FÍSICA 2a série

FÍSICA
a
2 série
CADERNO 5
Setor A
Considerando o diâmetro das esferas desprezível e o choque entre elas perfeitamente elástico, determine a velocidade das esferas após o choque, supondo todas as forças
dissipativas desprezíveis, o módulo da aceleração da gravidade local igual a 10 m/s2 e o coeficiente de restituição
Dinâmica impulsiva
1
(PUC-RJ) Uma massinha de 0,3 kg é lançada horizontalmente com velocidade de 5,0 m/s contra um bloco de
2,7 kg que se encontra em repouso sobre uma superfície
sem atrito. Após a colisão, a massinha adere ao bloco.
v'2 2 v'1
,
v1 2 v2
em que v’1 e v’2 são as velocidades finais das esferas e v1
e v2, as velocidades iniciais.
ε5
Determine a velocidade final do conjunto massinha-bloco em m/s imediatamente após a colisão.
A)2,8
B)2,5
C)0,6
2
D)0,5
E)0,2
5
(PUC-RJ) Um objeto de massa M1 5 4,0 kg desliza, sobre um plano horizontal sem atrito, com velocidade
V 5 5,0 m/s, até atingir um segundo corpo de massa
M2 5 5,0 kg, que está em repouso. Após a colisão, os
corpos ficam grudados.
Calcule a velocidade final Vf dos dois corpos grudados.
A)Vf 5 22 m/s
B)Vf 5 11 m/s
C)Vf 5 5,0 m/s
3
(PUC-RJ) Na figura abaixo, o bloco 1, de massa
m1 5 1,0 kg, havendo partido do repouso, alcançou uma
velocidade de 10 m/s após descer uma distância d no
plano inclinado de 30°. Ele então colide com o bloco 2,
inicialmente em repouso, de massa m2 5 3,0 kg. O bloco
2 adquire uma velocidade de 4,0 m/s após a colisão e
segue a trajetória semicircular mostrada, cujo raio é de
0,6 m. Em todo o percurso, não há atrito entre a superfície e os blocos. Considere g 5 10 m/s2.
D)Vf 5 4,5 m/s
E)Vf 5 2,2 m/s
(PUC-RJ) Em uma rodoviária, um funcionário joga uma
mala de 20,0 kg com velocidade horizontal de 4,00 m/s
sobre um carrinho de 60,0 kg, que estava parado. O carrinho pode mover-se livremente sem atrito; além disso, a
resistência do ar é desprezada. Considerando que a mala escorrega sobre o carrinho e para, é correto afirmar
que, nessa colisão entre a mala e o carrinho, o módulo da
velocidade horizontal adquirida pelo sistema carrinho-mala é ____________ e a energia mecânica do sistema
__________________.
30°
1
2
A)Ao longo da trajetória no plano inclinado, faça o diagrama de corpo livre do bloco 1 e encontre o módulo
da força normal sobre ele.
B)Determine a distância d percorrida pelo bloco 1 ao
longo da rampa.
C) Determine a velocidade do bloco 1 após colidir com o
bloco 2.
D)Ache o módulo da força normal sobre o bloco 2 no
ponto mais alto da trajetória semicircular.
V
6
(PUC-SP) Nas grandes cidades é muito comum a colisão
entre veículos nos cruzamentos de ruas e avenidas.
Considere uma colisão inelástica entre dois veículos,
ocorrida num cruzamento de duas avenidas largas e perpendiculares. Considerando os seguintes dados dos veículos antes da colisão:
Veículo 1: m15 800 kg
As expressões que completam correta e, respectivamente,
as lacunas são:
v15 90 km/h
Veículo 2: m2 5 450 kg
A)1,33 m/s; permanece a mesma
B) 1,33 m/s; diminui
C) 1,00 m/s; diminui
D)1,00 m/s; aumenta
E) 4,00 m/s; permanece a mesma
4
v25 120 km/h
Calcule a velocidade dos veículos, em m/s, após a colisão.
(UFBA) Uma esfera rígida de massa m1 5 0,5 kg, presa
por um fio de comprimento L 5 45,0 cm e massa desprezível, é suspensa em uma posição tal que, como mostra
a figura, o fio suporte faz um ângulo de 90° com a direção
vertical. Em um dado momento, a esfera é solta, indo se
chocar com outra esfera de massa m2 5 0,5 kg, posicionada em repouso no solo.
m1
L
A)30
B)20
C)28
D)25
E)15
m2
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
2
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
7
III.
(Cesgranrio-RJ) Um corpo A desloca-se em Movimento
Retilíneo Uniformemente Variado de modo que a sua posição, em relação a uma origem previamente determinada, é dada pela função horária
7t
t2
2 .
4
4
Um corpo B desloca-se em Movimento Retilíneo e Uniforme, na mesma direção do movimento de A, de forma
que a sua posição, em relação à mesma origem, é dada
t
pela função horária SB 5 2 1 .
2
A e B iniciaram seus movimentos no mesmo instante.
Em ambas as funções, t está em segundos e S, em metros. Depois de certo tempo, os corpos chocam-se frontalmente.
SA 5 2 1
No dia seguinte, a imprensa internacional também divulgou que uma astróloga russa entrou com uma ação indenizatória na Justiça americana por perdas e danos. Alegava a
referida senhora que a ação americana prejudicou a confiabilidade de seus mapas astrais, no momento em que modificou as condições de movimento de um corpo celeste.
Considere as informações:
Os corpos A e B são idênticos e têm a mesma massa. O
choque entre esses corpos é perfeitamente elástico.
Se o sistema formado pelos corpos permanece isolado
de forças externas, a velocidade do corpo A, após a colisão, em m/s, é
10
5 km ? 5 km ? 10 km,
nave, com massa igual a 100 kg, não transportava
a
explosivos.
(Unicamp-SP) As nuvens são formadas por gotículas de
água que são facilmente arrastadas pelo vento. Em determinadas situações, várias gotículas se juntam para
formar uma gota maior, que cai, produzindo a chuva.
De forma simplificada, a queda da gota ocorre quando a
força gravitacional que age sobre ela fica maior que
a força do vento ascendente. A densidade da água é
ρágua 5 1,0 · 103 kg/m3
O volume de chuva e a velocidade com que as gotas atingem o solo são fatores importantes na erosão. O volume
é usualmente expresso pelo índice pluviométrico, que
corresponde à altura do nível da água da chuva acumulada em um recipiente aberto e disposto horizontalmente.
Calcule o impulso transferido pelas gotas da chuva para
cada metro quadrado de solo horizontal, se a velocidade
média das gotas ao chegar ao solo é de 2,5 m/s e o índice
pluviométrico é igual a 20 mm. Considere a colisão como
perfeitamente inelástica.
11
(Unicamp-SP) Muitos carros possuem um sistema de segurança para os passageiros chamado airbag. Esse sistema consiste em uma bolsa de plástico que é rapidamente
inflada quando o carro sofre uma desaceleração brusca,
interpondo-se entre o passageiro e o painel do veículo.
