física - casd - revisão

8/14/2019 Fsica - CASD - Reviso

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FsicaBrasil

RREEVVIISSOO 22 BBIIMMEESSTTRREE

1. (Fuvest 2004) Um cilindro contm uma certa massaMo de um gs a To = 7C (280 K) e presso Po. Elepossui uma vlvula de segurana que impede apresso interna de alcanar valores superiores a Po. Seessa presso ultrapassar Po, parte do gs liberadapara o ambiente. Ao ser aquecido at T = 77C (350 K),a vlvula do cilindro libera parte do gs, mantendo apresso interna no valor Po. No final do aquecimento, amassa de gs que permanece no cilindro ,aproximadamente, dea) 1,0 Mob) 0,8 Moc) 0,7 Mod) 0,5 Moe) 0,1 Mo

2. (Fuvest 2002) Um equipamento possui um sistemaformado por um pisto, com massa de 10kg, que semovimenta, sem atrito, em um cilindro de secotransversal S = 0,01m2. Operando em uma regio ondea presso atmosfrica de 10,0104 Pa (1 Pa = 1N/m2), o ar aprisionado no interior do cilindro mantm opisto a uma altura H = 18 cm.

Quando esse sistema levado a operar em uma regioonde a presso atmosfrica de 8,0104Pa, mantendo-se a mesma temperatura, a nova altura H no interior docilindro passa a ser aproximadamente dea) 5,5 cmb) 14,7 cmc) 20 cm

d) 22 cme) 36 cm

3. (Fuvest 2002) Um cilindro, com comprimento de1,5m, cuja base inferior constituda por um bomcondutor de calor, permanece semi-imerso em umgrande tanque industrial, ao nvel do mar, podendo serutilizado como termmetro. Para isso, dentro docilindro, h um pisto, de massa desprezvel e isolantetrmico, que pode mover-se sem atrito. Inicialmente,com o ar e o lquido do tanque temperatura ambientede 27C, o cilindro est aberto e o pisto encontra-sena posio indicada na figura 1. O cilindro , ento,

fechado e, a seguir, o lquido do tanque aquecido,fazendo com que o pisto atinja uma nova posio,indicada na figura 2.

Supondo que a temperatura da cmara superior Apermanea sempre igual a 27C, determine:a) A presso final P1, em Pa, na cmara superior A.

b) A temperatura final do lquido no tanque, em C ouem K.

4. (Fuvest 2001) Um compartimento cilndrico, isoladotermicamente, utilizado para o transporte entre umnavio e uma estao submarina. Tem altura Ho=2,0m erea da base So =3,0m

2. Dentro do compartimento, o arest inicialmente presso atmosfrica (Patm) e a27C, comportando-se como gs ideal. Por acidente, osuporte da base inferior do compartimento no foitravado e a base passa a funcionar como um pisto,subindo dentro do cilindro medida que ocompartimento desce lentamente dentro d'gua, semque ocorra troca de calor entre a gua, o ar e asparedes do compartimento. Considere a densidade dagua do mar igual densidade da gua (103 kg/m3).Despreze a massa da base. Quando a base inferiorestiver a 40m de profundidade, determine:

a) A presso P do ar, em Pa, dentro do compartimento.b) A altura H, em m, do compartimento, que permaneceno inundado.c) A temperatura T do ar, em C, no compartimento.

5. Curvas P V para uma massa de ar que, Patm e27C, ocupa 1m3: (A) isobrica, (B) isotrmica, (C) semtroca de calor, (D) volume constante.


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6. (Fuvest 2001) Um gs, contido em um cilindro, presso atmosfrica, ocupa um volume Vo, temperatura ambiente To (em kelvin). O cilindro contmum pisto, de massa desprezvel, que pode mover-sesem atrito e que pode at, em seu limite mximo,duplicar o volume inicial do gs. Esse gs aquecido,fazendo com que o pisto seja empurrado ao mximo etambm com que a temperatura do gs atinja quatrovezes To. Nasituao final, a presso do gs no cilindro dever ser

a) metade da presso atmosfrica

b) igual presso atmosfricac) duas vezes a presso atmosfricad) trs vezes a presso atmosfricae) quatro vezes a presso atmosfrica

7. (Unicamp 2007) O diagrama a seguir representa ociclo de combusto de um cilindro de motor a lcool.

