Volume 10
Propaganda
FÍS 10 A - AULA 28 28.01 a) Incorreta. Os corpos podem apresentar velocidades diferentes de mesmo sentido e ainda assim colidir posteriormente. b) Incorreta. Se o módulo da velocidade de afastamento for maior que o módulo da velocidade de aproximação, o sistema apresentaria energia cinética maior que a inicial. c) Correta. Se os corpos permanecem grudados após a colisão, a velocidade de afastamento será nula, portanto o coeficiente de restituição da colisão será nulo (colisão inelástica). d) Incorreta. A velocidade de afastamento é v’B – v’A e a velocidade de aproximação é vA – vB. Com isso, se as velocidades na quarta fase forem iguais às velocidades na primeira fase, o coeficiente de restituição será igual a 1. e) Incorreta. Cada material possui características de deformação específicas, isso influencia na deformação dos corpos. 28.02 Como a massa do asteroide é desprezível diante da massa da Terra, tem-se que a energia cinética final é igual a energia cinética do asteroide. Dessa forma: Ec m v2 3,6 1021 J 2 A equação da energia elétrica relacionada com a potência e o intervalo de tempo é dada por: Eel = P t t = 3,6 109 s Em anos, tem-se t = 114 anos. Alternativa: c 28.03 QA = mA vA QA = 1 000 40 = 40 000 kg km/h QB = mB vB QB = 800 50 = 40 000 kg km/h Se os dois corpos possuem sentidos opostos, tem-se: QR = 40 000 – 40 000 = 0 Alternativa: d 28.04 Para um sistema isolado de corpos, o impulso resultante das forças externas é nulo e a quantidade de movimento se conserva. I = ΔQ 0 = Qf – Qi Qf = Qi Alternativa: d 28.05 Parte da energia mecânica da bola foi dissipada na forma de som. Alternativa: d 28.06 A massa do carro é maior que a massa da moto. Se os dois apresentam mesmo módulo de velocidade, tem-se que numa colisão: Qc > Qm, sendo Qc a quantidade de movimento do carro e Qm a quantidade de movimento da moto. Ainda que a força de ação possua mesma intensidade do que a força de reação, a moto apresentará maior aceleração pois possui menor massa (FR = m a) Alternativa: c 28.07 Segundo a equação da colisão, tem-se: QA + QB = Q’A + Q’B Com isso, a quantidade de movimento do sistema imediatamente antes da colisão é igual a quantidade de movimento do sistema após a colisão. Alternativa: a 28.08 VAP = VA – VB = 5 – (– 3) = 8 m/s VAF = V’B – V’A = 2 – 1 = 1 m/s e VAF e = 0,125 VAP Alternativa: b 28.09 A partir da equação de colisões, tem-se: mA vA + mB vB = mA v’A + mB v’B Dividindo toda a equação por mB: mA v A mB vB mA v 'A mB v 'B mB mB mB mB mA v A mA v 'A v 'B vB mB mB mA (v v 'A ) v 'B vB mB A mA 6, 0 3, 0 mB (6, 0 4, 0) Alternativa: c 28.10 Para que o asteroide seja atingido frontalmente pelo Super-Homem e para que os dois fiquem parados em relação à Terra, deve-se considerar: mA vA = mS vS vS = 20 000 km/h Alternativa: a 28.11 O módulo da quantidade de movimento do sistema é: QR = Q1 + Q2 = m1 v1 + m2 v2 QR = 200 3,0 – 100 5,0 QR = 600 – 500 = 100 g m/s Alternativa: a 28.12 Qantes = Qdepois Qantes = mantes v Qdepois = (mantes + mdepois) v’ mantes v = (mantes + mdepois) v’ v' v v’ = 20 m/s 2 Alternativa: d 28.13 Q1 + Q2 = QR m1 v1 + m2 v2 = m1 v’1 + m2 v’2 m1 (v1 – v’1) = m2 (v’2 – v2) m1 (– 2 – 3) = m2 (1 – 4) m1 (–5) = m2 (–3) 5 m1 = 3 m 2 Alternativa: e 28.14 Qantes = (m + 2m) v Qantes = 3mv Como a quantidade de movimento se conserva, a quantidade de movimento final (Qdepois) deve ser igual a inicial a) Correta. mB vB + mA vA = Qdepois 2m 1,5 + m 0 = 3m b) Correta. mB vB + mA vA = Qdepois 2m 2 + m (–1) = 3m c) Correta. mB vB + mA vA = Qdepois 2m 3 + m (–3) = 3m d) Incorreta. mB vB + mA vA = Qdepois 2m 2 + m 1 = 5m e) Correta. mB vB + mA vA = Qdepois 2m 1,25 + m 0,5 = 3m Alternativa: d 28.15 Qantes = Qdepois QoA + QoB = QA + QB QoB = 0 e QA = 0, então: mA voA = mB voB voB = 0,2 m/s Ec mB voB2 Ec = 400 J 2 Alternativa c 28.16 A quantidade de movimento se conserva. a) Incorreta. mB vB + mA vA = Qdepois 0,5 m b) Correta. mB vB + mA vA = Qdepois 6 m c) Incorreta. mB vB + mA vA = Qdepois 8 m d) Incorreta. Observação: O corpo da frente tem uma velocidade maior que o de trás. Não haverá colisão. mB vB + mA vA = Qdepois 6 m e) Incorreta. mB vB + mA vA = Qdepois 4 m Alternativa: b 28.17 Utiliza-se a equação de colisões Qantes = Qdepois e a equação do coeficiente de V restituição e AF para assim, formar um sistema que possa encontrar os valores VAP de v’A e v’B que são as velocidades finais de cada esfera. Alternativa: a 28.18 A partir do gráfico pode-se calcular as velocidades de cada bloco rígido, então: Δx v v1 = 3 m/s e v2 = –1 m/s Δt a) Incorreta. Qantes = m1 v1 + m2 v2 Qantes = 4 3 + 4 (-1) = 8 m/s b) Incorreta. Colisões inelásticas dissipam energia mecânica. c) Correta. Qantes = Qdepois 8 = (4 + 4) v v = 1 m/s. d) Incorreta. 