ + mP vP’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 0 = 150 vC – 1,5 150 225 = 150 vC vC = 1,5 m/s 26.14 Resposta: alternativa c QANTES = QDEPOIS mC vC + mM vM = mC vC’ + mM vM’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 0 = (60 - mM) 3 – mM 2 0 = 180 – 3 mM – 2 mM 5 mM = 180 mM = 36 kg 26.15 Resposta: alternativa c Patinador A: QANTES = QDEPOIS mB vB + mP vP = mB vB’ + mP vP’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 0 = 0,4 10 – 40 vP 4 = 40 vP VP = 0,1 m/s O patinador B arremessa perpendicularmente ao ringue que é plano e horizontal, portanto, arremessa a bola para cima e, desse modo, continuará com velocidade nula. 26.16 Resposta: alternativa d O vetor momento linear P3 deve ter a mesma direção e sentido oposto à resultante da soma dos vetores P1 e P2 , pois, pela conservação da quantidade de movimento, o momento linear do conjunto antes – que é nulo – deverá ser igual depois. Veja a figura. 26.17 Resposta: alternativa d A direção e o sentido da quantidade de movimento do núcleo e do nêutron não são informados, portanto, ao se alojar no núcleo o conjunto pode ter qualquer valor entre os limites 3 10-24 kg m/s e 8 10-24 kg m/s. Desse modo, o que se pode afirmar com certeza, dentro das possibilidades é que o momento linear é maior que 10-24 kg m/s. 26.18 Resposta: alternativa c QANTES = QDEPOIS m1 v1 + m2 v2 = QDEPOIS 3 104 0,5 + 4 104 1 = QDEPOIS 1,5 104 + 4 . 104 = QDEPOIS QDEPOIS = 5,5 104 kg m/s 26.19 Resolução: a) Quantidade de movimento: Q=mv Q = 25 0,1 Q = 2,5 kg m/s b) Sim, porque o carrinho terá o sua quantidade de movimento conservada. A velocidade do carrinho passará a ser: QANTES = QDEPOIS QANTES = mC vC’ 2,5 = 20 vC’ vC’ = 0,125 m/s 26.20 Resolução: Ele deverá arremessar a mochila em sentido oposto ao da nave, pois pelo princípio da conservação do movimento, como a quantidade de movimento antes do arremesso é nula, deverá ser também depois. Desse modo, ao arremessar a mochila, ele será empurrado no sentido oposto, podendo retornar a nave. Fis 9A – Aula 27 27.01 Resposta: alternativa c Quando temos apenas um corpo sujeito à ação de forças externas como peso e atrito, por exemplo, não temos um sistema isolado. Nos sistemas isolados, geralmente analisamos a interação entre 2 corpos. 27.02 Resposta: alternativa b A velocidade diminui porque a quantidade de movimento do sistema barco mais pessoa será conservada. Como ocorreu um acréscimo de massa com a queda da pessoa sobre o barco, este ficará mais lento, de forma que a quantidade de movimento total permaneça inalterada. 27.03 Resposta: alternativa e Como a quantidade de movimento do sistema carro + inseto deve ser constante, o acréscimo da quantidade de movimento em um deve ter o mesmo módulo da redução da quantidade de movimento do outro. 27.04 Resposta: alternativa d A quantidade de movimento individual de cada partícula se altera, porém a quantidade de movimento total do sistema deve ficar inalterada. 27.05 Resposta: alternativa b A conservação da quantidade de movimento é comprovada experimentalmente em muitos fenômenos, inclusive uma importante área que tem como base a conservação da quantidade de movimento é a perícia técnica criminal, onde muitos casos são solucionados pela aplicação de tal conhecimento. 27.06 Resposta: alternativa b QANTES = QDEPOIS mA vA + mP vP = mA vA’ + mP vP’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 0 = 1 vC’ – 0,02 1000 vC’ = 20 m/s 27.07 Resposta: alternativa b Ao disparar o projétil o canhão sofrerá recuo e, portanto, seu sentido será oposto ao movimento do trem. Considerando que o vagão está fixo, o canhão e o vagão podem ser considerados um só corpo, desse modo a velocidade do vagão deve diminuir. 27.08 Resposta: alternativa c m v2 2 Como quantidade de movimento é dado por: P = m v e, multiplicando por m: E mE m 2E m v2 m2 v 2 E 2 2m P2 m 27.09 Resposta: alternativa b QANTES = QDEPOIS mS vS + mG vG = mS vS’ + mG vG’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 0 = 1000 20 – mG 5000 mG 5000 = 20000 mG =4 kg 27.10 Resposta: alternativa d QANTES = QDEPOIS m1 v1 + m2 v2 = m1 v1’ + m2 v2’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 0 = 80 v1 - 100 4 - 80 v1’ = -400 v1’ = 5 m/s Como os patinadores se movimentam em sentidos opostos, a velocidade relativa é dada pela soma de suas velocidades, portanto, 4 m/s + 5 m/s = 9 m/s. 27.11 Resposta: alternativa a Em toda colisão num sistema isolado, ocorre a conservação da quantidade de movimento (P). Quanto a energia não houve conservação, veja o cálculo a seguir: E ANTES EDEPOIS m v2 m v2 0 2 2 v m 2 2 2 v m 2 2 2 m v2 m v2 8 8 2 m v2 m v2 8 4 A energia cinética após o choque foi reduzida a metade. EDEPOIS 27.12 Resposta: alternativa b QANTES = QDEPOIS M v = m1 V + m2 V’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 3 1 0 M V M V' 4 4 3 1 M V M V' 4 4 Após simplificação: V’ = -3 V, para a esquerda pois o sinal negativo indica que o sentido do movimento deve ser oposto. 27.13 Resposta: alternativa c QANTES = QDEPOIS mC vC = mC v + mA v Inicialmente leva-se em conta apenas o movimento horizontal do caixote: 2 0,4 = 2 v + 2 v 0,8 = 4 . v v = 0,2 m/s 27.14 Resposta: alternativa a Com a explosão, os fragmentos cujas velocidades são V 3 e V4, têm direção perpendicular à direção que o projétil estava antes da explosão, como suas massas são iguais, suas velocidades também serão iguais. Os fragmentos cujas velocidades são V 1 e V2, apesar de possuírem mesma massa, se movimentam em sentidos opostos, sendo que o fragmento que continua o movimento na direção que o projétil inicialmente se movimentava, apresentará velocidade maior. Nesse caso, V1 > V2 e V3 = V4 . 27.15 Resposta: alternativa b QANTES = QDEPOIS mB vB = mB v + mC v O fato da massa de barro cair de uma altura de 0,45m (vertical) não interfere na velocidade que o carrinho adquire na horizontal. 24=2v+6v 8=8.v v = 1 m/s 27.16 Resposta: 32 Pelo princípio da Conservação da Quantidade de Movimento, como o primeiro projétil teve somente movimento na vertical para cima, o segundo projétil para que ocorra a conservação da quantidade de movimento necessariamente terá uma componente da velocidade vertical para baixo e outra componente horizontal para frente. A soma das componentes, tem a resultante vista na imagem. 27.17 Resposta: alternativa a QANTES = QDEPOIS m1 v1 + m2 v2 = m1 v1’ + m2 v2’ Como o segundo peixe será engolido, o conjunto terá uma só velocidade: 5 . 1 + (-1) 8 = 5 v + 1 v -3 = 6 v v = -0,5 m/s O peixe grande como menor no seu interior, sofrerá um recuo (para a esquerda) com velocidade de módulo 0,5 m/s. 27.18 Resposta: alternativa d Velocidade do rifle segurado frouxamente: QANTES = QDEPOIS mP vP + mR vR = mP vP’ + mR vR’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 0 = 0,015 3 104 + 5 vR - 450 = 5 vR’ O rifle sofre um recuo com velocidade de módulo vR’ = 90 m/s Velocidade do rifle bem apoiado no ombro: Agora atirador e rifle formam um conjunto. mP vP + mC vC = mP vP’ + mC vC’ Inicialmente o sistema estava em repouso: 0 = 0,015 3 104 + (5 + 95) vC’ - 450 = 100 vC’ O rifle sofre um recuo com velocidade de módulo vC’ = 4,5 m/s 27.19 Resolução: a) Calculando a velocidade do trenó: QANTES = QDEPOIS mD vD + mT vT = mD vD’ + mT vT’ 10 . 5 + 0 = 10 v + 90 v 50 = 100 v v = 0,5 m/s b) Calculando a variação da energia cinética: m v2 10 52 E ANTES 2 2 = 125 J E ANTES EANTES m v2 100 0,52 EDEPOIS 2 2 EDEPOIS = 12,5 J A variação da energia cinética: E = EDEPOIS - EANTES E = 12,5 – 125 E = -112,5 J EDEPOIS 27.20 Resolução: a) Cálculo da velocidade: QANTES = QDEPOIS m1 v1 + m2 v2 = m1 v1’ + m2 v2’ Inicialmente os patinadores estão em repouso: 0 = 36 v1’ - 48 5 36 v1’ = 240 v = 6,67 m/s = 24 km/h b) Trabalho total realizado: = E1 + E2 m v12 m v 22 1 0 2 0 2 2 36 6,672 48 52 0 0 2 2 = 800 + 600 = 1400 J Fis 9B – Aula 25 25.01 Resposta: alternativa 1kg 3,2 105 M 1,6 1022 3,2 105 M = 1,6 1022 M = 5 1016 kg Sabendo que 1 trilhão de toneladas é igual a 1015 kg Então, M = 50 trilhões de toneladas 25.02 Como os seres humanos têm um percentual elevado no organismo, é fundamental que o calor latente de vaporização seja de um valor elevado, caso contrário seríamos muito sensíveis as elevações de temperatura, perdendo grande quantidade de água em curto espaço de tempo. 