FÍSICA ALEX BALBO 221 e 222

221 e 222
FÍSICA
ALEX BALBO
/ /2016
Roteiro de estudos anual
Lista 1
1- Considerando a pressão da superfície do oceano
como P = 1,0 atm = 1,0 x 105 Pa, determine a pressão
sentida por um mergulhador a uma profundidade de
240 m. Considere a densidade da água igual a 1,0 x
103 kg/m3, g = 10 m/s2.
2- Uma piscina possui 10 m de comprimento, 5,0 m de
largura e 2,0 m de profundidade e está completamente
cheia de água. A pressão no fundo da piscina, em
N/m2, vale
Dados: densidade da água = 1,0 × 103 kg/m3 ; pressão
atmosférica local = 1,0 × 105 N/m2; aceleração da
gravidade local = 10 m/s2
3- Duas esferas de volumes iguais e densidades d1 e
d2 são colocadas num recipiente, contendo um líquido
de densidade d e se mantêm em equilíbrio nas
posições mostradas na figura a seguir.
A relação entre as densidades dessas esferas e do
líquido é
a) d1 < d2 < d.
b) d1 > d2 > d.
c) d1 < d2 = d.
d) d1 > d2 = d.
4- Um bloco de massa 20 kg está com um de seus
lados sobre uma mesa. Sabendo que a pressão
exercida pelo bloco sobre a mesa é de 1000n/m 2,
determine a área do bloco que está sobre a mesa.
8- Um cubo de material homogêneo, tem 1,0 cm de
aresta e massa igual a 10 g. Determine sua
densidade:
9- Um cubo flutua em água com três quartos de seu
volume imerso. Qual a densidade do cubo?
(densidade da água = 1000 kg/m 3).
a) 250 kg/m3.
b) 500 kg/m3.
c) 750 kg/m3.
d) 1000 kg/m3.
e) 1500 kg/m3.
10- A figura representa um tubo em forma de U com
água e petróleo, cujas densidades são,
respectivamente, 1000 kg/m3 e 800 kg/m3. Sabendo
que h = 4 m e que a aceleração da gravidade tem
módulo 10 m/s2, a pressão causada pelo petróleo, na
interface A, vale, em Pa,
11- Um termômetro está graduado numa escala X tal
que 60°X corresponde a 100°C e -40°X corresponde a
0°C. Uma temperatura de 60°C corresponde a que
temperatura lida no termômetro de escala X?
12- O comprimento de uma barra de latão varia, em
função da temperatura, segundo o gráfico a seguir.
Assim, o coeficiente de dilatação linear do latão, no
intervalo de 0°C a 100°C, vale:
5- Determine o Empuxo de um bloco de massa 20 kg
e densidade de 1,2 x 103 kg/m3 que está totalmente
submerso na água pura.
6- Determine a densidade de um bloco de massa 200
g e volume de 100 cm3.
7- A água sobe por um canudinho de refrigerante ao
ser sugada, pois;
a) a pressão aumenta no copo.
b) a pressão diminui no copo.
c) a pressão aumenta na boca.
d) a pressão aumenta dentro do canudinho.
e) a pressão diminui dentro do canudinho.
13- Um recipiente de cobre tem 1000 cm 3 de
capacidade a 0ºC. Sabendo que o coeficiente de
dilatação linear do cobre é igual a 17.10 -6 ºC -1 ,
calcule a capacidade do recipiente a 100ºC.
14- Julgue as afirmações abaixo:
I – A escala Celsius atribui 0° para o ponto de fusão
do gelo e 100º para o ponto de ebulição da água;
II – O limite inferior para a escala Kelvin corresponde a
-273°C;
III – 1°C equivale a 1°F.
Estão corretas:
a) I e II apenas
b) I e III apenas
c) I, II e III
d) II e III apenas
e) I apenas
15- A transmissão de calor por convecção só
é possível:
a) no vácuo
b) nos sólidos
c) nos líquidos
d) nos gases
e) nos fluidos em geral.
16- Atualmente, os diversos meios de comunicação
vêm alertando a população para o perigo que a Terra
começou a enfrentar já há algum tempo: o
chamado efeito estufa!. Tal efeito é devido ao excesso
de gás carbônico, presente na atmosfera, provocado
pelos poluentes dos quais o homem é responsável
direto. O aumento de temperatura provocado pelo
fenômeno deve-se ao fato de que:
a) a atmosfera é transparente á energia radiante e
opaca para as ondas de calor;
b) a atmosfera é opaca à energia radiante e
transparente para as ondas de calor;
c) a atmosfera é transparente tanto para a energia
radiante como para as ondas de calor;
d) a atmosfera é opaca tanto para a energia radiante
como para as ondas de calor;
e) a atmosfera funciona como um meio refletor para a
energia radiante e como meio absorvente para
as ondas de calor.