4 4 12 = 4 J Ec 2 e) Incorreta. Verificou-se que a velocidade após o choque foi de 1 m/s. 28.19 Da equação de colisões, tem-se: Qantes = Qdepois mA vA + mB vB = (mA + mB) v 72 5 + 75 (–4) = (72 + 75) v v = 0,4 m/s 28.20 Da conservação da quantidade de movimento, tem-se: Qantes = Qdepois m vA + m vB = (2m) v m 4 + m 0 = 2m v v = 2 m/s Da conservação de energia mecânica, tem-se: Emi = Emf ECi + EPi = ECf + EPf m v2 0 0 mgh 2 h = 0,2 m 20 cm FÍS 10A - AULA 29 29.01 Quando a bolinha é retirada de sua posição inicial e levada à certa altura, neste momento a bolinha possui uma energia potencial gravitacional. Ao ser abandonada, a energia potencial gravitacional se transforma em movimento, ou em energia cinética, até que colide com a segunda bolinha e através desta, até a penúltima bolinha é conservada a quantidade de movimento. A energia acumulada, quando em contato com a ultima bolinha, faz essa levantar na mesma altura inicial. Assim, conserva-se a energia mecânica total do sistema, quando desprezada a resistência do ar. Alternativa: d 29.02 Os choques mecânicos perfeitamente inelásticos ocorrem quando há perda máxima de energia cinética no impacto. Nestas colisões, o coeficiente de restituição e a velocidade de afastamento dos corpos são iguais a zero, o que equivale a dizer que, após o impacto, os corpos permanecerão unidos. Quando não há forças externas sobre o sistema, a velocidade do corpo formado poderá ser determinada pela formula: v mA vA mB vB (mA mB ) Alternativa: a 29.03 A direção e o sentido da força são dadas pelo impulso. Alterativa: c 29.04 Os choques mecânicos perfeitamente elásticos ocorrem quando há máxima conservação de energia cinética no impacto e conservação da quantidade de movimento. Nestas colisões o coeficiente de restituição é igual a 1 e a velocidade de afastamento é igual a velocidade de aproximação. Sendo assim, após o choque os corpos seguem separados com velocidades diferentes. Alternativa: a 29.05 Qantes = Qdepois m v = m v1 + m v2 v = v1 + v2 e 1 v2 v1 v1 = v2 – v v Substituindo: v = (v2 – v) + v2 v = 2v2 v1 = 0 Alternativa: b 29.06 Na ausência de forças externas a quantidade de movimento se conserva, e como a colisão é inelástica, há máxima dissipação de energia cinética no impacto. Consequentemente, a energia mecânica não se conserva. Alternativa: e 29.07 Nas colisões perfeitamente elásticas a energia mecânica total do sistema se conserva. Alternativa: d 29.08 A conservação da quantidade de movimento acontece, pois Qantes = Qdepois e a dissipação de energia cinética ocorre devido ao acoplamento dos carros. Alternativa: e 29.09 Qantes = Qdepois m v1 + 3 m 0 = 4 m v’ v = 4v’ Alternativa: e 29.10 Qantes = Qdepois 2 8 + 2 0 = (2 + 2) v v = 4 m/s Alternativa: b 29.11 Qantes = Qdepois mA vA + mB vB = mA v’A + mB v’B v’B = 7 m/s Alternativa: b 29.12 Após o choque os dois corpos deslocam-se grudados, houve máxima perda de energia cinética do sistema. Alternativa: a 29.13 Na colisão inelástica os corpos tem a mesma velocidade após o impacto. mA vA – mB vB = (mA + mB) v v = 0 m/s Ec m v2 Ec = 0 J 2 Alternativa: a 29.14 A máxima perda de energia cinética ocorre quando a colisão é inelástica. Qantes = Qdepois mA vA – mB vB = (mA + mB) v v = 2 m/s ECi = EC1 + EC2 ECi mA vA2 mB vB2 ECi = 228 J 2 2 ECf (mB mA ) v2 ECf = 12 J 2 ΔEC ECf ECi ΔEC = -216 J Alternativa: b 29.15 De acordo com o gráfico, pode-se encontrar as velocidades das duas esferas antes e depois do choque: Q1 = m1 v1 v1 = 2 m/s Q2 = m2 v2 v2 = –1 m/s Observa-se que as esferas, após o choque, trocam de valores entre si da quantidade de movimento. Dessa forma: Q’1 = m1 v’1 v’1 = –1 m/s Q’2 = m2 v’2 v’2 = 2 m/s e vaf v ' v '1 2 (1) 2 1 vap v1 v2 2 (1) 29.16 Qantes = Qdepois m1 v1 + m2 v2 = m1 v’1 + m2 v’2 8,0 –20,0 = 4,0 v’A + 2,0 v’B e 0,5 v 'B v 'A 2,5 = v’2 – v’1 vA Substituindo: 110 = 2 v’1 + 3 23 v’1 = 20,5 m/s Substituindo: 115 = 5 v’2 v’2 = 23 m/s Alternativa: b 29.17 Q = Q0 mA vA + mB vB = mA v’A + mB v’B –12,0 = 4 v’A + 2 v’B e 1 v 'B v 'A 12 = v’B – v’A v 'A v 'B Substituindo: v’A = – 6 m/s v’B = 6 m/s Alternativa: d 29.18 Qantes = Qdepois mA vA + mB vB = (mA + mB) v v = 2 m/s EC (mA mB ) v2 EC = 10 J 2 Alternativa: e 29.19 Qantes = Qdepois m v + m 0 = (m + m) v’ 2v’ = v ECi = ECf ECi m v2 2 ECf 2m v 2 ( ) 2 2 ECi = 2 ECf 20.20 a) Qantes = Qdepois 90 000 + 40 000 = 8 000 v’ v’ = 16,25 m/s = 58,5 km/h b) ECi + EPi = ECf + EPf ECi = 400 000 J EPf = 10 000 J ECf 100% 2,5% ECi FÍS 10B - AULA 28 28.01 A brisa terrestre ocorre durante a noite. A água fica mais quente que o continente, pois ela se resfria mais lentamente. A camada de ar próxima ao oceano se aquece e sobe, dando lugar a uma nova camada de ar frio que estava sobre o continente. Assim, o ar se move do continente para o oceano. Alternativa: a 28.02 A condutividade térmica é uma constante de cada material e quanto maior for seu valor, melhor condutor de calor será o material. Alternativa: d 28.03 I. Incorreta. Se o reservatório de água for metálico ele será um bom condutor de calor, ou seja, dissipará o calor com mais eficiência. II. Correta. O coeficiente de condutividade do vidro é baixo comparado ao de outros materiais, fazendo dele um bom isolante de calor. III. Correta. Quanto mais escuro o material, maior será a absorção de ondas eletromagnéticas na faixa do infravermelho (ondas de calor). Alternativa: e 28.04 Quanto menor é o coeficiente de condutividade do material, melhor é a capacidade deste de manter a temperatura sem grandes variações. Alternativa: d 28.05 28.06 28.07 Quanto maior a condutividade do material, mais calor esse material propagará. Prata: 0,99 cal / (s cm ºC) Alumínio: 0,5 cal / (s cm ºC) Ferro: 0,16 cal / (s cm ºC) Vidro: 0,00 183 cal / (s cm ºC) Água: 0,0 014 cal / (s cm