Em uma colisão, a função do airbag é
A) aumentar o intervalo de tempo de colisão entre o passageiro e o carro, reduzindo assim a força recebida
pelo passageiro.
B) aumentar a variação de momento linear do passageiro durante a colisão, reduzindo assim a força recebida
pelo passageiro.
C) diminuir o intervalo de tempo de colisão entre o passageiro e o carro, reduzindo assim a força recebida
pelo passageiro.
D)diminuir o impulso recebido pelo passageiro devido
ao choque, reduzindo assim a força recebida pelo passageiro.
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
cometa, em forma de um paralelepípedo de dimeno
sões
Calcule a modificação na velocidade do cometa e faça
um comentário sobre a alegação da astróloga russa.
REPRODUÇNAO/VESTIBULAR UFBA
II.
•
•
(UFBA) No dia 4 de julho de 2005, coincidindo com as
comemorações da independência dos Estados Unidos
da América, os meios de comunicação de todo o mundo
divulgaram o impacto de uma pequena nave, não tripulada, com o cometa Tempel 1. Uma animação do evento
foi distribuída às emissoras de televisão e disponibilizada na rede de computadores. Alguns instantâneos dessa
animação – apresentados nas figuras I, II e III – mostram
respectivamente a nave ao encaminhar-se para o cometa, o instante da colisão e a cratera formada.
cometa, no referencial da nave, movia-se em sua
o
direção com velocidade
d(água) 5 1 kg/litro;
(PUC-RJ) Um astronauta flutuando no espaço lança horizontalmente um objeto de massa m 5 5 kg com velocidade
de 20 m/s, em relação ao espaço. Se a massa do astronauta
é de 120 kg, e sua velocidade final horizontal v 5 15 m/s
está na mesma direção e mesmo sentido do movimento da
massa m, determine a velocidade do astronauta antes de
lançar o objeto.
I.
•
tem densidade aproximadamente igual à densidade
da água,
A)11,2 m/s.
B) 12,2 m/s.
C) 13,2 m/s.
D)14,2 m/s.
E) 15,2 m/s.
9
o choque foi frontal e completamente inelástico;
v(cometa) 5 10 km/s;
A)2 0,75
B) 2 0,50
C)0
D)1 0,50
E) 1 0,75
8
•
3
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
12
(PUC-SP) O gráfico representa a força resultante sobre
um carrinho de supermercado de massa total 40 kg,
inicialmente em repouso.
14
F (N)
30
(PUC-PR) Uma granada é lançada verticalmente com
uma velocidade v0. Decorrido um tempo, sua velocidav
de é 0 para cima, quando ocorre a explosão. A grana2
da fragmenta-se em quatro pedaços, de mesma massa,
cujas velocidades imediatamente após a explosão são
apresentadas na figura.
Considerando a conservação da quantidade de movimento, e, dentre as alternativas possíveis que relacionam o módulo da velocidade, assinale a única correta:
V1
Explosão
V3
V4
t (s)
10
20
25
V2
A intensidade da força constante que produz o mesmo
impulso que a força representada no gráfico durante o
intervalo de tempo de 0 a 25 s é, em newtons, igual a
A)1,2
B)12
C)15
13
V0
Lançamento
D)20
E)21
A)\V1\ . \V2\ e \V3\ 5 \V4\
B) \V1\ . \V2\ e \V3\ . \V4\
C) \V1\ 5 \V2\ e \V3\ 5 \V4\
(Unesp) O gol da conquista do tetracampeonato pela Alemanha na Copa do Mundo de 2014 foi feito pelo jogador
Götze. Nessa jogada, ele recebeu um cruzamento, matou
a bola no peito, amortecendo-a, e chutou de esquerda
para fazer o gol. Considere que, imediatamente antes
de tocar o jogador, a bola tinha velocidade de módulo
v1 = 8 m/s em uma direção perpendicular ao seu peito e
que, imediatamente depois de tocar o jogador, sua velocidade manteve-se perpendicular ao peito do jogador,
porém com módulo v2 = 0,6 m/s e em sentido contrário.
Antes
15
Depois
D)\V1\ . \V2\ e \V3\ , \V4\
E) \V1\ , \V2\ e \V3\ 5 \V4\
(Unesp) Um garoto de 50 kg está parado dentro de um
barco de 150 kg nas proximidades da plataforma de
um ancoradouro. Nessa situação, o barco flutua em
repouso, conforme a figura 1. Em determinado instante, o garoto salta para o ancoradouro, de modo que,
quando abandona o barco, a componente horizontal
de sua velocidade tem módulo igual a 0,9 m/s em relação às águas paradas, de acordo com a figura 2.
→
→
v1
v2
Figura 1
Disponível em: <www.colorir-e-pintar.com>. Adaptado.
Admita que, nessa jogada, a bola ficou em contato com o
peito do jogador por 0,2 s e que, nesse intervalo de tempo, a intensidade da força resultante (FR ), que atuou sobre ela, variou em função do tempo, conforme o gráfico.
Figura 2
FR (N)
Fmáx
0
t (s)
0,2
Sabendo que a densidade da água é igual a 103 kg/m3,
adotando g 5 10 m/s2 e desprezando a resistência da
água ao movimento do barco, calcule o volume de água,
em m3, que a parte submersa do barco desloca quando
o garoto está em repouso dentro dele, antes de saltar
para o ancoradouro, e o módulo da velocidade horizontal
de recuo (VREC) do barco em relação às águas, em m/s,
imediatamente depois que o garoto salta para sair dele.
Considerando a massa da bola igual a 0,4 kg, é correto
afirmar que, nessa jogada, o módulo da força resultante
máxima que atuou sobre a bola, indicada no gráfico por
Fmáx, é igual, em newtons, a
A)68,8
B)34,4
C)59,2
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
D)26,4
E)88,8
4
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
16
(Unesp) Em um jogo de sinuca, a bola A é lançada com
velocidade de módulo constante e igual a 2 m/s em uma
direção paralela às tabelas (laterais) maiores da mesa,
conforme representado na figura 1. Ela choca-se de forma perfeitamente elástica com a bola B, inicialmente em
repouso, e, após a colisão, elas se movem em direções
distintas, conforme a figura 2.
18
(Fuvest-SP) Um núcleo de polônio-204 (204Po), em repouso, transmuta-se em um núcleo de chumbo-200 (200Pb),
emitindo uma partícula alfa (a) com energia cinética Ea.
Nessa reação, a energia cinética do núcleo de chumbo é
igual a
Note e adote:
Núcleo
Figura 1
Massa (u)
Po
204
Pb
200
204
200
4
a
V
A
1 u 5 1 unidade de massa atômica.