17- Nas geladeiras o congelador encontra-se na parte
superior. Nos polos, as construções são feitas sob o
gelo. Os viajantes do deserto do Saara usam roupas
de lã durante o dia e à noite.
Relativamente ao texto acima, qual das afirmações
abaixo não é correta?
a) O gelo é mau condutor de calor.
b) A lã evita o aquecimento do viajante do deserto
durante o dia e o resfriamento durante a noite.
c) A lã impede o fluxo de calor por condução e diminui
as correntes de convecção.
d) O gelo, sendo um corpo a 0ºC, não pode dificultar o
fluxo de calor.
e) O ar é um ótimo isolante para o calor transmitido
por condução, porém favorece muito a transmissão do
calor por convecção.
18- A quantidade de calor necessária para transformar
50 g de água a 20 oC em vapor de água a 140 oC é:
Dados:
calor específico da água = 1 cal/goC
calor latente de vaporização da água = 540 cal/g
calor específico do vapor de água = 1,0 cal/goC
19- O carvão, ao queimar libera 6000 cal/g.
Queimando 70 g desse carvão, 20% do calor liberado
é usado para aquecer, em 15o C, 8 kg de um líquido.
Não havendo mudança do estado de agregação,
podemos afirmar que o calor específico desse líquido,
em cal/goC, é de:
20- A quantidade de calor necessária para se aquecer
cem gramas de água de vinte graus celsius para
oitenta graus celsius é de:
Dados:
calor específico da água = 1 cal/goC
abcde-
Seis kcal
Seis cal
Oito kcal
Trinta calorias
Não tem dados suficientes para o calculo no
exercício.
21- A quantidade de calor necessária para transformar
1 kg de água a -20 oC em vapor de água a 110 oC é:
Dados:
calor específico da água = 1 cal/goC
calor latente de vaporização da água = 540 cal/g calor
latente de fusão da água = 80 cal/g
calor específico do vapor de água = 1,0 cal/goC
LISTA 2
1- Apesar de um relativo declínio nas últimas décadas,
esse recurso natural continua sendo a mais importante
fonte de energia da atualidade. Trata-se de uma fonte
não renovável e que atua na produção de eletricidade,
combustíveis e na constituição de matérias-primas
para inúmeros produtos, como a borracha sintética e o
plástico.
A descrição acima refere-se:
a) ao gás natural
b) ao xisto betuminoso
c) à água
d) ao petróleo
e) ao carvão mineral
2- Dentre as citadas assinale a alternativa que
contenha apenas as fontes de energia renováveis
mais utilizadas no Brasil:
a) Solar, hidrelétrica e eólica.
b) Hidráulica, lenha e biomassa.
c) Hidráulica, xisto e solar.
d) Petróleo, solar e lenha.
e) Álcool, eólica e solar.
3- Qual das seguintes fontes de produção de energia
é a mais recomendável para a diminuição dos gases
causadores do aquecimento global?
A) Óleo diesel.
B) Gasolina.
C) Carvão mineral.
D) Gás natural.
E) Vento.
4- A pressão que um gás exerce em uma superfície é
devida:
a) ao choque entre as moléculas.
b) à força de atração entre as moléculas.
c) ao choque das moléculas contra a superfície
considerada.
d) à força de repulsão entre as moléculas.
e) à força com que a superfície atrai as moléculas.
5- Em usinas hidrelétricas, a queda
d’água move turbinas que acionam geradores. Em
usinas eólicas, os geradores são acionados por
hélices movidas pelo vento. Na conversão direta solarelétrica são células fotovoltaicas que produzem tensão
elétrica. Além de todos produzirem eletricidade, esses
processos têm em comum o fato de
A) não provocarem impacto ambiental.
B) independerem de condições climáticas.
C) a energia gerada poder ser armazenada.
D) utilizarem fontes de energia renováveis.
E) dependerem das reservas de combustíveis fósseis.
6- Um balde com 400g de água encontra-se a 30ºC,
sob pressão normal.
