FÍSICA II. Justifique todas as suas respostas convenientemente Apresente uma Prova limpa e ordenada

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1 FÍSICA II Duração: 2 H 30 (exactas) 1ª Chamada 22 de Janeiro de 2002 Justifique todas as suas respostas convenientemente Apresente uma Prova limpa e ordenada g = 9,8 m/s 2 1 atm = 1 x 10 5 Pa ρ água = 1 g/cm3 1 ton = 10 3 kg c água = 1 cal/g o C No início da Prova deixe cerca de dez linhas em branco 1- Mostre que a) num escoamento de um fluido o produto da secção A pela velocidade de escoamento v tem unidades de m 3 /s (Caudal); b) que o produto ρ A v tem unidades de kg/s (Caudal Mássico); (Todas as grandezas estão no sistema internacional) 2- Numa sala, onde existe uma atmosfera à pressão normal (1 atm), determine a força a que está sujeita uma janela de dimensões 1 m por 1,5 m. E porque não parte? 3- Bomba Aspirante O ar no interior do tubo é eliminado, pela acção da bomba, criando-se uma região de baixa pressão. No exterior do tubo, sobre o líquido, continua a exercer-se a pressão atmosférica. A que altura máxima sobe a água? 4- Na figura ao lado, a água flui através de uma conduta descendente. Ordene, por ordem decrescente, as quatro secções do tubo de acordo com (a) o caudal, q ; (b) a velocidade do fluido, v ; (c) a pressão da água, p. 5- A um barco afundado prendem-se 12 cilindros de ferro, ocos, com a intenção de o trazer à superfície. Cada cilindro tem de massa 50 kg, tendo de comprimento 5 metros e 0,5 metros de diâmetro. Estes são afundados cheios de água, e posteriormente, cá de cima, bombas de ar comprimido retiram-lhe a água. Qual o esforço total dos 12 cilindros (Força)?

2 TERMODINÂMICA 6- Ao deitar leite a ferver num copo, deve-se colocar primeiro uma colher de metal para que não parta. Porquê? Justifique convenientemente, utilizando os conhecimentos e expressões adequadas. (Dê uma resposta breve e simples.) 7- A distância Porto Lisboa são cerca de 360 km de linha férrea. Se existisse uma única barra que unisse as duas extremidades, de quanto aumentaria em comprimento do Inverno para o Verão (considere como variação de temperatura 30 o C). ( α aço = 11 x 10 6 / o C ) a b c d e 8- Um gás ideal tem a pressão inicial de 3 unidades de pressão e um volume inicial de 4 unidades de volume. A tabela ao lado p dá a pressão e volume no estado final (nas mesmas unidades) V em cinco processos. Qual dos processos não começa e acaba na mesma isotérmica? 9- A Entropia é uma função de estado. Numa transformação irreversível de calor podemos considerar a sua variação como sendo dada por, Mistura-se 1 litro de água à temperatura de 25 o C com um copo de água (1/4 de litro) a 80 o C. a) Qual a temperatura de equilíbrio? b) Determine a variação total de entropia. (se não resolveu a alíne anterior, arbitre um valor para T f ) c) Verifica-se a 2ª Lei da Termodinâmica (Lei da Entropia)? Enuncie-a, de forma simples. COTAÇÕES: 1) 2) 6) (1 valor); 3) 7) 8) (2 valores); 5) (3 valores) 4) 9) (4 valores)

3 FÍSICA II Duração: 2 H 30 (exactas) 2ª Chamada 5 de Fevereiro de 2002 Justifique todas as suas respostas convenientemente Apresente uma Prova limpa e ordenada g = 9,8 m/s 2 1 atm = 1 x 10 5 Pa ρ água = 1 g/cm 3 ρ mercúrio = 13,6 g/cm 3 c água = 1 cal/g o C No início da Prova deixe cerca de dez linhas em branco 1- Considere um bloco de densidade ρ. Um segundo bloco de igual volume tem o triplo da massa do primeiro. Qual a sua densidade? a) ρ b) 3 ρ c) ρ/3 d) 9 ρ e) ρ/9 2- A pressao sanguínea é de 50 mm-hg. Em atmosferas corresponde a que valor? F 2000 kg 3- Dois pistoes de um macaco hidráulico têm de raio 2,7 cm e 20,0 cm. Qual a Força necessária para erguer o bloco de 2000 kg (figura ao lado). 4- Um bloco de madeira flutua na água, conforme mostra a figura. Este bloco tem uma secçao circular e altura h = 3,0 cm. A densidade da madeira é 0,41 g/cm 3. A distancia y da superficie da água ao fundo do cilindro, vale: h y a) é impossível de determinar porque nao é dada a área da base; b) 0,81 cm; c) 3,2 cm d) 1,2 cm e) Nenhuma das anteriores respostas. 5- O lado esquerdo de um tubo em U tem de raio r 1 = 0,82 cm e o lado direito r 2 = 0,41 cm. Sao vertidos mercúrio e óleo no tubo. ( h 1 = 3,50 cm ; h 2 = 37,3 cm ) h 1 h 2 Determine a densidade do óleo.

