LISTA DE EXERCÍCIOS ENVOLVENXO MOV IMENTO ONDULATÓRIO E LEIS DA TERMODINÂMICA. Elaborada pelo prof.marcelo

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1 LISTA DE EXERCÍCIOS ENVOLVENXO MOV IMENTO ONDULATÓRIO E LEIS DA Questão 01 - TERMODINÂMICA Elaborada pelo prof.marcelo A figura mostra dois alto-falantes ligados a um mesmo gerador de ondas. Eles emitem ondas sonoras em fase e de mesmo comprimento de onda λ = 30,0 cm. Considere que a intensidade da onda produzida por cada alto-falante, separadamente, vale I 0 ao longo da reta AB. 1. DESCREVA, qualitativamente, como varia a intensidade do som registrado por um microfone que se desloca ao longo da reta AB. 2. DETERMINE a intensidade do som no ponto P em função da intensidade I 0. Questão 02 Ao vibrar, um diapasão produz uma onda sonora, que corresponde a uma certa nota musical. Essa onda provoca deslocamentos periódicos nas moléculas de ar a partir de suas posições de equilíbrio. O gráfico

2 mostra o deslocamento médio d das moléculas, em nm (10-9 m), em função do tempo t, em ms (10-3 s). 1. Usando informações do gráfico, DETERMINE o período dessa onda sonora. 2. CALCULE o comprimento de onda dessa onda sonora propagando-se no ar. 3. Considere as reproduções do gráfico anterior que se seguem. Em cada uma delas, ESBOCE as curvas que representam as seguintes situações: A) o mesmo diapasão produz um som de maior intensidade. B) outro diapasão produz um som que corresponde a uma nota mais aguda, porém de mesma intensidade. Questão 03 No alto da Serra do Curral, estão instaladas duas antenas transmissoras uma de rádio AM e outra de rádio FM. Entre essa serra e a casa de Nélson, há um prédio, como mostrado nesta figura:

3 Na casa de Nélson, a recepção de rádio FM é ruim, mas a de rádio AM é boa. Com base nessas informações, EXPLIQUE por que isso acontece. Questão 04 Em uma feira de ciências, Rafael apresenta um dispositivo para traçar senóides, como o mostrado na figura abaixo. Esse dispositivo consiste em um pequeno funil cheio de areia, que, pendurado na extremidade de um fio longo, oscila num plano perpendicular à direção do movimento da esteira rolante, mostrada na figura. A areia escoa, lentamente, do funil sobre a esteira, que se move no sentido indicado pela seta. Quando a esteira se move a uma velocidade de 5,0 cm/s, observa-se que a distância entre dois máximos sucessivos da senóide é de 20 cm. Considerando as informações dadas e a situação descrita, CALCULE o período de oscilação do funil. Questão 05 Bruna afina a corda mi de seu violino, para que ela vibre com uma freqüência mínima de

4 680 Hz. A parte vibrante das cordas do violino de Bruna mede 35 cm de comprimento, como mostrado nesta figura: Considerando essas informações, 1. CALCULE a velocidade de propagação de uma onda na corda mi desse violino. 2. Considere que a corda mi esteja vibrando com uma freqüência de 680 Hz. DETERMINE o comprimento de onda, no ar, da onda sonora produzida por essa corda. Questão 06-FUVEST- MODIFICADA A figura ao lado representa imagens instantâneas de duas cordas flexíveis idênticas, C 1 e C 2, tracionadas por forças diferentes, nas quais se propagam ondas.durante uma aula, estudantes afirmaram que as ondas nas cordas C 1 e C 2 têm: I. A mesma velocidade de propagação. II. O mesmo comprimento de onda. III. A mesma frequência. AVALIE a veracidade das afirmativas anteriores e JUSTIFIQUE, utilizando-se de conceitos cientificamente válidos, suas respostas.

5 Questão 07 Um violão possui seis cordas de mesmo comprimento L, porém, de massas diferentes. A velocidade de propagação de uma onda transversal em uma corda é dada por v T /, onde T é a tensão na corda e, sua densidade linear de massa. A corda vibra no modo fundamental, no qual o comprimento L corresponde a meio comprimento de onda. INDIQUE quais são as possíveis modificações que poderão ser feitas para obter um som mais agudo nesta corda? Questão 08 A saúde das pessoas pode estar relacionada, entre outros fatores, às características físicas dos locais onde vivem. Jogadores de futebol, por exemplo, costumam perceber diferenças em seus desempenhos físicos quando os comparam em distintas localidades. Imagine que, em um determinado dia, os dados obtidos em duas cidades, A e B, são os especificados ao lado: A partir dos dados apresentados na tabela, responda: a) Em qual dessas duas cidades um jogador possivelmente sentirá maior desconforto térmico? Justifique sua resposta. Cidade A B Temperatura ( C) Pressão atmosférica (mmhg) Umidade relativa do ar (%) Altitudeem relação ao nível do mar (m) b) Imagine duas amostras de água, com o mesmo volume, densidade e temperatura, as quais foram submetidas ao processo de transformação do estado líquido para o vapor. Para uma delas (amostra 1) são necessárias 268 cal para que o processo se complete, ao passo que para a outra (amostra 2), são necessárias 497 cal. Explique em qual cidade cada uma das amostras foi submetida ao teste e por que necessitaram de quantidades diferentes de calor no processo. Questão 09