Determine a quantidade de calor que necessária para
aquecer essa água até 80ºC.
a- 20kcal
b- 20000kcal
c- 10kcal
d- 1200kcal
11- Certa massa de gás está em contato com uma
fonte quente e, em determinado intervalo de tempo,
recebe 200J de energia térmica. Durante esse
processo, o gás é submetido a uma expansão. O
trabalho realizado pela força de pressão do gás é
130J. Determine a variação da energia interna do gás.
12- Um sistema termodinâmico realiza o ciclo ABCA
representado a seguir.
7- Coloca-se um pedaço de gelo com massa 80 g, à
temperatura de -18ºC, em um calorímetro que contém
400 g de água a 30ºC. A capacidade térmica do
calorímetro é 80 cal/ºC. Calcular a temperatura de
equilíbrio térmico.
8- Um recipiente indilatável e vedado hermeticamente
contém um gás em seu interior. Se a temperatura é de
27 oC, a pressão exercida pelo gás é de 1 atm.
Considere o gás como ideal. A pressão do gás será de
2 atm, se a temperatura no interior do recipiente for,
em oC, igual a:
9- Determine a pressão que 220 gramas de CO2
exercem quando ocupam um recipiente de 10 litros
em temperatura 27 °C.
Considere: R= 0,082 atm.L / mol.K
10- Um corpo de massa igual a 1 kg recebeu 10 kcal e
sua temperatura passou de 50ºC para 100ºC.Qual é o
calor específico desse corpo?
Dados:
- calor específico da água, c = 1,0 cal/g°C,
- calor latente de fusão do gelo, L = 80 cal/g.
- calor específico do gelo, c = 0,5 cal/g°C,
- calor latente de ebulição da água, L = 540 cal/g.
- calor específico do vapor, c = 0,5 cal/g°C,
c) W = 0.
d) Q = 0.
e) U = 0.
14- Uma máquina recebe da fonte quente 1000 J por
ciclo. Se em cada ciclo o trabalho realizado
é de 200J, qual a quantidade de calor que deve ser
rejeitada para a fonte fria?
15- O rendimento de uma máquina térmica é de 20%.
Se em cada ciclo a máquina recebe da
fonte quente 200 J de calor, qual o trabalho realizado
por ela, por ciclo?
16- O rendimento de certa máquina térmica de Carnot
é de 25% e a fonte fria é a própria
atmosfera a 27ºC. Determine a temperatura da fonte
quente.
Use o texto para os exercícios 17 e 18
O trabalho realizado pelo sistema no ciclo vale, em
joules:
13- A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece que
o aumento ÐU da energia interna de um sistema é
dado por U= Q- W, onde Q é o calor recebido pelo
sistema, e W é o trabalho que esse sistema realiza.
Se um gás real sofre uma compressão adiabática,
então,
a) Q = U.
b) Q = W.
Com a instalação do gasoduto Brasil-Bolívia, a quota
de participação do gás natural na geração de energia
elétrica no Brasil será significativamente ampliada. Ao
se queimar 1,0 kg de gás natural obtém-se 5,0.107 J
de calor, parte do qual pode ser convertido em
trabalho em uma usina termoelétrica. Considere uma
usina queimando 7200 kg de gás natural por hora, a
uma temperatura de 1227 ºC. O calor não aproveitado
na produção de trabalho é cedido para um rio de
vazão 5000 L/s, cujas águas estão inicialmente a 27
ºC. A maior eficiência teórica da conversão de calor
em trabalho á dada por
, sendo T1 e T2 as temperaturas
absolutas das fontes quente e fria respectivamente,
ambas expressas em Kelvin. Considere o calor
específico da água c= 4000 J/(kg ºC).
17- Determine a potência gerada por uma usina cuja
eficiência é metade da máxima teórica.
18- Determine o aumento da temperatura da água do
rio ao passar pela usina.
19- O gráfico da pressão (P) em função do volume (V)
representa a transformação gasosa AB sofrida por
uma determinada amostra de gás ideal. Sabe-se que
V2 = 2V1, P2 = 2 P1 e que, em A, a temperatura
absoluta do gás é T1. Determine o trabalho realizado
pelo gás, em função de P1 e V1, e sua temperatura
em B, em função de T1.
2- A figura abaixo representa uma onda periódica
propagando-se na água (a onda está representada de
perfil). A velocidade de propagação desta onda é de
40 m/s, e cada quadradinho possui 1 m de lado.
