Física E – Extensivo V. 5

GABARITO
Física E – Extensivo V. 5
Exercícios
01)D
É impossível um dispositivo operando em ciclos converter integralmente calor em trabalho.
02)B
A segunda lei também se aplica aos refrigeradores,
pois estes também são máquinas térmicas.
03)06
01.Falso. η ≠ 100%
02.Verdadeiro.
04.Verdadeiro. Q = W (isotérmica)
07)22
01.Falso. A energia interna aumenta.
02.Verdadeiro. ∆U = 0 ∴ Q = W
04.Verdadeiro.
08.Falso. ∆U = 0 → t → constante
16.Verdadeiro.
08)A
T1 = 300 K
Q1 = 100 cal
Q2 = 70 cal
T2 = ?
positivo porque houve uma
expansão
08.Falso. Transformações adiabáticas não trocam
calor com o meio.
16.Falso.
04)44
01.Falso. Transformação isotérmica.
02.Falso. Transformação isotérmica ∆U = 0 ∴ Q = W
04.Verdadeiro.
08.Verdadeiro. ∆U = Q – W
16.Falso. O motor de combustão interna opera entre
duas fontes, portanto é uma máquina térmica.
32.Verdadeiro.
64.Falso. Não existe máquina com rendimento de
100%.
05)14
01.Falso. Mesmo a máquina de Carnot não apresenta
rendimento igual a 100%.
02.Verdadeiro.
04.Verdadeiro.
T
08.Verdadeiro. η = 1 – 2
T1
16.Falso. Pois η ≠ 100%
06)14
01.Falso. Mesmo para a máquina de Carnot é impossível atingir um rendimento igual a 100%.
280
∴ η = 9,67%, em que
02.Verdadeiro. η = 1 –
310
T1 = 37 oC = 310 K
T2 = 7 oC = 280 K
04.Verdadeiro.
08.Verdadeiro.
16.Falso. Viola a 2a lei da termodinâmica.
Q1 Q2
=
T1 T2
10 0 70
=
3 0 0 T2
T2 = 210 K
09)Q1 = 800 J
Q2 = 500 J
a)η = 1 –
Q2
500
= 0,375
=1–
800
Q1
ou η = 37,5 %
b)Q1 = W + Q2
800 = W + 500 ∴ W = 300 J por ciclo
20 x ciclo
P=
W 300 x 20
=
= 6000 W = 6 kW
t
15
10)Q2 = 1000 kcal
Q1 = 1200 kcal
Logo:
W = 200 kcal x 4,2 = 840 J
W
840 J
=
= 840 W
P=
t
1s
11)T2 = 127 oC = 400 K
T1 =327 oC = 600 K
Q1 = 200 J
Q2 = 160 J. Logo W = 40 J.
c)η = 1 –
Física E
T2
T1
a)Q1 =W + Q2
200 = W + 160
W = 40 J
W
40
= 0,2
b)η =
=
Q1 200
η = 20%
1
GABARITO
η=1–
400
600
b)Q1 = W + Q2
1000 = W + 500 ∴ W = 500 J
η = 0,33 = 33,33%
17)C
12)Q1 = 5 . 105J
W = 3 . 105 J
18)η = 0,25
T2 = 27 oC = 300 K
T1 = ?
T
η=1– 2
T1
a)Q1 = W + Q2
5 .105 = 3 .105 + Q2
Q2 = 2 . 105 J
b)e =
Q2
105
= 0,66 = 67%
=
W
3 . 105
0,25 = 1 –
13)D
A transformação é adiabática, mas o trabalho é realizado sobre o gás.
T1 =
14)D
Q1 = 200 cal
Q2 = 120 cal
19)D
η=1–
300
∴ T1 = 400 K
0, 75
T1 = 127 oC
Q 1 = 1000 cal
Máquina
Q2 = ?
térmica
Q 1 = 4.186 J
Q2
120
=1–
Q1
200
W = 4.186 J
η = 0,4 ∴ η = 40%
300
300
. ( −1)
∴ − 0, 75 = −
T1
T1
Viola a 2a lei da termodinâmica.
20)D
η = 0,8 (ciclo de Carnot)
T1 = 127 oC = 400 K
T2 = –33 oC = 240 K
ηreal = ?
15)D
T2 = 300 K
T1 = 500 K
Q1 = 1000 cal
W=?
η=1–
T2
T1
240
400
η=1–
T2
T1
η=1–
η=1–
300
= 1 – 0,6 = 0,4
500
η = 1 – 0,6 = 0,4
η = 40%
η=
21)C
Cargas elétricas em repouso geram campo elétrico.