6 No interior de um calorímetro ideal, são inseridos 10,0g de vapor d água a 100ºC e 67,5g de gelo a 0ºC, sempre à pressão atmosférica. Sabendo-se que o calor latente de fusão do gelo é 80cal/g e que o calor latente da liquefação do vapor é 540cal/g, DETERMINE, após estabelecido o equilíbrio térmico, o que haverá no interior do calorímetro. Questão 10.Um cubo de gelo dentro de um copo com água resfria o seu conteúdo. Se o cubo tem 10 g e o copo com água tem 200 ml e suas respectivas temperaturas iniciais são 0 Cº e 24 Cº, CALCULE quantos cubos de gelo devem ser colocados para baixar a temperatura da água para 20 Cº? (Considere que o calor específico da água é c a = 1,0 cal/(g Cº), o calor latente de fusão do gelo L = 80 cal/g, e = 1 g/ml) Questão 11 Quando uma pedra é jogada na água é possível observar que a perturbação que ela produz se propaga em toda a superfície livre da água por meio de ondas. O movimento ondulatório apresenta fenômenos, tais como reflexão, refração, difração, polarização, entre outros. Sobre esses fenômenos ondulatórios, assinale o que for correto. 01. Uma onda quando muda de velocidade ao passar de um meio para outro meio pode sofrer reflexão e refração. 02. Ondas sonoras não sofrem o fenômeno de polarização. 04. A difração, através de uma fenda, somente é observada quando a fenda é menor ou da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda. 08. Numa onda polarizada todas as partículas do meio vibram numa única direção perpendicular à direção de propagação da onda. 16. O fenômeno de difração ocorre quando uma onda contorna um obstáculo que, parcialmente, a interrompe. A soma dos itens corretos é

7 Questão 12 Uma menina deseja fazer um chá de camomila, mas só possui 200 g de gelo a 0 ºC e um forno de microondas cuja potência máxima é 800 W. Considere que a menina está no nível do mar, o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g, o calor específico da água é 1 cal/g ºC e que 1 cal vale aproximadamente 4 joules. Usando esse forno sempre na potência máxima, CALCULE o tempo necessário para a água entrar em ebulição. - Questão 13 Uma barra de gelo com massa igual a 5 Kg está a uma temperatura igual a 0º C. Considere que o calor latente de fusão do gelo vale L F = J/Kg. CALCULE a quantidade de calor necessária para derreter completamente a barra de gelo. Questão 14 - (FUVEST SP/2013)-Modificada Em um recipiente termicamente isolado e mantido a pressão constante, são colocados 138 g de etanol líquido. A seguir, o etanol é aquecido e sua temperatura T é medida como função da quantidade de calor Q a ele transferida. Utilizando o gráfico de TxQ, apresentado na figura ao lado, DETERMINE o calor específico molar para o estado líquido e o calor latente molar de vaporização do etanol. Note e adote: Fórmula do etanol: C 2H 5OH Massas molares: C(12 g/mol), H(1 g/mol), O(16 g/mol) Qu

8 estão 15 (UERJ) O auditório do transatlântico, com 50 m de comprimento, 20 m de largura e 5 m de altura, possui um sistema de refrigeração que retira, em cada ciclo, 2,0 x 10 4 J de calor do ambiente. Esse ciclo está representado no diagrama ao lado, no qual P indica a pressão e V, o volume do gás empregado na refrigeração. Calcule: A) a variação da energia interna do gás em cada ciclo; B) o tempo necessário para diminuir em 3 C a temperatura do ambiente, se a cada 6 segundos o sistema reduz em 1 C a temperatura de 25 kg de ar. Questão 16 A máquina térmica é um dispositivo que pode tanto fornecer energia para um sistema quanto retirar. Considere que a máquina térmica opera com um gás ideal em um sistema fechado, conforme o ciclo ilustrado na figura ao lado. De acordo com o exposto. a) CALCULE o trabalho total em um ciclo;

9 b) EXPLIQUE como ela opera, ou seja, qual é a sua função? Justifique sua resposta; c) CALCULE a temperatura no ponto C, considerando que a temperatura no ponto A é de 300 K. Questão 17 Um gás ideal sofre três transformações termodinâmicas, percorrendo o seguinte ciclo. Q R :expansão isobárica R S : transformação isovolumétrica S Q : compressão isotérmica Apenas a transformação QR está representada no gráfico da pressão P, em função dovolume V, desse gás. 1. LOCALIZE no gráfico acima o estado S e trace as "curvas" RS e SQ para que tal ciclo aconteça. JUSTIFIQUE sua resposta.

10 2. CALCULE o trabalho realizado pelo gás: A. Na transformação QR. B. Na transformação RS. 3. DETERMINE em que estado de gás, Q, R ou S, a energia cinética média das moléculas é maior. JUSTIFIQUE suaresposta. Questão 18 Um reservatório fechado contém certa quantidade de hélio gasoso à pressão p i. Num primeiro processo, esse gás é aquecido, lentamente, de uma temperatura inicial T i até uma temperatura T F. Num segundo processo, um pequeno orifício é aberto na parede do reservatório e, por ele, muito lentamente, deixa-se escapar um quarto do conteúdo inicial do gás. Durante esse processo, o reservatório é mantido à temperatura T F. Considerando essas informações, 1. ESBOCE, no quadro ao lado, o diagrama da pressão em função da temperatura do gás nos dois processos descritos. JUSTIFIQUE sua resposta.

11 2. Considere que p i = 1,0 x10 5 N/m 2 e que as temperaturas são T I = 27 ºC e T F = 87 ºC. CALCULE o valor da pressão do gás no interior do reservatório, ao final do segundo processo.