Determine:
a- O comprimento de onda (λ) desta onda.
b- A amplitude (A) desta onda.
3- Uma onda senoidal que se propaga por uma corda
(como mostra a figura) é produzida por uma fonte que
vibra com uma frequência de 150Hz.
20- Um recipiente contendo um certo gás tem seu
volume aumentado graças ao trabalho de 1664 J
realizado pelo gás. Neste processo, não houve troca
de calor entre o gás, as paredes e o meio exterior.
Considerando que o gás seja ideal, a energia de 1 mol
desse gás e a sua temperatura obedecem à relação U
= 20,8T, onde a temperatura T é medida em kelvins e
a energia U em joules. Pode-se afirmar que nessa
transformação a variação de temperatura de um mol
desse gás, em kelvins, foi de
a) 50.
b) – 60.
c) – 80.
d) 100.
e) 90.
Lista 3
1- A figura abaixo mostra uma onda que se propaga
através de uma corda com frequência 2,0 Hz. A grade
dentro da qual está desenhada a onda é composta de
quadrados iguais e sabe-se que a amplitude da onda
é 10 cm. O comprimento dessa onda e sua velocidade
são, respectivamente:
O comprimento de onda e a velocidade de
propagação dessa onda são, respectivamente:
abcde-
1,2m e 180 m/s
1,2m e 150 m/s
0,8 m e 180 m/s
0,8m e 120 m/s
1,2m e 120 m/s
4- Complete os trechos:
a) As ondas luminosas quanto à sua natureza são
_______________ pois se propagam no vácuo;
quanto à direção de propagação e vibração são
________________ e se propagam no vácuo .
b) As ondas sonoras quanto à natureza são
_________________ pois não se propagam no vácuo.
5- Qual é a frequência de uma onda que se propaga
em um líquido, com velocidade de módulo 10 cm/s,
sabendo-se que o seu comprimento de onda é 2 cm?
6- Para pesquisar a profundidade do oceano numa
certa região, usa-se um sonar instalado num barco em
repouso. O intervalo de tempo decorrido entre a
emissão do sinal (ultrasom de frequência 75 kHz) e a
resposta do barco (eco) é de 1 s. Supondo o módulo
de velocidade de propagação do som na água igual a
1,5x103 m/s, qual é a profundidade do oceano, na
região considerada?
7- A corrente alternada das redes de eletricidade
europeias oscila com frequência de 50 ciclos por
segundos. Calcule o período dessa corrente.
abcde-
0,01 s
0,02 s
0,03 s
0,04 s
0,05 s
8- O módulo da velocidade do som no ar é de
aproximadamente 330m/s. Colocam-se dois altofalantes iguais, um defronte ao outro, distanciados
6,0m, conforme a figura abaixo. Os alto-falantes
são excitados simultaneamente por um mesmo
amplificador com um sinal de frequência de 220Hz.
Pergunta-se:
a) Qual é o comprimento de onda do som emitido
pelos alto-falantes?
b) Em que pontos do eixo, entre os dois alto-falantes,
o som tem intensidade máxima?
8- Ondas sonoras propagam-se no ar com velocidade
de módulo igual a 3.3 102 m/s. Um som audível tem
frequência de 5 kHz. Qual o comprimento de onda
desta onda?
10- O primeiro forno de micro-ondas foi patenteado no
início da década de 1950 nos Estados Unidos pelo
engenheiro eletrônico Percy Spence. Fornos de microondas mais práticos e eficientes foram desenvolvidos
nos anos 1970 e a partir daí ganharam grande
popularidade, sendo amplamente utilizados em
residências e no comércio. Em geral, a frequência das
ondas eletromagnéticas geradas em um forno de
micro-ondas é de 2450 MHz. Em relação à Física de
um forno de micro-ondas, considere as seguintes
afirmativas:
1. Um forno de micro-ondas transmite calor para
assar e esquentar alimentos sólidos e líquidos.
2. O comprimento de onda dessas ondas é de
aproximadamente 12,2 cm.
3. As ondas eletromagnéticas geradas ficam
confinadas no interior do aparelho, pois
sofrem reflexões nas paredes metálicas do
forno e na grade metálica que recobre o vidro
da porta.
Assinale a alternativa correta.
a- Somente a afirmativa 1 é verdadeira.
b- Somente a afirmativa 2 é verdadeira.
c- Somente a afirmativa 3 é verdadeira.
d- Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.
e- Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.