Resolução: V 2 = T.senθ R/M V = 3 m/s. d) V = w R w = v/r w = 3/1,2 w = 2,5 rad/s

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Otávio Neves Mirandela
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1 FÍSICA 1ª QUESTÃO Durante uma aula de Física, o Professor Raimundo faz uma demonstração com um pêndulo cônico. Esse pêndulo consiste em uma pequena esfera pendurada na extremidade de um fio, como mostrado nesta figura: nesse pêndulo, a esfera descreve um movimento circular com velocidade de módulo constante, em um plano horizontal, situado a 1,6 m abaixo do ponto em que o fio está preso ao teto. A massa da esfera é 0,40 kg, o raio de sua trajetória é 1,2 m e o comprimento do fio é 2,0 m. Considere a massa do fio desprezível. Despreze, também, qualquer tipo de atrito. Com base nessas informações: a) DESENHE e NOMEIE, na figura, as forças que atuam na esfera. b) CALCULE a tensão no fio. c) CALCULE a velocidade linear da esfera. d) CALCULE a velocidade angular da esfera. a) b) c) V 2 = T.senθ R/M V = 3 m/s d) V = w R w = v/r w = 3/1,2 w = 2,5 rad/s 1

2ª QUESTÃO A figura representa uma máquina térmica de Carnot que recebe de uma fonte quente 1000 cal por ciclo. Sabe-se que as temperaturas das fontes quente e fria, respectivamente, 127 C e 427 C.

2 2ª QUESTÃO A figura representa uma máquina térmica de Carnot que recebe de uma fonte quente 1000 cal por ciclo. Sabe-se que as temperaturas das fontes quente e fria, respectivamente, 127 C e 427 C. Determine: a) o rendimento da máquina b) o trabalho, em joules, realizado pela máquina em cada ciclo c) a quantidade de calor, em joules, rejeitada para a fonte fria (Usar como equivalência 1 cal = 4,2 J) Dados: Q q = 1000 cal T q = 127 C T F = 427 C Convertendo as medidas, temos: T 1 = = 700 K T 2 = = 400 K Q 1 = 1000 cal Q 1 = ,2 = 4200 J a) cálculo do rendimento Como Q 2 / Q 1 = T 2 / T 1, podemos calcular = 1 - T 2 / T 1 Logo, = 1 400K / 700K = 1-0,57 = 0,43 = 43% b) cálculo do trabalho em cada ciclo Sabemos que: = / Q 1 0,43 = / 4200 = ,43 = 1806 J c) cálculo da quantidade de calor rejeitada. Sabemos que = Q 1 - Q = Q 2 Q 2 = = 2394 J Comentário: Essa questão trata da segunda lei da termodinâmica sem muitos rodeios. Solicita do aluno a atenção necessária para discernir as escalas termométricas e atenção ao SI, bem como, compreender matematicamente o conceito de rendimento de uma máquina térmica e ainda compreender a diferença entre trabalho útil, calor fornecido e calor dissipado. 2

3 3ª QUESTÃO Numa experiência rudimentar para se medir a carga eletrostática de uma pequena bolinha de plástico de massa m, carregadas positivamente, pendura-se a bolinha em um fio de seda de comprimento L e massa desprezível. Aproxima-se, ao longo da vertical, uma outra bolinha com carga de valor conhecido Q, até que as duas ocupem a mesma linha horizontal, como mostra a figura. Sabe-se que a distância medida da carga Q até o ponto de fixação do fio de seda vale d e que a constante eletrostática vale k. Sendo g a aceleração da gravidade local, a) represente em uma figura as forças que atuam na bolinha de plástico de massa m. b) encontre uma equação que determine o valor da carga q em função dos dados do enunciado. c) calcule o valor da carga desconhecida q, sendo m = 0,4g, L= 5 cm, Q = 10 nc, d = 4 cm, k = Nm 2 /C 2 e g = 10m/s 2. T Tração do fio F Força Elétrica P- Força Peso b) encontre uma equação que determine o valor da carga q em função dos dados do enunciado. Chamando de x a distância entre as cargas, temos que x 2 = L 2 d 2 => x = (L 2 d 2 ) 1/2 No equilíbrio temos que: => mgx 3 KQqd q mg( L d ) KQd c) calcule o valor da carga desconhecida q,sendo m = 0,4g, L= 5 cm, Q = 10 nc, d = 4 cm, k = Nm 2 /C 2 e g = 10m/s 2. q = = = C 3

4 4ª QUESTÃO Um tanque de fundo plano contém benzeno transparente de índice de refração igual a 1,5. Uma onda de telecomunicações com frequência igual a 100 MHz, emitida de um satélite, incide verticalmente sobre a superfície tranquila do benzeno, sendo em parte refletida na superfície líquida e em parte no fundo do tanque. Sabendo-se que a intensidade da velocidade da luz no vácuo é de 3, m/s, determine a) a intensidade da velocidade da onda no interior do benzeno, bem como seu comprimento de onda. b) as duas menores alturas do benzeno dentro do tanque para que a parcela da onda refletida na superfície líquida seja cancelada pela parcela da onda refletida no fundo do tanque. a) A intensidade da velocidade da onda no interior do benzeno é dada por: n = c/v daí 1,5 = 3, /v v = 2, Se v = f 2, = = 2m. b) Se as ondas se cancelam mutuamente é porque ocorre interferência destrutiva, para tanto. 2 2h n h n 2 4 donde h = n 0,5 n = (1, 3, 5,...) Para n = 1 : h = 1 0,5 h 0,5 m Para n = 3 : h = 3 0,5 h 1,5 m 5ª QUESTÃO O mostrador de um relógio possui cargas pontuais negativas q, -2q, -3q,..., -12q fixas nas posições dos numerais correspondentes. Os ponteiros dos relógios não perturbam o campo. A que horas o ponteiro das horas aponta no mesmo sentido do campo elétrico existente no centro do mostrador? 4

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