Cargas elétricas em movimento geram campo elétrico
e magnético.
W
W
∴ W = 400 cal
∴ 0,4 =
Q1
1000
16)
22)E
Inseparabilidade dos polos magnéticos.
Q Q
1000 J Q2
=
∴ Q2 = 500 J
a) 1 = 2 ∴
800
400
T1 T2
2
23)29
01.Verdadeiro.
02.Falso. Sem campo magnético é impossível utilizar
uma bússola como forma de orientação.
Física E
GABARITO
28)D
04.Verdadeiro.
N
S
B2
B1
S
N
08.Verdadeiro.
16.Verdadeiro. Até atingir o ponto Curie (temperatura
em que o material perde sua magnetização).
32.Falso. Para que a bússola seja magnetizada, precisa ser imersa num campo magnético.
24)Cada ponto de um campo magnético é caracterizado
por um único vetor B . Se por um determinado ponto
passassem duas linhas de induções diferentes, tería
mos nesse ponto dois vetores B diferentes, cada um
tangente a cada linha, o que é impossível.
2
Bresultante
= B12 + B22
Bresultante =
B12 + B22
29) C
I)
S
N
25)No ponto A, pois nessa região as linhas de indução
estão mais concentradas.
B1
N
S
26)A
(1)
S
B1
N
B2
B2
Bres
II)
S
B resultante
S
N
B1
N
B2
(2)
Bres
S
27)E
N
III)
tangente às linhas de indução
N
S
B1
N
S
B2
Física E
Bres = B1 + B2
3
GABARITO
31)D
IV)
S
N
N
S
N
1 volta
+1 volta
Bres
S
V)
P
S
N
=
=
N
S
32)A
Bres= 0
Bresultante
O campo mais intenso é na situação III.
Bterrestre
S
N
Bímã
30)A
S
N
N
S
A bússola se orientará tangente ao vetor campo resultante.
33)B
34)
a)
=
N
=
Bres
S
S
=
4
Bres
=
N
S
=
N
=
Bres
Física E
GABARITO
40)
S
2
N
35)C
I. Falso. O norte geográfico é aproximadamente o magnético.
II. Verdadeiro.
III.Verdadeiro.
IV.Falso. O sul geográfico é aproximadamente o norte magnético.
36)A
1
NN
A
3
P
S
B1
B3
B2
NN
S
B4
=
B2
=
B4
Bresultante
S
N
4
N
S
A bússola se orientará tangente ao vetor campo resultante.
41)C
Ao cortarmos em b:
D
37)C
S
N
NN
S
S
Ao cortarmos em a:
NN
S
NN
S
42)C
=
38)C
39)C
I. Verdadeiro.
II. Verdadeiro.
III.Verdadeiro.
NN
desmagnetizada
magnetizada
43)
(V)Quanto mais próximo dos polos, mais intenso é o campo magnético.
(F) Depende do tipo de material.
(F) É impossível isolar um polo magnético.
Física E
5
GABARITO
44)E
48)A
II
I
Norte
N
IV
III
NN
S
S
Equilíbrio estável
Fresultante=0
45)C
NN
S
S
NN
As substâncias diamagnéticas são aquelas cujos ímãs elementares
se alinham em sentido oposto ao do campo magnético aplicado
sobre elas.
49)C
Somente as substâncias ditas ferromagnéticas (ferro) orientam facilmente seus
ímãs elementares quando aplicadas sobre
elas.
50)B
Norte
A
NN
46)
B
Norte
Sul
Sul
B
S
Atração
A
Sul
51)B
Segundo Oersted:
"Toda carga elétrica em movimento gera
ao seu redor um campo magnético".
N
52)B =
I. Verdadeiro.
II. Verdadeiro.
III.Verdadeiro. (substâncias ferromagnéticas)
A partir do gráfico temos:
10 =
53)E
47)D
I. Verdadeiro.
II. Falso. Na verdade ambas se atraem: tanto o ímã atrai a peça
como a peça atrai o ímã.
III.Falso. Mesma justificativa do item anterior. Agora com forças de
repulsão.
µo . i
B
i
∴
= ⇒
2π . r µ o r
2π
i
∴ i = 20 A
2
i
P
B
2
BP =
µ o . i 4π . 10 −7 . 5
=
2πr
2π . 0,2
BP = 5 .10–7 T perpendicular ao plano do
papel, para dentro.
6
Física E
GABARITO
54)B
Em cada quadrante perceba os campos gerados por
1 e 2.
