Recuperação final - 2º EM

Recuperação Final – Física –2ª Série E.M.
Anglo/Itapira-Moji
1. A eletricidade estática gerada por atrito é
Materiais
fenômeno comum no cotidiano. Pode ser
1 Vidro
observada ao pentearmos o cabelo em um dia
2 Cabelo
seco, ao retirarmos um casaco de lã ou até
3 Náilon
mesmo ao caminharmos sobre um tapete. Ela
4 Pele de gato
ocorre porque o atrito entre materiais gera
5 Seda
desequilíbrio entre o número de prótons e
elétrons de cada material, tornando-os carregados positivamente ou
negativamente. Uma maneira de identificar qual tipo de carga um
material adquire quando atritado com outro é consultando uma lista
elaborada experimentalmente, chamada série triboelétrica, como a
mostrada abaixo. A lista está ordenada de tal forma que qualquer
material adquire carga positiva quando atritado com os materiais que
o seguem.
1
a) Analise a Fig. 2 e indique com uma seta ( ou ) o sentido do
fluxo de partículas através do fio, e com (+ ou –) o sinal da carga
dessas partículas. Qual o nome dessas partículas?
b) Analise a Fig. 3 e indique com uma seta ( ou ) o sentido do
fluxo de partículas através do fio, e com (+ ou –) o sinal da carga
dessas partículas. Qual o nome dessas partículas?
Num dia bem seco, um pedaço de seda é fortemente atritado com
uma placa de vidro, ficando os dois eletrizados. (e = 1,610-19C)
c) Se o fluxo entre a esfera B e o solo foi de 5  1013 partículas, qual
a carga QB que ela adquire? Dado e = 1,6  10–19 C?
a) Identifique os sinais das respectivas cargas adquiridas.
d) Na Fig. 4, calcule as cargas, Q’B e Q’C, das esferas B e C,
respectivamente.
b) A eletrização ocorreu porque partículas portadoras de carga
foram transferidas de um para o outro. Que partículas são essas?
c) Se durante a esfregação foram transferidas n = 2  1010 dessas
partículas, dê as cargas QS da seda e QV do vidro.
2. Duas pequenas esferas metálicas idênticas, A e B, estão eletrizadas
com cargas QA = 6 µC e QB = -2 µC, respectivamente, no vácuo,
distantes 30 cm entre si, como indicado na figura 1.
4. Considere uma partícula fixa, eletrizada com carga elétrica Q = 4 C,
colocada no vácuo, e um ponto A distante 20 cm dessa partícula.
Q
A
20 cm
20 cm
Q
q
Fig. 2
Fig. 1
a) Na figura 1, represente o vetor campo elétrico no ponto A e
calcule sua intensidade. (k = 9  109 Nm2/C2)
b) Se, num ponto B (não mostrado na figura), a intensidade do vetor
campo elétrico da partícula fixa é 1  105 N/C, qual a distância
desse ponto a essa partícula?
c) Na figura 2, represente a força elétrica sobre uma carga de
prova, q = -2 C, colocada no ponto A, e calcule sua intensidade.
5. Considere uma partícula eletrizada com carga elétrica Q = 6 C,
colocada no vácuo (k = 9  109 Nm2/C2) e dois pontos, A e B, a
a) Calcule a intensidade das forças trocadas entre essas esferas,
considerando k = 9  109 Nm2/C2.
b) A figura 2 mostra as esferas conectadas por um fio condutor.
Através de uma seta, indique o sentido do fluxo de partículas
através do fio ( ou ), especificando que partículas são essas.
Calcule as novas cargas das esferas após ter sido atingido o
equilíbrio eletrostático.
–19
c) Sendo e = 1,6 × 10
C o valor da carga elementar, calcule
quantas dessas partículas passam de uma esfera para outra, até
que seja atingido o equilíbrio eletrostático.