ºC) Lã: 0,000 086 cal / (s cm ºC) Ar seco: 0,000 061 cal / (s cm ºC) 28.08 A condução é um fenômeno de transferência térmica, causado por uma diferença de temperatura entre duas regiões em um mesmo meio ou entre dois meios em contato. Ocorre principalmente em sólidos. A convecção é um fenômeno de transferência térmica, feito por meio de transporte de matéria entre duas regiões. Ocorre principalmente em fluidos. A irradiação é um fenômeno de transferência térmica por meio de ondas eletromagnéticas, é a única forma de propagação de calor que pode ocorrer no vácuo. Alternativa: d 28.09 I. O braseiro chega à carne, principalmente por irradiação. II. O calor propaga-se através da carne por condução. Transferência térmica por irradiação ocorre por meio de ondas eletromagnéticas que no caso, constitui o braseiro. Condução ocorre de transferência de calor, átomo a átomo. 28.10 Depois de certo tempo as duas mesas atingem a mesma temperatura, atingindo o equilíbrio térmico. Logo, o estudante está errado, a mesa de metal dá a ele a sensação de estar mais fria, pois o metal tem um coeficiente de condutividade maior que o da madeira. Alternativa: d 28.11 I. Correta. Qualquer objeto emite e recebe calor de ondas eletromagnéticas. II. Correta. A condução térmica ocorre de átomo para átomo. III. Correta. A convecção térmica ocorre apenas para os fluidos, pois nos sólidos as partículas não podem ser movimentadas com a mesma facilidade que nos líquidos e gases. Alternativa: c 28.12 A partir da equação de Fourier: Φ Κ A Δθ L Mantendo K que é o coeficiente de condutividade do material e a temperatura ∆, para aumentar o fluxo de calor , deve-se aumentar o valor da área de seção transversal A e diminuir o comprimento L. Alternativa: e 28.13 A garrafa térmica tem como função manter seu conteúdo em temperatura praticamente constante durante um longo intervalo de tempo. É constituída por uma ampola de vidro cujas superfícies interna e externa são espelhadas para impedir a propagação do calor por irradiação. As paredes de vidro são más condutoras de calor evitando-se a condução térmica. O vácuo entre as paredes da ampola dificulta a propagação do calor por convecção e condução. Alternativa: c 28.14 02) O calor é transmitido por irradiação por meio de ondas eletromagnéticas, com predominância de raios infravermelhos. 04) O calor é transmitido por convecção por meio dos movimentos de partículas de fluidos. 28.15 Quanto maior a capacidade do tecido de refletir calor, menor será o fluxo de calor refletido a ele. Assim, a cor branca diminui o aquecimento. A baixa condutividade térmica do material (lã) implica em baixo fluxo de calor. Alternativa: c 28.16 A partir da equação de Fourier: Φ Κ A Δθ L Sabe-se que: d = r 2 e A = r2 Se A = B Κ A A A Δθ ΚB AB Δθ 4 KA = KB L L Alternativa: a 28.17 Se os dois extremos forem mantidos às temperaturas T 1 e T2, o fluxo de calor se torna constante (regime estacionário). Alternativa: d 28.18 01) Devido à formação da ilha de calor, ocorre uma região de baixa pressão no centro urbano, fazendo que o poluente rural penetre para o centro urbano, pelo menos durante o dia, arrastado pelo vento. 02) A ilha de calor urbano ocorre devido às diferenças nas capacidades térmicas entre as superfícies do centro urbano e rural. 08) A formação da ilha de calor é uma ação antropogênica. 16) Um mapa que apresenta as isotérmicas sobre uma região que contém uma grande metrópole se assemelha à distribuição de curvas de nível em uma carta topográfica. 28.19 A = B KA (T – T1) = KB (T2 – T) T = 500 K Alternativa: b 28.20 a) Tem-se que: A = r2 e T1 > T2 Φ Κ A (T1 T2 ) L b) T (2 T1 T2 ) 3 28.21 a) b) O bloco que derreterá antes é o B e o bloco que derreterá por ultimo é o D. O Cobertor funciona como um isolante térmico. FÍS 10B - AULA 29 29.01 Na Combustão interna, o motor utiliza os próprios gases de combustão como fluido de trabalho. Ou seja, são estes gases que realizam os processos de compressão, aumento de temperatura (queima), expansão e finalmente exaustão. Alternativa: a 29.02 A energia mecânica total do sistema é conservada, porém nem todo calor é utilizado para realização de trabalho. Portanto, ele absorve energia elevando, assim, a sua temperatura. Alternativa: c 29.03 a) UA = 2 + 3 + 3 + 2 = 10 J EmA 10 2,5 J 4 b) UB = 3 + 2 + 1 + 2 + 1 + 3 = 12 J EmB 12 2 J 6 c) UC = 7 + 7 = 14 J EmC 14 7 J 2 d) UD = 1 + 2 + 2 + 3 + 3 + 2 + 1 + 2 = 16 J EmD 16 2 J 8 e) UE = 2 + 3 + 2 + 3 + 2 + 3 = 15 J EmE 15 2,5 J 6 f) UF = 2 + 3 + 1 + 3 + 1 + 3 = 14 J EmF 14 7 J 2 Ordem decrescente das energias interna: UD > UE > UC = UF > UB > UA Ordem decrescente das energias médias: EmC > EmA > EmB = EmD = EmF Ordem decrescente das temperaturas: TC > TA = TE > TB = TD = TF 29.04 a) Verdadeira. b) Verdadeira. c) Falsa. Conforme o exercício anterior, as partículas de um corpo podem ter quantidades de energia diferentes. d) Falsa. O corpo C possui a maior temperatura, mas não possui a maior energia interna. O mesmo para o corpo D, esse possui maior energia interna, mas não possui maior temperatura. e) Verdadeira. f) Verdadeira. g) Falsa. O corpo C possui a maior temperatura, mas não possui a maior energia interna. O mesmo para o corpo D, esse possui maior energia interna, mas não possui maior temperatura. h) Falsa. TA = TE, porém A possui 4 partículas e E possui 6 partículas. i) Falsa. Conforme o exercício anterior, TA = TE, porém UA não possui o mesmo valor que UE. j) Verdadeira. k) Verdadeira. l) Falsa. Conforme o exercício anterior, TA = TE, porém UA não possui o mesmo valor que UE. m) Verdadeira. 