PROFESSOR: CARLÃO Disciplina: Física Lista de exercícios 2.ª E.M. QUESTÕES (a) 1.) 2.) Um artigo de uma revista de divulgação científica traz o seguinte título “planeta extra-solar tem temperatura de 310 graus negativos”. A reportagem, entretanto falha em informar qual a escala utilizada na medida. Porém sabe-se que os artigos dessa revista apenas usam as escalas usuais de temperatura (Celsius, Kelvin e Fahrenheit). Determine em qual escala foi feita a medida e justifique sua resposta. Um médico criou para uso próprio uma escala termométrica linear, adotando, respectivamente -10,0 °M e 190 °M para os pontos de fusão do gelo e ebulição da água sob pressão normal. Usando um termômetro graduado nessa escala, ele mediu a temperatura de um paciente e encontrou o valor de 68 °M. a) Determine a equação de transformação dessa escala para escala Celsius b) Determine a temperatura dessa pessoa na escala Celsius 3.) 4.) (b) (c) (d) (e) 7.) Um bloco de gelo a 0,0°C é colocado dentro de um calorímetro com 120 g de água a 20,0 °C. Sabendo-se que após alguns instantes a mistura gelo e água no estado líquido encontram-se em equilíbrio térmico e que 10,0 g de gelo permanece no estado sólido, qual é a massa inicial do gelo? 8.) Numa garrafa térmica coloca-se quantidades iguais de água “morna” a 80oC e de água “fria” a 10oC. Considerando-se que essa garrafa térmica não recebe nem cede calor no processo, a temperatura da mistura, após o equilíbrio térmico, é: Certa temperatura, quando medida em Fahrenheit tem o valor igual ao triplo de seu equivalente na escala Celsius acrescido de mais 8 unidades. Determine o valor dessa temperatura na escala Kelvin. O filme "Fahrenheit 9/11" tem seu título baseado,em parte, no título do romance "Fahrenheit 451", que se refere a uma sociedade futurista na qual livros são proibidos e devem ser incinerados, o que acontece numa temperatura de 451°F (temperatura de combustão do papel). Lembrando que a escala Fahrenheit atribui os valores 32 e 212 para os pontos de fusão do gelo e de ebulição da água, respectivamente, a temperatura de combustão do papel, em °C, é aproximadamente: (a) 30 (b) 135 (c) 183 (d) 233 (e) 451 5.) Um cientista coloca um termômetro em um béquer contendo água no estado líquido. Supondo que o béquer esteja num local ao nível do mar, a única leitura que pode ter sido feita pelo cientista é: (a) -30 K (b) 36 K (c) 130°C (d) 250 K (e) 350 K 6.) Leia a poesia a seguir: Amor, energia em movimento calor é a energia em trânsito que passa do corpo mais frio para o mais quente. calor é a energia em trânsito que passa do corpo mais quente para o corpo mais frio. não há nenhum tipo de relação entre calor e energia. calor é uma energia que o corpo ganha quando sua temperatura diminui. calor é a energia trocada entre dois corpos com mesma temperatura. (a)45oC(b) 80oC(c) 10oC(d) 35oC(e) 65oC 9.) Numa xícara, colocamos 160 g de café quente a 80 oC e 40 g de leite gelado a 5 oC. Considerando-se o calor específico do café e do leite aproximadamente iguais ao da água (1 cal/goC), assinale a alternativa que contém o valor da temperatura, em graus Celsius, do equilíbrio térmico. Despreze todas as perdas para o meio ambiente e o aquecimento da xícara. (a) 80(b) 75(c) 70(d) 65(e) 60 10.) Nas salas de cinema modernas, sistema de ar-condicionado mantém o ar em temperaturas relativamente baixas para conforto dos espectadores. Nos cinemas antigos, funcionavam vários ventiladores que colocavam o ar da sala em movimento sobre as pessoas. Considere as afirmativas abaixo, sobre o conforto térmico sentido pela pessoa sob o ventilador e indique, justificando, quais delas estão corretas.. I – Quando o ar é colocado em movimento sua temperatura diminui. II – O ar em movimento reduz a pressão sobre o corpo da pessoa, o que facilita a evaporação de sua transpiração. III – O ar em movimento facilita a troca de calor entre o corpo e o ambiente, em um processo de transporte de calor com movimento de massa, como uma convecção forçada. IV – Uma poltrona desocupada sob o ventilador tem sua temperatura reduzida. V – Quando se ligam os ventiladores, a energia interna do ar na sala diminui. 