3. Têm-se três esferas metálicas idênticas, A, B e C, fixas a suportes
eletricamente isolantes, estando apenas a esfera A eletrizada
positivamente. Para eletrizar as outras duas esferas, realizam-se os
seguintes procedimentos:
I
- aproximam-se as esferas A e B (Fig. 1);
II - liga-se a esfera B ao solo através de um fio condutor (fio-terra)
(Fig. 2);
III - corta-se o contato da esfera B com o solo, afasta-se para longe
a esfera A e faz-se o contado de B com C, ligando o fio
condutor entre elas (Fig. 3);
IV - elimina-se definitivamente o fio condutor (Fig. 4).
distâncias de 20 cm e 60 cm, respectivamente, dessa partícula.
Despreze ações gravitacionais.
a) Determine o potencial elétrico em cada um desses pontos.
b) Qual o trabalho da força elétrica quando uma partícula de carga
elétrica de q = -2 C, é transportada de A até B ?
6. Algumas superfícies equipotenciais de um campo elétrico uniforme,
de intensidade E = 2  105 N/C, estão representadas na figura a
seguir. A distância entre duas superfícies sucessivas (S1, S2 e S3) é
d = 40 cm.
S1
S2
A
B
d
E
S3
C
d
Admita que na região exista apenas o campo elétrico citado e que a
força gravitacional seja desprezível.
a) Calcule a ddp entre os pontos B e A e entre B e C.
b) Se uma partícula de carga q = 2  10–6 C é abandonada do
repouso no ponto B, para qual dos pontos assinalados ela se
dirige (A ou C)? Justifique.
c) Se a massa da partícula é m = 20 g, com que velocidade ela
passa por esse outro ponto?
7. Uma amostra de gás perfeito está inicialmente à temperatura de 27
C e apresenta um volume de 4 L. Se essa amostra sofrer uma
Recuperação Final – Física –2ª Série E.M.
Anglo/Itapira-Moji
transformação isobárica até atingir a temperatura de 147 C, qual
será o seu novo volume?
8. Um gás ideal ocupa um volume de 40 L sob pressão de 2 atm e
temperatura de 27° C. Se a partir desse estado, ele for:
a) expandido isobaricamente, para um volume de 80 L, qual será a
nova temperatura?
2
Para esse ciclo, calcule o trabalho realizado, a variação da energia
interna e a quantidade de calor trocado.
15. A figura mostra a seqüência de transformações ABCA sofridas
por um gás ideal, sendo uma delas isotérmica, na qual o gás realiza
trabalho de 29.000 J.
2
P (N/m )
b) aquecido isometricamente até 87° C, qual será a nova pressão?
10
A
5
c) comprimido isotermicamente até 4 atm, qual será o novo
volume?
9. Uma amostra de gás recebe 2.500 J na forma de calor, realizando
trabalho de 600 J. Qual a variação da energia interna nessa
transformação? Houve aquecimento ou resfriamento do gás?
10. Durante uma compressão, um gás perdeu 800 J de calor, enquanto
recebeu trabalho de 500 J. Qual a variação da energia interna
ocorrida nessa compressão? Houve aquecimento ou resfriamento do
gás?
B
C
0
0,4
V (m 3)
0,8
a) Identifique a transformação isotérmica e classifique as outras duas.
11. Numa transformação isométrica, um gás ideal recebe 500 J na forma
de calor. Calcule o trabalho realizado pelo gás nessa transformação
e a correspondente variação da energia interna sofrida por ele.
b) Se a temperatura em A é 500 K, calcule a pressão e a temperatura
em C.
12. O gráfico abaixo mostra a transformação AB sofrida por 1 mol de
gás ideal.
18. Uma emissora de rádio FM opera na frequência de 100 MHz.
Admitindo que a velocidade de propagação das ondas de rádio no ar
seja de 300.000 km/s, qual o comprimento de onda emitida por essa
emissora?
2
5
P(10 N
/m)
A
B
1
c) Qual a quantidade de calor trocado em cada ciclo?
19. O gráfico abaixo representa uma onda transversal propagando-se
num fio elástico. A fonte que gera essa onda vibra com frequência
igual a 60 Hz.
cm
2
2
3
6 V(10 m)
Calcule para essa transformação:
20
0
20
a) as temperaturas em A e B. Considere R = 8 J/mol.K
b) o trabalho realizado, a variação de energia interna e a quantidade
de calor absorvida pelo gás.
