Atividades Adicionais Física Módulo 4 1. Qual é a intensidade da força de atração elétrica entre um núcleo de um átomo de ferro (Q = 26 e) e seu elétron mais interno (q = e), sabendo-se que este possui uma órbita média de raio r = 1,5 10 12 m? Utilize k 0 = 9,0 10 9 N m 2 /C 2 e e = 1,6 10 19 C. 2. (VUNESP) Dois corpos pontuais em repouso, separados por certa distância e carregados eletricamente com cargas de sinais iguais, repelem-se de acordo com a lei de Coulomb. a) Se a quantidade de carga de um dos corpos for triplicada, a força de repulsão elétrica permanecerá constante, aumentará (quantas vezes?) ou diminuirá (quantas vezes?)? b) Se forem mantidas as cargas iniciais, mas a distância entre os corpos for duplicada, a força de repulsão elétrica permanecerá constante, aumentará (quantas vezes?) ou diminuirá (quantas vezes?)? 3. (FUVEST) Duas cargas elétricas q e +q estão fixas nos pontos A e B, conforme a figura. Uma terceira carga positiva Q é abandonada num ponto da reta AB. Podemos afirmar que a carga Q: a) permanecerá em repouso se for colocada no meio do segmento AB. b) mover-se-á para a direita se for colocada no meio do segmento AB. c) mover-se-á para a esquerda se for colocada à direita de B. d) mover-se-á para a direita se for colocada à esquerda de A. e) permanecerá em repouso em qualquer posição sobre a reta AB. 4. (FAAP) Duas pequenas esferas idênticas, eletrizadas positivamente com cargas Q e 3Q, são colocadas a uma distância d, no vácuo, originando-se entre elas, uma força de intensidade F. A seguir, as esferas são postas em contato e afastadas a uma distância 2d. Determine, em função de F, a nova intensidade da força de repulsão. a) 2F d) F/3 b) F/2 e) 4F c) 3F 5. Determine a aceleração instantânea (intensidade, direção e sentido) sofrida por uma partícula puntiforme de quantidade de carga q = 1 μc e massa m = 1 g, abandonada no vértice P do triângulo equilátero de lado 3,0 m, do esquema a seguir. Despreze a ação da gravidade e considere o meio como sendo o vácuo (k 0 = 9,0 10 9 N m 2 /C 2 ). 6. (FATEC) O gráfico da intensidade da força (F) de atração entre duas cargas puntiformes em função do quadrado da distância (d) é: a) d) b) e) c) 1
7. (MACK) Uma carga elétrica puntiforme com 4,0 μc, que é colocada em um ponto P do vácuo, fica sujeita a uma força elétrica de intensidade 1,2 N. O campo elétrico nesse ponto P tem intensidade de: a) 3,0 10 5 N/C b) 2,4 10 5 N/C c) 1,2 10 5 N/C d) 4,0 10 6 N/C e) 4,8 10 6 N/C 8. (PUC) Seja Q (positiva) a carga gerada do campo elétrico e q 0 a carga de prova em um ponto P, próximo de Q. Podemos afirmar que: a) o vetor campo elétrico em P dependerá do sinal de q 0. b) o módulo do vetor campo elétrico em P será tanto maior quanto maior for a carga q 0. c) o vetor campo elétrico será constante nas proximidades da carga Q. d) a força elétrica em P será constante, qualquer que seja o valor de q 0. e) o vetor campo elétrico em P é independente da carga de prova q 0. 9. (VUNESP) A figura representa uma carga elétrica pontual positiva no ponto P e o vetor campo elétrico no ponto 1, devido a essa carga. 11. (UNICAMP) Duas cargas puntiformes Q 1 = +4 10 6 C e Q 2 = 2 10 6 C estão localizadas sobre o eixo x e distam 3 2 m entre si. a) A que distância de Q 2, medida sobre o eixo x, o campo eletrostático resultante é nulo? b) Qual o módulo da força que atuará sobre uma carga de prova Q 3 = +2 10 6 C colocada a meia distância entre Q 1 e Q 2? 