B
A)Ea
Ea
4
Ea
C)
50
E
D) a
200
E
E) a
204
B)
Fora de escala
Figura 2
19
V’
A
(Unesp) Um brinquedo é constituído por dois carrinhos
idênticos, A e B, de massas iguais a 3 kg e por uma mola de massa desprezível, comprimida entre eles e presa
apenas ao carrinho A. Um pequeno dispositivo, também
de massa desprezível, controla um gatilho que, quando
acionado, permite que a mola se distenda.
B
1 m/s
A
B
Fora de escala
Sabe-se que as duas bolas são de mesmo material e
idênticas em massa e volume. A bola A tem, imediatamente depois da colisão, velocidade de módulo igual a
1 m/s. Desprezando os atritos e sendo E'B a energia cinética da bola B imediatamente depois da colisão e EA a enerE'
gia cinética da bola A antes da colisão, a razão B é igual a
EA
2
3
1
B)
2
4
C)
5
1,5 m/s
A
1
5
3
E)
4
A)
17
Antes do disparo
D)
Depois do disparo
Antes de o gatilho ser acionado, os carrinhos e a mola moviam-se juntos, sobre uma superfície plana horizontal sem
atrito, com energia mecânica de 3,75 J e velocidade de 1
m/s, em relação à superfície. Após o disparo do gatilho,
e no instante em que a mola está totalmente distendida,
o carrinho B perde contato com ela e sua velocidade passa a ser de 1,5 m/s, também em relação a essa mesma
superfície.
(PUC-MG) Um móvel, de massa 5,0 kg, tem movimento
retilíneo uniforme quando recebe a ação de uma força,
na mesma direção e mesmo sentido da velocidade, que
varia com o tempo conforme o gráfico a seguir. A aceleração média produzida pela força, no tempo considerado, em m/s2, é igual a :
Nas condições descritas, calcule a energia potencial elástica inicialmente armazenada na mola antes de o gatilho
ser disparado e a velocidade do carrinho A, em relação
à superfície, assim que B perde contato com a mola, depois de o gatilho ser disparado.
F (N)
Anotações
20
0
A)2
B)3
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
B
4,0
C)4
t (s)
D)5
E)6
5
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
20
(Fuvest-SP) Compare as colisões de uma bola de vôlei e
de uma bola de golfe com o tórax de uma pessoa, parada
e em pé. A bola de vôlei, com massa de 270 g, tem velocidade de 30 m/s quando atinge a pessoa, e a de golfe, com
45 g, tem velocidade de 60 m/s ao atingir a mesma pessoa,
nas mesmas condições. Considere ambas as colisões totalmente inelásticas. É correto apenas o que se afirma em:
Dos vetores p-f a seguir, o único que poderia representar
a direção e o sentido da quantidade de movimento do
fóton, após a colisão, é
A)antes das colisões, a quantidade de movimento da
bola de golfe é maior que a da bola de vôlei.
B) antes das colisões, a energia cinética da bola de golfe
é maior que a da bola de vôlei.
C)após as colisões, a velocidade da bola de golfe é
maior que a da bola de vôlei.
D)durante as colisões, a força média exercida pela bola
de golfe sobre o tórax da pessoa é maior que a exercida pela bola de vôlei.
E)durante as colisões, a pressão média exercida pela
bola de golfe sobre o tórax da pessoa é maior que a
exercida pela bola de vôlei.
A)
D)
B)
E)
NOTE E ADOTE:
A massa da pessoa é muito maior que a massa
das bolas; as colisões são frontais;
C)
o tempo de interação da bola de vôlei com o tórax
da pessoa é o dobro do tempo de interação da
bola de golfe;
a área média de contato da bola de vôlei com o tórax é 10 vezes maior que a área média de contato
da bola de golfe.
21
(Fuvest-SP) Uma das hipóteses para explicar a extinção
dos dinossauros, ocorrida há cerca de 60 milhões de anos,
foi a colisão de um grande meteoro com a Terra. Estimativas indicam que o meteoro tinha massa igual a 1016 kg
e velocidade de 30 km/s, imediatamente antes da colisão.
Supondo que esse meteoro estivesse se aproximando da
Terra, numa direção radial em relação à orbita desse planeta em torno do Sol, para uma colisão frontal, determine
A)a quantidade de movimento Pi do meteoro imediatamente antes da colisão;
B) a energia cinética Ec do meteoro imediatamente antes
da colisão;
C) a componente radial da velocidade da Terra, Vr, pouco
depois da colisão;
D)a energia Ed, em megatons, dissipada na colisão.
NOTE E ADOTE:
O princípio da conservação da quantidade de movimento é válido também para a interação entre
fótons e elétrons.
23
(Fuvest-SP) Observe a figura a seguir.
V
NOTE E ADOTE:
A órbita da Terra é circular;
Massa da Terra 5 6 ? 1024 kg;
1 megaton 5 4 ? 1015 J é a energia liberada pela
explosão de um milhão de toneladas de trinitrotolueno.
22
Maria
Maria e Luísa, ambas de massa M, patinam no gelo. Luísa
vai ao encontro de Maria com velocidade de módulo V.
Maria, parada na pista, segura uma bola de massa m e,
num certo instante, joga a bola para Luísa. A bola tem
velocidade de módulo v, na mesma direção de V -. Depois
que Luísa agarra a bola, as velocidades de Maria e Luísa,
em relação ao solo, são, respectivamente,
(Fuvest-SP) Um fóton, com quantidade de movimento
na direção e sentido do eixo x, colide com um elétron
em repouso. Depois da colisão, o elétron passa a se mover com quantidade de movimento p-e no plano xy, como
ilustra a figura.
A)0 ; v 2 V
V
2
mv MV
C) 2
;
M m
mv (mv 2 MV)
D)2
;
M (M 1 m)
MV
] [mv 2 MV]
[
2 2 mv
2
E)
;
M
(M 1 m)
y
B) 2v; v 1
x
pe
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
Luísa
6
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
24
(Fuvest-SP) Um gavião avista, abaixo dele, um melro e,
para apanhá-lo, passa a voar verticalmente, conseguindo agarrá-lo. Imediatamente antes do instante em que o
gavião, de massa MG 5 300 g, agarra o melro, de massa
MM 5 100 g, as velocidades do gavião e do melro são,
respectivamente, VG 5 80 km/h na direção vertical, para
baixo, e VM 5 24 km/h na direção horizontal, para a direita, como ilustra a figura abaixo. Imediatamente após a
caça, o vetor velocidade u do gavião, que voa segurando
o melro, forma um ângulo a com o plano horizontal tal
que tg a é aproximadamente igual a
A partir dessa configuração, o fio é retirado e, em seguida, a esfera A é levada para muito longe. Finalmente, as
esferas B e C são afastadas uma da outra. Após esses
procedimentos, as cargas das três esferas satisfazem as
relações
A)QA , 0
B)QA , 0
C)QA 5 0
D)QA . 0
E)QA . 0
27
VG
VM
QB . 0 QC . 0
QB 5 0 QC 5 0
QB , 0 QC , 0
QB . 0 QC 5 0
QB , 0 QC . 0
(Fuvest-SP) Quando se aproxima um bastão B, eletrizado
positivamente, de uma esfera metálica, isolada e inicialmente descarregada, observa-se a distribuição de cargas
representada na figura.