29.05 a) Do estado A para o estado B, tanto a pressão quanto o volume aumentam. De acordo com a Lei Geral dos Gases, se a pressão e o volume aumentam, a temperatura também aumenta. A variação da energia interna ΔU depende exclusivamente da temperatura, portanto tem valor positivo. b) Do estado A para o estado B, tanto a pressão quanto o volume diminuem. De acordo com a Lei Geral dos Gases, se a pressão e o volume diminuem, a temperatura também diminui. A variação da energia interna ΔU depende exclusivamente da temperatura, portanto tem valor negativo. 29.06 Do estado A para o estado B, a pressão diminui e o volume aumenta. De acordo com a Lei Geral dos Gases, se a pressão diminui e o volume aumenta, a temperatura também aumenta. A variação da energia interna ΔU depende exclusivamente da temperatura, portanto tem valor positivo. 29.07 a) Q > 0 ou Q + b) Q < 0 ou Q – c) ΔU > 0 ou ΔU + d) ΔU < 0 ou ΔU – e) τ > 0 ou τ + f) τ < 0 ou τ – 29.08 a) Q = + 40 J ; τ = + 30 J b) Calor. c) Trabalho. d) Ganhou mais energia do que perdeu. e) ΔU = + 10 J f) Aqueceu, pois a quantidade de calor (Q = + 40 J) é maior que o trabalho realizado (τ = + 30 J), portanto a quantidade de Q restante é transformada em aumento de temperatura. 29.09 a) Q = + 30 cal; τ = + 40 cal b) Calor. c) Trabalho. d) Perdeu mais energia do que ganhou. e) ΔU = –10 cal f) Resfriou, pois a quantidade de calor (Q = +30 cal) é menor que o trabalho realizado (τ = +40 cal), portanto a quantidade τ restante é transformada em resfriamento do sistema. 29.10 a) Q = –30 J; τ = –30 J b) Trabalho. c) Calor. d) Ganhou e perdeu quantidades iguais. e) ΔU = 0 f) A temperatura ficou constante. O sistema possui a mesma quantidade de calor (Q = –30 J) e de trabalho (τ = –30 J). 29.11 a) Q = +40 J; τ = –30 J b) Calor e trabalho. c) Nenhuma. d) O gás apenas ganhou energia. e) U = 70 J f) Aqueceu, pela primeira lei da termodinâmica observa-se que se ΔU aumenta, a temperatura também aumenta. 29.12 Pela primeira lei da termodinâmica, tem-se: ΔU = Q – τ .Sendo ΔU a variação de energia interna do sistema e Q – τ são processos para variação ou transferência de energia. Alternativa: d 29.13 a) p = 10 N/m2 ; V = 10 m3 τ = 10 10 = 100 J b) O gás realiza trabalho sobre o meio, trabalho positivo. c) O gás cede energia para o meio. d) Q = +250 J e) Aumenta. Q > τ. f) ΔU = Q – τ = +150 J. Se ΔU aumenta, a temperatura também aumenta. 29.14 a) p = 20 N/m2 ; V = –2 10–2 τ = 20 (–2 10-2) = –4 10–2 J b) o gás recebe trabalho do meio, trabalho negativo. c) o gás ganha energia do meio. d) Q = –0,2 J e) Diminui. τ > Q f) ) ΔU = Q – τ = –0,16 J 29.15 a) τ = área = 5 (4 – 2) = 10 J b) τ = área = 5 [ (2 10–2) – (4 10-2) ] = – 10–2 J c) τ = área = (0,5 10) + ( 2 5) = 15 J d) τ = área = 0 29.16 a) τ = área = 15 2 = 30 J b) τ = área = 0 c) τ = área = 5 ( – 2) = –10 J d) τ = área = 0 e) τtotal = 20 J f) área = 20 J g) τ é numericamente igual à área. 29.17 Pela primeira lei da termodinâmica: τ = 80 000 cal ; Q = 60 000 cal ΔU = 60 000 – 80 000 = –20 000 cal Alternativa: b 29.18 I. Correta. II. Incorreta. Pressão é resultante das colisões entre as moléculas e o recipiente (razão entre força e área). III. Correta. Alternativa: d 29.19 I. Incorreta. A isoterma que contém os pontos 2 e 3, possui maior energia interna (maior pressão e maior volume) que a curva isoterma do ponto 1. II. Correta. ΔU = 0, logo τ = 0. De 1 para 3 o volume é constante. III. Correta. O processo é isobárico. O trabalho (τ) aumenta, a variação de energia interna do gás (ΔU) aumenta, consequentemente o calor (Q) é maior que zero. Recebe energia (Q > 0), fornece energia (τ > 0). Alternativa: d 29.20 I. No processo de vaporização, a variação de energia interna é igual a zero, consequentemente o calor fornecido é igual ao trabalho realizado (Q = τ) II. A troca de calor ocorre no mesmo ambiente, portanto a temperatura média não vai diminuir. III. Durante mudanças de fase a temperatura (T) se mantém constante. Observação: Desde a fusão até a vaporização a variação de energia interna (ΔU) aumenta. 29.21 Para gases monoatômicos, é possível calcular a energia interna pela seguinte equação: U 3 p V 2 UA 3 3 p V 4p V 2 A A 2 UB 3 3 p V p 3V 2 B B 2 UA 4 UB 3 29.22 a) No processo isocórico (volume constante) a variação de pressão é: Δp = (1,0 105) – (3,0 105) = – 2,0 105 Pa. E a variação no volume é zero, pois o volume é constante de A para B. No processo isobárico (pressão constante) a variação de pressão é zero, pois a pressão é constante de B para C. E a variação no volume é: ΔV = (6,0 10–2) – (2,0 10–2) = 4,0 10–2 m3 A relação entre a temperatura inicial no estado termodinâmico A, e final, no estado termodinâmico C, pode ser escrita de forma: pA VA pc Vc T (3,0 105 ) (2,0 102 ) (1,0 105 ) 6,0 102 ) A 1 TA Tc TB TA TB b) Como TA = TC, ΔU = 0. Portanto Q = τ τ é numericamente igual à área. QAC = τAB + τBC QAC = τBC QAC = (4,0 10–2) (1,0 105) = 4,0 103 J. FÍS 10C – AULA 