Lista de Exercícios 3º Ano

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1 Lista de Exercícios 3º Ano 1. Um atleta envolve sua perna com uma bolsa de água quente, contendo 600 g de água à temperatura inicial de 90 C. Após 4 horas ele observa que a temperatura da água é de 42 C. Determine a perda média de energia da água por unidade de tempo, em cal/s. Dado: c = 1,0 cal/g. C 2. Um aluno simplesmente sentado numa sala de aula dissipa uma quantidade de energia equivalente à de uma lâmpada de 100 W. O valor energético da gordura é de 9,0 kcal/g. Para simplificar, adote 1 cal = 4,0 J. a) Qual o mínimo de quilocalorias que o aluno deve ingerir por dia para repor a energia dissipada? b) Quantos gramas de gordura um aluno queima durante uma hora de aula? 3. As pontes de hidrogênio entre moléculas de água são mais fracas que a ligação covalente entre o átomo de oxigênio e os átomos de hidrogênio. No entanto, o número de ligações de hidrogênio é tão grande (bilhões de moléculas em uma única gota de água) que estas exercem grande influência sobre as propriedades da água, como, por exemplo, os altos valores do calor específico, do calor de vaporização e de solidificação da água. Os altos valores do calor específico e do calor de vaporização da água são fundamentais no processo de regulação de temperatura do corpo humano. O corpo humano dissipa energia, sob atividade normal por meio do metabolismo, equivalente a uma lâmpada de 100 W. Se em uma pessoa de massa 60 kg todos os mecanismos de regulação de temperatura parassem de funcionar, haveria um aumento de temperatura de seu corpo. Supondo que todo o corpo é feito de água, em quanto tempo, aproximadamente, essa pessoa teria a temperatura de seu corpo elevada em 5 ºC? Dado: calor específico da água 4,2 10³ J/kg ºC. 4. Energia térmica, obtida a partir da conversão de energia solar, pode ser armazenada em grandes recipientes isolados, contendo sais fundidos em altas temperaturas. Para isso, pode-se utilizar o sal nitrato de sódio (NaNO 3 ), aumentando sua temperatura de 300ºC pra 550ºC, fazendo-se assim uma reserva para períodos sem insolação. Essa energia armazenada poderá ser recuperada, com a temperatura do sal retornando a 300ºC. Determine a massa de NaNO necessária para se armazenar a mesma quantidade de energia que seria obtida com a queima de 1L de gasolina Em um dia ensolarado, a potência média de um coletor solar para aquecimento de água é de 3 kw. Considerando a taxa de aquecimento constante e o calor específico da água igual a 4200 J/(kg. C), o tempo gasto para aquecer 30 kg de água de 25 C para 60 C será, em minutos, de a) 12,5. b) 15. c) 18. d) 24,5. e) Segundo as unidades convencionais usadas na Física Nuclear, a energia liberada na bomba lançada sobre a cidade de Hiroshima foi de 15 kton. Sabendo que 1 kton corresponde a 10 calorias e considerando que toda a energia liberada pela bomba seja usada para aquecer a água do Lago Igapó I de Londrina, cujo volume é, aproximadamente, litros, e que a temperatura inicial é de 25ºC, a temperatura final da água do lago será de Dado: Calor específico da água: 1 cal/gºc a) 30ºC b) 45ºC c) 55ºC. d) 65ºC e) 95ºC 7. Se o convidarem para saborear um belo cozido português, certamente a última coisa que experimentará entre as iguarias do prato será a batata, pois ao ser colocada na boca sempre parecerá mais quente.... Mas será que ela está sempre mais quente, uma vez que todos os componentes do prato foram cozidos juntos e saíram ao mesmo tempo da panela? Sabemos que, ao entrarem em contato, objetos com temperaturas diferentes tendem a trocar calor até ficarem com a mesma temperatura. Parece estranho, não? Uma coisa é certa: ao comer o cozido a chance de você queimar a boca com a batata é muito maior do que com o pedaço de carne. Comprove isso no próximo cozido que tiver oportunidade de comer. 12