13. O diagrama abaixo representa a transformação AB sofrida por 0,5
mol de gás ideal.
40
60
80
cm
-20
Determine para essa onda:
a) a amplitude;
b) o comprimento de onda;
c) o período de vibração;
d) a velocidade de propagação.
20. Um vibrador ligado a uma corda tensa produz nela onda senoidal
que assume o aspecto indicado a seguir.
Calcule para essa transformação:
a) as temperaturas TA e TB.
b) o trabalho realizado, a variação de energia interna e a quantidade
de calor absorvida pelo gás.
14. Certa massa de gás ideal sofre as transformações mostradas na
figura, completando um ciclo.
P (N/m 2 )
2 x10
5
A
Se a velocidade de propagação é v = 20 m/s, calcule para essa onda:
a) a amplitude;
b) o comprimento de onda;
c) a frequência;
B
d) o período.
21. A figura mostra o perfil de uma onda que percorre um fio elástico,
sendo v = 80 cm/s, a velocidade de propagação.
1 x10
5
C
V (m 3 )
0
0,4
1,0
Recuperação Final – Física –2ª Série E.M.
Anglo/Itapira-Moji
y (cm)
20] a) 20 cm; b) 2 m; c) 10 Hz; d) 0,1 s.
v
21] a) 10 cm; 40 cm; 2 Hz; 0,5 s.
10
22] 20 kHz e 20 Hz.
0
20
10
40
30
60
50
80
70
x (cm)
10
Determine para essa onda: a amplitude (A), o comprimento de onda
(), a frequência (f) e o período (T).
22. Um ouvido humano, jovem e saudável, é capaz de detectar sons de
comprimento de onda que vão de 17 mm até 17 m. Calcule a maior
e a menor frequência audíveis para o ser humano, considerando a
velocidade do som no ar igual a 340 m/s.
23. A figura ilustra uma onda mecânica que se propaga numa corda,
tracionada por forças constantes.
A amplitude e o comprimento de onda valem, em cm, nessa ordem,
a) 40 e 60 .
b) 30 e 20.
c) 20 e 60.
d) 40 e 30.
e) 20 e 30.
50 cm
24. No instante t = 0, uma fonte começa a vibrar produzindo uma onda
num fio elástico. A figura mostra o perfil dessa onda no instante t =
1,5 s.
10,8 m
Determine para essa onda:
a) o comprimento de onda;
b) a frequência;
c) a velocidade de propagação;
d) a amplitude.
Respostas
01] a) (–) e (+); b) elétrons; c) QS = -3,210-9 C e QV = +3,210-9 C.
02] a) 1,2 N; b) (), 2 C; c) 2,51013 C.
03] a) () elétrons; b) (); elétrons; c) 8 C; d) Q’B = Q’C = 4 C.
04] a) (), 9105 N/C; b) 0,6 m; c) (), 1,8 N.
05] a) VA = 2,7105 V e VB = 9104 V; b) -0,36 J;
06] a) UBA = -8104 V e UBC = +8104 V; b) Para A; c) 4 m/s.
07] 5,6 L.
08] a) 600 K; b) 2,4 atm; c) 20 L.
09] 1.900 J, aquecimento.
10] –300 J, resfriamento.
11] 0 J e 500 J.
12] a) 250 K e 750 K; b) 4.000 J, 6.000 J e 10.000 J.
13] a) 200 K e 900 K; b) 2.000 J, 4.200 J e 6.200 J.
14] 3 104 J; 0 J e 3 104 J.
15] a) isotérmica: AB; isobárica: BC; isométrica:CA; b) 5 104 Pa e 250 K; c) 9.000
K.
18] 3 m.
19] a) 20 cm; b) 60 cm; c) 0,017 s; d) 36 m/s.
23] e.
24] a) 2,4 m; b) 3 Hz; c) 7,2 m/s; d) 25 cm.
3