Mantendo o bastão na mesma posição, a esfera é conectada à terra por um fio condutor que pode ser ligado a
um dos pontos P, R ou S da superfície da esfera. Indicando por (→) o sentido do fluxo transitório (∅) de elétrons
(se houver) e por (1), (2) ou (0) o sinal da carga final (Q)
da esfera, o esquema que representa ∅ e Q é
Bastão B
P S
R u
Isolante
A)20
B)10
C)3
D)0,3
E)0,1
25 (Fuvest-SP, adaptada) Um trabalhador de massa m está
em pé, em repouso, sobre uma plataforma de massa M.
O conjunto se move, sem atrito, sobre trilhos horizontais
retilíneos, com velocidade constante de módulo v. Num
certo instante, o trabalhador começa a caminhar sobre a
plataforma e permanece com velocidade v em relação a
ela e com sentido oposto ao movimento dela em relação
aos trilhos. Nessa situação, o módulo da velocidade em
relação aos trilhos é
A)
P
B)
C)
S
D)
S
0
28
(2m 1 M)v
(m 1 M)
(2m 1 M)v
B)
M
(2m 1 M)v
C)
m
(M 2 m)v
D)
M
(M 1 m)v
E)
(M 2 m)
(ITA-SP) Um objeto metálico carregado positivamente,
com carga 1Q, é aproximado de um eletroscópio de folhas, que foi previamente carregado negativamente com
carga igual a 2Q.
I.À medida que o objeto for se aproximando do eletroscópio, as folhas vão se abrindo além do que já
estavam.
II. À medida que o objeto for se aproximando, as folhas
permanecem como estavam.
III. Se o objeto tocar o terminal externo do eletroscópio,
as folhas devem necessariamente fechar-se.
Nesse caso, pode-se afirmar que:
Princípios da eletrostática
B
(Fuvest-SP) Três esferas metálicas iguais, A, B e C, estão
apoiadas em suportes isolantes, tendo a esfera A carga
elétrica negativa. Próximas a ela, as esferas B e C estão
em contato entre si, sendo que C está ligada à terra por
um fio condutor, como na figura.
A
P
R
A)
26
E)
Terminal
C
Folhas
Eletroscópio
A)somente a afirmativa I é correta.
B) as afirmativas II e III são corretas.
C) afirmativas I e III são corretas.
D)somente a afirmativa III é correta.
E) nenhuma das alternativas é correta.
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
7
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
29
(Uerj) Três pequenas esferas metálicas, E1, E2 e E3, eletricamente carregadas e isoladas, estão alinhadas, em posições fixas, sendo E2 equidistante de E1 e E3. Seus raios
possuem o mesmo valor, que é muito menor que as distâncias entre elas, como mostra a figura:
E1
E2
uniforme, assinale a alternativa correta para o número de
voltas por minuto que ele impõe aos pedais durante esse
movimento. Nesta questão, considere p 5 3.
E3
As cargas elétricas das esferas têm, respectivamente, os
seguintes valores:
• Q1 5 20 mC
• Q2 5 24 mC
• Q3 5 1 mC
Admita que, em determinado instante, E1 e E2 são conectadas por um fio metálico; após alguns segundos, a conexão é desfeita.
A)0,25 rpm.
B) 2,50 rpm.
C) 5,00 rpm.
Nessa nova configuração, determine as cargas elétricas
de E1 e E2 e apresente um esquema com a direção e o
sentido da força resultante sobre E3.
30
2
(Uerj) Prótons e nêutrons são constituídos de partículas
chamadas quarks: os quarks u e d. O próton é formado
de 2 quarks do tipo u e 1 quark do tipo d, enquanto o
nêutron é formado de 2 quarks do tipo d e 1 do tipo u.
Se a carga elétrica do próton é igual a 1 unidade de carga
e a do nêutron igual a zero, as cargas de u e d valem,
respectivamente:
D)25,0 rpm.
E) 50,0 rpm.
(Fuvest-SP) Um disco de raio r gira com velocidade angular ω constante. Na borda do disco, está presa uma
placa fina de material facilmente perfurável. Um projétil é disparado com velocidade v em direção ao eixo
do disco, conforme mostra a figura, e fura a placa no
ponto A. Enquanto o projétil prossegue sua trajetória
sobre o disco, a placa gira meia circunferência, de forma que o projétil atravessa, mais uma vez, o mesmo
orifício que havia perfurado. Considere a velocidade do
projétil constante e sua trajetória retilínea. O módulo
da velocidade v do projétil é:
2 1
e
3 3
2 1
B) 2 e
3 3
2
1
C) 2 e 2
3
3
2
1
D) e 2
3
3
A)
31
V
A
(Unesp) De acordo com o modelo atômico atual, os prótons e nêutrons não são mais considerados partículas elementares. Eles seriam formados de três partículas ainda
menores, os quarks. Admite-se a existência de 12 quarks na
natureza, mas só dois tipos formam os prótons e nêutrons, o quark up (u), de carga elétrica positiva, igual
2
a do valor da carga do elétron, e o quark down (d), de
3
1
carga elétrica negativa, igual a
do valor da carga do
3
elétron. A partir dessas informações, assinale a alternativa que apresenta corretamente a composição do próton
e do nêutron:
r
A) ωr
p
2ωr
B) p
3
C)
ωr
2p
E)
pω
r
D) ωr
(PUC-SP) O esquema representa uma polia que gira em
torno de seu eixo. A velocidade do ponto A é de 50 cm/s
e a do ponto B, de 10 cm/s. A distância AB vale 20 cm.
A velocidade angular da polia vale:
próton nêutron
A)
d, d, d u, u, u
B)
d, d, u u, u, d
C)
d, u, u u, d, d
D)
u, u, u d, d, d
E)
d, d, d d, d, d
0
Setor B
B
Mecânica do MCU
A
1
(UFPR) Um ciclista movimenta-se com sua bicicleta em
linha reta a uma velocidade constante de 18 km/h. O
pneu, devidamente montado na roda, possui diâmetro
igual a 70 cm. No centro da roda traseira, presa ao eixo,
há uma roda dentada de diâmetro 7,0 cm. Junto ao pedal
e preso ao seu eixo há outra roda dentada de diâmetro
20 cm. As duas rodas dentadas estão unidas por uma
corrente, conforme mostra a figura a seguir. Não há deslizamento entre a corrente e as rodas dentadas. Supondo
que o ciclista imprima aos pedais um movimento circular
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
rad
s
rad
B)5
s
rad
C)10
s
A)2
8
rad
s
rad
E)50
s
D)20
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
4
(UFRGS-RS) A figura a seguir representa uma correia
transportadora com o seu sistema de acionamento. As
duas polias menores têm o mesmo raio R, e a polia maior
tem raio 2R. O atrito entre as correias e as polias é suficiente para que não ocorra deslizamento de umas sobre
as outras. A polia motriz gira em sentido horário com frequência constante f1; as outras duas polias são concêntricas, estão unidas rigidamente e giram com frequência
constante f2.
