Lista 3 – Física

Prof. MSc. Sidnei R. Ferreira

Conteúdo da lista:

i. Trabalho e Energia. ii. Temperatura e Calor: Escalas de temperatura, Dilatação térmica, Calorimetria e

Transferência de calor. iii. Termodinâmica.

1. A figura a seguir representa um carrinho de massa m se deslocando sobre o trilho de

uma montanha russa num local onde a aceleração da gravidade é g=10 m/s2.

Considerando que a energia mecânica do carrinho se conserva durante o movimento e,

em P, o módulo de sua velocidade é 8,0 m/s. Qual será a velocidade com que o carrinho

passa no ponto Q?

2. Um bloco de massa igual a 0,5 kg é abandonado 2 m acima de uma mola vertical

de comprimento 0,8 m e constante elástica igual a 100 N/m, conforme a figura

ao lado. Qual o menor comprimento que a mola atingirá?

3. Analise as afirmações sobre trabalho mecânico apresentadas nas alternativas e

indique a correta.

a) Sempre que uma força não nula atua em uma partícula, essa força realiza

trabalho.

b) O trabalho realizado pela força resultante que atua sobre um corpo, na

direção do movimento, é nulo.

c) O trabalho realizado pela força de atrito que atua sobre um corpo em

movimento é nulo.

d) Sobre uma partícula que permanece em repouso pode estar sendo realizado

trabalho.

e) O trabalho realizado pela força que atua sobre um corpo pode ser igual à

variação da energia cinética desse corpo.

4. A potência útil de uma máquina é 6000 W e a potência dissipada corresponde a

20% da potência total recebida por ela. Determine:

a) O rendimento da máquina.

b) A potência total fornecida à máquina.

5. Uma esteira rolante transporta 15 caixas de bebida por minuto, de um depósito

no subsolo até o andar térreo. A esteira tem comprimento de 12 m, inclinação de

30° com a horizontal e move-se com velocidade constante. As caixas a serem

transportadas já são colocadas com velocidade da esteira. Se cada caixa pesa

200N, o motor que aciona esse mecanismo deverá fornecer que potência?

6. Quando medimos a temperatura de uma pessoa, devemos manter o termômetro

em contato com ela durante certo tempo. Por quê?

7. Dois termômetros, um graduado na escala Celsius e o outro na escala

Fahrenheit, são mergulhados num mesmo líquido. A leitura em Fahrenheit

supera em 100 unidades a leitura em Celsius. Qual era a temperatura desse

líquido?

8. Colocam-se 900 g de gelo a 0°C, no interior de um forno microondas de 1200 W

para ser transformado em água também a 0°C (dados: Lf = 80 cal/g; 1 cal = 4J).

Admitindo-se que toda a energia fornecida pelo forno será absorvida pelo gelo,

qual o tempo, em minutos, que devemos programar esse forno microondas?

9. Colocam-se em uma caneca 20 g de café a 80°C e 80 g de leite a 20°C.

Considerando que o café e o leite possuem mesmo calor específico, determine a

temperatura de equilíbrio do café com leite.

10. Em cada situação proposta a seguir, indique o principal processo de transmissão

de calor: (A) Condução, (B) Convecção e (C) Irradiação. ( ) Aquecimento de um alimento em um forno de microondas. ( ) Janaina na praia exposta ao sol. ( ) Resfriamento do conteúdo de uma geladeira. ( ) Danilo em uma sauna.

11. Um recipiente de vidro está fechado por uma tampa metálica e Leonardo

encontra dificuldade em abri-lo. Ele resolve então mergulhar a parte superior do

vidro, onde se encontra a tampa, em água quente. Com isso, ele consegue abrir o

recipiente. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear do metal é maior que

o do vidro, explique por que o procedimento funcionou.

12. O coeficiente médio de dilatação térmica linear do aço é 1,2x10-5

°C-1

. Usando

trilhos de aço de 8,0 m de comprimento, um engenheiro construiu uma ferrovia

deixando um espaço de 0,50 cm entre os trilhos, quando a temperatura era de

28°C. Num dia de sol forte os trilhos soltaram-se dos dormentes. Qual o valor

correspondente da mínima temperatura que deve ter sido atingida pelos trilhos?

13. Uma chapa plana de liga metálica de coeficiente de dilatação linear 2x10-5

°C-1

tem área A0 à temperatura de 20°C. Para que a área dessa placa aumente 1%,

devemos elevar à que temperatura?

14. Um motor térmico recebe 1 200 calorias de uma fonte quente mantida a 227°C e

transfere parte dessa energia para o meio ambiente a 24°C. Qual o trabalho

máximo, em calorias, que se pode esperar desse motor?

15. Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot entre as temperaturas de

500K e 300K, recebendo 2 000J de calor da fonte quente. O calor rejeitado para

a fonte fria e o trabalho realizado pela máquina, em joules, valem quantos?

16. Um gás perfeito descreve o ciclo ABCDA como indica a figura abaixo. P (Pa):

Calcule para o ciclo: o trabalho, o calor e a variação da energia interna.

17. Considere as afirmativas abaixo, relacionadas às transformações de um gás ideal

mostradas na figura:

I - Na transformação ac, o sistema realiza trabalho e recebe calor.

II - As transformações ac e bc têm a mesma variação de energia interna..

III - Na transformação bc, o trabalho é nulo e o sistema cede calor à vizinhança.

Entre as alternativas seguintes, a opção correta é:

a. apenas I e III são verdadeiras

b. apenas II e III são verdadeiras

c. todas são verdadeiras

d. apenas I e II são verdadeiras

e. todas são falsas