1 Dado: = 9 10 9 N m 2 /C 2. 4πε 0 12. (FATEC) Observe a figura a seguir: Devido à presença das cargas elétricas Q 1 e Q 2, o vetor campo elétrico resultante no ponto P da figura anterior é melhor representada pela alternativa: a) d) b) e) No ponto 2, a melhor representação para o vetor campo elétrico, devido à mesma carga em P, será: a) b) c) d) c) 13. (MACK) O módulo do vetor campo elétrico (E) gerado por uma esfera metálica de dimensões desprezíveis, eletrizada positivamente, no vácuo (k 0 = 9 10 9 N m 2 /C 2 ), varia com a distância ao seu centro (d), segundo o diagrama dado. e) 10. (FUVEST) Numa dada região do espaço existe um campo elétrico uniforme de intensidade 10 +5 N/C. a) Represente as linhas de força desse campo. b) Qual a intensidade da força elétrica que atua sobre um próton no interior desse campo? (Carga do próton: 1,6 10 19 C.) 2 Sendo e = 1,6 10 19 C (módulo da carga do elétron ou do próton) a carga elementar, podemos afirmar que essa esfera possui:
a) um excesso de 1 10 10 elétrons em relação ao número de prótons. b) um excesso de 2 10 10 elétrons em relação ao número de prótons. c) um excesso de 1 10 10 prótons em relação ao número de elétrons. d) um excesso de 2 10 10 prótons em relação ao número de elétrons. e) igual número de elétrons e prótons. 14. (MACK) Uma partícula com carga q negativa e massa m é abandonada em um campo elétrico uniforme de direção vertical e sentido para cima (vide figura). O movimento adquirido por essa carga é: a) retilíneo uniforme, vertical para cima. b) retilíneo uniforme, vertical para baixo. c) retilíneo uniformemente acelerado, vertical para cima. d) retilíneo uniformemente acelerado, vertical para baixo. e) retilíneo uniformemente acelerado, horizontal para a direita. 15. (FUVEST) Uma partícula de carga q. 0 e massa m, com velocidade v 0. 0, penetra numa região do espaço, entre x = 0 e x = a, em que existe apenas um campo elétrico uniforme E. 0 (ver figura). O campo é nulo para x 0 e x. a. a) Qual a aceleração entre x = 0 e x = a? b) Qual a velocidade para x. a? 16. (MAUÁ) Uma carga elétrica puntiforme q 1 = 1,6 10 6 C está fixa num ponto O do espaço, no vácuo. a) Calcule o trabalho necessário para trazer uma outra carga q 2 = 2,8 10 6 C de muito longe para um ponto P à distância r = 0,15 m de O. b) Discuta o sinal do trabalho em função dos sinais das cargas, explicando o significado físico do trabalho positivo e do negativo. Dado: k = ( 1 4πε 0 ) = 9 109 (SI). 17. (FATEC) No vácuo, um próton é submetido exclusivamente à ação de um campo eletrostático uniforme. O próton possui carga (+e). a) A força que o campo exerce no próton depende da velocidade deste. b) Abandonado em repouso, o próton se moverá para pontos de potencial cada vez mais alto. c) Mesmo se for lançado no campo, o próton não se moverá para pontos de potencial mais baixo. d) Se o próton for lançado em direção não parelela ao campo, ele descreverá trajetória curva que não pode ser parabólica. e) Se o próton for lançado em direção não paralela ao campo, ele descreverá trajetória curva que é parabólica. 