25.03 a) A Capacidade Térmica de um corpo corresponde a quantidade de calor que um corpo deve trocar para que sua temperatura varie em uma unidade. b) O Calor Especifico é próprio das substâncias, e corresponde à quantidade de calor por unidade de massa, que uma substância deve trocar para que sua temperatura varie em uma unidade. c) O calor latente de uma substância, expressa a quantidade de calor por unidade de massa que uma substância troca ao mudar de estado físico. d) Significa que cada 1g da substância para ser fundida deve receber 50 calorias. e) Significa que a fonte térmica fornece 500 cal a cada minuto. f) Significa que a fonte térmica fornece 50 J a cada segundo. g) Significa que a fonte térmica fornece 50 J a cada segundo, pois J/s é igual ao W [watt]. 25.04 Resolução: a) Calor sensível: Q = m c T Q = 100 0,5 [0 – (-10)] Q = 500 cal b) Fusão da massa de gelo: Q=mL Q = 100 80 Q = 8000 cal c) Calor sensível: Q = m c T Q = 100 1 (100 - 0) Q = 10000 cal d) vaporização da massa de gelo: Q=mL Q = 100 540 Q = 54000 cal 25.05 Resposta: alternativa a A sublimação é caracterizada pela passagem do estado sólido diretamente para o estado gasoso ou vice-versa. 25.06 Resposta: alternativa b Como a substância está na forma líquida inicialmente a 20 ºC, veja no gráfico que recebendo calor sensível a temperatura atinge 60º quando começa a mudar de estado, nesse caso, vaporização. 25.07 Resposta: alternativa d I. correta, observa-se no gráfico 3 intervalos de calor sensível (inclinação) e 2 intervalos de calor latente (horizontal). Na temperatura T1, ocorre a fusão e, na temperatura T2, ocorre a vaporização. II. correta, o estado x está na temperatura T1, que é a de fusão, logo os estados sólido e líquido coexistem. III. errada, no intervalo y coexistem apenas os estados líquido e gasoso. 25.08 Resposta: 27 (01 + 02 + 08 + 16) 01. correta, Q = m c T (500 2) = 1000 c (60 - 20) 1 = c 40 c = 0,025 cal/g ºC 02. correta, C=mc C = 1000 . 0,025 C = 25 cal/ºC 04. errada, Q = m c T (500 1) = 1000 c (60 - 20) 1 = c 80 c = 0,0125 cal/g ºC 08. correta, no gráfico vemos 2 transições, fusão e vaporização. 16. correta, Q=mL (500 5) = 1000 L L = 2,5 cal/g 32. errada, Q=mL (500 2) = 1000 L L = 1 cal/g 25.09 Resposta: 05 (01 + 04) 01. correta, a substância A sofre 2 mudanças de estado, a primeira a que é a fusão ocorre em 20 ºC. 02. errada, observa-se para A 20º e para B não é possível saber, pois o gráfico não trás essa informação. 04. correta, é a segunda mudança de estado físico que visualizamos na curva da substância A. 08. errada, no gráfico só é possível visualizar a temperatura de vaporização da substância B. 16. errada, no gráfico não é possível visualizar a temperatura de vaporização da substância B. 25.10 Resposta: alternativa e A temperatura sofre variação na forma linear até atingir a temperatura de fusão e a partir daí fica constante, até que toda a substância fique 100% líquida para voltar a crescer linearmente. A quantidade de calor cresce linearmente ao longo do tempo. 25.11 Resposta: alternativa d O calor de vaporização das substâncias pode ser identificado pelo segundo patamar horizontal de cada substância que vemos no gráfico, nele percebemos que o patamar da substância B é mais extenso que o da C, se considerarmos que as amostras têm mesma massa a substância B então possui um calor latente de vaporização maior que da substância C. 25.12 Resposta: alternativa e Como há gelo flutuando no equilíbrio térmico a temperatura final do sistema é de 0ºC. A quantidade de calor absorvida pelo gelo pode ser determinada a partir da quantidade de gelo derretida, que é de 100g. O calor absorvido pelo gelo é: Q=mL Q = 100 80 Q = 8000 cal = 8 kcal 25.13 Resposta: alternativa d Cálculo da energia necessária para fundir o gelo que já se encontra na temperatura de fusão: Q=mL Q = 1500 80 Q = 120000 cal Transformando em joule: Q = 120000cal 4 = 480000 J Cálculo do tempo: Q 480000 1000 P t t t = 480s = 8 minutos 25.14 Resposta: alternativa b O calor específico do cobre é menor que do alumínio, pois, na figura vemos que mesmo o cobre tendo menor volume que o alumínio, a cavidade devido ao derretimento do gelo, causada pelo cobre, ficou menor, evidenciando que o mesmo cedeu menos calor. Em relação à densidade, a do cobre é maior, pois as esferas têm mesma massa, e o volume do cobre sendo menor faz com que sua densidade seja maior. 25.15 Resposta: alternativa e Como o vapor d’água estava a 100ºC, por maior que fosse sua quantidade em relação ao gelo, seria impossível ter no equilíbrio somente vapor, pois, quando a massa líquida proveniente do gelo derretido atingisse 100ºC ela não mais receberia calor, justamente por não haver diferença de temperatura para isso. Sendo assim, essa massa não pode ser vaporizada, ficando no máximo líquida a 100ºC. 25.16 Resposta: alternativa b Consideremos que toda energia potencial gravitacional seja convertida em energia térmica com o impacto: E=mgh E = 2 10 10 E = 200 J Transformando em calorias: 200 E 4,18 E = 47,8 cal Cálculo da massa: Q=mL 47,8 = m 80 m = 0,59g esse seria o valor mais próximo de gelo que poderia ser derretido com o impacto. 25.17 Resposta: alternativa c Calculo da quantidade de calor que o ferro precisa receber para sofrer fusão: Calor sensível: QS = m c T QS = m 450 [1530 – (-125)] QS = 744750 m Calor latente: QL = m L QL = m 2,89 105 Calor total necessário: QL + QS QT = 744750 m + 289000 m QT =1033750 m Considerando que toda essa energia vem da energia cinética do meteoro: E = QT m v2 QT 2 m v2 1033750 m 2 v 2067500 v = 1437,9 m/s 5176 km/h 25.18 Resposta: alternativa b QCEDE + QRECEBE = 0 mG L + mG c T + mC c T + CR T = 0 10 80 + 10 1 (T – 0) + 120 1 (T – 100) + 30 (T – 100) = 0 800 + 10 T + 120 T – 12000 + 30 T – 3000 = 0 -14200 + 160 T = 0 160 T = 14200 T = 88,75 ºC 25.19 Resolução: a) Quantidade de calor para o aquecimento da água: Q = m c T Q = 1000 1 (100 – 25) Q = 75000 cal Q = 75000 4,2 = 315000 J Cálculo da potência: P U2 1102 P R 12,1 P = 1000 W b) Calculo do tempo: Q 315000 1000 P t t T = 315 s b) Cálculo da água que evapora: Q=mL Q = 1000 540 Q =540000 cal Q = 540000 4,2 = 2268000 J Calculo do tempo: Q 2268000 1000 P t t T = 2268 s Pra evaporação completa: T = 315 + 2268 T = 2583 s c)entre 0 s e 315 s a temperatura varia linearmente de 25ºC para 100ºC, no intervalo entre 315 s e 2583 s a temperatura permanece constante. 25.20 Resolução: a) Cálculo da potência irradiada para o interior da caixa: P P 1000 A 0,2 P = 200 W b) Cálculo da energia necessária para elevar a temperatura do arroz até 100ºC Q = m c T Q = 300 4 . (100 – 25) Q = 90000 J = 9 104 J c) Energia para evaporar 1/3 da água (100 g): Q=mL Q = 100 2200 Q = 220000 J Total de energia: QT = 90000 + 220000 = 310000 J Cálculo do tempo: Q 310000 P T 200 t t t = 1550 s Fis 9B – Aula 26 26.01 Resposta: alternativa e Em condições normais de pressão e temperatura a água inicia congelamento em 0ºC. Tendo apenas água no estado sólido o ambiente é completamente desfavorável para existência de vida. 26.02 Resposta: alternativa d O líquido em alta pressão e em alta temperatura tem energia cinética e, ao atravessar as turbinas, dão movimento aos geradores de eletricidade. 26.03 Resolução: 1. sólido 2. líquido 3. curva de fusão ou solidificação – sobre a curva os estados sólido e líquido coexistem. 4. gasoso 5. curva de vaporização ou de condensação – sobre a curva os estados líquido e gasoso coexistem. 6. curva de sublimação – sobre a curva os estados sólido e gasoso coexistem. 7. ponto triplo – os 3 estados da matéria coexistem nesse ponto. 8. gás – quando a substância no estado gasoso ultrapassa a temperatura crítica ela se torna um gás e não pode ser liquefeita por compressão isotérmica. 26.04 Resposta: alternativa a Veja no diagrama de fase da água como o aumento de pressão diminui a temperatura de fusão (área circulada). 26.05 Resolução: 1. fusão: sólido líquido 2. solidificação: líquido sólido 3. vaporização: líquido vapor 4. condensação: vapor líquido 5. sublimação: sólido vapor 6. sublimação: vapor sólido 26.06 Resposta: alternativa d Para substância puras e homogêneas, toda mudança de estado físico ocorre a temperatura constante. 