Durante a compresso (trecho i-f) o volume da mistura reduzido de Vi para Vf. A razo de compresso r definida como r = V i/Vf. Valores tpicos de r paramotores a gasolina e a lcool so, respectivamente, r(g)= 9 e r(a) = 11. A eficincia termodinmica E de ummotor a razo entre o trabalho realizado num ciclocompleto e o calor produzido na combusto. A

eficincia termodinmica funo da razo decompresso e dada por: E 1-1/r.a) Quais so as eficincias termodinmicas dosmotores a lcool e gasolina?b) Encontre a temperatura da mistura ar-lcool aps acompresso (ponto f do diagrama).Considere a mistura como um gs ideal.Dados: 11 10/3.

8. (Ita 2006) Um mol de um gs ideal ocupa umvolume inicial Vo temperatura To e presso Posofrendo a seguir uma expanso reversvel para umvolume V1. Indique a relao entre o trabalho que realizado por:(i) W(i), num processo em que a presso constante.(ii) W(ii), num processo em que a temperatura constante.

(iii) W(iii), num processo adiabtico.

9. (Ufrj 2005) Faz-se um sistema passar de um certoestado A para um outro estado B por meio de doisprocessos distintos, I e II, conforme mostra o grficopresso x volume.

Em qual dos dois processos houve maior absoro de

calor? Justifique.

10. (Ita 2004) Uma mquina trmica opera com ummol de um gs monoatmico ideal. O gs realiza o cicloABCA, representado no plano PV, conforme mostra afigura.

Considerando que a transformao BC adiabtica,calcule:a) a eficincia da mquina;b) a variao da entropia na transformao BC.

11. (Ita 2003) Uma certa massa de gs ideal realiza ociclo ABCD de transformaes, como mostrado no

diagrama presso volume da figura. As curvas AB e CDso isotermas.Pode-se afirmar quea) o ciclo ABCD corresponde a um ciclo de Carnot.b) o gs converte trabalho em calor ao realizar o ciclo.


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c) nas transformaes AB e CD o gs recebe calor.d) nas transformaes AB e BC a variao da energiainterna do gs negativa.e) na transformao DA o gs recebe calor, cujo valor igual variao da energia interna.

12. (Fuvest 1999) Um veculo para competio deacelerao (drag racing) tem massa M = 1100kg, motorde potncia mxima P = 2,64 x 106W (~ 3.500 cavalos)e possui um aeroflio que lhe imprime uma foraaerodinmica vertical para baixo, FA, desprezvel embaixas velocidades. Tanto em altas quanto em baixasvelocidades, a fora vertical que o veculo aplica pistahorizontal est praticamente concentrada nas rodasmotoras traseiras, de 0,40m de raio. Os coeficientes deatrito esttico e dinmico, entre os pneus e a pista, soiguais e valem =0,50. Determine:a) A mxima acelerao do veculo quando suavelocidade de 120m/s, (432km/h), supondo que nohaja escorregamento entre as rodas traseiras e a pista.Despreze a fora horizontal de resistncia do ar.b) O mnimo valor da fora vertical FA, aplicada aoveculo pelo aeroflio, nas condies da questoanterior.c) A potncia desenvolvida pelo motor no momento dalargada, quando: a velocidade angular das rodastraseiras = 600rad/s, a velocidade do veculo desprezvel e as rodas esto escorregando(derrapando) sobre a pista.

13. (Fuvest 2003) Uma criana estava no cho. Foiento levantada por sua me que a colocou em umescorregador a uma altura de 2,0m em relao ao solo.Partindo do repouso, a criana deslizou e chegounovamente ao cho com velocidade igual a 4m/s.Sendo T o trabalho realizado pela me ao suspender ofilho, e sendo a acelerao da gravidade g = 10 m/s2, aenergia dissipada por atrito, ao escorregar, aproximadamente igual aa) 0,1 Tb) 0,2 Tc) 0,6 Td) 0,9 Te) 1,0 T

14. (Ita 2001) Uma partcula est submetida a umafora com as seguintes caractersticas: seu modulo proporcional ao modulo da velocidade da partcula eatua numa direo perpendicular quela do vetorvelocidade. Nestas condies, a energia cintica dapartcula deve:a) crescer linearmente com o tempo.b) crescer quadrticamente com o tempo.c) diminuir linearmente com o tempo.d) diminuir quadrticamente com o tempo.e) permanecer inalterada.

