atividades adicionais física -...
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Módulo 4
Atividades Adicionais Física
1. Qual é a intensidade da força de atração elétrica en-tre 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 k0 = 9,0 ⋅ 109 N ⋅ m2/C2 e e = 1,6 ⋅ 10–19 C.
2. (VUNESP) Dois corpos pontuais em repouso, separa-dos 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 tri-plicada, a força de repulsão elétrica permanecerá constante, aumentará (quantas vezes?) ou diminuirá (quantas vezes?)?
b) Se forem mantidas as cargas iniciais, mas a distân-cia entre os corpos for duplicada, a força de repul-são 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/3b) F/2 e) 4Fc) 3F
5. Determine a aceleração instantânea (intensidade, di-reção 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 (k0 = 9,0 ⋅ 109 N ⋅ m2/C2).
6. (FATEC) O gráfico da intensidade da força (F) de atra-ção entre duas cargas puntiformes em função do quadrado da distância (d) é:a)
d)
b)
e)
c)
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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 ⋅ 105 N/Cb) 2,4 ⋅ 105 N/Cc) 1,2 ⋅ 105 N/Cd) 4,0 ⋅ 10–6 N/Ce) 4,8 ⋅ 10–6 N/C
8. (PUC) Seja Q (positiva) a carga gerada do campo elé-trico e q0 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 q0.
b) o módulo do vetor campo elétrico em P será tanto maior quanto maior for a carga q0.
c) o vetor campo elétrico será constante nas proximi-dades da carga Q.
d) a força elétrica em P será constante, qualquer que seja o valor de q0.
e) o vetor campo elétrico em P é independente da carga de prova q0.
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.
No ponto 2, a melhor representação para o vetor campo elétrico, devido à mesma carga em P, será:
a)
b)
c)
d)
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 so-
bre um próton no interior desse campo?
(Carga do próton: 1,6 ⋅ 10–19 C.)
11. (UNICAMP) Duas cargas puntiformes Q1 = +4 ⋅ 10–6 C e Q2 = –2 ⋅ 10–6 C estão localizadas sobre o eixo x e distam 32 m entre si.
a) A que distância de Q2, medida sobre o eixo x, o campo eletrostático resultante é nulo?
b) Qual o módulo da força que atuará sobre uma carga de prova Q3 = +2 ⋅ 10–6 C colocada a meia distância entre Q1 e Q2?
Dado: 14πε0
= 9 ⋅ 109 N ⋅ m2/C2.
12. (FATEC) Observe a figura a seguir:
Devido à presença das cargas elétricas Q1 e Q2, o vetor campo elétrico resultante no ponto P da figura anterior é melhor representada pela alternativa:a)
d)
b)
e)
c)
13. (MACK) O módulo do vetor campo elétrico (E) ge-rado por uma esfera metálica de dimensões des-prezíveis, eletrizada positivamente, no vácuo (k0 = 9 ⋅ 109 N ⋅ m2/C2), varia com a distância ao seu centro (d), segundo o diagrama dado.
Sendo e = 1,6 ⋅ 10–19 C (módulo da carga do elétron ou do próton) a carga elementar, podemos afirmar que essa esfera possui:
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a) um excesso de 1 ⋅ 1010 elétrons em relação ao nú-mero de prótons.
b) um excesso de 2 ⋅ 1010 elétrons em relação ao nú-mero de prótons.
c) um excesso de 1 ⋅ 1010 prótons em relação ao nú-mero de elétrons.
d) um excesso de 2 ⋅ 1010 prótons em relação ao nú-mero 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 v0 . 0, penetra numa região do es-paço, 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 q1 = 1,6 ⋅ 10–6 C está fixa num ponto O do espaço, no vácuo.
a) Calcule o trabalho necessário para trazer uma outra carga q2 = 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 tra-balho positivo e do negativo.
Dado: k = ( 14πε0
) = 9 ⋅ 109 (SI).