26.07 Resposta: alternativa d Com transpiração, o suor (líquido) poderia se congelar, aumentando o risco de hipotermia. 26.08 Resposta: alternativa a O que ocorreu foi uma vaporização, passagem do estado líquido para o vapor (gasoso). 26.09 Resposta: alternativa b Na sublimação a substância passa do estado sólido para o gasoso. As trajetórias U e Y correspondem a tal passagem. 26.10 Resposta: alternativa c Para as substâncias puras, as mudanças de estado físico sempre ocorrem com temperaturas constante. O valor da temperatura pode ser alterado em função de uma pressão diferente, como por exemplo, ao nível do mar e no topo de uma montanha, mas mesmo assim, a transformação se dá em temperatura constante. 26.11 Resposta: 14 (02 + 04 + 08) 01. errada, a temperatura só permanece constante para substância puras e homogêneas. 02. correta, quando a pressão é inferior a 1 atm, a água entra em ebulição em temperatura menor que 100ºC. 04. correta, a sublimação é caracterizada pelo fato da substância passar diretamente do estado sólido para o estado gasoso. 08. correta, no ponto de fusão os estados líquido e sólido coexistem. 26.12 Resposta: 02 01. errada, ela também pode mudar de estado físico cedendo calor ao meio como por exemplo numa condensação. 02. correta, substâncias puras e homogêneas à pressão constante mudam de estado físico à temperatura constante. 04. errada, corresponde a uma pressão associada a um valor de temperatura para o qual os 3 estados da matéria coexistem. 08. errada, o correto é dizer vaporização que se divide em 3 categorias, ebulição, evaporação e calefação. 26.13 Resposta: alternativa a 26.14 Resposta: alternativa e A imagem mostra que nas extremidades do fio há 2 pesos, dessa forma o tio é tracionado e exerce uma força sobre uma pequena área na superfície do gelo. Essa área fica então sujeita a uma pressão mais elevada fazendo com que o gelo passe, na região abaixo do fio do estado sólido para o líquido e, logo acima do fio o líquido já sobre pressão normal recongele. Desse modo é possível que o fio atravesse o gelo sem separá-lo em 2 partes. 26.15 Resposta: alternativa d Os gráficos (b) e (d) correspondem àqueles em que o aumento de pressão diminui a temperatura de fusão, porém apenas o gráfico (d) possibilita ver que a água, no caso de uma temperatura muito baixa esteja no estado sólido. 26.16 Resposta: alternativa d I. correto, na sublimação a substância passa diretamente do estado sólido para o gasoso e vice-versa. II. correta, vemos no gráfico que a curva de sublimação têm início numa temperatura inferior ao do ponto triplo. III. errada, não sofre fusão por que a pressão não ultrapassa a pressão do ponto triplo acompanhada de queda de temperatura. 26.17 Resposta: alternativa c Acima da temperatura crítica não é possível encontrar a substância nem como líquido, nem como gás. 26.18 Resposta: alternativa b I. errada, a geada corresponde ao congelamento das moléculas de água presentes na atmosfera e próximas às superfícies expostas ao tempo. II. correta, quanto menor a pressão, mais baixa a temperatura em que a água entra em ebulição. III. errada, o ar flutua na água porque a água no estado sólido tem densidade menor que água no estado líquido. 26.19 Resposta: alternativa d Para começar a liquefação, estando à pressão de 1 atm e temperatura de 25 ºC, basta que a temperatura atinja o valor de 67 ºC. E no estágio II, se a temperatura for reduzida a -57ºC já se inicia a produção de CO2. 26.20 Resolução: a1) aumentam de volume durante a fusão com o aumento da temperatura. a2) diminuem de volume durante a fusão com o aumento da temperatura. b) O ponto T representa o ponto triplo, ponto para o qual os 3 estados da substância coexistem. O ponto C é o ponto crítico, quando a substância se encontra além do ponto crítico ela é considerada um gás. c1) ela sofrerá sublimação. c2) ela vai se condensar. Fis 9B – Aula 27 27.01 Resposta: alternativa c O calor de vaporização é a quantidade de calor que precisa ser trocado para que cada unidade de massa da substância sofra vaporização. 27.02 Resposta: alternativa b Na panela de pressão, tem-se uma pressão interna maior do que a externa e isso faz com que a temperatura de ebulição se torne mais alta. Desse forma os alimentos cozinham mais rápido porque ficam submetidos a uma temperatura mais alta do que se a panela tivesse aberta onde a fervura ocorreria com 100ºC. 27.03 Resposta: alternativa e Será igual, pois a água no interior já terá alcançado a temperatura de ebulição e, continuando a receber calor se manterá nesse patamar. 27.04 Resposta: alternativa d Ao puxar o êmbolo, o rapaz aumentou o volume no interior da seringa e, com isso a pressão baixou fazendo com que o ponto de ebulição do líquido diminuísse, por esse motivo a água no interior da seringa voltou a borbulhar. 27.05 Resposta: alternativa c A evaporação é um processo natural que ocorre à temperatura constante motivada pelo fato de algumas moléculas terem mais energia que outras podendo passar para a fase gasosa se desprendendo, portanto, para o ar. 27.06 Resolução: I. O álcool é mais volátil que a água, portanto seu k é mais elevado, sua velocidade de evaporação é maior. II. Quando um recipiente está fechado, pressão das moléculas desprendidas e que se acumulam sobre a superfície exerce sobre a superfície livre do líquido acelerando a evaporação. III. O líquido que está sujeito ao vento evapora mais rápido, pois o vento faz diminuir a pressão sobre a superfície líquida permitindo que mais moléculas se desprendam do líquido. IV. O líquido em B evapora mais rápido pois sua superfície livre é maior sendo diretamente proporcional à velocidade de evaporação. V. O líquido em maior altitude está sujeito a uma pressão atmosférica menor, sendo assim as moléculas encontram maior facilidade para se desprender. 27.07 Resposta: alternativa d A ação do vento em torno da roupa ocasiona uma situação de menor pressão sobre a superfície ocasionando maior desprendimento das moléculas de água. 27.08 Resposta: alternativa c A velocidade de evaporação é diretamente proporcional à área da superfície exposta, portanto, quanto maior a área da superfície em exposição menor será o tempo necessário para que a roupa seque. 27.09 Resolução: a) Para a maioria das substâncias, a curva de fusão tem a “barriga” para a direita, essas substância sempre se dilatam quando sofrem fusão. b) A água apresenta uma exceção de comportamento, pois ela sofre contração durante a fusão. Esse gráfico apresenta a tendência da curva de fusão para a esquerda. 27.10 Resposta: alternativa c A mudança de estado físico das substâncias associa a temperatura de ocorrência, à pressão a que a substância está submetida. 27.11 Resposta: alternativa e Nos lugares mais elevados, tem-se uma coluna de ar menor, sendo assim existe menos ar sobre a superfície livre se um líquido fazendo com que a pressão também seja menor. Isso fará com que o líquido entre em ebulição em temperaturas menores e sofra evaporação mais rápida. 27.12 Resposta: alternativa d A evaporação ocorre em qualquer temperatura, pois está ligada ao fato de que as moléculas de uma substância não apresentam mesmo nível energético, podendo as de mais elevado se desprender da superfície. 27.13 Resposta: alternativa a A ação do vento gerado pelo ventilador ocasiona uma situação de menor pressão sobre a superfície, favorecendo maior desprendimento das moléculas de água da pele. 27.14 Resposta: 15 (01 + 02 + 04 + 08) 01. correta, o calor latente é uma propriedade física apresentado pela substância puras e homogêneas que pode implicar em maior ou menor usabilidade de uma substância para situações diferentes. 02. correta, pressão e temperatura determinam em quando haverá mudança de estado de uma substância. 04. correta, todas as transformações de estado são resultados da troca de energia entre as substâncias e o meio em que elas estão inseridas. 08. correta, com temperaturas mais elevadas, a substância recebe maior quantidade de calor do meio. 27.15 Resposta: alternativa a A água que fica sobre nossa pele rouba calor de nosso corpo (da pele) ao evaporar, sentimos frio devido essa perda de calor. 