18. (MACK) Num ponto A do universo, constata-se a existência de um campo elétrico E de intensidade 9,0 10 5 N/C, devido exclusivamente a uma carga puntiforme Q situada a 10 cm dele. Num outro ponto B, distante 30 cm da mesma carga, o vetor campo elétrico tem intensidade 1,0 10 5 N/C. A ddp entre A e B é: a) 8,0 10 5 V d) 2,0 10 4 V b) 6,0 10 5 V e) 1,8 10 4 V c) 6,0 10 4 V 19. (MACK) Uma partícula P com 30 g e carregada eletricamente com 10 μc é abandonada a 2 m de distância de um corpúsculo Q, carregado com 2 mc. Desprezando as ações gravitacionais e adotando k 0 = 9 10 9 N m 2 /C 2, a velocidade de P, quando estiver a 5 m de Q, será: a) 40 m/s b) 50 m/s c) 60 m/s d) 70 m/s e) 80 m/s 20. (MACK) A 40 cm de um corpúsculo eletrizado, coloca-se uma carga puntiforme de 2,0 μc. Nessa posição, a carga adquire energia potencial elétrica igual a 0,54 J. Considerando k 0 = 9 10 9 N m 2 /C 2, a carga elétrica do corpúsculo eletrizado é: a) 20 μc b) 12 μc c) 9 μc d) 6 μc e) 4 μc 21. (PUC) Um condutor esférico e isolado, de raio a, é eletrizado de modo que a sua superfície seja mantida a potencial V 0. O gráfico que melhor representa 3
a variação do potencial V(r), em função da distância r ao centro do condutor esférico, é: a) Um próton desloca-se nessa região. Considere o valor da carga do próton 1,6 10 19 C. b) a) Qual o trabalho realizado sobre o próton quando ele passa da posição 0,01 m a 0,05 m? b) Esboce o gráfico do módulo do campo elétrico em função da distância. c) d) e) 22. (FEI) Determinar o trabalho das forças de campo elétrico de uma carga puntiforme Q = 5,0 μc, para transportar outra carga puntiforme q = 2,0 10 2 μc de um ponto A a outro B, distantes 1,0 m e 2,0 m da carga Q, respectivamente. Esse trabalho é a favor ou contra o campo elétrico? 23. (FUVEST) Considere uma carga positiva q fixa no ponto A e uma carga 3q fixa no ponto B, distante 1 m de A. a) Se em um ponto M sobre a reta A B os potenciais devidos às cargas forem iguais, qual a distância AM? b) Se uma terceira carga for colocada num ponto P sobre o segmento A B e permanecer em equilíbrio, qual a razão entre a distância AP e BP? 24. (FUVEST) O gráfico descreve o potencial elétrico numa região do espaço em função da distância à origem. 4 25. Um pêndulo elétrico tem comprimento = 1,0 m; a esfera suspensa tem m = 10 g, carga q incógnita. No sistema agem a gravidade (adotar g = 10 m/s 2 ) e um campo elétrico horizontal E = 7,5 10 3 N/C. O pêndulo estaciona com a esfera à distância d = 0,60 m da vertical pelo ponto de suspensão. Determinar a carga q (expressa em microloulombs). 26. Um objeto de pequenas dimensões, com carga elétrica q, cria um potencial igual a 1 000 V, num ponto A, a uma distância de 0,10 m (considerando-se nulo o potencial no infinito). a) Determine o valor do campo elétrico no ponto A. b) Determine o valor do potencial e do campo elétrico num ponto B que dista 0,20 m do objeto. 27. (VUNESP) Em 1990, transcorreu o cinquentenário da descoberta dos chuveiros penetrantes nos raios cósmicos, uma contribuição da Física brasileira que alcançou repercussão internacional. O Estado de São Paulo, 21.10.1990, pág. 30. No estudo dos raios cósmicos, são observadas partículas chamadas píons. Considere um píon com carga elétrica +e se desintegrando (isto é, se dividindo) em duas outras partículas: um múon com carga elétrica +e e um neutrino. De acordo com o princípio de conservação da carga, o neutrino deverá ter carga elétrica: a) +e d) 2e b) e e) nula c) +2e 28. (PUC) Os corpos eletrizados por atrito, contato e indução ficam carregados, respectivamente, com cargas de sinais: a) iguais, iguais e iguais. b) iguais, iguais e contrários.