Os corpos A e B estão sempre alinhados com o centro da
circunferência (C). Sendo T1 e T2 as intensidades da força
de tração nos fios 1 e 2, então:
A)T1 5 T2
B)T1 5
7
Polia motriz
R
C)T1 5
3
.T
2 2
m
m
2
m
3
O conjunto (eixo, haste, esfera, haste, esfera, haste, esfera), conforme visto na figura acima, gira apoiado em
um apoio plano horizontal sem atrito, em torno desse eixo de rotação, com velocidade angular ω constante. As
intensidades da força de tração nas hastes 1, 2 e 3 são,
respectivamente:
Esteira
A)6mlω2, 5mlω2 e 3mlω2.
B)mlω2, 2mlω2 e 3mlω2.
C)3mlω2, 2mlω2 e mlω2.
D)3mlω2, 5mlω2 e 7mlω2.
E)(5/6)mlω2; (6/5)mlω2; 3mlω2
Considere as seguintes afirmações.
I.Os objetos transportados pela correia deslocam-se
para a direita.
II. A aceleração centrípeta na periferia da polia motriz é
4 vezes maior do que na periferia da outra polia pequena.
III.Os objetos transportados pela correia movimentam-se com velocidade linear menor do que a velocidade
tangencial na periferia da polia motriz.
8
Está(ão) correta(s):
A)apenas I.
B) apenas I e II.
C) apenas I e III.
D)apenas II e III.
E) I, II e III.
5
2
T
3 2
(Uece) Três esferas puntiformes, colineares, cada uma de
massa m, estão presas umas às outras e a um eixo de
rotação por meio de três fios, cada um de comprimento
l, inextensíveis e de massas desprezíveis em relação às
massas das esferas.
1
R
E)T1 5
D)T1 5 2.T2
Eixo
2R
1
T
2 2
(Fuvest-SP, adaptada) Um carro percorre uma pista curva
superelevada (tg u 5 0,2) de 200 m de raio. A velocidade
com que o veículo deve percorrer a curva, sem escorregar,
independentemente da existência de atrito, é
(Unesp) Para investigar o geotropismo (resposta à gravidade) das partes aéreas das plantas, um pesquisador colocou duas sementes idênticas para germinar em pontos
opostos, I e II, de uma plataforma horizontal circular, que
foi mantida em movimento de rotação, com velocidade
angular ω constante, durante várias semanas. Outros
fatores, como iluminação, temperatura, umidade etc., foram idênticos para as duas plantas durante o experimento. Ao final, parando-se a plataforma, observou-se que as
plântulas cresceram nas direções mostradas na figura. A
distância entre cada um dos vasos e o eixo de rotação é R
e o valor da aceleração local da gravidade é g.
A)40 km/h
B) 48 km/h
C) 60 km/h
D)72 km/h
E) 80 km/h
6
Dois corpos idênticos, A e B, deslizam em trajetória circular sobre um plano horizontal sem atrito.
L
L
2
1
C
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
Sendo u o ângulo formado entre a direção de crescimento das plântulas é a vertical (ver figura) vale a relação:
A
g
A)u 5 ω2 ? R
D)tgu 5 ω2 ?
g
B)senu 5 ω2 ? R
E)tgu 5 ω ? R ? g
C)senu 5 ω2 ?
B
9
R
g
R
g
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
9
(Cefet-SP, adaptada) No pêndulo simples da figura, uma
esfera de massa m 5 0,20 kg oscila, sem atritos, entre as
posições extremas A e B. Sabe-se que a aceleração da gravidade local g 5 10,0 m/s2 e que sen u 5 0,6 e cos u5 0,8.
B
A indicação do dinamômetro, suposto ideal, quando o
carrinho passa pelo ponto E é, em m/s:
A)312
B)237
C)120
D)80
E)40
A
12
A)312
B)237
C)120
D)80
E)40
C
Ao passar pelo ponto mais baixo (C) a força de tração no
fio tem intensidade em newtons
A)2
B)2,8
C)3,2
10
A indicação do dinamômetro da questão anterior, suposto ideal, quando o carrinho passa pelo ponto B é, em m/s:
D)5,6
E)6,0
13
Uma esfera de massa m presa a um fio de comprimento
R movimenta-se em um plano vertical sob ação exclusiva
de seu peso e da força de tração no fio.
(Fuvest-SP, adaptada) A figura mostra, num plano vertical, parte dos trilhos do percurso circular de uma “montanha-russa” de um parque de diversões. Sabendo-se
que o carrinho passa pelo ponto mais alto com a velocidade mínima que o carrinho deve ter para não desgrudar
dos trilhos, a velocidade do carrinho ao passar pelo ponto mais baixo deve ser, em metros por segundo:
g
R
8m
O
Sendo g a intensidade do campo gravitacional, T1 a intensidade da força de tração no fio ao passar pelo ponto
mais alto e T2 a intensidade da força de tração no fio ao
passar pelo ponto mais baixo, então T2 2 T1 vale
A)√20
B) √40
C) √80
14
A)zero
B) 2 mg
C) 3 mg
D)4 mg
E) 6 mg
11
Uma esfera de massa 8 kg está presa no teto de um carrinho que percorre a pista da figura mostrada em corte
por um plano vertical por meio de um fio no qual se intercala um dinamômetro D como mostra a figura seguir.
Sabe-se que o carrinho passa pelo ponto culminante (E)
com velocidade 10 m/s, desprezam-se eventuais atritos e
considerar g 5 10 m/s2
D)√ 320
E) √ 400
Em uma estação espacial, localizada num ponto de espaço
livre da ação gravitacional de qualquer corpo celeste, um
astronauta sente-se “pesado” como se estivesse em
um local da Terra onde g 5 10 m/s2. A estação tem o formato de um gigantesco anel de diâmetro 2 km e realiza
um movimento uniforme de revolução em torno de seu
eixo.
v
D
20 m
E
F
D
C
A
20 m
h = 24 m
Para que se tenha o efeito desejado, a velocidade angular
do engenho espacial deve ser, em rad/s
A)1
B)0,8
C)0,6
D)0,3
E)0,1
B
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
10
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
15
A) A tração adicional ∆F, em N, que passa a agir no fio que
sustenta o balde, em relação à situação inicial, indicada
na figura.
B) A altura da água H6, em m, dentro do tanque.
C)Considerando todo o tempo em que a torneira fica
aberta, determine o intervalo de tempo T, em minutos,
que o balde leva para encostar no fundo do tanque.