2 (Aníbal Figueiredo. "Física - um outro lado - calor e temperatura." São Paulo. FTD, 1997) Uma batata de 100 g sai direto da geladeira (temperatura interna 6 C) para dentro da panela com 238 g de água (calor específico 1,0 cal/g. C) a 50 C. Depois de algum tempo, quando o equilíbrio térmico é atingido, a temperatura da batata é 40 C. Desprezando a troca de calor com o ambiente, pode-se afirmar corretamente que o calor específico da batata é, em cal/g. C, igual a a) 0,54 b) 0,65 c) 0,70 d) 0,80 e) 0,85 8. Uma sala tem 6 m de largura, 10 m de comprimento e 4 m de altura. Deseja-se refrigerar o ar dentro da sala. Considere o calor específico do ar como sendo 30 J/ (mol K) e use R= 8 J/ (mol K). a) Considerando o ar dentro da sala como um gás ideal à pressão ambiente (P = 10 N/m²), quantos moles de gás existem dentro da sala a 27 C? b) Qual é a quantidade de calor que o refrigerador deve retirar da massa de ar do item (a) para resfriá-ia até 17 C? 9. Determine a quantidade de calor necessária para transformar 100 g de gelo, inicialmente a 0 C, em 100 g de água a 30 C. Sabe-se que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g, o calor latente de evaporação da água é 540cal/g, o calor especifico do gelo e do vapor é 0,5 cal/gºc e o calor específico da água é 1 cal/g C. 10. Determine a quantidade de calor necessária para transformar 100 g de gelo, inicialmente a -10 C, em 100 g de água a 30 C. Sabe-se que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g, o calor latente de evaporação da água é 540cal/g, o calor especifico do gelo e do vapor é 0,5 cal/gºc e o calor específico da água é 1 cal/g C Determine a quantidade de calor necessária para transformar 100 g de gelo, inicialmente a 0 C, em 100 g de vapor d agua a 110 C. Sabe-se que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g, o calor latente de evaporação da água é 540cal/g, o calor especifico do gelo e do vapor é 0,5 cal/gºc e o calor específico da água é 1 cal/g C. 12. Em uma experiência de Termologia, analisou-se a variação da temperatura, medida em graus Celsius, de 100g de uma substância, em função da quantidade de calor fornecido, medida em calorias. Durante o experimento, observou-se que, em uma determinada etapa do processo, a substância analisada apresentou mudança de fase sólida para líquida. Para visualizar o experimento, os dados obtidos foram apresentados em um gráfico da temperatura da substância como função da quantidade de calor fornecido. Determine: a) O calor especifico da substância na fase líquida e seu calor latente especifico de fusão. b) Após a substância atingir a temperatura de 80ºC, cessou-se o fornecimento de calor e adicionou-se à ela 50g de gelo a 0ºC. Supondo que a troca de calor ocorra apenas entre o gelo e a substância, determine a massa de água, fase líquida, em equilíbrio. Dados: Calor latente de fusão do gelo: L = 80 cal/g Calor específico da água: 1,0 cal/(gºc)

3 13. Uma quantidade de 1,5 kg de certa substância encontra-se inicialmente na fase sólida, à temperatura de -20 C. Em um processo a pressão constante de 1,0 atm, ela é levada à fase líquida a 86 C. A potência necessária nessa transformação foi de 1,5 kj/s. O gráfico na figura mostra a temperatura de cada etapa em função do tempo. Calcule a) o calor latente de fusão L(f). b) o calor necessário para elevar a temperatura de 1,5kg dessa substância de 0 a 86 C. 14. Um atleta envolve sua perna com uma bolsa de água quente, contendo 600g de água à temperatura inicial de 90 C. Após 4 horas ele observa que a temperatura da água é de 42 C. A perda média de energia da água por unidade de tempo é: Dado: c = 1,0 cal/g. C a) 2,0 cal/s b) 18 cal/s c) 120 cal/s d) 8,4 cal/s e) 1,0 cal/s 15. Os espaços de um móvel variam com o tempo de acordo com a equação: s = t 2 4t + 5 (SI). Determine: a) a função horária da velocidade; b) a velocidade escalar no instante t = 5 s; c) o instante em que a velocidade escalar se nula. 16. Uma partícula se movimenta com função horária do espaço dada por: s = t + 2,0t 2 (SI) a) Qual a trajetória da partícula? b) A partir de que instante a partícula inverte o sentido de seu movimento? c) Qual a posição do ponto de inversão de sentido de seu movimento? 17. Um ponto material move-se em trajetória retilínea obedecendo à equação horária do espaço: s = 6,0 + 2,0t 1,0t 2, para s em metros e t em segundos. Assinale a opção correta: a) O movimento é sempre progressivo. b) O movimento é sempre retrógrado. c) O movimento é retrógrado até o instante t = 6,0 s e progressivo a partir desse instante. d) O movimento é retrógrado até o instante t = 1,0 s e progressivo a partir desse instante. e) O movimento é progressivo até o instante t = 1,0 s e retrógrado a partir desse instante.