27.16 Resposta: alternativa a O Pão de Açúcar é o local de menor altitude, portanto a temperatura de ebulição da água é mais alta que nos outros locais, permitindo que a batata fique exposta a uma temperatura mais alta, o que torna a velocidade de cozimento maior. 27.17 Resposta: 11 (01 + 02 + 08) 01. correto, o volume de vapor, a temperatura e a pressão no interior da panela são as variáveis que determinam o estado dentro da panela. 02. correto, com o aumento da pressão no interior da panela, a temperatura de ebulição aumenta. Segundo a lei dos gases pressão e temperatura são grandezas diretamente proporcionais entre si. 04. errada, quanto maior a quantidade de calor doado ao sistema, mais rápido a temperatura de ebulição será atingida. 08. correta, pelo diagrama de fases se vê que a temperatura de ebulição aumenta com o aumento da pressão. 27.18 Resposta: 07 (01 + 02 + 04) 01. correta, a água tem um dos maiores calores específicos entre as substâncias. Substâncias com alto calor especifico demoram mais para se aquecer e também demoram mais para resfriar. 02. correto, para que ocorra a evaporação as moléculas da água retiram calor de nossa pele, dessa forma há uma regulação de temperatura. 04. correto, a água do oceano tem uma grande capacidade térmica e próxima a costa terrestre evita que nesses locais ocorram grandes variações na temperatura. 08. errada, é o contrário do oceano, o calor específico da areia é muito pequeno. 16. errada, o que ocorre é uma contração, diminuição do volume com aumento de densidade. 32. errada, panelas que estão tampadas fervem em temperaturas mais altas, pois, no seu interior, a pressão está mais elevada do que quando abertas. 27.19 Resposta: alternativa b Na cidade de maior altitude a pressão é menor e a água entra em ebulição com temperatura menor, isso se deve ao fato da coluna atmosférica sobre a superfície ser menor, e fazer menos pressão. Nas cidades mais baixas ocorre o oposto, a pressão é maior e a temperatura de ebulição é mais alta. 27.20 Resolução: a) Ao se jogar água corrente sobre ela tampada, o vapor sobre a superfície do líquido perdeu temperatura e pressão. Com isso o líquido sujeito AA menor pressão volta a ferver numa temperatura mais baixa. b) Com o aumento da altitude haverá diminuição da pressão e por consequência a água entra em ebulição numa temperatura mais baixa. 27.21 Resolução: a) O que se busca nesses procedimentos é aumentar a área de exposição da superfície, pois a velocidade de evaporação é diretamente proporcional à área da superfície exposta. b) Calculando o volume de água junto à pele: V = área espessura V = 1 0,5 10-3 V = 0,5 10-3 m3 Cálculo da massa de água: m=dV m = 1000 0,5 10-3 m = 0,5 kg = 500g Cálculo da quantidade de calor necessária à evaporação dessa água: Q=mL Q = 500 540 Q = 270000cal Como cada 1 cal = 4,18 J Q = 1128600 J Para que a água evapore completamente a pessoa precisa perder 1129kJ. Esse é o motivo pelo qual a pessoa sente frio. Fis 9C – Aula 25 25. 01 Resposta: alternativa b O norte magnético está um pouco defasado em relação ao sul geográfico e o sul magnético um pouco defasado em relação ao norte geográfico. 25.02 Resposta: alternativa a Em todo ímã as linhas de campo vão de um pólo a outro. As linhas de campo magnético sempre partem do pólo norte e chegam no pólo sul. 25.03 Resposta: alternativa d O dinamômetro deverá mostrar o peso da barra somada à força de atração magnética entre o ímã e a barra. É importante nesse caso lembrar que a força magnética entre a barra e o ímã está configurada pela terceira lei de Newton, o par de forças está na mesma direção, tem sentidos opostos entre si e são de mesma intensidade. 25.04 Resposta: alternativa e A força magnética entre a o ímã e o pedaço de ferro está configurada pela terceira lei de Newton, o par de forças está na mesma direção, tem sentidos opostos entre si e são de mesma intensidade. 25.05 Resposta: alternativa d Precisa ser de material ferromagnético e sofrer indução magnética provocada pelo campo magnético do ímã que é aproximado. 25.06 Resposta: alternativa e Ímãs naturais são materiais ferromagnéticos, cuja fórmula é o Fe 3O4, (óxido de ferro) conhecido como magnetita. A principal característica de um ímã é de apresentar 2 pólos de nomes diferentes que se repelem. Os ímãs atraem todo material ferromagnético. 25.07 Resposta: alternativa e I. correta, o pólo norte atrai o pólo sul e vice-versa. II. correta, um ímã é indivisível, isto significa que por mais que um ímã seja dividido ele sempre apresentará em cada novo pedaço um pólo norte e um pólo sul. III. correta, o pólo norte magnético de uma agulha aponta para o pólo norte geográfico porque muito próximo ao pólo norte geográfico se encontra o pólo sul magnético. 25.08 Resposta: alternativa b Os dois alfinetes funcionam de forma semelhante a um outro ímã que foi atraído pelo ímã. Desse modo o ponto A é um pólo norte, porque foi atraído. O ponto D encontra-se na extremidade oposta de A, portanto, é um pólo sul. 25.09 Resposta: alternativa a Conclui-se: Se P repele T, ambos são pólos de mesmo nome de ímãs diferentes. Se P atraí S, mas Q também atrai S a barra S/R não pode ser um ímã, é portanto, um material ferromagnético. 25.10 Resposta: alternativa b A figura abaixo mostra como o ímã fica quando equilibrado dentro do campo, portanto, as forças devem agir formando um par binário no sentido horário, como mostra a alternativa (b). 25.11 Resposta: alternativa a O pólo norte sempre está voltado para o mesmo sentido das linhas de campo quando o equilíbrio fica estabelecido. 25.12 Resposta: alternativa b I. errada, todos os ímãs são bipolares, não existindo a possibilidade de um ímã apresentar somente um pólo. II. errada, o campo magnético terrestre está de acordo com a teoria do campo magnético, o norte de uma bússola aponta para o norte geográfico porque o sul magnético da Terra está muito próximo desse local. III. correta, a teoria da indivisibilidade afirma que um ímã por mais que seja dividido em pedaços menores, sempre apresentará os 2 pólos em cada novo pedaço. 25.13 Resposta: alternativa c Observe a figura abaixo que mostrando que próximo ao pólo norte geográfico, temos o pólo sul magnético e, próximo ao pólo sul geográfico, temos o pólo norte magnético. 25.14 Resposta: alternativa b Observe a figura abaixo que mostrando que próximo ao pólo norte geográfico, temos o pólo sul magnético e, próximo ao pólo sul geográfico, temos o pólo norte magnético. Sendo assim as linhas de campo partem do sul geográfico e terminam no norte geográfico. 25.15 Resposta: alternativa b Todo material ferromagnético é atraído por um ímã. O ferro sendo atraído pelo ímã irá se comportar como um ímã também, logo, na extremidade do ferro próxima ao ímã é induzida uma polaridade contrária ao pólo do ímã e, a outra extremidade da barra terá o mesmo pólo da extremidade direita dom ímã. 25.16 Resposta: alternativa d Na figura I, os pólos devem ser contrários, pois, percebe-se que as linhas de campo que saem de uma extremidade chegam imediatamente à outra próxima, e, na figura II, os pólos são opostos, pois nota-se que as linhas são repelidas por cada uma das extremidades. 25.17 Resposta: alternativa d I. errada, o pólo x (sul) é atraído, logo k é um pólo norte. Se y também é atraído por k, então é um pólo sul. II. correta, como k é um pólo norte e, z é repelido por k, então z é pólo norte. III. errada, se y foi atraída, ela está imantada e k é um pólo norte. 25.18 Resposta: alternativa a Como A é um pólo sul e T é um pólo norte, e considerando que são extremidades, permanecerão com essa mesma polaridade. Na região da ruptura surgirão pólos contrários a essas polaridades, sendo assim A é um pólo sul, a extremidade da ruptura é norte e, T é um pólo norte e a extremidade da ruptura é um pólo sul. 25.19 Resolução: As linhas de campo serão curvas e sairão do pólo norte para chegar no pólo sul adjacente. A orientação é tangente à curva no ponto considerado e seu sentido concorda com o sentido da linha de campo. 