11.) O volume de um mol de gás ideal varia linearmente em função da temperatura, conforme gráfico abaixo. Determine o trabalho realizado pelo gás ao passar do estado A para o estado B, em joules. Dado: R = 8,3 J/mol K = 0,082 atm /mol.K Vinha lá a professora... Oh, de Ciências! Com Física instruir-nos outra vez, Esperando que ao menos aprendêssemos O elementar – seria ter paciência? Curioso é que, em uma dessas aulas, De calorimetria, não duvides! Depois de muito tempo, eu pude enfim Expressar o meu jeito de te amar: Por que herdei o fervor do sangue latino, Em presença de ti, imortal amada, Cedo parte da vida que em mim arde. 12.) O auditório do transatlântico, com 50 m de comprimento, 20 m de largura e 5 m de altura, possui um sistema de refrigeração que retira, em cada ciclo, 2,0 × 104 J de calor do ambiente. Esse ciclo está representado no diagrama abaixo, no qual P indica a pressão e V, o volume do gás empregado na refrigeração.A Buscando em nossos corpos equilíbrio Sou a voz da esperança e vou dizendo Que o amor é a energia em movimento. Antônio Rodrigues A poesia faz uma relação entre energia, calor e amor. Segundo a Física Clássica, Lista de Exercícios de Física/Pág(1) Identifique a posição geométrica da vela em relação ao espelho E1 e ao espelho E2. Calcule: a) a variação da energia interna do gás em cada ciclo; b) o tempo necessário para diminuir em 3oC a temperatura do ambiente, se a cada 6 segundos o sistema reduz em 1oC a temperatura de 25 kg de ar. 13.) Uma barra metálica, quando aquecida de 0oC a 100 oC, sofre um acréscimo de comprimento igual a um milésimo do seu comprimento a 0 oC. Podemos afirmar que o seu coeficiente de dilatação linear, suposto constante, vale, em oC-1: (a) 1 x 10-3.(b) 1 x 10-4.(c) 2 x 10-4.(d) 1 x 10-5.(e) 2 x 10-3. 14.) Determine quanta energia deve ser dada a uma panela de ferro de 300 g para que sua temperatura seja elevada em 100 oC? Considere o calor específico da panela como c = 450 J/ kg oC 21.) Em um experimento de óptica, em sala de aula, uma régua de 30,0cm de comprimento, quando colocada perpendicular ao eixo principal e a 24,0cm do vértice de um espelho esférico côncavo, produz uma imagem invertida de 10,0cm de altura. Nessas circunstancias determine a distância focal do espelho. 22.) Um objeto é colocado a 30 cm de um espelho esférico côncavo perpendicularmente ao eixo óptico deste espelho. A imagem que se obtém é classificada como real e se localiza a 60 cm do espelho. Calcule a distância e classifique a da nova imagem se o objeto for colocado a 10 cm do espelho. 23.) Um objeto AB postado verticalmente sobre o eixo principal de um espelho côncavo de distância focal FV = CF =12 cm, move-se da posição P até C, distantes 6 cm, com velocidade constante v = 3 cm/s, conforme figura abaixo.A 15.) Uma barra metálica de coeficiente de dilatação linear médio 2.10-5 o -1 C a 20 oC écolocada no interior de um forno. Após a barra ter atingido o equilíbrio térmico, verifica-se que seu comprimento é 1% maior. Determine a temperatura do forno 16.) Um vendedor de gasolina colocou 20,0 x 103 litros de gasolina no tanque de seu caminhão, à temperatura de 15,0 oC. Supondo que ele tenha vendido toda a gasolina à temperatura de 35,0 oC, e que o coeficiente de dilatação volumétrica dessa gasolina seja igual a 1,00 x 10-3oC-1, determine o acréscimo de volume, em litros, devido à expansão térmica. 24.) Leia com atenção a tira abaixo: 17.) O porão de uma antiga casa possui uma estreita claraboia quadrada de 100 cm2 de área, que permite a entrada da luz do exterior, refletida difusamente pelas construções que a cercam. Na ilustração vemos uma aranha, um rato e um gato que se encontram parados no mesmo plano vertical que intercepta o centro da geladeira e o centro da claraboia.Assumindo a claraboia como fonte de luz e lembrando-se da interposição da geladeira, classifique a região onde estão o gato, o rato e a aranha como: sombra, penumbra e iluminada. Explique o significado de cada um desses termos. 18.) Num poste, a uma altura de 8 m, há uma lâmpada que pode ser considerada puntiforme. Em pé, a 5 m da base do poste, está uma pessoa de 1,6 m de altura. Determine o comprimento da sombra da pessoa que se forma no solo plano e horizontal devida aos raios de luz emitidos por essa lâmpada. 19.) Um professor de física pendurou em um quarto completamente escuro um círculo azul com listras amarelas. Já fora do quarto ele recruta três de suas alunas que nunca tinham visto a figura. Para Azuléia deu uma lanterna de luz monocromática azul, para Amarinta deu uma lanterna de luz monocromática amarela, e para Bianca deu uma lanterna de luz branca. Então pediu que cada uma entrasse no quarto com sua respectiva lanterna e que, ao sair, descrevesse a cor da figura fixada na parede. Determine qual foi a descrição dada por cada aluna e justifique sua resposta. 20.) Um holofote é construído com um sistema óptico formado por dois espelhos esféricos E1 e E2, como mostrado na figura, com o objetivo de fazer com que os raios luminosos saiam paralelos ao eixo óptico. Com base na figura, a localização da lâmpada do farol deve ser: Suponha que Bidu para resolver o problema da amiga, que só tem 6mm de altura, tenha utilizado uma lente delgada convergente de distância focal 12cm, colocada a 4cm da formiguinha. Determine a altura da imagem da formiga para o elefante percebe. 