(UFF-RJ) A figura a seguir mostra uma rampa de skate
constituída de um trecho curvo que corresponde a um
quarto de circunferência de raio R, e de um trecho plano
horizontal. Os três pontos A, B e C, indicados no esquema a seguir, se encontram localizados, respectivamente,
no topo, no meio do trecho curvo e no trecho plano da
pista de skate.
17
(ITA-SP) Num barômetro elementar de Torricelli, a coluna de mercúrio possui uma altura H, que se altera para
X quando esse barômetro é mergulhado num líquido de
densidade D, cujo nível se eleva a uma altura h, como
mostra a figura.
h
Considere que um bloco de massa m seja lançado nessa pista de modo a percorrê-la no sentido de C para A.
A respeito da situação descrita são feitas quatro afirmações
a respeito da resultante das forças que agem no bloco no
intervalo de tempo em que ele se movimenta de C para A.
X
I.Como, no ponto A, velocidade do bloco é nula, a resultante das forças que agem sobre ele é nula.
II. Ao passar pelo ponto B, subindo, o bloco está em movimento retardado e, portanto, a resultante das forças
que agem sobre ele é tangente à trajetória e sentido
para baixo.
III. No trecho horizontal a resultante é nula.
IV. Ao passar pelo ponto B, subindo, a resultante das forças que agem sobre ele é dirigida para o ponto O.
Estão corretas:
Hg
Sendo d a densidade do mercúrio, determine em função
de H, D e d a altura do líquido, no caso de esta coincidir
com a altura X da coluna de mercúrio.
18
A)Todas as afirmações
B) Apenas as afirmações I e III.
C) Apenas as afirmações II e IV.
D)Apenas as afirmações III e IV.
E) Nenhuma das afirmações
(Fameca-SP) Um objeto, de 2,0 litros de volume e densidade absoluta 1,5 ? 103 kg/m3, encontra-se imerso no fundo
de um poço com água (densidade 1,0 ? 103 kg/m3) a 24
m de profundidade. Para resgatá-lo até a superfície livre
utiliza-se uma corda de massa desprezível ligada a um
motor, que desenvolve 60 W de potência útil.
motor
Hidrostática
16
(Fuvest-SP, adaptada) Um sistema industrial é constituído
por um tanque cilíndrico, com 600 litros de água e área do fundo
S1 5 0,6 m2, e por um balde, com área do fundo S25 0,2 m2.
O balde está vazio e é mantido suspenso, logo acima do
nível da água do tanque, com auxílio de um fino fio de aço
e de um contrapeso C, como indicado na figura. Então, em
t 5 0 s, o balde passa a receber água de uma torneira, à razão de 20 litros por minuto, e vai descendo, com velocidade
constante, até que encoste no fundo do tanque e a torneira
seja fechada.
Para o instante t 5 6 minutos, com a torneira aberta, na situação em que o
balde ainda não atingiu
o fundo, determine:
24 m
C
NOTE E ADOTE:
O contrapeso equilibra o peso do balde,
quando vazio.
O volume das paredes do balde é desprezível.
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
S2
g
Considere a aceleração da gravidade g 5 10 m/s2 e determine
A) a variação da pressão hidrostática, em Pa, experimentada pelo objeto em seu resgate;
B) o intervalo de tempo necessário para trazer o objeto à
tona com velocidade constante.
S1
11
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
19
(Unioeste-PR) No sistema da figura abaixo, a porção
AC contém mercúrio, BC contém óleo e o tanque aberto à atmosfera contém água. As alturas indicadas são:
h0 5 10 cm, h1 5 5 cm, h2 5 20 cm e as densidades
são: Hg 5 13,6 ? 103 kg/m3, óleo 5 0,8 ? 103 kg/m3 e
água 5 1,00 ? 103 kg/m3. O ponto A é interno ao recipiente que contém mercúrio, a pressão atmosférica é
1,0 ? 105 Pa e g 5 10,0 m/s2. Nessas condições, pode-se
afirmar que
A)Qual é a massa desse recipiente?
B)Suponha que uma estudante coloque, um a um,
chumbinhos de pesca iguais, de 12 g cada, dentro desse recipiente, mantendo sua base sempre horizontal.
Qual é o número máximo de chumbinhos que podem
ser colocados nesse recipiente sem que ele afunde?
Ultimamente, têm sido detectados fortes indícios de
que já houve água no estado líquido em Marte. Se
essa experiência fosse feita em Marte, seus resultados mudariam? Justifique.
A
NOTE E ADOTE:
dágua5 1 000 kg/m3; 1m3 5 1 000l; gTerra 5 10 m/s2;
gMarte 5 3,7 m/s2. (Suponha que densidade e estado físico da água permaneçam inalterados.)
O
h0
h2
22
B
(ITA-SP) Um balão contendo gás hélio é fixado, por meio
de um fio leve, ao piso de um vagão completamente fechado. O fio permanece na vertical enquanto o vagão se movimenta com velocidade constante, como mostra a figura.
h1
C
A)a pressão no nível B é maior que a do nível C.
B) a pressão no nível C é menor que a do ponto A.
C) a pressão no ponto A é igual à pressão no nível O, na
superfície da água.
D)a pressão no ponto A é de 7,42 ? 104 Pa.
E) a pressão no ponto A é de 1,286 ? 105 Pa.
20
Se o vagão é acelerado para frente, pode-se afirmar que,
em relação a ele, o balão
A)se movimenta para trás e a tração no fio aumenta.
B) se movimenta para trás e a tração no fio não muda.
C) se movimenta para frente e a tração no fio aumenta.
D)se movimenta para frente e a tração no fio não muda.
E) permanece na posição vertical.
(Mack-SP) Um cubo de aresta 20 cm é colocado em um
recipiente que contém óleo (densidade 5 0,8 g/cm3) e
água (densidade 5 1 g/cm3), ficando em equilíbrio quando totalmente imerso, como mostra a figura.
23
Óleo
(Unicamp-SP) Uma torneira é usada para controlar a vazão ϕ da água que sai de determinado encanamento. Essa
vazão (volume de água por unidade de tempo) relaciona-se com a diferença de pressão dos dois lados da torneira
(ver figura) pela seguinte expressão: P1 – P0 5 Z ? ϕ. Nessa
expressão, Z é a resistência ao fluxo de água oferecida
pela torneira. A densidade da água é 1,0 ? 103 kg/m3 e a
pressão atmosférica P0 é igual a 1,0 ? 105 N/m2.
P0
Nível da
água
5 cm
Água
A massa desse cubo é:
A)1,2 kg
B) 2,4 kg
C) 4,2 kg
21
D)6,8 kg
E) 7,2 kg
h = 5,0 m
Torneira
(Unesp) A figura representa um recipiente cilíndrico vazio flutuando na água, em repouso. A área da base desse
recipiente é 80 cm2.
E
P1
3,0 cm
Água
A)Qual é a unidade de Z no Sistema Internacional?