17. (FATEC) No vácuo, um próton é submetido exclusi-vamente à ação de um campo eletrostático unifor-me. 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 ⋅ 105 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 ⋅ 105 N/C. A ddp entre A e B é:
a) 8,0 ⋅ 105 V d) 2,0 ⋅ 104 Vb) 6,0 ⋅ 105 V e) 1,8 ⋅ 104 Vc) 6,0 ⋅ 104 V
19. (MACK) Uma partícula P com 30 g e carregada ele-tricamente com 10 μC é abandonada a 2 m de dis-tância de um corpúsculo Q, carregado com 2 mC. Desprezando as ações gravitacionais e adotando k0 = 9 ⋅ 109 N ⋅ m2/C2, a velocidade de P, quando estiver a 5 m de Q, será:a) 40 m/sb) 50 m/sc) 60 m/sd) 70 m/se) 80 m/s
20. (MACK) A 40 cm de um corpúsculo eletrizado, colo-ca-se uma carga puntiforme de 2,0 μC. Nessa posi-ção, a carga adquire energia potencial elétrica igual a 0,54 J. Considerando k0 = 9 ⋅ 109 N ⋅ m2/C2, a carga elétrica do corpúsculo eletrizado é:a) 20 μCb) 12 μCc) 9 μCd) 6 μCe) 4 μC
21. (PUC) Um condutor esférico e isolado, de raio a, é eletrizado de modo que a sua superfície seja manti-da a potencial V0. O gráfico que melhor representa
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a variação do potencial V(r), em função da distância r ao centro do condutor esférico, é:a)
b)
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 equilí-brio, 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.
Um próton desloca-se nessa região. Considere o va-lor da carga do próton 1,6 ⋅ 10–19 C.
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.
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/s2) e um campo elétrico horizontal E = 7,5 ⋅ 103 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 elé-trica 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 elé-
trico 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 par-tículas chamadas píons. Considere um píon com carga elétrica +e se desintegrando (isto é, se divi-dindo) 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) –2eb) –e e) nulac) +2e
28. (PUC) Os corpos eletrizados por atrito, contato e in-dução ficam carregados, respectivamente, com car-gas de sinais:
a) iguais, iguais e iguais.b) iguais, iguais e contrários.
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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 positiva-mente numa cavidade no interior de um condutor neutro, conforme a figura, a polaridade das cargas
na superfície externa do condutor, bem como o fe-nômeno 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 °Cb) 37,0 °C e) 38,5 °Cc) 37,5 °C
32. (MACK) Ao nível do mar, um termômetro de gás a volume constante indica as pressões correspon-dentes a 80 cm de Hg e 160 cm de Hg, respectiva-mente, para as temperaturas do gelo fundente e da água em ebulição. À temperatura de 20 °C, a pres-são 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 divul-gação de boletins meteorológicos nos diversos meios de comunicação e as temperaturas são geral-mente indicadas nas escalas Fahrenheit e (ou) Celsius. Entretanto, embora seja a unidade de medida de temperatura do SI, não temos visto nenhuma infor-mação 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 tem-peratura na escala Kelvin é:
a) −7,8 K d) 283 Kb) 10 K e) 291 Kc) 32,4 K
34. (FATEC) Uma barra de aço de 5,000 m, quando sub-metida 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 do-bro do coeficiente do aço (αA = 2 ⋅ αaço); 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 compri-mento 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 la-tão e a segunda de aço, de mesmo comprimento a temperatura ambiente, são soldadas rigidamente uma à outra, formando uma lâmina bimetálica, conforme a figura.
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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 res-friada 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)
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 compri-mentos 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 dilata-ção linear 2 ⋅ 10–5 °C–1 tem raio de 200,0 mm a 25 °C. Calcule a temperatura máxima da esfera para pas-sar 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 va-lor 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 cm2 e, a 100 °C, a sua área vale 200,8 cm2. O coeficiente de dilatação linear do metal que consti-tui 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
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 cm3, que mais se aproxima do volume desse cubo a uma temperatura de –50 °C é:
a) 8 060 d) 7 940b) 8 000 e) 7 700c) 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 acon-teça, quanto calor deve ser retirado da água?
O caldeirão contém 104 g de água e o calor especí-fico da água é 1 cal/(g ⋅ °C).
a) 20 kcalb) 10 kcalc) 50 kcald) 30 kcale) Precisa-se da temperatura inicial da água para
determinar a resposta.
43. (FATEC) Um corpo, de massa m = 500 gramas, re-cebe de uma fonte térmica a quantidade de calor Q = 4 000 cal e, como consequência, a sua tempera-tura, que originariamente era 20 °C, sobe para 30 °C. O calor específico do corpo, em cal/(g ⋅ °C), é, então:
a) 0,80 d) 1,25b) 8 e) 0,08c) 400
44. (MACK) O calor específico de uma determinada subs-tância é 0,18 cal/(g ⋅ °C). Se, ao invés de usarmos a escala Celsius, usássemos a escala Fahrenheit, esse calor específico seria indicado por:
a) 9
1 690 cal/(g ⋅ °F)
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
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cozinha é 6 000 kcal/kg. Aproximadamente quan-tos litros de água à temperatura de 20 °C podem ser aquecidos até a temperatura de 100 °C com um bu-jão de gás de 13 kg? Despreze perdas de calor.