25.) Uma pequena luneta consiste em uma lente objetiva convergente de distância focal f0 = 35 cm e de uma lente ocular divergente de distância focal f1 = – 5,0 cm. As duas lentes estão separadas por uma distância d = 30 cm, como ilustrado na figura. Um objeto é colocado sobre o eixo óptico da luneta, à esquerda da objetiva, distando x da mesma. a) b) Calcule a posição da imagem final desse objeto, medida emrelação ao centro da lente ocular, quando x = 40 cm. Considere um feixe de raios paralelos de luz incidente na objetiva. Complete o diagrama de raios, na figura que se encontra no espaço reservado para sua resposta, representando suas trajetórias no interior da luneta e indicando claramente a direção em que emergem da ocular (a figura foi ampliada na direção transversal ao eixo óptico da luneta para facilitar seu desenho). 26.) A figura mostra um sistema óptico constituído de uma lente divergente, com distância focal f1 = – 20 cm, distante 14 cm de uma lente convergente com distância focal f 2 = 20 cm. Se um objeto linear é posicionado a 80 cm à esquerda da lente divergente, determine a natureza e a ampliação da imagem definitiva do sistema. Lista de Exercícios de Física / Pág(2) 31.) Uma onda se propaga ao longo de uma corda com frequência de 60 Hz, como ilustra a figura. Nestas condições, determine o comprimento de onda e a sua velocidade de propagação. 27.) Na produção de um bloco de vidro flint, de índice de refração absoluto 1,7, ocorreu a formação de uma “bolha” de ar (índice de refração absoluto 1,0), com o formato de uma lente esférica biconvexa. 32.) Determine a velocidade de uma onda que se propaga na superfície de um meio líquido com uma frequência de 10 ciclos por segundo e um comprimento de onda igual a 0,20 cm. 33.) Uma onda se propaga ao longo de uma corda com frequência de 30 Hz, conforme a figura. Nessas condições determine sua velocidade e comprimento de onda. 34.) Duas tecnologias modernas advindas da teoria ondulatória são o laser e o sonar. Dessas tecnologias uma pode se propagar no vácuo e outra não. Estabeleça qual e o motivo físico para tanto. Um feixe luminoso monocromático, paralelo, incide perpendicularmente à face A do bloco, conforme a figura acima, e, após passar pelo bloco e pela bolha, emerge pela face B. A figura que melhor representa o fenômeno é: (a) (c) 35.) Durante uma tempestade, ouviu-se o trovão 30s depois de ter percebido o clarão do relâmpago. A que distância ocorreu o fenômeno? Despreze o tempo que a luz leva para chegar ao observador. Adote VSOM = 340 m/s 36.) Surfar é uma onda. O esporte do surf vem sendo praticado há muito tempo. As ondas são formadas com a ajuda do vento e quebram na praia em razão da diminuição da profundidade do solo marítimo. Classifique as ondas do mar, quanto a natureza, vibração e dimensionalidade. 37.) O esquema representa um trem de ondas senoidais. Com base nesse esquema e sabendo que a freqüência dessa onda é de 5 Hz, estabeleça: (b) (d) a) b) c) (e) 28.) As lentes convergentes de uma lupa podem ser utilizadas para convergir raios sobre um ponto de uma folha de papel, queimando-a no local do ponto. Supondo a incidência de raios solares sobre uma lente convergente e ajustando-a até obter uma imagem nítida no anteparo da figura, pode-se afirmar que a distância do ponto P até o ponto O é: a amplitude da onda; o comprimento da onda (λ); a velocidade da onda. 38.) Para que haja interferência destrutiva total entre duas ondas de mesma frequência, é necessário que elas possuam: (a) mesma amplitude e estejam em oposição de fase (b) amplitudes diferentes e estejam em oposição de fase (c) mesma amplitude e estejam em concordância de fase (d) amplitudes diferentes e estejam em concordância de fase (e) mesma amplitude e estejam em quadratura de fase 39.) Dois pulsos se propagam por uma corda tal como ilustrado abaixo. Esboce o momento em que os pulsos se superpõe. (a) o raio de curvatura da face da lente. (b) a distância focal da lente. (c) a vergência de uma lente. (d) o índice de refração da lente. (e) o aumento linear transversal da lente. 29.) Esta figura representa uma onda senoidal propagando-se ao longo de uma corda, com velocidade igual a 0,2 m/s. Determine a frequência da onda em hertz. 30.) Em um lago, o vento produz ondas periódicas que se propagam com velocidade de 2 m/s. O comprimento de onda é de 10 m. Determine a frequência de oscilação de um barco, quando ancorado nesse lago. Lista de Exercícios de Física / Pág(3)