B) Se a torneira estiver fechada, qual será a pressão P1?
C)Faça uma estimativa da vazão de uma torneira doméstica, tomando como base sua experiência cotidiana. A partir dessa estimativa, encontre a resistência da torneira, supondo que a diferença de pressão
(P1 2 P0) seja igual a 4,0 ? 104 N/m2.
5,0 cm
P
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
P0
12
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
24
(UFRGS-RS) Uma balança de braços iguais encontra-se
no interior de uma campânula de vidro, de onde foi retirado o ar. Na extremidade esquerda está suspenso um
pequeno cubo de metal, e na extremidade direita está
suspenso um cubo maior, de madeira bem leve. No vácuo, a balança está em equilíbrio na posição horizontal,
conforme representado na figura a seguir.
cunstância, a pressão no ponto A é igual à pressão no
ponto B.
D) Para que um peixe se mantenha imóvel, quando imerso na água, a sua densidade média deve ser igual à do
meio (em que ele está imerso).
26
Vácuo
(ITA-SP) Na extremidade inferior de uma vela cilíndrica de
10 cm de comprimento (massa específica 0,7 g ? cm–3) é
fixado um cilindro maciço de alumínio (massa específica
2,7 g ? cm–3) que tem o mesmo raio que a vela e comprimento de 1,5 cm. A vela é acesa e imersa na água, onde flutua de pé com estabilidade, como mostra a figura a seguir.
Água
Vela
O que aconteceria com a balança se o ar retornasse para
o interior da campânula?
Alumínio
A)Ela permaneceria na posição horizontal.
B)Ela oscilaria algumas vezes e voltaria à posição horizontal.
C) Ela oscilaria indefinidamente em torno da posição horizontal.
D)Ela acabaria inclinada para a direita.
E) Ela acabaria inclinada para a esquerda.
25
Supondo que a vela queime a uma taxa de 3 cm por hora
e que a cera fundida não escorra enquanto a vela queima, conclui-se que a vela vai apagar-se:
A)imediatamente, pois não vai flutuar.
B) em 30min.
C) em 50min.
D)em 1h50min.
E) em 3h20min.
(UnB-DF) Os princípios estudados em hidrostática são
fundamentais para a compreensão de fenômenos como
a determinação das pressões sanguínea e intraocular, o
comportamento dos animais subaquáticos e até mesmo
o funcionamento de um submarino. Com base nos princípios da hidrostática, assinale a alternativa incorreta.
Figura I
27
(Unesp) A maioria dos peixes ósseos possui uma estrutura
chamada vesícula gasosa ou bexiga natatória, que tem a
função de ajudar na flutuação do peixe. Um desses peixes
está em repouso na água, com a força peso, aplicada pela Terra, e o empuxo, exercido pela água, equilibrando-se,
como mostra a figura 1. Desprezando a força exercida pelo
movimento das nadadeiras, considere que, ao aumentar
o volume ocupado pelos gases na bexiga natatória, sem
que a massa do peixe varie significativamente, o volume
do corpo do peixe também aumente. Assim, o módulo do
empuxo supera o da força peso, e o peixe sobe (figura 2).
Figura II
A
B
Na situação descrita, o módulo do empuxo aumenta, porque
Figura III
A) é inversamente proporcional à variação do volume do
corpo do peixe.
B)a intensidade da força peso, que age sobre o peixe,
diminui significativamente.
C)a densidade da água na região ao redor do peixe aumenta.
D)depende da densidade do corpo do peixe, que também aumenta.
E) o módulo da força peso da quantidade de água deslocada pelo corpo do peixe aumenta.
A)Se o líquido contido em um recipiente tem a sua superfície inclinada, conforme mostra a figura I, pode-se
assegurar que o recipiente está em movimento retilíneo e uniforme.
B)A figura II mostra uma peça metálica suspensa por
um fio e imersa em água. Ao se dissolver açúcar no
meio líquido, a tensão no fio diminuirá.
C) Na figura III, é mostrado num recipiente em queda livre vertical, contendo determinado líquido. Nessa cirSOMOS SISTEMAS DE ENSINO
13
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
28
(Unesp) As figuras mostram uma versão de um experimento – imaginado pelo filósofo francês René Descartes
e bastante explorado em feiras de ciências – conhecido
como ludião: um tubinho de vidro fechado na parte superior e aberto na inferior, emborcado na água contida
em uma garrafa PET, fechada e em repouso. O tubinho
afunda e desce quando a garrafa é comprimida e sobe
quando ela é solta.
T2
T1
A
L
T2 T1
Algebricamente:
Φ5
Figura 1
29
Na figura 1, o ludião está em equilíbrio estático, com um
volume aprisionado de ar de 2,1 cm3, à pressão atmosférica p0 5 1,0 · 105 Pa. Com a garrafa fechada e comprimida,
é possível mantê-lo em equilíbrio estático dentro da água,
com um volume de ar aprisionado de 1,5 cm3 (figura 2).
Q
k ? A ? DT
5
Dt
L
(Fuvest-SP) Um contêiner com equipamentos científicos é mantido em uma estação de pesquisa na Antártida. Ele é feito com material de boa isolação térmica e é
possível, com um pequeno aquecedor elétrico, manter
sua temperatura interna constante, Ti 5 20 ºC, quando a
temperatura externa é Te 5 240 ºC. As paredes, o piso e
o teto do contêiner têm a mesma espessura, ε 5 26 cm,
e são de um mesmo material, de condutividade térmica
k 5 0,05 J
. Suas dimensões internas são 2 ? 3 ? 4 m3.
(s ? m ? ºC)
Para essas condições, determine:
A)a área A da superfície interna total do contêiner;
B)a potência P do aquecedor, considerando ser ele a
única fonte de calor;
C)a energia E, em kWh, consumida pelo aquecedor em
um dia.
Figura 2
NOTE E ADOTE:
A quantidade de calor por unidade de tempo (Φ)
que flui através de um material de área A, espessura ε e condutividade térmica k, com diferença
de temperatura DT entre as faces do material, é
k ? A ? DT
dada por: Φ 5
ε
30
Determine a massa do tubinho e a pressão do ar contido no ludião na situação da figura 2. Despreze o volume deslocado pelas paredes do tubinho; supõe-se que a
temperatura ambiente permaneça constante.
Adote, para a densidade da água, rágua 5 1,0 g/cm3.
Termofísica
Em relação às formas de propagação do calor, assinale
a(s) proposição(ões) correta(s).
Para resolver essas questões, é necessário conhecer a lei
de condução de Fourier.
O fluxo de calor (Φ) é definido como a quantidade de
calor que atravessa certa secção transversal de um condutor, por unidade de tempo.