15. (Ita 2001) Uma bola cai, a partir do repouso, deuma altura h, perdendo parte de sua energia ao colidircom o solo. Assim, a cada coliso sua energia decresce

de um fator k. Sabemos que aps 4 choques com osolo, a bola repica at uma altura de 0,64h. Nestascondies, o valor do fator k :a) (9/10)b) (25)/5

c) (4/5)d) (3/4)e) (5/8)

16. (Fuvest 2000) Em uma caminhada, um jovemconsome 1 litro de O2 por minuto, quantidade exigidapor reaes que fornecem a seu organismo 20kJ/minuto (ou 5 "calorias dietticas"/minuto). Em dadomomento, o jovem passa a correr, voltando depois acaminhar.O grfico representa seu consumo de oxignio emfuno do tempo.

Por ter corrido, o jovem utilizou uma quantidade de

energia A MAIS, do que se tivesse apenas caminhadodurante todo o tempo, aproximadamente, de:a) 10 kJb) 21 kJc) 200 kJd) 420 kJe) 480 kJ

17. (Ita 2005) Um objeto pontual de massa m deslizacom velocidade inicial V, horizontal, do topo de umaesfera em repouso, de raio R. Ao escorregar pelasuperfcie, o objeto sofre uma fora de atrito de mduloconstante dado por f = 7mg/4. Para que o objeto se

desprenda da superfcie esfrica aps percorrer umarco de 60 (veja figura), sua velocidade inicial deve tero mdulo de

a) 2gR/3b) 3gR/2c) 6gR/2d) 3gR/2e) 3gR

18. (Fuvest 2004) Um brinquedo consiste em duaspequenas bolas A e B, de mesma massa M, e um fioflexvel: a bola B est presa na extremidade do fio e abola A possui um orifcio pelo qual o fio passa

livremente. Para o jogo, um operador (com treino!) devesegurar o fio e gir-lo, de tal forma que as bolasdescrevam trajetrias circulares, com o mesmo perodoT e raios diferentes. Nessa situao, como indicado nafigura 1, as bolas permanecem em lados opostos em


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relao ao eixo vertical fixo que passa pelo ponto O. Afigura 2 representa o plano que contm as bolas e quegira em torno do eixo vertical, indicando os raios e osngulos que o fio faz com a horizontal.

Assim, determine:a) O mdulo da fora de tenso F, que permanececonstante ao longo de todo o fio, em funo de M e g.b) A razo K = sen /sen , entre os senos dos ngulosque o fio faz com a horizontal.c) O nmero N de voltas por segundo que o conjuntorealiza quando o raio R1 da trajetria descrita pelabolinha B for igual a 0,10 m.NOTE E ADOTE:No h atrito entre as bolas e o fio.Considere sen 0,4 e cos 0,9 ; 3.

19. (Unicamp 2001) As mquinas a vapor, que foramimportantssimas na Revoluo Industrial, costumavamter um engenhoso regulador da sua velocidade derotao, como mostrado esquematicamente na figuraadiante. As duas massas afastavam-se do eixo devidoao movimento angular e acionavam um dispositivoregulador da entrada de vapor, controlando assim avelocidade de rotao, sempre que o ngulo atingia30. Considere hastes de massa desprezvel ecomprimento L=0,2m, com massas m=0,18kg em suaspontas, d=0,1m e aproxime 31,8.

a) Faa um diagrama indicando as foras que atuamsobre uma das massas m.b) Calcule a velocidade angular para a qual =30.

20. (Fuvest 2001) Um ventilador de teto, com eixovertical, constitudo por trs ps iguais e rgidas,

encaixadas em um rotor de raio R=0,10m, formandongulos de 120 entre si. Cada p tem massaM=0,20kg e comprimento L=0,50m. No centro de umadas ps foi fixado um prego P, com massa mP=0,020kg,

que desequilibra o ventilador, principalmente quandoeste se movimenta.

Suponha, ento, o ventilador girando com umavelocidade de 60 rotaes por minuto e determine:

a) A intensidade da fora radial horizontal F, emnewtons, exercida pelo prego sobre o rotor.b) A massa Mo, em kg, de um pequeno contrapeso quedeve ser colocado em um ponto Do, sobre a borda do

rotor, para que a resultante das foras horizontais,agindo sobre o rotor, seja nula.c) A posio do ponto Do, localizando-a no esquemaanterior (fig. B).(Se necessrio, utilize 3)

21. (Fuvest 2000) