DISCIPLINA: FÍSICA PROFESSOR: Erich/ André DATA: 17/12/2015 VALOR: 20,0 NOTA: ASSUNTO: TRABALHO DE RECUPERAÇÃO FINAL SÉRIE: 2 a EM Circule a sua turma: Funcionários: 2 o A 2ºB Anchieta:2 o NOME COMPLETO: I N S T R U Ç Õ E S 1. Este trabalho contém 20 questões, sendo 5 fechadas e 15 questões discursivas; 2. Nas questões de múltipla escolha, marque, a caneta, apenas uma alternativa; 3. As questões discursivas devem ser resolvidas a lápis dentro de cada espaço disponibilizado na própria folha, sendo somente as respostas assinaladas a caneta; 4. A expressão do raciocínio na resolução das questões discursivas é OBRIGATÓRIA. 1 Em um copo, de capacidade térmica 60 cal/ºc e a 20 ºC foram colocados 300 ml de suco de laranja, também a 20 ºC e, em seguida, dois cubos de gelo com 20 g cada um, a 0 ºC. Considere os dados da tabela: Nº: Bom trabalho! Sabendo que a pressão atmosférica local é igual a 1 atm, desprezando perdas de calor para o ambiente e considerando que o suco não transbordou quando os cubos de gelo foram colocados, CALCULE a temperatura da bebida, em C, no instante em que o sistema entra em equilíbrio térmico.(valor: 1,0 ponto) 2 Um recipiente isolado contém uma massa de gelo, M = 5,0 kg, à temperatura T = 0 ºC. Por dentro desse recipiente, passa uma serpentina pela qual circula um líquido que se quer resfriar. Suponha que o líquido entre na serpentina a 28 ºC e saia dela a 8 ºC. O calor específico do líquido é c L = 1,0 cal/gºc, o calor latente de fusão do gelo é L F = 80 cal/g e o calor específico da água é C A = 1,0 cal/gºc. (Valor: 1,0 ponto) 1
A) Qual é a quantidade total de líquido (em kg) que deve passar pela serpentina de modo a derreter todo o gelo? B) Quanto de calor (em kcal) a água (formada pelo gelo derretido) ainda pode retirar do líquido que passa pela serpentina até que a temperatura de saída se igual e à de entrada (28 ºC). 3 A energia consumida por uma pessoa adulta em um dia é igual a 2 400 kcal. Determine a massa de gelo a 0 C que pode ser totalmente liquefeita pela quantidade de energia consumida em um dia por um adulto. Em seguida, calcule a energia necessária para elevar a temperatura dessa massa de água até 30 C. (Valor: 1,0 ponto) 4 Um recipiente, cujo volume é exatamente 1.000 cm 3, à temperatura de 20 C, está completamente cheio de glicerina a essa temperatura. Quando o conjunto é aquecido até 100 ºC, são entornados 38,0 cm 3 de glicerina. Dado: coeficiente de dilatação volumétrico da glicerina = 0,5 x 10-3 ºC-1. 2
CALCULE: (Valor: 1,0 ponto) A) a dilatação real da glicerina; B) a dilatação do frasco; C) o valor do coeficiente de dilatação volumétrica do recipiente. 5 Um incêndio ocorreu no lado direito de um dos andares intermediários de um edifício construído com estrutura metálica, como ilustra a figura 1. Em consequência do incêndio, que ficou restrito ao lado direito, o edifício sofreu uma deformação, como ilustra a figura 2. (Valor: 1,0 ponto) 3
Com base em conhecimentos de termologia, explique por que o edifício entorta para a esquerda e não para a direita. 6 Analise o gráfico a seguir, que representa uma transformação cíclica ABCDA de 1mol de gás ideal. (Valor: 1,0 ponto) A) IDENTIFIQUE a transformação sofrida pelo gás em cada etapa. A B: ; B C: ; C D: ; D A:. J B) CALCULE os valores das temperaturas nos pontos A, B, C e D. (Considere R 8 ). K mol 4
C) CONSTRUA o gráfico da Pressão x Temperatura correspondente. D) CONSTRUA o gráfico do Volume x Temperatura correspondente. D) Calcule o trabalho realizado pelo gás durante o ciclo ABCDA. 5
7 A figura a seguir apresenta um conjunto de transformações termodinâmicas sofridas por um gás perfeito. Na transformação 1 2 são adicionados 200 J de calor ao gás, levando-o a atingir uma temperatura de 333 K no ponto 2. (Valor: 1,0 ponto) A partir desses dados, DETERMINE: A) a variação da energia interna do gás no processo 1 2; B) a temperatura do gás no ponto 5; 6
C) a variação da energia interna do gás em todo o processo termodinâmico 1 5. 8 Suponha que uma colheitadeira de grãos que se comporta como uma máquina térmica de Carnot funcione entre as temperaturas de 27 ºC e 327 ºC, a partir de uma potência recebida de 1.000 W. Calcule, em joules, a quantidade máxima de energia que essa máquina pode transformar em trabalho mecânico em 1 segundo. Para a marcação no caderno de respostas, despreze, caso exista, a parte fracionária do resultado final obtido, após realizar todos os cálculos solicitados. (Valor: 1,0 ponto) 9 A máquina térmica é um dispositivo que pode tanto fornecer energia para um sistema quanto retirar. 7
