Física - Sistema de Ensino Energia

UDESC
2016/2
FÍSICA
Resolução
X
Obtendo a unidade SI da grandeza definida pelo enunciado, resulta:
G=
m.t
d.p
u(G) =
kg . s . m
kg . s
= s3
=
N
m
m . 2
kg . 2
m
s
Analisando a alternativa C, nota-se que:
J . s2
J . s2
= s3
=
W
J
s
Resolução
X
O sistema está inicialmente em repouso (Q0 = 0).
Após 1 s, expele 2,8 kg devido à queima de combustível com velocidade
3,5 km/s. Logo, a velocidade do foguete será dada pelo P.C.Q.M.:
Q0 = Q
0=m.v+M.V
0 = 2,8 . (  3,5) + 797,2 . V  V  0,012 km/s = 12 m/s
Cálculo da aceleração média entre 0 e 1 s:
a 
V
(12  0) m / s

 a  12 m / s2
t
1s
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X
Comentário
I. Incorreta. Quando a água é aquecida de 0 a 4 oC seu volume diminui.
II.Correta.
III.Incorreta. As correntes de convecção ocorrem nos fluidos e é consequência da diferença de densidade provocada
pela mudança de temperatura.
IV.Incorreta. Numa transformação adiabática não temos trocas de calor entre o sistema e o meio externo.
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X
X
Comentário
O experimento de Thomas Young com a incidência de luz em fendas demonstrou o caráter ondulatório da luz devido
à presença de linhas claras e escuras num anteparo, fruto dos fenômenos ondulatórios difração e interferência. Mas a
mesma experiência realizada com um feixe de elétrons também proporcionou a mesma consequência, demonstrando
o caráter ondulatório para corpúsculos, logo comprovou a teoria da dualidade partícula-onda. Atenção! Mesmo sendo
mencionada na segunda parte da questão, a emissão de um elétron apenas, teremos a presença de linhas claras e escuras no anteparo, pois um elétron é formador de um trem de ondas. Assim, com um elétron apenas teremos o mesmo
resultado que foi obtido com o feixe de elétrons. A dualidade partícula-onda foi enunciada pela primeira vez, em 1924,
pelo físico francês Louis-Victor de Broglie, que anunciou que os elétrons apresentavam características tanto ondulatórias
como corpusculares, comportando-se de um ou outro modo dependendo do experimento específico.
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X
X
Comentário
Na medida em que os balões sobem, diminui a pressão externa. Logo, o balão B se expande (aumento de volume) e, como
consequência, experimenta um maior empuxo que o balão A.
Resolução
Do equilíbrio da barra de baixo, resulta:
X
4
x.
2h
h
 m.
 x  2m
3
3
Do equilíbrio da barra do meio, resulta:
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X
y.
2h
h
3
=3m.
 y 
m
3
3
2
Do equilíbrio da barra de cima, vem:
z.
h
9m h
9
=
.
 z 
m
2
2
2
2
Comentário
a)Correta. O potencial resultante é igual à soma dos potenciais criados por cada uma das cargas, sendo que o potencial
criado pela carga positiva é positivo e o criado pela carga negativa, negativo.
Como o potencial elétrico de um ponto é inversamente proporcional à distância do ponto à carga (lembre-se de que:
V = K.Q/d), então ele poderá ser nulo em algum ponto entre as cargas (mais próximo da carga de menor módulo, no
caso –7q), ou à esquerda dessa carga, ou a direita da outra carga (+8q).
b)Incorreta. Observe item anterior.
c)Incorreta. No ponto central equidistante das duas cargas o potencial será positivo, pois se a distância entre o ponto
e cada uma das cargas for a mesma, como a carga positiva é maior, em módulo, o potencial por ela gerado também
possuirá módulo maior.
d)Incorreta. Observe resolução do item a.
e)Incorreta. Observe resolução do item a.
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X
Comentário
Velocidade de translação da Terra:
2000 toesas
10 s
4000 m
v = 76 .
10 s
v = 76 .
v = 76 . 0,4 km//s  v  30 km/s
Distância percorrida em 1 ano:
d=v.t
d = (30
km
) . (3 . 107 s ) ⇒ d = 9 . 108 km
s
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X
Comentário
Lembrar que a energia cinética é fornecida pela expressão m . v2/2. Logo, a energia cinética é diretamente proporcional
ao quadrado da velocidade.
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Comentário
Dados:
• Situação inicial
Potência (inverno) = 6300 W
Tempo diário (banho) = 20 min = 1/3 h
• Situação em economia
Potência (verão) = 2500 W
Reduzindo o tempo do banho em 1/3 ⇒ t (banho) = (2/3) . 20 min = 40/3 min = 2/9 h
Fazendo – situação inicial
W
Como: P =
⇒ W = P . t ⇒ W = 6300(W) . 1/3(h) = 2100 (Wh) = 2,1 kWh
t
Situação de economia:
W
⇒ W = P . t ⇒ W = 2500(W) . 2/9(h) = 555,6 (Wh) = 0,556 kWh
Como: P =
t
Economia diária: 2,1 – 0,556 = 1,544 kWh
Como: 1 kWh ⇒ R$ 0,45, então 1,544 kWh ⇒ R$ 0,69, que é a economia diária.
Para economizar R$ 25,00 ⇒ 1 dia ⇒ 0,69
x ⇒ 25,00 x = 36,2 dias
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Comentário
I. Verdadeira. A primeira lei da termodinâmica diz que, em um processo termodinâmico fechado, a alteração da energia
interna do sistema é igual à diferença entre a alteração do calor acumulado pelo sistema e a alteração do trabalho
realizado. Fruto do princípio da conservação da energia.
II.Falsa. Essa lei descreve as grandezas que influenciam a resistência elétrica de um condutor. Ela diz que resistência de
um condutor homogêneo de secção transversal constante é proporcional ao seu comprimento e à natureza do material
de sua construção, e é inversamente proporcional à área de sua secção transversal. Em alguns materiais também
depende de sua temperatura.
III.Falsa. A Primeira Lei de Newton, ou lei da Inércia, diz que a tendência dos corpos, quando nenhuma força é exercida
sobre eles, é permanecer em seu estado natural, ou seja, repouso ou movimento retilíneo e uniforme.
IV.Falsa. Dois corpos atraem-se com força proporcional às suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da
distância que separa seus centros de gravidade.
V.Verdadeira. Quando um ímã é movimentado nas proximidades de uma espira condutora fechada, surge uma força
eletromotriz induzida nessa espira, e uma corrente elétrica pode ser detectada nesse circuito. Lenz (1804-1865) define
que a força eletromotriz é igual ao negativo da variação do fluxo magnético no interior do espira. Assim, a Lei de Lenz
evidencia o aparecimento de uma reação contrária à ação provocada pelo ímã. Tais afirmações nos conduzem à conclusão de que não é possível produzir energia elétrica sem que seja realizado um trabalho. Isso é bastante evidente,
pois para mudar o movimento de uma carga elétrica situada em um condutor cada uma delas tem de receber um impulso, proveniente de uma força aplicada. Dessa forma, mais uma vez fica evidente que grandezas como quantidade
de movimento e energia se conservam em todos os processos ocorridos em sistemas isolados na natureza.
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Comentário
Velocidade da moça após 12 s de queda livre:
v = v0 + g . t
v = 0 + 10 . 8 ⇒ v = 80 m/s
Desaceleração da moça após ser salva pelo Homem-Aranha:
a=
v
0  80
=
=  200 m/s2
t
0, 4
Módulo da força resultante imposta à moça pelo Homem-Aranha:
FR = m . a = 60 . 200 ⇒ FR = 12000 N
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Comentário