25.20 Resolução: Em ambas as situações a força magnética tem mesma intensidade, diferença é que na primeira imagem ela tem o sentido vertical para baixo (na peça suspensa) e no segundo ela tem o sentido vertical para cima (na peça suspensa) Na primeira situação temos: F = P + FM 0,2 = P + FM (I) Na segunda situação temos: F = P + FM 0,1 = P - FM FM = P - 0,1 (II) Substituindo (II) em (I) 0,2 = P + P - 0,1 0,3 = 2 P P = 0,15 N Se P = m g 0,15 = m 10 M = 0,015 kg = 15 g Fis 9C – Aula 26 26.01 Resposta: alternativa b A experiência de Oersted mostrou que corrente elétrica em fio condutor gera campo magnético. Tal campo é diretamente proporcional à corrente que atravessa o condutor e se forma num plano perpendicular ao plano que contém o fio condutor. 26.02 Resposta: alternativa a Fazendo a soma vetorial dos vetores campo magnético terrestre, e campo magnético gerado pela corrente, obtêm-se o campo magnético resultante mostrado a seguir. 26.03 Resposta: alternativa a A experiência de Oersted mostrou que corrente elétrica em fio condutor gera campo magnético. Tal campo é diretamente proporcional à corrente que atravessa o condutor e se forma num plano perpendicular ao plano que contém o fio condutor. De acordo com a teoria e a figura que mostra a orientação do campo magnético gerado em função da corrente, somente a imagem do item a é possível. Observação: a ponta do vetor aponta para o norte. 26.04 Resposta: alternativa e Para realizar o experimento de Oersted é necessário ter algo sensível ao campo magnético que será gerado pela corrente, nesse caso, a melhor opção é uma bússola. 26.05 Resposta: alternativa c Pela proximidade do fio, o campo magnético gerado deverá fazer com que o ímã assuma um alinhamento de acordo com a orientação desse campo, portanto o ímã deve rotacionar até encontrar esse alinhamento que é ortogonal ao fio. 26.06 Resposta: alternativa d Para saber a orientação do campo magnético, usa-se a regra da mão esquerda onde o polegar assume o sentido da corrente elétrica e os dedos o do campo magnético. Ao fechar a mão com o polegar esticado, os dedos mostrarão se o campo magnético está no sentido horário ou antihorário. A corrente elétrica e o campo magnético sempre estarão em planos perpendiculares entre si. Na questão como a corrente elétrica está num plano vertical e para cima, o campo magnético estará no plano horizontal e no sentido anti-horário. 26.07 Resposta: alternativa c Para saber a orientação do campo magnético, usa-se a regra da mão esquerda onde o polegar assume o sentido da corrente elétrica e os dedos o do campo magnético. Ao fechar a mão com o polegar esticado, os dedos mostrarão se o campo magnético está no sentido horário ou antihorário, ou no caso dessa questão, se no ponto indicado, entra ou sai do plano da página. Como a corrente aponta para a parte superior da página, no ponto P, o campo magnético entra no plano da página. 26.08 Resposta: alternativa e A lei Biot-Savart estabelece que o campo gerado por um fio retilíneo está num plano perpendicular ao plano do fio, é formado por linhas concêntricas a esse fio, é diretamente proporcional à corrente elétrica que o atravessa e inversamente proporcional à distância entre o ponto considerado e o fio. 26.09 Resposta: alternativa e Para saber a orientação do campo magnético, usa-se a regra da mão esquerda onde o polegar assume o sentido da corrente elétrica e os dedos o do campo magnético. Ao fechar a mão com o polegar esticado, os dedos mostrarão se o campo magnético está no sentido horário ou antihorário, ou no caso dessa questão, se no ponto indicado, entra ou sai do plano da página. Como a corrente aponta para a parte superior da página, no ponto P, o campo magnético entra no plano da página. 26.10 Resposta: alternativa a Para saber a orientação do campo magnético, usa-se a regra da mão esquerda onde o polegar assume o sentido da corrente elétrica e os dedos o do campo magnético. Ao fechar a mão com o polegar esticado, os dedos mostrarão se o campo magnético está no sentido horário ou antihorário, ou no caso dessa questão, se no ponto indicado, entra ou sai do plano da página. Como a corrente aponta para o lado direito da página, o campo magnético sai do plano da página na região acima do fio e entra no plano da página na região abaixo do fio. 26.11 Resposta: alternativa d A lei Biot-Savart estabelece que o campo gerado por um fio retilíneo está num plano perpendicular ao plano do fio, é formado por linhas concêntricas a esse fio, é diretamente proporcional à corrente elétrica que o atravessa e inversamente proporcional à distância entre o ponto considerado e o fio. Então de acordo com a lei, se a corrente que atravessa o condutor dobrar, a intensidade do campo magnético no ponto considerado também dobrará. 26.12 Resposta: alternativa b Para saber a orientação do campo magnético, usa-se a regra da mão esquerda onde o polegar assume o sentido da corrente elétrica e os dedos o do campo magnético. Nessa questão como a corrente é vertical e saindo do plano da página, ao fechar a mão com o polegar esticado, os dedos mostrarão as linhas de campo magnético concêntricas ao fio e no sentido anti-horário. No ponto considerado, o vetor campo magnético (pólo norte) apontará para a parte superior da folha. 26.13 Resposta: alternativa e Como a corrente aponta para o lado direito da página, o campo magnético estando num plano perpendicular no ponto P entrará no plano da página. B i 4 107 5 B 2 0,2 2d B = 50 10-7 B = 5 10-6 T 26.14 Resposta: alternativa b Em todos os pontos do espaço, o campo magnético será resultado da superposição dos campos magnéticos gerados por cada condutor. Os pontos em que o campo magnético é nulo, estão localizados à mesma distância de cada fio, e os sentidos de cada campo individualmente precisa ter sentido oposto ao outro. Conforme o exposto acima, em todas as regiões poderemos encontrar pontos onde o campo elétrico é não nulo. 26.15 Resposta: alternativa a Veja a resultante no ponto P na imagem abaixo: 26.16 Resposta: alternativa b A lei Biot-Savart estabelece que o campo gerado por um fio retilíneo está num plano perpendicular ao plano do fio, é formado por linhas concêntricas a esse fio, é diretamente proporcional à corrente elétrica que o atravessa e inversamente proporcional à distância entre o ponto considerado e o fio. Quando dobrarmos a corrente e, de forma conjunta, diminuirmos pela metade a distância, a intensidade do campo magnético será quadruplicada. 26.17 Resposta: alternativa a Como as correntes estão num plano perpendicular ao plano do papel e entrando no mesmo, o campo magnético está contido no plano da folha. No ponto P, o campo gerado pelo fio à distância x aponta para a parte inferior da folha, e, o campo gerado pelo fio localizado à distância y aponta na mesma direção, porém, em sentido oposto. O campo resultante é obtido pela diferença dos módulos de cada campo individual. Como queremos que esse campo resultante seja nulo: B Y - BX = 0 3i i 2Y 2X Fazendo as simplificações: 3 1 Y 3 Y X X 26.18 Resposta: alternativa b Observe na figura como os campos gerados pelas corrente s i 1 e i2 no ponto A têm sentidos opostos. O campo resultante é obtido pela diferença entre os campos individuais. BR = B1 –B2 BR i1 i2 2 dMA 2 dQA BR 4 107 8 4 107 7 2 0,04 2 0,02 Fazendo as simplificações: BR = 4 10-5 – 7 10-5 BR = -3 10-5 T O sinal negativo revela que o campo resultante tem o mesmo sentido que o campo gerado pela corrente i2, ou seja, saindo do plano do papel. BR = 3 10-5 T 26.19 Resolução: a) Para saber a orientação do campo magnético, usa-se a regra da mão esquerda onde o polegar assume o sentido da corrente elétrica e os dedos o do campo magnético. Nessa questão como a corrente é vertical e saindo do plano da página, ao fechar a mão com o polegar esticado, os dedos mostrarão as linhas de campo magnético concêntricas ao fio e no sentido anti-horário. b) Calculando a intensidade do campo: B i 4 107 8 B 2 0,5 2d B = 32 10-7 26.20 Resolução: a) Como sabemos a orientação do campo magnético, usa-se a regra da mão esquerda onde o polegar assume o sentido da corrente elétrica e os dedos o do campo magnético. Nessa questão descobrimos que a corrente é vertical e saindo do plano da página, ao fechar a mão com o polegar esticado, os dedos mostrarão as linhas de campo magnético concêntricas ao fio e no sentido anti-horário. A figura a seguir mostra a posição correta do condutor para que as bússolas assumam a configuração proposta. b) Caso a corrente venha a cessar, as bússolas passam a se orientar conforme o campo magnético terrestre e, nesse caso a orientação de todas será igual. Fis 9C – Aula 27 27.01 Resposta: alternativa c 1. O ímã atrai qualquer material ferromagnético separando-o da cana. 2. Ao esmagar a cana se extrai o suco da cana, restando o bagaço. 