c) contrários, contrários e iguais. d) contrários, iguais e iguais. e) contrários, iguais e contrários. 29. (FATEC) Um bastão pode ser eletrizado em uma de suas extremidades e permanecer neutro na outra extremidade. Isso será possível quando o bastão: a) for de metal. b) for de vidro. c) for de metal, mas muito comprido. d) for de metal, mas receber pequena quantidade de carga. e) for de metal, mais muito curto. 30. (PUC) Colocando-se um corpo carregado positivamente numa cavidade no interior de um condutor neutro, conforme a figura, a polaridade das cargas na superfície externa do condutor, bem como o fenômeno responsável pelo seu aparecimento, serão, respectivamente: a) negativa; contato. b) positiva; fricção. c) negativa; indução. d) positiva; indução. e) neutra, pois o condutor está isolado pelo ar do corpo carregado. 31. (MACK) Uma pessoa mediu a temperatura de seu corpo, utilizando-se de um termômetro graduado na escala Fahrenheit, e encontrou o valor 97,7 F. Essa temperatura, na escala Celsius, corresponda a: a) 36,5 C d) 38,0 C b) 37,0 C e) 38,5 C c) 37,5 C 32. (MACK) Ao nível do mar, um termômetro de gás a volume constante indica as pressões correspondentes a 80 cm de Hg e 160 cm de Hg, respectivamente, para as temperaturas do gelo fundente e da água em ebulição. À temperatura de 20 C, a pressão indicada por ele será de: a) 84 cm de Hg. b) 90 cm de Hg. c) 96 cm de Hg. d) 102 cm de Hg. e) 108 cm de Hg. 33. (MACK) Temos visto ultimamente uma farta divulgação de boletins meteorológicos nos diversos meios de comunicação e as temperaturas são geralmente indicadas nas escalas Fahrenheit e (ou) Celsius. Entretanto, embora seja a unidade de medida de temperatura do SI, não temos visto nenhuma informação de temperaturas em Kelvin. Se o boletim meteorológico informa que no dia as temperaturas mínima e máxima numa determinada cidade serão, respectivamente, 23 F e 41 F, a variação dessa temperatura na escala Kelvin é: a) 7,8 K d) 283 K b) 10 K e) 291 K c) 32,4 K 34. (FATEC) Uma barra de aço de 5,000 m, quando submetida a uma variação de temperatura de 100 C, sofre uma variação de comprimento de 6,0 mm. O coeficiente de dilatação linear do alumínio é o dobro do coeficiente do aço (α A = 2 α aço ); então, uma barra de alumínio de 5,000 m, submetida a uma variação de 50 C, sofre uma dilatação de: a) 3,0 mm. d) 12,0 mm. b) 6,0 mm. e) 18,0 mm. c) 9,0 mm. 35. (MACK) Se uma haste de prata varia seu comprimento de acordo com o gráfico dado, o coeficiente de dilatação linear desse material vale: a) 4,0 10 5 C 1 b) 3,0 10 5 C 1 c) 2,0 10 5 C 1 d) 1,5 10 5 C 1 e) 1,0 10 5 C 1 36. (VUNESP) Duas lâminas metálicas, a primeira de latão e a segunda de aço, de mesmo comprimento a temperatura ambiente, são soldadas rigidamente uma à outra, formando uma lâmina bimetálica, conforme a figura. 5
O coeficiente de dilatação térmica linear do latão é maior que o do aço. A lâmina bimetálica é aquecida a uma temperatura acima da ambiente e depois resfriada até uma temperatura abaixo da ambiente. A figura que melhor representa as formas assumidas pela lâmina bimetálica, quando aquecida (forma à esquerda) e quando resfriada (forma à direita), é: a) b) c) 41. (FATEC) Um bloco maciço de zinco tem forma de cubo, com aresta de 20 cm a 50 C. O coeficiente de dilatação linear médio do zinco é 25 10 6 C 1. O valor, em cm 3, que mais se aproxima do volume desse cubo a uma temperatura de 50 C é: a) 8 060 d) 7 940 b) 8 000 e) 7 700 c) 7 980 42. (PUC) É preciso abaixar de 3 C a temperatura da água do caldeirão, para que o nosso amigo possa tomar banho confortavelmente. Para que isso aconteça, quanto calor deve ser retirado da água? d) e) 37. (FAAP) Duas barras metálicas A e B apresentam o mesmo comprimento a 0 C. Aquecendo as barras à temperatura de 200 C, verifica-se que seus comprimentos diferem de 1 cm. Sabendo que o coeficiente de dilatação linear da barra A é 2 10 5 C 1 e o da barra B é 1 10 5 C 1, determine o comprimento dessas barras a 0 C. 38. (FAAP) Uma esfera de latão de coeficiente de dilatação linear 2 10 5 C 1 tem raio de 200,0 mm a 25 C. Calcule a temperatura máxima da esfera para passar por uma