28 28.01 I. Nunca abra o gabinete ou toque as peças no interior do televisor. A alta tensão utilizada para acelerar os elétrons por causar choques elétricos II. Não coloque seu televisor próximo de aparelhos domésticos com motores elétricos ou ímãs. Os ímãs possuem campos magnéticos que podem desviar a trajetória dos elétrons que incidem sobre a tela, provocando deformação na imagem. Alternativa: A 28.02 q v B sen R m v2 R m v 1,7 1027 3,0 104 qB 1,6 1019 1,6 R = 2 10–4 m Alternativa: B 28.03 F = q v B sen θ Quando a partícula carregada incide na direção do eixo magnético conforme mostrado na figura, θ = 0º e F = 0 (sen θ = 0) Alternativa: E 28.04 F = q v B sen θ Para uma carga q (q ≠ 0) que encontra-se em um campo magnético B (B ≠ 0), a força magnética será nula se v = 0 ou sen θ = 0 Analisando a dependência do ângulo, sen θ = 0 θ = 0º ou 180º Ou seja, se a trajetória da partícula for paralela ao campo magnético, a força magnética será nula. Alternativa: A 28.05 q v B sen R m v2 R mv qB Para reduzir o raio, pode-se tomar qualquer uma das ações isoladamente: - diminuir a massa m - diminuir a velocidade v - aumentar a carga elétrica q - aumentar o campo magnético B. Alternativa: A 28.06 A força magnética é dada por: F = q v B sen θ Cargas positivas e negativas desviam de forma diferente na presença de um campo magnético B, porém a massa não interfere nas características do vetor força magnética. Alternativa: B 28.07 De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para dentro do plano da página, o dedo médio para direita, o polegar apontará para cima. Esse é o sentido da força magnética sobre uma partícula de carga positiva. No caso do elétron (q < 0), o sentido da força é para baixo. Alternativa: D 28.08 De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para dentro do plano da página (vetor campo magnético), o dedo médio para baixo (vetor velocidade), o polegar apontará para direita (vetor força magnética). Alternativa: D 28.09 De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para dentro do plano da página (vetor campo magnético), o dedo médio para direita (vetor velocidade), o polegar apontará para cima (vetor força magnética), para o caso de uma carga positiva (próton), e para baixo para o caso de uma carga negativa (elétron). Já o nêutron, por não possuir carga elétrica, não sofrerá desvio. Quanto ao raio da trajetória, ele pode ser determinado por: q v B sen R m v2 R mv qB Como a massa do elétron é menor do que do próton, o raio da trajetória do próton deve ser maior do que o do elétron. Alternativa: D 28.10 F = q v B sen θ F = 2 10–6 1 104 10 sen 90º F = 2 10–1 N Alternativa: B 28.11 A) Incorreta. F = q v B sen 90º = q v B O movimento será uniformemente variado B) Incorreta. Se v for paralelo à B, então θ = 0º e F = q v B sen 0º = 0 C) Incorreta. Toda carga em movimento na presenta de um campo magnético não paralelo ao vetor velocidade fica sujeita a uma força magnética do tipo F = q v B sen θº D) Correta. Igualando a resultante centrípeta com a força magnética, o raio da trajetória é dado por: q v B sen R m v2 R mv qB E) Incorreta. Ver D. Alternativa: D 28.12 De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para dentro do plano da página (vetor campo magnético), o dedo médio para cima (vetor velocidade): 1. Cargas positivas serão desviadas para esquerda (o polegar apontará para esquerda – vetor força magnética) 2. Cargas negativas serão desviadas para direita (o polegar apontará para direita – vetor força magnética) 3. Partículas neutras não sofrerão desvios. O raio da trajetória é dado por: q v B sen R m v2 R mv qB Alternativa: A 28.13 De acordo com a regra da mão esquerda: Para o próton, o dedo indicador apontando para dentro do plano da página (vetor campo magnético), o dedo médio para direita (vetor velocidade), o polegar apontará para cima (vetor força magnética), assim 1 pode representar a trajetória de saída do próton. Para o elétron, o dedo indicador apontando para dentro do plano da página (vetor campo magnético), o dedo médio para cima (vetor velocidade), o polegar apontará para esquerda, mas como a carga é negativa, o vetor força magnética aponta para direita, assim 2 ou 3 podem representar a trajetória de saída do elétron. Alternativa: D 28.14 I. O raio da trajetória é dado por: q v B sen R m v2 R m v 6 105 100 qB 8 103 3 R = 0,25 m II. De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para dentro do plano da página (vetor campo magnético), o dedo médio para cima (vetor velocidade), o polegar apontará para esquerda (vetor força magnética para uma carga positiva), assim, se a carga fosse negativa, desviaria para a direita não atingindo o ponto Q. III. F = q v B sen θ F = 8 10–3 100 3 sen 90º F = 2,4 N Alternativa: A 28.15 De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para fora do plano da página (vetor campo magnético), o dedo médio para direita (vetor velocidade), o polegar apontará para baixo (vetor força magnética). Com efeito, o movimento da partícula será circular e no sentido horário. Alternativa: 33 (01, 32) 28.16 De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para fora do plano da página (vetor campo magnético), o dedo médio para cima (vetor velocidade), o polegar apontará para