a) 1 litro d) 1 000 litrosb) 10 litros e) 6 000 litrosc) 100 litros
46. (MACK) No interior de um calorímetro ideal, coloca-mos 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 tempera-tura de equilíbrio térmico foi 30 °C, então a razão cA/cB entre o calor específico do material do corpo A e o calor específico do material do corpo B é:
a) 0,50b) 0,75c) 1,00d) 1,50e) 1,75
47. (FEI) O calor específico de um corpo de massa m = 200 g varia com a temperatura conforme a equa-ção 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 cor-po 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 siste-ma termicamente isolado, determine o tempo ne-cessário 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 encon-tram-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 me-tade do calor específico do primeiro, a nova tempe-ratura de equilíbrio térmico será:a) 24 °Cb) 46,7 °Cc) 48 °Cd) 50 °Ce) 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). Es-ses 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 °Cb) 50 °C e) 100 °Cc) 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/cm3 e o calor especí-fico 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 tempe-ratura 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 tempe-ratura de 1 °C.
c) Uma substância, ao receber ou perder calor la-tente, varia a sua temperatura.
d) Uma substância, ao receber ou perder calor sen-sível, muda o seu estado de agregação.
e) Uma caloria corresponde ao quanto de calor de-vemos fornecer a um grama de chumbo para va-riar 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. Admitin-do-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 minb) 4 min e) 0,5 minc) 6 min
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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/gb) 50 cal/gc) 60 cal/gd) 70 cal/ge) 80 cal/g
55. (MACK) Acidentalmente, deixamos cair uma pedra de gelo de 100 g a 0 °C no interior de um calorí-metro que contém água a 20 °C. A quantidade de calor que devemos fornecer ao conjunto (caloríme-tro + 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 calb) 6 000 calc) 8 000 cald) 10 000 cale) 12 000 cal
56. (FEI) Um recipiente contém 0,5 kg de água à tempe-ratura de 30 °C. Resfria-se o conjunto de modo que a água perde 30 kcal. Sendo Ls = –80 cal/g o calor la-tente de solidificação da água e c = 1 cal/(g ⋅ °C) seu calor específico, qual, em gramas, a massa de água que se solidifica?
a) 562,5b) 462,3c) 354,5d) 222,0e) 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.
Considerando a garrafa térmica como um sistema perfeitamente isolado e com capacidade térmica desprezível, pode-se dizer que ao atingir o equilí-brio térmico o sistema no interior da garrafa apre-senta-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 tempe-ratura 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 fu-são do gelo = 80 cal/g; densidade da água = 1 g/cm3; densidade do gelo = 0,8 g/cm3.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 blo-cos 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 in-dique 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?
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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 alumí-nio, temos então sensações térmicas diferentes. Por que isso ocorre? Se aquecermos uma das extremi-dades 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).
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Respostas das Atividades Adicionais
Física
1. 2,7 ⋅ 10–3 N
2. a) Se a quantidade de carga de um dos corpos for tripli-cada, mantendo-se constantes os outros fatores, o módulo da força elétrica também o será.
b) Se a distância entre os corpos for duplicada, manten-do-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/s2 horizontal para a esquerda.
6. a
7. a
8. e
9. c
10. a) E = 10+5 N/C
b) 1,6 ⋅ 10–14 N
11. a) d = (6 + 32 ) m ou d = 10,2 mb) 2,4 ⋅ 10–2 N
12. e
13. d
14. d
15. a) qEm
→i
b) v20 +
2qEam
16. a) 0,27 Jb) 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
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 po-tencial 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 x1 = 0,25 m e x2 = 0,5 m ambos medidos em relação ao ponto A com x1 entre A e B e x2 no lado oposto a x1.
b) 0,58
24. a) 1,6 ⋅ 10–16 Jb)
25. 10 μC
26. a) 104 N/Cb) V = 5,0 ⋅ 102 V
E = 2,5 ⋅ 103 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
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42. d
43. a
44. c
45. d
46. d
47. a) 0,4 cal/(g ⋅ °C)b) 3,2 ⋅ 103 cal
48. 2,2 ⋅ 102 s
49. c
50. c
51. Vf = 12 Vq = 8
52. b
53. b
54. c
55. d
56. e
57. c
58. c
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 in-dicadas na figura.
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, de-morará mais para derreter.
60. Isso ocorre devido à condutividade térmica, que no alu-mínio 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 pode-mos concluir que na barra de alumínio a cera derreterá antes. Esse fato e a situação inicial são ambos explicados da mesma forma.