cavidade circular de raio 199,9 mm. 39. (MACK) O coeficiente de dilatação linear de certo material é 3,6 10 6 C 1. Utilizando como unidade de temperatura o F (grau Fahrenheit), então o valor do coeficiente de dilatação linear desse material será: a) 6,3 10 6 F 1 b) 5,6 10 6 F 1 c) 4,0 10 6 F 1 d) 3,6 10 6 F 1 e) 2,0 10 6 F 1 40. (MACK) Uma chapa metálica tem, a 0 C, área de 200 cm 2 e, a 100 C, a sua área vale 200,8 cm 2. O coeficiente de dilatação linear do metal que constitui essa chapa é: a) 8 10 5 C 1 b) 6 10 5 C 1 c) 5 10 5 C 1 d) 4 10 5 C 1 e) 2 10 5 C 1 6 O caldeirão contém 10 4 g de água e o calor específico da água é 1 cal/(g C). a) 20 kcal b) 10 kcal c) 50 kcal d) 30 kcal e) Precisa-se da temperatura inicial da água para determinar a resposta. 43. (FATEC) Um corpo, de massa m = 500 gramas, recebe de uma fonte térmica a quantidade de calor Q = 4 000 cal e, como consequência, a sua temperatura, que originariamente era 20 C, sobe para 30 C. O calor específico do corpo, em cal/(g C), é, então: a) 0,80 d) 1,25 b) 8 e) 0,08 c) 400 44. (MACK) O calor específico de uma determinada substância é 0,18 cal/(g C). Se, ao invés de usarmos a escala Celsius, usássemos a escala Fahrenheit, esse calor específico seria indicado por: 9 a) cal/(g F) 1 690 b) 0,02 cal/(g F) c) 0,10 cal/(g F) d) 0,20 cal/(g F) e) 0,324 cal/(g F) 45. (FUVEST) Calor de combustão é a quantidade de calor liberada na queima de uma unidade de massa do combustível. O calor de combustão do gás de
cozinha é 6 000 kcal/kg. Aproximadamente quantos litros de água à temperatura de 20 C podem ser aquecidos até a temperatura de 100 C com um bujão de gás de 13 kg? Despreze perdas de calor. a) 1 litro d) 1 000 litros b) 10 litros e) 6 000 litros c) 100 litros 46. (MACK) No interior de um calorímetro ideal, colocamos um corpo A à temperatura de 10 C e um corpo B à temperatura de 60 C. Esses corpos possuem a mesma massa e não ocorre mudança do estado de agregação dos materiais. Sabendo que a temperatura de equilíbrio térmico foi 30 C, então a razão c A /c B entre o calor específico do material do corpo A e o calor específico do material do corpo B é: a) 0,50 b) 0,75 c) 1,00 d) 1,50 e) 1,75 47. (FEI) O calor específico de um corpo de massa m = 200 g varia com a temperatura conforme a equação c = 0,005 θ + 0,2 (calor específico em cal/(g C) e temperatura em C). Determinar: a) o calor específico médio entre as temperaturas 20 C e 60 C. b) a quantidade de calor que se deve fornecer ao corpo para elevar sua temperatura de 20 C a 60 C. 48. (FAAP) Um aquecedor elétrico de 840 watts contém 0,5 kg de água inicialmente a 10 C. Estando o sistema termicamente isolado, determine o tempo necessário para que a água atinja 90 C. O calor específico da água é 4 200 J/(kg ºC) e a capacidade térmica do aquecedor é 210 J/ C. 49. (MACK) Dois líquidos de massas idênticas encontram-se inicialmente à temperatura de 80 C e 20 C, respectivamente, e são colocados num calorímetro ideal. O conjunto atinge o equilíbrio térmico a 50 C e, em seguida, é acrescentado um terceiro líquido de massa igual à do primeiro e temperatura a 40 C. Se o calor específico desse terceiro líquido for igual à metade do calor específico do primeiro, a nova temperatura de equilíbrio térmico será: a) 24 C b) 46,7 C c) 48 C d) 50 C e) 60 C 50. (MACK) Três corpos de mesma massa e todos a 100 C tem calores específicos, respectivamente, iguais a 0,50 cal/(g C), 0,40 cal/(g C) e 0,10 cal/(g C). Esses corpos são introduzidos simultaneamente num calorímetro de capacidade térmica desprezível que contém uma massa de água (c = 1,0 cal/(g C)) igual à soma das massas dos corpos, a 40 C. A temperatura de equilíbrio térmico da mistura é: a) 40 C d) 70 C b) 50 C e) 100 C c) 55 C 51. (FAAP) Uma senhora deseja banhar seu filho em água morna à temperatura de 37 C e, para isso, conta com um recipiente de capacidade 20, água fria a 20 C e quente a 30 C. Admitindo que a massa específica da água é 1 g/cm 3 e o calor específico é 1 cal/(g C), e que ambos são constantes e independem da temperatura, calcule as quantidades de água fria e quente que devem ser misturadas, sabendo-se que a senhora