B
B2
B2
B1
B1
i1
B2
B2
Início
i2
B1
Fim
B1
Perceba que das cinco bússolas a que mais sofre
desvio angular (deflexão) é a 5, pois:
q
O módulo do campo resultante só poderá ser nulo nos
quadrantes em que o vetor indução magnética tem
sentido oposto. Logo, nos quadrantes III e I.
180
57)
i1= 8A
55)B
1
4 cm
M
S
A
B
N
5
N
S
B
4
S
Q
2
3B
N
N
Vetor campo magnético gerado pela corrente. Perceba
ainda a representação do vetor em cada bússola.
A única que apresenta a correta orientação é a
bús­­sola 2.
56)Perceba que no início o campo magnético atuante é o
terrestre. Assim, as bússolas apresentariam a seguinte
configuração.
Norte
2
µ o . i 4π . 10 −7 . 7
=
B2 =
= 7 . 10–5T
2πr
2π . 2.10 −2
Bresultante em A = B2 – B1 = 7 . 10–5 – 4 .10–5
Bresultante em A = 3 . 10–5 Tesla
58)D
N
O
i2
L
S
i2 = 7A
µ o . i 4π . 10 −7 . 8
=
B1 =
= 4 . 10–5 T
2πr
2π . 4.10 −2
S
S
B
N
P
i
2 cm
2
Sul
Ao colocarmos a corrente elétrica e o seu respectivo
campo de atuação, a configuração poderia ser tal
que:
B2
K
L
B1
B1 B2
i1
Física E
7
GABARITO
Perceba que em K atuam dois campos, porém o fio
com a corrente 1 está mais próxima. Logo, seu campo é mais intenso. Assim, o campo resultante em K é
perpendicular ao plano do papel saindo.
Já em 1 os dois campos são entrando no papel.
61)
2
3
4
5
1
59)A
A situação inicialmente apresentada pela bússola só é
possível se:
B1
B2
y
Visão frontal
B2
2
1
B2
B1
3
4
i
P
F1
F2
B2
B1
os campos apresentarem essa configuração.
Sendo assim, nas posições:
Das 5 posições, a única que conseguirá sofrer deflexão
no plano horizontal é a bússola 3. As demais sofreriam
possíveis deflexões envolvendo planos verticais e horizontais.
Obs.: a corrente teve seu sentido escolhido arbitrariamente.
62)A
60)
B2
i
3i
P
(1)
(2)
B1
B1 = B2
µ o . i1
2π . r1
8
=
µ o . i2
2π . r2
⇒
i 3i y
=
∴ =3
x
y
x
Física E
5
2
1
GABARITO
63)
65)B
ia = 10 A
5 cm
P
B
B
2
1
10 cm
i = 10 A
2
4π .10 −7. 10
B = µ o . i1 =
1
2πr1
2π . 10 . 10 −2
–5
B1 = 2 . 10 T
66)
a)
2
µ .i
4π .10 −7.10
B2 = o 2 =
2πr2
2π . 5 . 10 −2
B2 = 4 . 10–5 T
Bresultante em P = B2 – B1 = 4 . 10–5 –2 .10–5 = 2 .10–5T
64)
i1 = 18 A
2,0 cm
i2 = 10 A
1,0 cm
B
B
2
1
2
6
µ o . i1
4π .10 −7. 18
=
2πr1
2π . 3 . 10 −2
–5
B1 = 12 .10 T
B1 =
i = 4000 A
2
µ .i
4π .10 −7.10
B2 = o 2 =
2πr2
2π . 1 . 10 −2
B2 = 20 . 10–5T
Bresultante em P = B2 – B1 = 2 . 10–5 –12 . 10–5 =8 . 10–5T
Física E
9
GABARITO
b)B =
µo . i
∴ 5 . 10 –5 =
2πr
5 . 10–5 =
r=
4 π . 10 −7 . 4 . 10 3
2π . r
∴
8 . 10 −4
r
68)em Q:
campo de A:
µo . i
BA =
2πb
Campo de B:
µo . i
BB =
2πb
8 . 10 −4
∴ r = 16 m
5 . 10 −5
67)
A
BA
b
P
BP2 = 1 . 10–4 T
em P:
Bresultante = BP1 – BP2 = 0
BQ2 = 3 . 10–4 T
Em Q:
Bresultante = BQ1 + BQ2 = 4 . 10–4 T
10
b
b
BB
i
Campos no mesmo sentido, então:
2µo . i
BB = BA + BB =
2πb
em P:
Campo de A:
µo . i
BA =
2πb
Campo de B:
µo . i
BB =
2π 3b
campos em sentidos opostos
b) BQ1 = 1 . 10–4 T
BA
i
Q
BB
a) BP1 = 1 . 10–4 T
B
Física E