I. Correta. Pela regra da mão direita, concluímos que força magnética ( F ), vetor campo magnético terrestre ( B ) e velocidade de translação ( v ) da partícula são perpendiculares entre si.
II.Incorreta. Como a força magnética é perpendicular ao vetor velocidade de translação
da partícula, está exercendo


a função de resultante centrípeta, e esta só altera a direção e o sentido do vetor ( v ), o módulo da velocidade (| v |)
permanece invariável no movimento circular uniforme.
III.Correta. Como a partícula executa um movimento circular uniforme, a força magnética é a resultante centrípeta, logo:


Fm = Fcp
B . q . v . sen 90 =
R=
m . v2
R
m.v
q.B
Então, o raio da trajetória das partículas é maior que nos países que se encontram fora da Anomalia Magnética do
Atlântico Sul, pois o campo magnético é menos intenso, o raio de trajetória é inversamente proporcional à intensidade
do campo magnético local.
IV.Incorreta. Como a partícula executa um movimento circular uniforme, a força magnética é a resultante centrípeta, logo:


Fm = Fcp
B . q . v . sen 90 =
m . v2
R
m.v
R=
q.B
Então, O raio da trajetória da partícula é inversamente proporcional ao campo magnético terrestre e diretamente
proporcional à sua velocidade.
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Comentário
I. Incorreta. Os automóveis mais potentes é que possuem os menores rendimentos, pois a perda de energia é muito
grande para a fonte fria pelo fato de a explosão de energia da fonte quente ser muito alta.
Energia útil (W)
, independentemente do fabricante e do
II.Correta. O rendimento do motor é dado por n =
Calor da fonte quente (Qq)
modelo do carro.
III.Incorreta. O trabalho de expansão de substância deve ser MAIOR que o trabalho de compressão sobre aquela, pois
parte desse trabalho de expansão será a energia da fonte quente para o motor do automóvel.
IV.Incorreta. Um movimento ordenado, significa um movimento natural (espontâneo), e todo processo natural é irreversível energeticamente, ou seja, a energia liberada pelo motor na fonte fria nunca poderá ser reaproveitada no mesmo
sistema, ou seja, no motor do automóvel.
V.Correta. Um movimento ordenado significa um movimento natural (espontâneo), e todo processo natural é irreversível
energeticamente, ou seja, a energia liberada pelo motor na fonte fria nunca poderá ser reaproveitada, e isso aumenta
a entropia do sistema, que opera em função do motor do automóvel.
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