3. O suco de cana passa por um filtro para separar o líquido de pequenas partes sólidas, esse processo se chama filtragem. 27.02 Resposta: alternativa c O eletroímã consiste num solenóide, que cria um campo magnético ao seu redor e que é intensificado pelo prego (material ferromagnético) no seu núcleo. Enquanto passar corrente elétrica o comportamento do solenóide é igual ao de um ímã e o mesmo apresenta a capacidade de atrair qualquer material ferromagnético. 27.03 Resposta: alternativa d I. correta, a polaridade do ímã é determinada pelo sentido da corrente elétrica no condutor e pela regra da mão direita. Nesse caso a corrente sai pelo pólo positivo e ao aplicarmos a regra da mão direita, observamos que a ponta (B) será o pólo sul e a cabeça (A) será o norte. II. errada, em ambos os casos haverá atração, materiais ferromagnéticos sempre são atraídos por ímãs. III. errada, no arranjo com 6 pilhas a corrente elétrica será maior, como o campo magnético e a corrente são diretamente proporcionais entre si, o campo será mais intenso. 27.04 Resposta: alternativa b O campo magnético produzido por uma espira é verificado no seu centro sendo diretamente proporcional à corrente que atravessa a espira, sendo a corrente constante o campo permanecerá constante, tal campo está num plano perpendicular ao plano que contém a espira sendo que cada lado da espira terá uma polaridade. 27.05 Resposta: alternativa b I. errada, é perpendicular ao plano da figura. II. correta, o valor da constante de permeabilidade magnética muda conforme o meio. III. correta, a intensidade do campo magnético no centro da espira é dada por: i B 2R 27.06 Resposta: alternativa e I. correta, o campo magnético obtido num solenóide é diretamente proporcional ao número de iN espiras do mesmo B . O número de espiras corresponde ao N. L II. errada, a barra deve ser de material ferromagnético e objetiva justamente reforçar o campo magnético no interior do solenóide. III. correta, no solenóide campo magnético é corrente elétrica são grandezas diretamente proporcionais entre si. Veja a equação inserida no item I dessa questão. 27.07 Resposta: alternativa c No interior do solenóide o campo assume uma configuração de retas paralelas que acompanham o eixo no sentido longitudinal. 27.08 Resposta: alternativa e a) eletroímãs geram campos a partir da existência da corrente elétrica, que nesse caso são obtidas pelo uso de uma fonte. b) a corrente elétrica é diretamente proporcional ao campo gerado pelo solenóide. c) ao inverter o sentido da corrente elétrica o sentido do campo magnético também se inverte, isso pode ver verificado pela regra da mão direita. d) todo dispositivo que emprega campo magnético no seu funcionamento pode ter um eletroímã. 27.09 Resposta: alternativa d i 4 107 1 B 2R 2 10 2 B = 2 10-5 T B 27.10 Resposta: alternativa b i 4 107 8 B 2R 2 2 10 2 B = 8 10-5 T Ao aplicarmos a regra da mão direita, veremos que o campo está dirigido para dentro do plano da folha. B 27.11 Resposta: alternativa d Aplicando a regra da mão direita percebe-se que as linhas de campo entram pelo dado esquerdo do solenóide (pólo sul) e saem pelo lado direito (pólo norte). 27.12 Resposta: alternativa e B iN 4 107 3 20000 B L 4 10 2 B = 6 10-1 T 27.13 Resposta: alternativa c iN 4 107 8 N 8 10 3 L 4 4 N = 10 espiras B 27.14 Resposta: 01 01. correta, em qualquer situação o campo magnético gerado por fios condutores sempre aparecerá num plano perpendicular ao plano que o condutor está contido. 02. errada, num plano perpendicular ao da espira. 04. errada, o campo fora da espira é praticamente nulo. 08. errada, a corrente elétrica é diretamente proporcional ao campo magnético gerado. 16. errada, a intensidade do campo magnético é inversamente proporcional ao raio da espira. 32. errada, o sentido da corrente elétrica determina a orientação do campo magnético gerado. 27.15 Resposta: alternativa a Na extremidade esquerda do solenóide devido ao sentido da corrente elétrica se forma um pólo sul, como o ímã tem a face norte voltado para esse lado da espira ele será atraído se aproximando da espira. 27.16 Resposta: alternativa a Para que o campo magnético seja nulo no centro das espiras, os campos gerados individualmente devem ser de sentidos opostos e de mesmo módulo. BR = 0 B 1 = B2 i1 i2 2 R1 2 R2 Fazendo-se a simplificação: i1 i i R 2 1 1 R1 R2 i2 R2 27.17 Resposta: alternativa d Para que o campo magnético seja nulo no centro C, o campo magnético gerado pela espira, e pelo fio condutor reto nesse ponto, devem ter mesma intensidade e sentidos opostos. BR = 0 B 1 = B2 i1 i2 2 d 2R Mas, d = R, fazendo-se a simplificação: i i1 i2 1 i2 27.18 Resposta: alternativa b Cálculo da corrente: U=Ri 1,5 = 150 i i = 0,01 A Cálculo do campo magnético no centro das espiras: B iN 4 107 102 102 B 2R 2 1 10 2 B = 2 10-5 T Como 1 G = 10-4 T e = 3,14, então: B = 6,28 10-1 G 27.19 Resolução: No centro O, os campos individualmente serão perpendiculares entre si. B1 i1 4 107 8 B1 2 R1 2 0,4 B1 = 4 10-6 T B2 i2 4 107 6 B2 2 R2 2 0,4 B1 = 3 10-6 T BR2 = B12 + B22 BR2 = (4 10-6)2 + (3 10-6)2 BR = 5 10-6 T = 5 T 27.20 Resolução: Para que o campo magnético seja nulo no centro C, o campo magnético gerado pela espira, e pelo fio condutor reto nesse ponto, devem ter mesma intensidade e sentidos opostos. BR = 0 B 1 = B2 i1 i2 2 d 2R 62,8 i' 2 2R 2R fazendo-se a simplificação: 62,8 i' 6,28 I’ = 10 A O sentido da corrente elétrica para que o campo magnético resultante no centro O seja nulo, está indicado no desenho a seguir: Fis 9D – Aula 25 25.01 Resposta: alternativa c No gráfico vemos que o período é de aproximadamente 2,5 ms. 1 1 f f T 2,5 10 3 f = 400 Hz O valor mais próximo é 388 Hz da nota sol. 25.02 Resposta: alternativa b v=.f 340 = 510 = 0,67 m = 67 cm 25.03 Resposta: alternativa e v=.f v = 1,2 220 v = 264 m/s 25.04 Resposta: 47 (01 + 02 + 04 + 08 + 32) 01. correto, a velocidade resultante é nula pois a onda sofre reflexão retornando em sentido oposto ao longo da corda. 02. O fuso equivale a um ventre e dois nós consecutivos. 04. correta, veja a imagem 08. correta, a vibração das cordas transmitem energia às moléculas do ar que passam a vibrar na mesma frequência. 16. errada, é a transmissão da energia para o ar. 32. correta, o som fundamental corresponde ao primeiro harmônico formado na corda, a frequência desse harmônico é a frequência fundamental. 64. errada, possui o maior comprimento de onda. 25.05 Resposta: alternativa d v T v 10 10 5 v = 103 m/s v=.f 1000 = 1 f f = 1000 Hz 25.06 Resposta: alternativa d 3 n L 90 2 2 = 60 cm 25.07 Resposta: alternativa c 3 n L 90 2 2 = 60 cm Calculando a frequência: v=f 18 = 0,6 f f = 30 Hz 25.08 Resposta: alternativa b v=f 10 = 1 = 10 m n 3 10 L 2 2 L = 15 m L 25.09 Resposta: alternativa b 2 n L 25 2 2 = 25 cm Calculando a frequência: v=f v = 0,25 1000 v = 250 m/s 25.10 Resposta: alternativa c 2 n L 50 2 2 = 50 cm Calculando a frequência: v=f 1000 = 0,50 f f = 2000 Hz 25.11 Resposta: alternativa b Observe na figura que mostra que na corda com o extremo fixo ocorre a inversão de fase e na corda como extremo livre não ocorre a inversão de fase. 25.12 Resposta: 24 (08 + 16) 01. errada, as partes da corda vibram com diferentes intensidades sendo que a amplitude nos ventres é máxima e nos nós é nula. 02. errada, nos nós não vibração. 04. errada, o comprimento de onda é de 30 cm n 3L L 45 2 2 L = 30 cm 08. correta, v=f v = 0,3 450 v = 135 m/s 16. correta, T 135 v T 135 0,0062 1352 0,0062 = T T = 113 N T 0,062 2 2 25.13 Resposta: alternativa b v=f 100 = 100 =1m n 11 L 2 2 L = 0,5 m L 25.14 Resposta: 07 (01 + 02 + 04) 01. correta, como a corda está presa entre extremos fixos, e as notas são geradas sempre nos mesmos espaços, cada vez que a corda é percutida se gera uma onda estacionária. 