deve utilizar 260 kcal para aquecer mais a água. 52. (MACK) Assinale a alternativa correta. a) A capacidade térmica de um corpo indica o quanto de calor devemos fornecer a um grama de substância do corpo para variar a sua temperatura de 1 C. b) O calor específico de uma substância indica o quanto de calor devemos fornecer ou retirar de um grama de substância para variar a sua temperatura de 1 C. c) Uma substância, ao receber ou perder calor latente, varia a sua temperatura. d) Uma substância, ao receber ou perder calor sensível, muda o seu estado de agregação. e) Uma caloria corresponde ao quanto de calor devemos fornecer a um grama de chumbo para variar a sua temperatura de 1 C. 53. (FUVEST) Colocam-se 900 g de gelo a 0 C no interior de um forno de micro-ondas de 1 200 W para serem transformados em água também a 0 C. Admitindo-se que toda a energia fornecida pelo forno será absorvida pelo gelo, devemos programá-lo para funcionar durante: Considere 1 cal = 4 J e o calor latente de fusão do gelo igual a 80 cal/g. a) 3 min d) 12 min b) 4 min e) 0,5 min c) 6 min 7
54. (MACK) Em uma experiência, tomamos um corpo sólido a 0 C e o aquecemos por meio de uma fonte térmica de potência constante. O gráfico a seguir mostra a temperatura desse corpo em função do tempo de aquecimento. A substância que constitui o corpo tem, no estado sólido, calor específico igual a 0,6 cal/(g C). O calor latente de fusão da substância desse corpo é: a) 40 cal/g b) 50 cal/g c) 60 cal/g d) 70 cal/g e) 80 cal/g 55. (MACK) Acidentalmente, deixamos cair uma pedra de gelo de 100 g a 0 C no interior de um calorímetro que contém água a 20 C. A quantidade de calor que devemos fornecer ao conjunto (calorímetro + água), para restabelecermos a temperatura inicial, será de: Dados: calor latente de fusão da água = 80 cal/g; calor específico da água = 1 cal/(g C). a) 2 000 cal b) 6 000 cal c) 8 000 cal d) 10 000 cal e) 12 000 cal 56. (FEI) Um recipiente contém 0,5 kg de água à temperatura de 30 C. Resfria-se o conjunto de modo que a água perde 30 kcal. Sendo L s = 80 cal/g o calor latente de solidificação da água e c = 1 cal/(g C) seu calor específico, qual, em gramas, a massa de água que se solidifica? a) 562,5 b) 462,3 c) 354,5 d) 222,0 e) 187,5 57. (FUVEST) Um pedaço de gelo de 150 g à temperatura de 20 C é colocado dentro de uma garrafa térmica contendo 400 g de água à temperatura de 22 C. 8 Considerando a garrafa térmica como um sistema perfeitamente isolado e com capacidade térmica desprezível, pode-se dizer que ao atingir o equilíbrio térmico o sistema no interior da garrafa apresenta-se como: Dados: Calor específico do gelo = 0,50 cal/(g C); Calor específico da água = 1,0 cal/(g C); Calor de fusão do gelo = 80 cal/g a) um líquido a 10,5 C. b) um líquido a 15,4 C. c) uma mistura de sólido e líquido a 0 C. d) um líquido a 0 C. e) um sólido a 0 C. 58. (MACK) Uma pessoa tem em suas mãos uma jarra contendo 576 m de água pura a 25 C. Querendo tomar água gelada, essa pessoa coloca na jarra 20 cubos de gelo de 2 cm de aresta cada um, a 10 C, e aguarda o equilíbrio térmico. Considerando que apenas gelo e água troquem calor entre si, a temperatura de equilíbrio térmico é: Dados: calor específico da água = 1,0 cal/(g C); calor específico do gelo = 0,5 cal/(g C); calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g; densidade da água = 1 g/cm 3 ; densidade do gelo = 0,8 g/cm 3. a) 0 C d) 6,1 C. b) 2 C. e) 7,2 C. c) 5 C. 59. (UNICAMP) Quatro grandes blocos de gelo, de mesma massa e à mesma temperatura inicial, envoltos em plástico impermeável, são pendurados na parede de um quarto à temperatura de 25 C, com portas e janelas fechadas. Conforme a figura abaixo, os blocos A e B estão pendurados próximos ao teto e os blocos C e D estão próximos ao chão. Os blocos A e D estão enrolados em cobertores; os outros dois não estão. Considere que o único movimento de ar no quarto se dá pela corrente de convecção. a) Reproduza a figura no caderno de respostas e indique com setas o sentido do movimento do ar mais quente e do ar mais frio. b) Qual dos blocos de gelo vai derreter primeiro e qual vai demorar mais para derreter?