4 18. Um ponto material em movimento adquire velocidade que obedece à expressão V = 10 2 t ( no SI ). Pede-se: a) Velocidade inicial. b) Aceleração. c) A velocidade no instante 6 s. d) O instante que o ponto material muda de sentido. e) No instante 4 s o movimento é Acelerado ou Retardado? 19. Um ponto material está animado de MUV com aceleração escalar igual a -2m/s². Sua velocidade escalar varia no tempo, segundo os dados da tabela abaixo. Determine: t(s) v (m/s) a) A velocidade escalar inicial do movimento; b) Em que intervalos de tempo o movimento é acelerado, em que intervalos de tempo é retardado; c) Em que intervalos de tempo o movimento é progressivo, em que intervalo de tempo é retrógrado. 20. Um carro em movimento adquire velocidade que obedece a função horária v = 30 5 t. Pede-se: a) A velocidade inicial. b) Aceleração. c) O instante que o carro muda de sentido. d) Classifique o movimento ( Acelerado- Retardado) no instante 8 s. 21. É dado o movimento cujo espaço, S, medido na trajetória (em metros) a partir de uma origem, varia em função de tempo conforme: Onde os instantes t estão medidos em segundos. a) Determine o tipo de movimento (MU, MRUV) b) Determine o espaço, a velocidade inicial e a aceleração escalar; c) Determine a função da velocidade escalar em relação ao tempo; d) Determine a posição no instante 5 segundos. 22. Um ciclista A inicia uma corrida a partir do repouso, acelerando 0,50 m/s². Nesse instante, passa por ele outro ciclista B, com velocidade constante de 5,0 m/s e no mesmo sentido que o ciclista A. a) Depois de quanto tempo após a largada o ciclista A alcança o ciclista B? b) Qual a velocidade do ciclista A ao alcançar o ciclista B? 23. As posições de um trem, que percorre uma estrada reta, variam de acordo com a função: s = t + 2 t², onde as posições são dadas em metros e o tempo em segundos, responda, sem se esquecer das unidades: a) Qual a posição inicial do trem, isto é, onde ele se encontrava quando t = 0 s? b) Qual é a velocidade inicial do trem? c ) Qual é o valor da sua aceleração? d) Em que posição deverá estar no instante t = 4 s?

5 24. O gráfico da figura ilustra como o espaço de um corpo varia com o tempo Determine: a) O espaço inicial; b) A velocidade escalar; c) A equação horária; d) O Espaço para t = 10 s 25. Pela secção reta de um condutor passam 12 C em 4 s. Qual a corrente elétrica nesse condutor? 26. Por uma secção transversal de um fio de cobre passam 20C de carga em 2 segundos. Qual é a corrente elétrica? 27.Em cada minuto, a secção transversal de um condutor metálico é atravessada por uma quantidade de carga elétrica de 12C. Qual a corrente elétrica que percorre o condutor? 28.O filamento de uma lâmpada é percorrido por uma corrente de 2A. Calcule a carga elétrica que passa pelo filamento em 20 segundos. 29.Um condutor metálico é percorrido por uma corrente de A. Qual o intervalo de tempo necessário para que uma quantidade de carga elétrica igual a 3C atravesse uma secção transversal do condutor? 30.Pela secção transversal de um condutor metálico passam elétrons durante 2s. Qual a corrente elétrica que atravessa o condutor? É dada a carga elétrica elementar: e = 1, C. 31.Um condutor metálico é percorrido por uma corrente elétrica contínua de 8A. Determine o número de elétrons que atravessam uma secção transversal do condutor em 5s. É dada a carga elétrica elementar: e = 1, C. 32.Um condutor é percorrido por uma corrente de intensidade 20A. Calcule o número de elétrons que passam por uma secção transversal do condutor em 1s (e = 1, C). 33.Determine a carga elétrica que atravessa uma secção reta de um condutor percorrido por uma corrente elétrica de 5 ma em 2 minutos.

6 34.A intensidade da corrente elétrica estabelecida num motor de autorama é 0,1 A. Supondo que este aparelho fique ligado 5,0 min, determine: a) a quantidade de carga que passa por uma seção transversal do fio; b) o número de elétrons livres que passam por essa seção transversal. Considere o módulo da carga do elétron 1,6 x C. 35.A corrente elétrica de um aquecedor elétrico é 7,5 A. Qual a quantidade de carga elétrica que passa pelo aquecedor em 30 segundos? 36.Um fio é atravessado por elétrons em 20s. Qual a intensidade da corrente elétrica nesse fio? 37.Uma lâmpada de lanterna é atravessada por uma carga de 90 C no intervalo de tempo de 1 minuto. Qual a intensidade da corrente, em ampère? 38.Uma lâmpada fluorescente contém em seu interior um gás que se ioniza após a aplicação de alta tensão entre seus terminais. Após a ionização, uma corrente elétrica é estabelecida e os íons negativos deslocam-se com uma taxa de 1,0 x íons/segundo para o pólo A. Os íons positivos se deslocam, com a mesma taxa, para o pólo B. Sabendo-se que a carga de cada íon positivo é de 1,6 x C, pode-se dizer que a corrente elétrica na lâmpada será a) 0,16 A. b) 0,32 A. c) 1,0 x A. d) nula. 39. No circuito elétrico a seguir, estão representados dois geradores idênticos, com = 12 V e r = 1. O amperímetro e o voltímetro são ideais. Determine a) a leitura do amperímetro. b) a leitura do voltímetro. c) a resistência equivalente do circuito. d) a potência dissipada no resistor de 10. e) o rendimento do gerador equivalente.

