FÍSICA. Resolução: a) A pressão do gás é a soma da pressão atmosférica com a pressão provocada pelo peso da tampa do cilindro:

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1 015-1º SIMULADO DISCURSIVO FÍSICA 1ª QUESTÃO Um cilindro de área da base S e altura h possui uma tampa, perfeitamente vedada, de massa m. A tampa encontra-se inicialmente na altura h/ e pode subir e descer livremente, isenta de atritos, num local onde a aceleração da gravidade tem módulo g e a pressão atmosférica é P 0. Um circuito elétrico ligado a uma fonte de tensão E tem um resistor R dentro do cilindro, conforme mostra a figura. Fechando-se a chave C o resistor libera calor, por efeito Joule, que é integralmente absorvido pelo gás. Após um intervalo de tempo Δt, a tampa alcança o topo do cilindro. Determine, em função das variáveis apresentadas, a) a pressão do gás. b) a variação da energia interna do gás. a) A pressão do gás é a soma da pressão atmosférica com a pressão provocada pelo peso da tampa do cilindro: b) O resistor libera calor para o gás: O trabalho realizado pelo gás decorre de uma transformação isobárica: Pela 1ª lei da termodinâmica: 1

2 015-1º SIMULADO DISCURSIVO ª QUESTÃO Determinada massa de gás ideal sofre a transformação cíclica ABCDA mostrada no gráfico. As transformações AB e CD são isobáricas, BC é isotérmica e DA é adiabática. Considere que, na transformação AB, 700kJ de calor tenham sidos fornecidos ao gás e que, na transformação CD, ele tenha perdido 750kJ de calor para o meio externo. Calcule o trabalho realizado pelas forças de pressão do gás na expansão AB e a variação de energia interna sofrida pelo gás na transformação adiabática DA. Calculando o trabalho realizado na expansão AB (W AB ): Como a transformação é isobárica (pressão constante), o trabalho pode ser obtido pelo produto da pressão pela variação do volume. Assim: WAB pab ΔVAB , ,7, J WAB 80 kj. Respondendo à segunda pergunta do enunciado, que é a variação da energia interna na transformação DA: 1ª Solução: 5 5 D Dados: p 4 10 N / m ; p 10 N / m ; N/m ; V A = 0, m ; V D = 0,5 m A Para um gás monoatômico, ideal, a energia interna é dada por: UA pav A U n R T p V UA UD pava pdv D UD pdvd ΔUDA , 10 0,5 1, , 10 ΔUDA 0 kj.

3 015-1º SIMULADO DISCURSIVO ª QUESTÃO O esquema elétrico apresentado abaixo mostra uma bateria com força eletromotriz V 1 = V volts e uma resistência R = R Ω, que pode ser conectada, por meio da chave S 1 1, a um de dois possíveis ramais que fecham o circuito elétrico. No primeiro ramal, encontra-se a resistência R = R Ω e, no segundo ramal, temse outra bateria com força eletromotriz V = V volts e uma resistência R = R Ω. Com base nessas informações, faça o que se pede. a) Com a chave S conectando o ponto 1 ao ponto, determine qual é o valor da corrente elétrica que passa através da resistência R. b) Com a chave S conectando o ponto 1 ao ponto, determine qual é a corrente elétrica que passa através da resistência R 1. c) Ainda com a chave S conectando o ponto 1 ao ponto, determine qual é a potência elétrica dissipada na resistência R. a) Com a chave S conectando o ponto 1 ao ponto, i R = V 1 / R 1 +R = V/R b) Com a chave S conectando o ponto 1 ao ponto, i R1 = (V V 1 )/ (R 1 +R )= V/R c) Ainda com a chave S conectando o ponto 1 ao ponto, P R = R. i R = R. (V/R) = V /4R 4ª QUESTÃO Num experimento de Óptica Geométrica, dispuseram-se um toco de vela e um espelho côncavo gaussiano E, de distância focal 0 cm, como representa a figura: O toco de vela foi deslocado de x o a x 1, com velocidade escalar de módulo 1,0m/s. Enquanto o toco de vela foi deslocado, qual foi o módulo da velocidade escalar média da imagem, expresso em centímetro por segundo?

4 015-1º SIMULADO DISCURSIVO 5ª QUESTÃO Em uma manhã de calmaria, um Veículo Lançador de Satélite (VLS) é lançado verticalmente do solo e, após um período de aceleração, ao atingir a altura de 100 m, sua velocidade linear é constante e de módulo igual a 0,0 m/s. Alguns segundos após atingir essa altura, um de seus conjuntos de instrumentos desprende-se e move-se livremente sob ação da força gravitacional. A figura fornece o gráfico da velocidade vertical, em m/s, do conjunto de instrumentos desprendido como função do tempo, em segundos, medido no intervalo entre o momento em que ele atinge a altura de 100 m até o instante em que, ao retornar, toca o solo. a) Determine a ordenada y do gráfico no instante t = 0 s e a altura em que o conjunto de instrumentos se desprende do VLS. b) Calcule, através dos dados fornecidos pelo gráfico, a aceleração gravitacional do local e, considerando 1,4, determine o instante no qual o conjunto de instrumentos toca o solo ao retornar. a) O enunciado afirma que, após atingir a altura de 100 m, a velocidade torna-se constante e igual a 0 m/s. Ora, de 0 a s, a ordenada y mantém-se constante. Então: y v0 0 m / s. O conjunto de instrumentos desprende-se do VLS no instante que sua velocidade começa a diminuir, quando ele fica apenas sujeito à ação da gravidade, isto é, em t = s. Calculando a área sob a linha do gráfico, encontramos a altura percorrida de 0 a s. Então, a altura h em que o ocorre o desprendimento é: h h 140 m. A aceleração gravitacional do local é igual ao módulo da aceleração escalar do movimento do conjunto de instrumentos após o desprendimento. v 0 0 a 10 m / s g a 10 m / s. t 4 4

5 015-1º SIMULADO DISCURSIVO b) A altura máxima (H) atingida pelo conjunto ocorre no instante t = 4 s, instante em que a velocidade se anula. Calculando a área sob a linha do gráfico de s a 4 s, obtemos a altura percorrida h durante a subida livre. 0() H h h 140 H 160 m. A partir dessa altura, o conjunto entra em queda livre. Então: 1 H g t queda t queda tqueda 4 tqueda 5,6 s. Como a queda livre iniciou-se no instante t = 4 s, o instante t em que o conjunto de instrumentos toca o solo é: t 4 tqueda 4 5,6 t 9,6 s. 5