60. (PUC) Resolva as seguintes questões: Num ambiente, cujos objetos componentes estão todos em equilíbrio térmico, ao tocarmos a mão numa mesa de madeira e numa travessa de alumínio, temos então sensações térmicas diferentes. Por que isso ocorre? Se aquecermos uma das extremidades de duas barras idênticas, uma de madeira e outra de alumínio, ambas com uma bola de cera presa na extremidade oposta, em qual das barras a cera derreterá antes? Há relação entre este fato e a situação inicial? Dados: condutividade térmica do A = 0,58 cal/(s cm C); condutividade térmica da madeira = = 0,0005 cal/(s cm C). 9
Respostas das Atividades Adicionais Física 1. 2,7 10 3 N 2. a) Se a quantidade de carga de um dos corpos for triplicada, mantendo-se constantes os outros fatores, o módulo da força elétrica também o será. b) Se a distância entre os corpos for duplicada, mantendo-se constantes os outros fatores, o módulo da força elétrica será reduzido a um quarto do seu valor inicial. 3. d 4. d 5. 100 m/s 2 horizontal para a esquerda. 6. a 20. b 21. e 22. 4,5 10 4 J. Esse trabalho foi realizado pela força a favor do campo, representando a quantidade de energia potencial que estava armazenada nele e foi transferida para a partícula na forma de energia cinética. 23. a) Os potenciais devido às cargas são iguais em x 1 = 0,25 m e x 2 = 0,5 m ambos medidos em relação ao ponto A com x 1 entre A e B e x 2 no lado oposto a x 1. b) 0,58 24. a) 1,6 10 16 J b) 7. a 8. e 9. c 10. a) E = 10 +5 N/C b) 1,6 10 14 N 11. a) d = (6 + 3 2 ) m ou d = 10,2 m b) 2,4 10 2 N 12. e 13. d 14. d 15. a) qe i m b) v2 0 + 2qEa m 16. a) 0,27 J b) O trabalho do operador para aproximar as cargas será positiva quando estas tiverem mesmos sinais e negativo no caso de terem sinais opostos. O trabalho positivo indica que o operador deslocou a carga no mesmo sentido da aplicação de sua força. O trabalho negativo indica que o operador aplicou sua força contra o sentido de deslocamento da carga. 17. e 18. c 19. c 25. 10 μc 26. a) 10 4 N/C b) V = 5,0 10 2 V E = 2,5 10 3 N/C 27. e 28. e 29. b 30. d 31. a 32. c 33. b 34. b 35. c 36. c 37. 5 m 38. 0 C 39. e 40. e 41. d 10
42. d 43. a 44. c 45. d 46. d 59. a) O ar frio em torno de B (mais denso) desce fazendo com que o ar quente em torno de A ocupe seu lugar. O ar quente em torno de D (menos denso) sobe, fazendo com que o ar frio em torno de C ocupe o seu lugar, estabelecendo-se assim as correntes de convecção indicadas na figura. 47. a) 0,4 cal/(g C) b) 3,2 10 3 cal 48. 2,2 10 2 s 49. c 50. c 51. V f = 12 V q = 8 52. b 53. b 54. c 55. d 56. e 57. c 58. c b) O bloco B, que não está isolado e recebe o ar mais quente, derreterá primeiro, enquanto o corpo D, que está parcialmente isolado e recebe o ar mais frio, demorará mais para derreter. 60. Isso ocorre devido à condutividade térmica, que no alumínio é maior que na madeira. Logo, o alumínio transmite o calor de forma mais rápida e assim temos sensações térmicas diferentes. Da mesma maneira, também podemos concluir que na barra de alumínio a cera derreterá antes. Esse fato e a situação inicial são ambos explicados da mesma forma. 11