De maneira algébrica:
Φ5 Q
Dt
J
No SI, [Φ] 5 5 W (watt)
s
A lei de condução de Fourier afirma que o fluxo de calor
Φ, em regime estacionário, através de um material condutor que une dois reservatórios térmicos à temperaturas T2 e T1 , tal que T2 . T1 , é: diretamente proporcional
à condutibilidade térmica do material, expressa por uma
constante k;
•
diretamente proporcional à área da secção transversal
do condutor (A);
•
diretamente proporcional à diferença entre as temperaturas DT 5 T2 2 T1;
•
inversamente proporcional ao comprimento (ou espessura) do condutor que une os dois reservatórios
térmicos (L).
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
(UFSC) Calor é energia em trânsito, devido a uma diferença de temperatura. No momento em que não existe
mais essa diferença de temperatura, o calor deixa de
existir. O calor não pode ser armazenado ou contido por
um corpo. Em uma situação na qual existe uma diferença
de temperatura, o calor surge e, dependendo do meio
em que isto ocorre, o calor vai apresentar formas distintas de se propagar.
01)Na ausência de matéria, o calor se propaga por radiação, ondas eletromagnéticas em que a frequência do calor está na faixa do ultravioleta.
02) O calor também pode se propagar na faixa da radiação de micro-ondas, a mesma usada nos fornos
micro-ondas para aquecer e cozinhar alimentos.
04) O fluxo de calor através de um sólido depende da
sua geometria e do material do qual é com posto.
08) O calor se propaga por três processos: na condução
a energia é transferida pela interação dos átomos
ou moléculas; na convecção a energia é transferida pelo transporte direto de matéria e na radiação a
energia é transferida por meio de ondas eletromagnéticas.
16) A garrafa térmica, ou frasco de Dewar, pode ser considerada um recipiente de paredes adiabáticas, pois
seu objetivo é evitar qualquer tipo de propagação
de calor.
32) O processo de aquecimento de um fluido se dá por
convecção, por isso a fonte de calor deve estar preferencialmente localizada na região superior desse
fluido.
14
FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5
31
(UFPB) Em uma fábrica, utiliza-se uma barra de alumínio de
80 cm2 de seção reta e 20 cm de comprimento para manter
constante a temperatura de uma máquina em operação.
Uma das extremidades da barra é colocada em contato
com a máquina, que opera à temperatura constante de 400
ºC, enquanto a outra extremidade está em contato com
uma barra de gelo na sua temperatura de fusão.
33
Sabendo que o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g,
que o coeficiente de condutividade térmica do alumínio é
de 0,5 cal/s.cm.ºC e desprezando as trocas de calor do sistema máquina-gelo com o meio ambiente, é correto afirmar que o tempo necessário para derreter 500 g de gelo é:
NOTE E ADOTE:
Dado: A quantidade de calor Q para fundir uma massa m
de gelo a 0 oC é dada por: Q 5 m · L, em que L é o calor
latente de fusão do gelo.
A)10 s
B) 20 s
C) 30 s
32
(UPE) Uma das extremidades de uma barra metálica isolada é mantida a 100 ºC, e a outra extremidade é mantida a 0 ºC por uma mistura de gelo e água. A barra tem
60,0 cm de comprimento e uma seção reta com área
igual a 1,5 cm2. O calor conduzido pela barra produz a
fusão de 9,0 g de gelo em 10 minutos. A condutividade
W
térmica do metal vale em
? K:
m
A)50
C)110
E)210
B)100
D)120
Calor latente de fusão da água: L 5 3,5 ? 105 J/kg
A quantidade de calor Q para fundir uma massa
m de gelo a 0 oC é dada por: Q 5 m · L
D)40 s
E) 50 s
34
(IME-RJ)
Isolante Térmico
(UFSC, adaptada) O tipo de panela mais recomendado,
por questões de saúde, é a panela de aço inox. Entretanto, o aço inox tem uma baixa condutividade térmica.
Para solucionar esse problema, os fabricantes fazem uso
de um difusor de calor, geralmente de alumínio, cujo
objetivo é melhorar a condutividade e homogeneizar a
transferência de calor no fundo da panela.
T1 = 300 K
Material A
Material B
KA = 1 W/(m · K)
KB = 0,2 W/(m · K)
T3 = 1 500 K
T2
Isolante Térmico
L = 10 cm
Dados:
• condutividade térmica do alumínio 5 60 cal/s · m · °C
• calor latente de vaporização da água 5 540 cal/g
• calor latente de fusão do gelo 5 80 cal/g
• calor específico da água 5 1 cal/g · °C
• calor específico do gelo 5 0,5 cal/g · °C
L = 10 cm
A figura, composta de dois materiais sólidos diferentes,
A e B, apresenta um processo de condução de calor,
cujas temperaturas não variam com o tempo. É correto
afirmar que a temperatura T2 da interface desses materiais, em kelvins, é:
Observações:
• T1: Temperatura da interface do material A com o meio
externo;
• T3: Temperatura da interface do material B com o meio
externo;
• KA: Coeficiente de condutividade térmica do material A;
• KB: Coeficiente de condutividade térmica do material B.
A)400
C)600
E)800
B)500
D)700
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Difusor de Alumínio
Área: 3 10–2 m2
Espessura: 0,5 cm
(Fatec-SP) Construiu-se um alarme de temperatura baseado em uma coluna de mercúrio e em um sensor de
passagem, como sugere a figura a seguir.
Aço Inox
Laser
Detector
Alumínio
Aço Inox
H
Em relação ao exposto, assinale a(s) proposição(ões)
correta(s).
Hg
01) O fluxo de calor através do difusor depende da sua
geometria, do material e da diferença de temperatura entre as faces inferior e superior.
02) Supondo que a face inferior do difusor está a 105 °C e
a face superior está a 100 °C, o fluxo de calor através
do difusor é 1,8 cal/s.
04) O calor recebido por uma substância dentro da panela pode causar mudança de temperatura, mudança de fase ou ambas.
08) O fundo da panela aquece a água colocada no seu
interior unicamente por convecção, que envolve o
transporte de matéria de uma região quente para
uma região fria e vice-versa.
16) O difusor de alumínio é aquecido por radiação proveniente da chama da boca do fogão.
SOMOS SISTEMAS DE ENSINO
Nível
A altura do sensor óptico (par laser/detector) em relação
ao nível, H, pode ser regulada de modo que, à temperatura
desejada, o mercúrio, subindo pela coluna, impeça a chegada de luz ao detector, disparando o alarme. Calibrou-se
o termômetro usando os pontos principais da água e um
termômetro auxiliar, graduado na escala centígrada, de
modo que a 0 °C a altura da coluna de mercúrio é igual a
8 cm, enquanto a 100 °C a altura é de 28 cm. A temperatura do ambiente monitorado não deve exceder 60 °C.
O sensor óptico (par laser/detector) deve, portanto, estar
a uma altura de
A)H 5 20 cm
D)H 5 6 cm
B)H 5 10 cm
E)H 5 4 cm
C)H 5 12 cm
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FÍSICA – 2a SÉRIE – CADERNO 5