4 p/pa A pressao como funçao da profundidade num certo líquido 40 está representada no gráfico ao lado. 30 Qual a densidade do líquido? h/m 7- Água escoa-se através de uma conduta. Considera-se a água como sendo um fluido ideal. Qual das seguintes afirmaçoes, para a velocidade e/ou pressao está correcta? a) v A = v B = v C ; b) v A = v B = v C ; p A p B p C c) v A v B v C ; p A = p B = p C d) v A v B v C ; p A p B p C A B C e) v A = v B = v C ; p A > p B > p C TERMODINÂMICA 8- Um recipiente rígido contém ar à pressao atmosférica e à temperatura de 27 0 C. Para que a sua pressao duplique, a temperatura tem que aumentar para que valor? 9- Um bloco de 250 gramas de chumbo é aquecido até C e colocado dentro de uma caldeira de cobre contendo 500 gramas de água. A água está à temperatura inicial de 18,0 0 C. Quando é atingido o equilibrio térmico a temperatura final é de 19,15 0 C. Admitindo que nao há perdas de calor pelo sistema, qual é o calor específico do chumbo? 10- Uma máquina térmica funciona segundo o ciclo reversível p/pa ilustrado na figura a) Qual o trabalho total ao fim de um ciclo? b) Se esta máquina térmica ceder à fonte fria o calor Q, o trabalho realizado pela máquina tem de ser V/m 3 1) pode ser maior que Q ; 2) tem de ser maior que Q ; 3) tem de ser menor que Q ; 4) Q ; 5) zero ; COTACOES: 2) 3) 8) (1 Valor) 1) 5) 7) 9) (2 Valores) 4) 6) 10) (3 valores)

5 Duração: 2 H 30 (exactas) Recurso 20 de Fevereiro de Se a atmosfera terrestre fosse comprimida até que tivesse a densidade da água, cobriria a Terra em que profundidade? ( R TERRA = 6,3 x 10 6 km ) cm C O tubo contém água em equilíbrio. O corpo C está apoiado num êmbolo de massa desprezável. Considere que a pressão atmosférica vale 1 atm. A B a) Determine a pressão absoluta no ponto A; b) Calcule a massa do corpo C. 3- Uma esfera de um determinado material encontra-se em equilíbrio dentro de um recipiente com água. O raio da cavidade é metade do raio exterior. Calcule a densidade (massa volúmica) do material de que é feita a esfera. 4- A figura ao lado mostra um cano de onde sai água a uma velocidade v 2 =15 m/s. Os diâmetros d 1 e d 2 são iguais a 5 cm e 3 cm, respectivamente. a) Qual o volume de água que sai do cano num período de 10 minutos? 1 2 b) Qual a velocidade na parte mais larga do cano? TERMODINÂMICA 5- Um balão cheio de ar tem o volume de 0,10 m 3 quando está a uma temperatura de 27 0 C e à pressão de 1,2 atm. Qual será o seu volume a 7 0 C e a 1,0 atm? 6- Um grupo de exploradores na Antártida pode obter água que necessitam derretendo neve. Considere que a neve está à temperatura inicial de 40 0 C ; que o calor latente de fusão e vaporização da água são, 33,5 kj / kg e 2257 kj / kg, respectivamente; e que o calor específico do gelo (neve) e água valem 2,05 kj / kg K e 4,18 kj / kg K. Quanto calor tem de ser fornecido para fazer um copo de café ( 100 g de água a C )? p / Pa 7- Uma amostra de gás pode passar do estado representado 40 1 pelo ponto 1 para o estado representado pelo ponto 2 através de três caminhos alternativos, como mostrado na C B A figura ao lado V / m 3 Calcule o trabalho que seria executado pelo gás em cada um desses percursos. As questões têm todas a mesma cotação (3 valores) excepto a questão 5, que vale 2 valores