7 40. Considere o circuito elétrico esquematizado abaixo constituído por um gerador (E, r), dois resistores (R1 e R2), um amperímetro ideal e um voltímetro ideal. De acordo com o esquema, determine os valores indicados no amperímetro e no voltímetro. 41. No circuito mostrado na figura abaixo, determine a corrente IR no resistor R, o valor da resistência R e a força eletromotriz desconhecida No circuito a seguir, determine a leitura do amperímetro A, em amperes, considerando que a bateria fornece 120 V e tem resistência interna desprezível. 43. Abaixo temos esquematizada uma associação de resistências. Qual é o valor da resistência equivalente entre os pontos A e B?

8 44. No trecho de circuito representado a seguir, a potência dissipada pelo resistor de 40 é 10W. A intensidade de corrente elétrica que passa pelo resistor de 2 é: 45.Qual a resistência equivalente da associação a seguir? a) 80 b) 100 c) 90 d) 62 e) No circuito representado no esquema a seguir, a resistência de R2 é igual ao triplo da resistência R1. O valor do resistor R, em ohms, é igual a: a) 20 b) 10 c) 5,0 d) 3,6 e) 1,8 47. Determine a intensidade da corrente que atravessa o resistor R2 da figura quando a tensão entre os pontos A e B for igual a V e as resistências R1; R2 e R3 forem iguais a R a) V/R b) V/3R c) 3V/R d) 2V/3R e) nenhuma das anteriores

9 48. O valor de cada resistor, no circuito representado no esquema a seguir, é 10 ohms. A resistência equivalente entre os terminais X e Y, em ohms, é igual a: 49. Entre os pontos A e B, é aplicada uma diferença de potencial de 30 V. A intensidade da corrente elétrica no resistor de 10 é: a) 1,0 A b) 1,5 A c) 2,0 A d) 2,5 A e) 3,0 A 50. A figura abaixo representa o trecho AB de um circuito elétrico, onde a diferença de potencial entre os pontos A e B é de 30 V. A resistência equivalente desse trecho e as correntes nos ramos i1 e i2 são, respectivamente: a) 5 ; 9,0 A e 6,0 A b) 12 ; 1,0 A e 1,5 A c) 20 ; 1,0 A e 1,5 A d) 50 ; 1,5 A e 1,0 A e) 600 ; 9,0 A e 6,0 A

10 51. Considere um circuito formado por 4 resistores iguais, interligados por fios perfeitamente condutores. Cada resistor tem resistência R e ocupa uma das arestas de um cubo, como mostra a figura a seguir. Aplicando entre os pontos A e B uma diferença de potencial V, a corrente que circulará entre A e B valerá: a) 4V/R b) 2V/R c) V/R d) V/2R e) V/4R 52. Entre os pontos A e B do trecho do circuito elétrico abaixo, a ddp é 80 V. Calcule a resistência equivalente e a intensidade da corrente elétrica entre os pontos A e B.

11 Nº Exercícios 01 1,7,15,24,25,39, ,8,16,23,26,40, ,9,17,22,27,41, ,10,18,21,28,42, ,11,19,20,29,43, ,12,20,19,30,44, ,13,21,18,31,45, ,14,22,17,32,46, ,1,23,16,33,47, ,2,24,15,34,48, ,3,23,16,35,49, ,4,22,17,36,50, ,5,21,15,37,51, ,6,20,18,38,52, ,9,19,17,39,51, ,11,18,19,40,50, ,12,17,20,41,49, ,13,16,21,42,48, ,14,15,22,43,47, ,1,24,23,44,46, ,2,16,24,45,52, ,3,17,15,46,45, ,4,18,16,47,44, ,5,19,17,48,43, ,6,20,18,49,42, ,7,21,19,50,41, ,11,22,20,51,40, ,13,23,21,52,39, ,4,24,22,25,40, ,5,23,24,26,41, ,6,22,23,27,42, ,7,21,22,28,43, ,8,15,17,29,44, ,9,16,18,30,45, ,10,17,19,31,46, ,1,18,20,32,47, ,2,19,21,33,48, ,3,20,22,34,49, ,4,21,23,35,50,

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