Considere que a máquina térmica opera com um gás ideal em um sistema fechado, conforme o ciclo ilustrado acima. De acordo com o exposto, (Valor: 1,0 ponto) A) calcule o trabalho total em ciclo; B) explique como ela opera, ou seja, qual é a sua função? Justifique sua resposta; C) calcule a temperatura no ponto C, considerando que a temperatura do ponto A é de 300 K. 8
10 Uma pessoa projeta em uma tela a imagem de uma lâmpada, porém, em um tamanho quatro vezes maior do que seu tamanho original. Para isso, ela dispõe de um espelho esférico e coloca a lâmpada a 60 cm de seu vértice. A partir da situação descrita, responda: (Valor: 1,0 ponto) A) Que tipo de espelho foi usado e permitiu esse resultado? Justifique matematicamente sua resposta. B) Se um outro objeto for colocado a 10 cm do vértice desse mesmo espelho, a que distância dele a imagem será formada? 9
11 Um lápis é colocado perpendicularmente à reta que contém o foco e o vértice de um espelho esférico côncavo. Considere os seguintes dados: - comprimento do lápis = 10 cm; - distância entre o foco e o vértice = 40 cm; - distância entre o lápis e o vértice = 120 cm. Calcule o tamanho da imagem do lápis. (Valor: 1,0 ponto) O enunciado a seguir se refere às questões 12 e 13. (Valor: 1,0 ponto cada questão) Conforme a ilustração a seguir, um objeto de 10 cm de altura move-se no eixo de um espelho esférico côncavo com raio de curvatura R = 20 cm, aproximando-se dele. O objeto parte de uma distância de 50 cm do vértice do espelho, animado com uma velocidade constante de 5 cm/s. Responda ao que se pede. 12 No instante t = 2 s, quais são as características da imagem formada? Justifique. 10
13 No instante t = 7 s, qual é a posição e tamanho da imagem formada? Justifique. 14 Com o objetivo de obter mais visibilidade da área interna do supermercado, facilitando o controle da movimentação de pessoas, são utilizados espelhos esféricos cuja distância focal em módulo é igual a 25 cm. Um cliente de 1,6 m de altura está a 2,25 m de distância do vértice de um dos espelhos. (Valor: 1,0 ponto) A) Indique o tipo de espelho utilizado e a natureza da imagem por ele oferecida. B) Calcule a altura da imagem do cliente. 15 Um espelho côncavo tem um raio de curvatura R = 2,0 m. A que distância do centro do espelho, em centímetros, uma pessoa deve se posicionar sobre o eixo do espelho para que a ampliação de sua imagem seja 11
A = +2? (Valor: 1,0 ponto) 16 Assinale a alternativa incorreta, considerando os elementos e os fenômenos ópticos. (Valor: 1,0 ponto) A) A luz é uma onda eletromagnética que pode sofrer o efeito de difração. B) A lupa é constituída por uma lente divergente. C) O cristalino do olho humano comporta-se como uma lente convergente. D) As ondas longitudinais não podem ser polarizadas porque oscilam na mesma direção da propagação. E) O espelho esférico côncavo é usado para ampliar a imagem dos objetos colocados bem próximos a ele. 17 Um objeto foi colocado sobre o eixo principal de um espelho côncavo de raio de curvatura igual a 6,0 cm. A partir disso, é possível observar que uma imagem real foi formada a 12,0 cm de distância do vértice do espelho. Dessa forma, é CORRETO afirmar que o objeto encontra-se a uma distância do vértice do espelho igual a: (Valor: 1,0 ponto) A) 2,0 cm. B) 4,0 cm. C) 5,0 cm. D) 6,0 cm. E) 8,0 cm. 18 O gráfico a seguir representa uma onda que se propaga com velocidade constante de 200 m/s. A amplitude (A), o comprimento de onda ( λ ) e a frequência (f) da onda são, respectivamente: (Valor: 1,0 ponto) A) 2,4 cm; 1,0 cm; 40 khz. B) 2,4 cm; 4,0 cm; 20 khz. C) 1,2 cm; 2,0 cm; 40 khz. D) 1,2 cm; 2,0 cm; 10 khz. E) 1,2 cm; 4,0 cm; 10 khz. 12
19 Uma das atrações mais frequentadas de um parque aquático é a piscina de ondas. O desenho abaixo representa o perfil de uma onda que se propaga na superfície da água da piscina em um dado instante. Um rapaz observa, de fora da piscina, o movimento de seu amigo, que se encontra em uma boia sobre a água e nota que, durante a passagem da onda, a boia oscila para cima e para baixo e que, a cada 8 segundos, o amigo está sempre na posição mais elevada da onda. (Valor: 1,0 ponto) O motor que impulsiona as águas da piscina gera ondas periódicas. Com base nessas informações, e desconsiderando as forças dissipativas na piscina de ondas, é possível concluir que a onda se propaga com uma velocidade de: A) 0,15 m/s. B) 0,30 m/s. C) 0,40 m/s. D) 0,50 m/s. E) 0,60 m/s. 20 Analise a figura abaixo, que mostra uma corda presa nas duas extremidades, vibrando de modo a produzir três meios comprimentos de onda λ/2, na extensão de 1,2 m. Admitindo que, durante a vibração da corda, é originada a onda estacionária representada na figura, cujos ventres oscilam 120 vezes por segundo, é possível afirmar que a velocidade de propagação dos pulsos, na corda, é igual a: (Valor: 1,0 ponto) A) 30 m/s. B) 84 m/s. C) 96 m/s. D) 110 m/s. E) 120 m/s. 13