a direita (vetor força magnética), para o caso de uma carga positiva, e para esquerda para o caso de uma carga negativa. Quanto ao raio da trajetória, ele pode ser determinado por: q v B sen m v2 R q v m R B A razão q/m é maior para a partícula que apresenta menor raio, ou seja, para a partícula 2. Alternativa: D 28.17 De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para dentro do plano da página, o dedo médio para direita, o polegar apontará para cima. Esse é o sentido da força magnética sobre uma partícula de carga positiva. No caso do elétron (q < 0), o sentido da força é para baixo. Se θ = 90º, a força magnética é a resultante centrípeta: q v B sen R m v2 R mv qB Se θ = 0º, F = q v B sen 0º = 0 Alternativa: 15 (01, 02, 04, 08) 28.18 FE = FM q E = q v B sen θ 5,8 104 = v 2 10–4 v = 2,9 108 m/s Alternativa: B 28.19 Exercício resolvido no material. 28.20 Exercício resolvido no material. FÍS 10C – AULA 29 29.01 Utilizando a regra da mão esquerda, o indicador aponta para baixo (campo magnético), o dedo médio para fora do plano da página (sentido da corrente elétrica), o polegar aponta para direita (vetor força magnética). A intensidade da força é dada por F = B i L sen α Alternativa: A 29.02 Segundo a orientação sugerida, a força gravitacional aponta para dentro do plano da página. A força magnética deve então apontar para fora do plano da página. Utilizando a regra da mão esquerda, o polegar deve apontar para fora do plano da página (vetor força magnética). Assim, o indicador deve apontar para cima (campo magnético), o dedo médio para direita (sentido da corrente elétrica) Alternativa: A 29.03 Para os segmentos de fios que estão paralelos ao campo B em y, a força magnética F é zero, pois α = 0º ou 180º. Para os segmentos de x, primeiro observa-se na direção de x, próximo de N, a força magnética aponta para baixo. No segmento de x próximo de S a força magnética aponta para cima. A espira vai girar em torno de xx’ no sentido antihorário para o observador em O. Resposta: A 29.04 Usando a regra da mão esquerda, tem-se que o dedo médio, indicador da corrente elétrica aponta para a direita. O dedo indicador que representa o campo magnético aponta para dentro do plano. E o polegar que representa a força magnética, aponta para cima. Alternativa: A 29.05 Usando a regra da mão esquerda, tem-se que o dedo médio, indicador da corrente elétrica aponta para baixo. O dedo indicador que representa o campo magnético aponta para dentro do plano. E o polegar que representa a força magnética, aponta para a direita. Alternativa: B 29.06 Usando a regra da mão esquerda, tem-se que o dedo médio, indicador da corrente elétrica aponta para a direita. O dedo indicador que representa o campo magnético aponta para cima. E o polegar que representa a força magnética, aponta para fora do plano. Alternativa: B 29.07 A equação da força magnética é dada por: F = B i L sen α F = 2 3 1 sen 90 F=6N Alternativa: E 29.08 Para que os fios sofram atração, o campo magnético do fio da esquerda tem que estar saindo do plano, enquanto o campo magnético do fio da direita tem que estar entrando no plano. Alternativa: A 29.09 Em B, a força magnética será máxima, pois a corrente está perpendicular ao plano. Em C, a força magnética será mínima, pois a corrente está paralela ao plano. Em A, a força magnética terá valor abaixo da força magnética de B e acima do valor da força magnética em C, pois se tem o ângulo de 45 graus. Alternativa: B 29.10 I. De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para dentro do plano da página (vetor campo magnético), o dedo médio para direita (vetor velocidade), o polegar apontará para cima (vetor força magnética). II. De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para cima (vetor campo magnético), o dedo médio para direita (vetor velocidade), o polegar apontará para fora do plano da página (vetor força magnética). III. De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para fora do plano da página (vetor campo magnético), o dedo médio para cima (vetor velocidade), o polegar apontará para a direita (vetor força magnética). Alternativa: E 29.11 De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para fora do plano da página (vetor campo magnético), o dedo médio para direita (vetor velocidade), o polegar apontará para baixo (vetor força magnética). A equação da força magnética é dada por: F = B i L sen α F = 5,0 10–1 10 0,1 sen 90 F = 5,0 10–1 N. Alternativa: D 29.12 Como i1 e i2 estão no mesmo sentido os fios se atraem. Para fios paralelos tem-se: FM μ i1 i2 L FM = 2 10–5 N/m. 2πd Alternativa: B 29.13 Como i1 e i2 estão em sentidos opostos os fios se repelem. Para fios paralelos tem-se: FM μ i1 i2 L FM = 2 10–4 N/m. 2πd Alternativa: A 29.14 Para fios paralelos tem-se: FM μ i1 i2 L 2πd A permeabilidade magnética do vácuo, as correntes, o comprimento dos fios paralelos, todos esses valores são proporcionais à força F. Já o valor da distancia entre os fios paralelos é inversamente proporcional à F, nesse caso, se aumentar o valor de d, diminui o valor de F. Alternativa: E 29.15 De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para dentro do plano da página (vetor campo magnético), o dedo médio para direita (vetor velocidade), o