02. correta, as moléculas do ar entram em ressonância com a vibração da corda. 04. correta, a corda é percutida numa direção perpendicular ao da propagação da onda e, no ar as moléculas vibram numa só direção para frente e para trás. 08. errada, quanto maior o comprimento de onda, menor será a frequência. 16. errada, são meios diferentes, portanto, as velocidades são diferentes. 25.15 Resposta: 24 (08 + 16) 01. errada, da frequência sim mas o comprimento de onda muda em função da mudança da velocidade ao trocar o meio. 02. errada, se há movimento relativo entre a fonte e o observador a frequência percebida é diferente da original. 04. errada, depende de outros fatores como material e quantidade de harmônicos emitidos simultaneamente. 08. correta, quanto mais tensionada uma corda, maior a frequência emitida pela mesma. 16. correta, 10 1 0,025 T v m L v v 400 v = 20 m/s v=f 20 = 1 f f = 20 Hz 32. errada, aumentar a altura do som é aumentar a frequência, deixando-o mais agudo. 25.16 Resposta: alternativa b 20 103 m 4 10 2 L L -1 L = 5 10 m Sendo: n 4 L 0,5 2 2 = 0,25 m Calculando a velocidade da onda: v=f v = 0,25 400 v = 100 m/s Cálculo da tensão: T 100 v T 100 0,04 T = 400 N 2 2 T 0,04 25.17 Resposta: alternativa e Cálculo da densidade linear: m 0,04 L 1,6 Cálculo da velocidade: v T v 160 0,025 v = 80 m/s Cálculo do comprimento de onda no terceiro harmônico: n 3 L 1,6 2 2 3,2 m 3 Cálculo da frequência: v=f 3,2 80 f 3 f = 75 Hz 25.18 Resposta: alternativa d A velocidade na corda é constante, v1 = v2 1 f1 = 2 f2 1,2 440 = 2 . 660 2 = 0,8m n 1 0,8 L 2 2 L = 0,4 m L 25.19 Resposta: alternativa c Numa corda de violão quando pressionamos uma corda ao longo do braço, quanto mais próximo da boca do violão (final do braço) mais agudo será o som emitido. Sendo assim o comprimento de onda é menor por que fica menor o comprimento da corda. Sabendo que comprimento de onda e frequência são inversamente proporcionais entre si concluímos que para ter frequência maior, devemos ter um comprimento de corda (L) menor. 25.20 Resposta: alternativa c A próxima configuração terá 5 nós e 4 ventres Comprimento de onda na primeira configuração: 3 1 n L L 2 2 2L 1 3 Comprimento de onda na segunda configuração: 4 2 n L L 2 2 2L 2 4 A velocidade na corda é constante, v1 = v2 1 f1 = 2 f2 2L L 360 f2 3 2 f2 = 480 Hz 25.21 Resolução: a) Som de maior altura, significa som de maior frequência, sendo assim como a velocidade de propagação é a mesma nas duas cordas, o som de menor comprimento de onda terá maior frequência, pois essas grandezas são inversamente proporcionais entre si. Nesse caso, a maior frequência verificada é na corda I. b) A intensidade é a mesma, pois vemos no desenho que as cordas têm mesma amplitude. c) Obtendo a razão: v1 = v2 1 f1 = 2 f2 n Se L então: 2 2L 2L f1 f2 n1 n2 Substituindo n1 e n2 e simplificando L: 2 2 f1 f2 3 2 f1 1,5 f2 25.22 Resolução: a) Cálculo do comprimento de onda, onde se temos 5 nós então temos 4 ventres n = 4. n 4 L 6 2 2 =3m A velocidade de propagação da onda na corda é: v=f v = 3 10 v = 30 m/s b) Comprimento de onda do primeiro harmônico, n =1. n 1 L 6 2 2 = 12 m Fis 9D – Aula 26 26.01 Resposta: alternativa b O desenho esquemático apresentado como sendo o canal auditivo tem apenas uma extremidade livre e é um tubo fechado. Chamamos de tubo aberto, o tubo livre nas duas extremidades. 4L 4 0,034 n 1 = 0,136 m Cálculo da frequência: V=f 340 = 0,136 f f = 2500 Hz 26.02 Resposta: alternativa e Primeiro harmônico: 4L 4 0,17 n 1 = 0,68 m Cálculo da frequência: v=f 340 = 0,68 f f = 500 Hz Segundo harmônico: 4L 4 0,17 n 3 = 0,227 m Cálculo da frequência: v=f 340 = 0,227 f f = 1500 Hz Terceiro harmônico: 4L 4 0,17 n 5 = 0,136 m Cálculo da frequência: v=f 340 = 0,136 f f = 2500 Hz 26.03 Resposta: alternativa d O som se desloca através do ar, mas não há a necessidade que o ar se desloque para que a pessoa possa escutar o saxofone. Na realidade até se tivesse vento em sentido oposto a som poderia ser ouvido. 26.04 Resposta: 23 (01 + 02 + 04 + 16) 01. correta, todo som tem sua frequência determinada pela fonte emissora. No corpo humano, a frequência e a intensidade do som são determinados pelo aparelho respiratório, pois ele constitui uma espécie de tubo sonoro. 02. correta, como a laringe é um tubo, movimentos de boca e língua e restrição da saída de ar pelo nariz podem modificar um som por completo, pois uma textura muito grande freqüências e harmônicos podem ser emitidos e combinados. 04. correto, na expiração o diafragma e os músculos intercostais exercem um trabalho de compressão para expelir o ar, produzindo o som. 08. errada, comprimento de onda e frequência são grandezas inversamente proporcionais, então quanto maior o comprimento de onda menor a frequência e mais grave é o som. 16. correta, ondas sonoras são classificadas como mecânicas (precisam de um meio material para se propagar), tridimensionais (se propagam em todas as direções) e longitudinais (a perturbação do meio e a propagação do som ocorrem na mesma direção). 26.05 Resposta: alternativa a A onda da figura vibra no terceiro harmônico: 2L 2 1,5 n 3 =1m 26.06 Resposta: alternativa b 4L 4 0,025 n 1 = 0,1 m Cálculo da frequência: v=f 340 = 0,1 f f = 3400 Hz 26.07 Resposta: alternativa c n 4 L 1,6 2 2 = 0,8 m Cálculo da frequência: v=f 340 = 0,8 f f = 425 Hz 26.08 Resposta: alternativa a Para o tubo fechado: 4L 4 0,68 n 1 = 2,72 m Cálculo da frequência: v=f 340 = 2,72 f f = 125 Hz Para o tubo fechado: 2L 2 0,68 n 1 = 1,36 m Cálculo da frequência: v=f 340 = 1,36 f f = 250 Hz 26.09 Resposta: 58 (02 + 08 + 16 + 32) 01. errada, a embocadura de um tubo sonoro é sempre aberta. 02. correta, nas extremidades abertas dos tubos sonoros sempre teremos ventres. 04. errada, a frequência depende do comprimento do tubo. 08. correta, todos os harmônicos em tubos fechados são ímpares. 16. correta, a diferença é que tubos fechados só produzem harmônicos ímpares, enquanto que tubos abertos e cordas produzem todos os harmônicos. 32. correto, mudanças no comprimento de cordas ou tubos alteram o comprimento de onda e por consequência a frequência do som. 64. errada, é resultado das ondas estacionárias que se formam em cordas ou tubos. 26.10 Resposta: alternativa c Como nos tubos fechados (abertos em apenas 1 das extremidades) cada harmônico tem frequência múltipla de um número ímpar a partir do harmônico fundamental, onde n = 1, 3, 5, 7 ... As freqüências que podem ser ouvidas são 2000 Hz (fundamental), 6000 Hz (fundamental multiplicado por 3), 10000Hz (fundamental multiplicado por 5), 14000 Hz (fundamental multiplicado por 7) e 18000 Hz (fundamental multiplicado por 9), portanto o número de freqüências é 5. 26.11 Resposta: alternativa e Em tubos fechado, não temos harmônicos pares, portanto, só existirão nestes números de harmônicos ímpares. 26.12 Resposta: alternativa d 4 4 0,5 n 1 =2m Frequência: v=f 340 = 2 f f = 170 Hz 4 4 0,5 n 3 = 0,66 m Frequência: v=f 340 = 0,66 f f = 510 Hz 26.13 Resposta: alternativa c A onda estacionária formada no farol tem o aspecto visto a seguir: Cálculo do comprimento de onda: v=f 340 = 30 = 11,33 m Altura do farol: n 3 11,33 H H 2 2 H = 17 m 26.14 Resposta: alternativa b A figura em questão se trata do 7º harmônico de um tubo fechado. Para isso, basta multiplicar o número de ventres (3,5) por 2. 4L 4 0,7 n 7 = 0,4 m Cálculo da frequência: v=f 340 = 0,4 f f = 850 Hz 26.15 Resposta: alternativa c ba 2 93,75 56,25 2 = 2. 37,5 = 75 cm Cálculo da velocidade: v=f v = 0,75 440 v = 330 m/s Cálculo dos harmônicos: 4L 4 93,75 75 n n n=5 4L 4 56,25 75 n n n=3 26.16 Resposta: alternativa c Calculando a velocidade da onda no fio da cerca: v T L m v 80 2 0,001 v = 400 m/s Cálculo do comprimento de onda na cerca: 2L 22 n 1 =4m Cálculo da frequência do som emitido: v=f 400 = 4 . f f = 100 Hz A frequência do som que entra em ressonância com o buraco é a mesma. v=f 330 = . 