O peso do carrinho vale: P = m g = 1,0 10 (N) P = 10 N a) No ponto A, o esquema das forças que agem no carrinho está dado abaixo:

Transcrição

1 FÍSICA 1ª QUESTÃO Na figura seguinte, um carrinho de massa 1,0 Kg descreve movimento circular e uniforme ao longo de um trilho envergado em forma de circunferência de 2,0 m de raio. A velocidade do carrinho vale 8,0 m/s, sua trajetória pertence ao plano vertical e g =10m/s 2. Supondo que os pontos A e B sejam, respectivamente, o mais alto e o mais baixo do trilho, determine: a) a força que o trilho exerce no carrinho no ponto A. b) a força que o trilho exerce no carrinho no ponto B. c) a velocidade mínima que o carrinho tem que ter no ponto A para que ele execute uma volta completa ao longo do trilho. JUSTIFIQUE SUA RESPOSTA. Como o carrinho executa movimento circular e uniforme, em cada ponto da trajetória a resultante das forças que nele agem deve ser centrípeta. Calculemos a intensidade constante dessa resultante: O peso do carrinho vale: P = m g = 1,0 10 (N) P = 10 N a) No ponto A, o esquema das forças que agem no carrinho está dado abaixo: 1

2 b) No ponto B, o esquema das forças que agem no carrinho está dado a seguir: c) Ao passar em A com a mínima velocidade admissível, o carrinho não troca forças verticais com o trilho. Assim, a única força vertical que nela age é a da gravidade, que desempenha o papel de resultante centrípeta: Ponto A: P = F cp V mim = 10.2 V min = 2 5 m/s 2ª QUESTÃO O experimento mostrado na figura foi montado para elevar a temperatura de certo líquido no menor tempo possível, despendendo uma quantidade de calor Q. Na figura, G é um gerador de força eletromotriz ε, com resistência elétrica interna r, e R é a resistência externa submersa no líquido. Desconsiderando trocas de calor entre o líquido e o meio externo, a) determine o valor de R e da corrente i em função de ε e da potência elétrica P fornecida pelo gerador nas condições impostas. b) represente graficamente a equação característica do gerador, ou seja, a diferença de potencial U em função da intensidade da corrente elétrica i. c) determine o intervalo de tempo transcorrido durante o aquecimento em função de Q, i e ε. 2

3 3

4 3ª QUESTÃO Tem-se uma corda de massa 400g e de comprimento 5m. Sabendo-se que está tracionada de 288N, determine: a) a velocidade de propagação de um pulso nessas condições. b) a intensidade da força de tração nessa corda, para que um pulso se propague com velocidade de 15m/s. M = 400 g = 0,4 kg l = 5 m T = 288 N a) A densidade linear da corda vale: d = m/l.= 0,4/5 d = 0,08 kg/m Aplicando a fórmula de Taylor: V = raiz quadrada de T/d v= raiz quadrada de 288/0,08, portanto v=60 m/s b) Para v' = 15 m/s, tem-se: v' = raiz quadrada de T'/d 15 = raiz quadrada de T'/0, = T'/0,08 portanto T' =18 N 4ª QUESTÃO Um objeto AB postado verticalmente sobre o eixo principal de um espelho côncavo de distância focal FV CF 12 cm, move-se da posição P até C, distantes 6 cm, com velocidade constante v 3 cm/s, conforme figura abaixo. Com base no exposto, a) construa graficamente as imagens do objeto nas posições P e C, nas figuras abaixo: b) Calcule o módulo do deslocamento da imagem. c) Calcule o módulo da velocidade média do deslocamento da imagem. 4

5 a) Ver na figura b) 1º caso (objeto em P) O deslocamento da imagem será dado por: 2º caso (objeto em C) d) Objeto 5

6 5ª QUESTÃO Durante uma transformação termodinâmica um gás ideal monoatômico segue o seguinte processo 1 2 3, conforme mostra a figura. a) Qual a quantidade de calor envolvida entre os processos 1 2? b) E durante o processo 2 3? c) As quantidades de calor obtidas nas letras (a) e (b) são liberadas ou absorvidas pelo gás? Justifique. a) Da primeira lei da termodinâmica, temos que: Q = W + DU, como a transformação é isobárica, então: Q = p DV + (3/2) n R DT, (Eq1) de Clapeyron podemos mostrar que p DV = n R DT, (Eq2) para esse tipo de transformação. Assim, substituindo (Eq 2) em (Eq 1), temos: Q = p DV + (3/2) p DV = (5/2) p DV. Do gráfico temos que p = Pa e DV = m 3, com isso: Q = (5/2) = 150 J. b) 6

7 Esse processo é isovolumétrico (V 3 = V 2 = V, assim o gás não realiza trabalho (W = 0). Assim Q = DU = (3/2) n R DT = (3/2) n R (T 3 - T 2 ) = (3/2) (nrt 3 -nrt 2 ) = (3/2) (p 3 V 3 - p 2 V 2 ) Q = = (3/2) V (p 3 - p 2 ) Com p 3 = Pa, V = m 3 e p 2 = Pa, temos: Q = - (3/2) = - 90 J c) A quantidade de calor envolvida no processo isobárico de 1 para 2 deve ser absorvida pelo gás, note que ele realiza trabalho e ainda aumenta sua temperatura. Isso só é possível se uma fonte térmica fornecer calor para o sistema (gás). Já no processo de 2 para 3 o gás libera calor, pois a energia interna diminui. Uma redução na energia interna nas transformações isocóricas faz com que o sistema libere calor. 7