polegar apontará para baixo (vetor força magnética). A equação da força magnética é dada por: FM = B i L F=mg Igualando as duas equações: B i L = m g 0,3 20 0,2 = m 10 m = 0,12 kg. Alternativa: C 29.16 A corrente elétrica percorre sentido anti-horário, já que sai do polo positivo e vai para o polo negativo. As linhas do campo magnético saem do polo N e chegam no polo S. De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para a direita (vetor campo magnético), o dedo médio para fora do plano da pagina (vetor velocidade), o polegar apontará para cima (vetor força magnética). Alternativa: C 29.17 A corrente elétrica sai do polo positivo e vai para o polo negativo. De acordo com a regra da mão esquerda, com o dedo indicador apontando para a direita (vetor campo magnético), o dedo médio para cima (vetor velocidade), o polegar apontará para dentro do plano da página (vetor força magnética). Alternativa: 02, 32 (34) 29.18 A corrente elétrica sai do polo positivo e vai para o polo negativo. Para fios paralelos tem-se: FM μ i1 i2 L 2πd Mas como i1 e i2 são iguais, tem-se: FM μ i2 L 2πd Portanto FM é proporcional à i2. Como i1 e i2 estão em sentidos opostos os fios se repelem. Alternativa: E 29.19 Exercício resolvido no material. 29.20 Exercício resolvido no material. FÍS 10D - AULA 28 28.01 3 m ....................................... L1 = 100 dB 6 m ....................................... L2 = 94 dB 12 m ..................................... L3 = 88 dB 24 m ..................................... L4 = 82 dB 48 m ..................................... L5 = 76 dB 96 m ..................................... L6 = 70 dB 192 m ................................... L7 = 64 dB 384 m ................................... L8 = 58 dB Alternativa: C 28.02 Da equação de nível sonoro, tem-se: β 10 log 28.03 I β = 10 log 108 β = 80 dB Io Para os homens e as mulheres, IOH = IOM = 10–11 = 10 10–12 W/m2 Alternativa: d 28.04 I. Incorreta. Um som de alta frequência é agudo e um som de baixa frequência é grave. II. Correta. III. Incorreta. O som é uma onda longitudinal que precisa de um meio para se propagar. IV. Correta. V. Incorreta. dB é a unidade para exprimir nível sonoro. Alternativa: a 28.05 Altura depende exclusivamente da frequência. Alternativa: a 28.06 A cada oitava, a frequência é duplicada. Então duas oitavas acima, tem-se: f = 510 Hz f’ = 510 4 = 2040 Hz Alternativa: d 28.07 O nível sonoro é dado pela equação: β 10 log I Io βmin 10 log Imin 1012 10 log 12 0 Io 10 βmax 10 log Imax 1 10 log 12 120 dB Io 10 Alternativa: e 28.08 O nível sonoro é dado pela equação: β 10 log I I 80 10 log 12 I = 10–4 W/m2 Io 10 Alternativa: a 28.09 β 10 log I I 20 10 log 12 I = 10-10 W/m2 Io 10 Alternativa: d 28.10 A equação que relaciona a velocidade com o comprimento de onda e a frequência é dada pela equação: v=f 20 = 262 = 0,00763 m Alternativa: a 28.11 Duas oitavas acima da frequência original: f’ = 4 f f’ = 1048 Hz v = f’ 20 = 1048 = 0,0190 m Alternativa: b 28.12 A equação do nível sonoro é dada pela equação: β 10 log I Io Encontra-se I1 e I2: I1 = 10–5 W/m2 I2 = 10–7 W/m2 A proporção I1 105 100 I2 107 28.13 A potência sonora é dada pela equação: P=IA A área (A) da superfície esférica é: A = 4 π R2 = 20 106 m2 O nível sonoro é dado pela equação: β 10 log I I 120 10 log 12 I = 1 W/m2 Io 10 P = 1 20 106 = 20 106 W Alternativa: a 28.14 O nível sonoro é dado pela equação: β 10 log10 I I β 10 (log10 log ) β 10 100 = 110 dB Io Io Alternativa: a 28.15 O nível sonoro é dado pela equação: S 10 log I I 80 10 log 112 I1 = 10–4 W/m2 Io 10 S 10 log I I 40 10 log 212 I2 = 10–8 W/m2 Io 10 A equação da potência sonora é dada por: P = I A P = 10–4 (4 π d2) P = 0,001256 W A potência sonora não muda com a distância, então tem-se: 0,001256 = 10–8 4 d’2 d’ = 99,9 m Alternativa: a 28.16 Unidade de medida. Força: newtons Pressão: pascals Nível sonoro: decibels Quantidade de matéria: mols Alternativa: d 28.17 A potencia sonora é dada pela equação: P = I 4 π d2 P = IDOR 4 π dDOR2 dDOR = 6,31 m P = ILIM 4 π dLIM2 dLIM = 6309 km Alternativa: b 28.18 O nível sonoro é dado pela equação: β 10 log I β = 65 dB (enunciado) Io β' 10 log2 β β’ = 68 dB Alternativa: d 28.19 a) Incorreta. Os falarmos, geramos sons na frequência de 200 a 10 000 Hz. b) Incorreta. A frequência máxima de audição do ouvido humano é de 20 000 Hz. c) Incorreta. Pode-se ouvir uma frequência entre 200 e 20 000 Hz apenas. d) Correta. e) Incorreta. Pode-se ouvir uma frequência entre 200 e 20 000 Hz apenas. Alternativa: d 28.20 Encontra-se a potência sonora a partir da equação: P = I 4 π d2 P = 10–4 4 π 202 P = 0,50 W Como a potência não se altera com a distância: 0,50 = I’ 4 π 502 I’ = 1,59 10–5 W/m2 Alternativa: d 28.21 a) Incorreta. IO é um valor de referencia, é a intensidade mais baixa de som. (10 –12 W/m2) b) Incorreta. β 10 log 10 Io β = 10dB Io c) Incorreta. β ' 10 log 103 Io β’ = 30 dB Io d) Incorreta. β'' 10 10 β’’= 20 dB e) Correta. Alternativa: e 28.22 a) Encontra-se a potência sonora a partir da equação: P = I 4 π r2 P = 3,0 10–6 4 π 102 P = 0,00377 W b) Pela equação da frequência fundamental, tem-se: L λ 2 E pela equação da velocidade: v=f Isolando e substituindo, tem-se: L v L = 0,17m 2f 28.23 a) A equação do nível sonoro é dada por: β 