100 = 3,3 m Cálculo da profundidade do buraco (tubo aberto): 4L 4L 3,3 n 1 4 L = 3,3 L = 0,825m 26.17 Resposta: alternativa d Tubo menor: 2L 2 0,02 n 1 = 0,04 m Cálculo da frequência: v=f 340 = 0,04 f f = 8500 Hz Tubo maior: 2L 2 10 n 1 = 20 m Cálculo da frequência: v=f 340 = 20 f f = 17 Hz 26.18 Resposta: alternativa e A nota do oboé está sendo emitida no quarto harmônico: 2L 2 66,4 n 4 = 33,2 cm Cálculo da frequência: v=f 340 = 0,332 f f = 1024 Hz 26.19 Resposta: alternativa b Cálculo do comprimento de onda no tubo aberto: 2L 2 0,9 n 5 5 = 1,8 = 0,36m Como o meio de propagação é o mesmo e a frequência é a mesma, o comprimento de onda no tubo fechado também vale = 0,36m, sendo assim, o comprimento desse tubo é: 4L 4L 0,36 n 3 4 L = 1,08 L = 0,27m = 27 cm 26.20 Resolução: Predomina o harmônico fundamental. nv 1 330 f f 2L 2 0,30 f = 550 Hz 26.21 Resolução: a) Primeiro máximo de intensidade: 4L 4 0,6 n n Segundo máximo (repetição): 4L 4 1 n n' Fazendo-se a razão entre n e n’: 2,4 n n 3 4 n' n' 5 Desse modo concluímos que o harmônico para L = 0,6 m é o terceiro: 4L 4 0,6 n 3 = 0,8 m b) calculando: v=.f v = 440 0,8 v = 352 m/s c) observe a figura: 26.22 Resolução: a) Tensão na corda, considerando que = 80 g/m = 0,08 kg/m v T 100 T (100)2 0,08 10000 0,08 = T T = 800 N T 0,08 2 b) o tubo deve ser preenchido por um sólido pois a onda alcança sempre maior velocidade nos meios sólidos. c) calculando o comprimento de onda da onda na caixa: v=f 330 = 440 = 0,75 m A figura abaixo corresponde a ½ comprimento de onda no interior da caixa, essa é a configuração do 1º harmônico, onde n =1. n 1 0,75 L 2 2 L = 0,375m = 37,5 cm L Fis 9D – Aula 27 27.01 Resposta: alternativa c O efeito Doppler ocorre porque com a velocidade relativa entre a fonte e o observador, num mesmo tempo, mais ou menos cristas de onda atingem esse observador. Não havendo tal movimento relativo, o número de cristas é certamente diferente e, nesse caso seria o número real emitido pela fonte. 27.02 Resposta: alternativa a Pelo sentido de rotação do carrossel observamos que em II o som fica mais grave pois o carrossel se afasta da fonte sonora e no ponto IV o som fica mais agudo por causa da aproximação entre o carrossel e a fonte. Nos pontos I e III não há alteração da frequência do som. 27.03 Resposta: alternativa d No efeito Doppler ocorre uma diferença entre a frequência emitida pela fonte e a captada pelo observador por causa da velocidade relativa que existe entre eles. 27.04 Resposta: alternativa e No efeito Doppler ocorre uma diferença entre a frequência emitida pela fonte e a captada pelo observador por causa da velocidade relativa que existe entre eles. 27.05 Resposta: alternativa a Como o Universo está em expansão, existe uma velocidade relativa entre a Terra e as demais estrelas, desse modo, a luz emitida por elas, que é uma onda eletromagnética, é observada aqui na Terra, com frequência menor do que a frequência real emitida. 27.06 Resposta: alternativa c Nos tubos sonoros, com a passagem do ar é possível a produção de som, porque nele se criam ondas estacionárias. Nos tubos ditos fechados, que possuem na verdade uma extremidade livre e a outra aberta, a múltiplas freqüências que aparecem são sempre harmônicos ímpares da frequência fundamental que o tubo emite. Nesse tipo de tubo os harmônicos são sempre ímpares, pois as figuras de ondas estacionárias são sempre frações do comprimento de onda conforme a seguinte ordem crescente 1/4, 3/4, 5/4, 7/4, 9/4, ....(2n-1)/4 onde n = 1, 2, 3, 4... 27.07 Resposta: alternativa d v vO f' f v vF f' 720 340 0 340 20 f’ = 720 1,0625 f’ = 765 Hz 27.08 Resposta: alternativa b v vO f' f v vF 340 20 340 20 f’ = 720 0,89 f’ = 640 Hz f' 720 27.09 Resposta: alternativa d Caso a presa emita sua própria frequência e essa atinja o morcego fora do valor de maior sensibilidade, ele não terá a melhor condição para detectar a posição e a velocidade de sua presa. 27.10 Resposta: alternativa a Aproxima: vS f' f v S vM 63 f 340 340 v M 63 (340 + vM) = 340 f (I) Afasta: vS f' f v S vM 57 f 340 340 v M 57 (340 - vM) = 340 f (II) Igualando (I) e (II): 63 (340 + vM) = 57 (340 - vM) 21420 + 63 vM = 19380 – 57 vM 2040 = - 120 vM vM = 17 m/s 27.11 Resposta: alternativa a v vO f' f v vF 20000 16000 340 v O 340 0 20000 340 = 16000 340 + 16000 vO 6800000 – 5440000 = 16000 vO 1360000 = 16000 vO vO = 85 m/s = 306 km/h 27.12 Resposta: alternativa e v vO f' f v vF f' 1000 340 335 340 0 f’ 340 = 1000 5 340 f’ = 5000 f’ = 14,7 Hz A frequência de 14,7 Hz está abaixo da mínima frequência audível pelos seres humanos, então, o observador não irá percebê-la. 27.13 Resposta: alternativa a v vO f' f v vF 20 16 340 v O 340 20 20 320 = 16 340 + 16 vO 6400 – 5440 = 16 vO 960 = 16 vO vO = 60 m/s 27.14 Resposta: alternativa d I. correta, pois a distância relativa entre a criança e o apito não se altera ao longo do tempo uma vez que o apito se encontra na borda do carrossel. II. correta, a distância relativa nesse caso não sofrerá alteração ao longo do tempo. III. correta, nos casos de afastamento relativo alguém ouvirá o mínimo e na aproximação, alguém ouvirá o máximo. IV. errada, com o movimento relativo entre a fonte e o observador, a percepção do som irá ser diferente para pessoas paradas e em movimento. 27.15 Resposta: 29 (01 + 04 + 08 + 16) 01. correta, segue o cálculo: S = v t 680 = 340 t t = 2 s 02. errada, o tempo para atingir o observador seria o mesmo. 04. correta, veja o cálculo: v=f 340 = 85 =4m Ao dividirmos 680 por 4, encontramos nesse espaço 170 comprimentos de onda. 08. correta, quando o observador e a fonte se aproximam o som ouvido é sempre de maior frequência (mais agudo). 16. correta, o som apresenta diferentes velocidades conforme o meio. Nos meios mais densos a velocidade do som se torna maior. 27.16 Resposta: alternativa e I. correta, no caso do observador parado e da fonte se aproximando a frequência percebida é sempre maior que a real. II. correta, no caso do observador parado e da fonte se afastando a frequência percebida é sempre menor que a real. III. correta, observe na figura o número de ondas que são criadas no mesmo intervalo de tempo na aproximação, em repouso e no afastamento, mostrando que f APRO > fREAL > fAFAST. IV. correta, o efeito Doppler ocorre porque com a velocidade relativa entre a fonte e o observador, num mesmo tempo, mais ou menos cristas de onda atingem esse observador. Não havendo tal movimento relativo, o número de cristas é certamente diferente e, nesse caso seria o número real emitido pela fonte. V. correta, o efeito Doppler também ocorre para a luz, mas a velocidade relativa entre os corpos precisa ser extremamente alta para que o fenômeno seja percebido. Como o verde tem frequência maior que o vermelho, isso poderia acontecer no caso já citado, desde que haja uma aproximação com velocidade extremamente alta. 27.17 Resposta: alternativa d v vO f' f v vF f' 1000 340 20 340 60 f’ = 1000 0,9 f’ = 900 Hz 27.18 Resposta: alternativa c Determinando a frequência aparente em cada caso: Caso I: v vO f' f v vF 340 0 340 40 f’ = 1000 1,133 f’ = 1133 Hz Caso II: v vO f' f v vF f' 1000 340 40 340 0 f’ = 1000 1,117 f’ = 1117 Hz As frequência percebidas em cada caso são levemente diferentes. f' 1000 27.19 Resposta: alternativa e I. errada, o observador ouve o som mais agudo, pois a ambulância está se aproximando. II. correta, nesse trecho a velocidade relativa entre a fonte e o observador é nula. III. errada, a fonte está se afastando do observador, portanto, o som fica mais grave. IV. errada, na aproximação será maior, no afastamento menor e na curva onde a distância se mantém constante, a frequência é de 350 Hz. 27.20 Resolução: f f f0 vm f0 c 20 2,4 1010 3 108 f = 1600 Hz f 27.21 Resolução: Através de Pitágoras vemos que o deslocamento ao longo da pista é de 120m. 1302 = 502 + D2 D2 = 16900 - 2500 D = 120 m Considerando que as velocidades e os deslocamentos estão em proporção: v REAL v APARENTE DREAL DRUA VREAL 72 130 120 vREAL = 78 km/h 27.22 Resposta: F, V, F, F, V (F) A energia de um feixe de ondas é diretamente proporcional a frequência da onda. Como o comprimento de onda é inversamente proporcional a frequência, a energia então diminui com o aumento do comprimento de onda. (V) calculando temos: v=.f 1500 = 10 106 = 1,5 10-4 m (F) O campo magnético gerado é diretamente proporcional à corrente elétrica. (F) O princípio físico que rege o funcionamento das fibras ópticas é o da reflexão total da luz. (V) A velocidade do ultrassom é afetada pela densidade do meio de propagação.