10 log I I 30 10 log 12 I = 10–9 W/m2 Io 10 I 109 1000 vezes. Io 1012 b) Não, pois estaria exposto a um nível sonoro elevado por um tempo muito maior que 3 minutos. FÍS 10 D - AULA 29 29.01 f = 240 Hz 240 oscilações – 1s x oscilações – 60 s = 1 min x = 14 400 rpm = 1,44 104 rpm alternativa: D 29.02 Se levado para um local quente, o comprimento do pêndulo será ligeiramente maior devido à dilatação. Com efeito, o período do pêndulo será maior e o relógio apresentará um atraso em relação ao horário correto. Se o pêndulo for colocado em um local onde a aceleração da gravidade for menor do que a da Terra, seu período será menor e o relógio estará adiantado em relação ao horário correto. Alternativa: E 29.03 O tempo foi medido através do batimento cardíaco, para resolver o exercício precisa-se transformar o tempo usado no valor da gravidade da Terra para o tempo do batimento cardíaco de Galileu. Com isso, tem-se: f = 86 bat/min 86 60 = 1,43 Hz ou s–1 g = 10 m/s2 10 4,87 m/s2 1, 432 O período é dado pela equação: T 2π L 10 T 2π 9,00 s. g 4,87 Alternativa: C 29.04 O período é dado pela equação: T 2π L 4π2 L g g = 4,0 m/s2. g T2 Alternativa: B 29.05 Um período é dito uma oscilação completa. Tem-se um circulo com seus 4 quadrantes, cada quadrante é chamado de amplitude. A cada duas amplitudes o pêndulo passa por sua posição inicial. A cada quatro amplitudes, o pêndulo completa uma oscilação, que é chamado de período. Alternativa: D 29.06 I. Incorreta. O período de um pêndulo simples não depende da massa do corpo que está oscilando. II. Incorreta. A frequência aumentara se o comprimento do fio for diminuído. III. Correta. IV. Correta. Alternativa: C 29.07 O período de oscilação de um pêndulo simples depende apenas do comprimento e da aceleração da gravidade. O período é dado pela equação: L g T 2π Alternativa: E 29.08 01) Correta. No pêndulo simples, para pequenas amplitudes, há uma força restauradora e oposta ao sentido do movimento. 04) Correta. Como o período é igual ao inverso da frequência, o produto do período e da frequência de um oscilador harmônico é sempre igual a 1. 08) Incorreta. O período é o tempo necessário para completar uma oscilação completa. 16) Incorreta. Quando o corpo passa pela posição de equilíbrio sua velocidade é máxima e aceleração é mínima. Alternativa: 05 (01 + 04) 29.09 O período do pêndulo é dado por: T = 2p L g Em locais de grande altitude, a aceleração da gravidade será menor e, consequentemente, o período será maior. Um relógio de pêndulo nessa localidade irá, portanto, atrasar em relação a outro no nível do mar. No polo norte a aceleração da gravidade é maior do que no Equador, assim o período será menor fazendo com que o relógio apresente-se adiantado. O mesmo ocorre quando o relógio de pêndulo é colocado em Júpiter, onde a aceleração da gravidade é maior do que na Terra. Alternativa: 19 (01 + 02 + 16) 29.10 I. Correta. II. Incorreta. O período de oscilação de um pêndulo simples depende apenas do comprimento e da aceleração da gravidade. III. Incorreta. O período de um pêndulo simples é o inverso da frequência, e o período é dado pela equação: T 2π L . Se o comprimento da corda é duplicado, a frequência de oscilação g passa a ser 1 menor. 2L Alternativa: D 29.11 O período é dado pela equação: T 2π L L T 2π L = 72,25 cm g π2 Alternativa: D 29.12 O período é dado pela equação: T 2π L g T está para a raiz de 1,20 m, sendo assim, o período referente ao outro pendulo terá valor de 0,5 T. Alternativa: E 29.13 O pêndulo funciona com precisão à temperatura de 25 ºC, quando a temperatura diminui a haste do pêndulo se contrai, diminuindo o seu tamanho original. Dessa forma, o período de oscilação do pêndulo é alterado. Para um relógio de pêndulo que está adiantando, deve-se aumentar o seu período e, para isso, aumenta-se o comprimento do pêndulo. Se o relógio está atrasando, faz-se o inverso. Alternativa: E 29.14 O período do pêndulo é dado por: T 2π L g Quando a aceleração da gravidade diminui de um fator 6, o período aumenta em um fator raiz de 6 6 = 2,45 T’ = 1 2,45 ≈ 2,5 s Alternativa: D 29.15 a) Incorreta. A amplitude vale 10 cm. b) Correta. c) Incorreta. A frequência vale 0,5 Hz. d) Incorreta. O período do movimento vale 2 s. e) A velocidade do corpo na posição de equilíbrio não é nula. Alternativa: B 29.16 O período é dado pela equação: T 2π L T = 1,40 s g Mas como se pede apenas no intervalo da primeira amplitude, tem-se: T 1, 40 0,35 s. 4 Alternativa: C 29.17 01) Correta. 02) Correta. 04) Correta. 08) Incorreta. O período é inversamente proporcional à raiz da aceleração da gravidade. 16) Incorreta. A frequência é o inverso do período de oscilação e o período é proporcional à raiz do comprimento de L. Alternativa: 01, 02, 04 (07) 29.18 O período de oscilação não depende da massa do pêndulo, apenas do comprimento do pêndulo e da aceleração da gravidade. Alternativa: A 29.19 a) O período é dado pela equação: T 2π L T = 16,27 s g b) O período não sofreria alterações porque não depende da massa. 29.20 a) O período é dado pela equação: T 2π L L = 0,16 m (comprimento da corda do pêndulo) g Para o relógio inteiro, tem-se: 0,16 + 0,05 = 0,21 m. b) A altura do pêndulo seria de 6,25 m, portanto não caberia no interior da residência.
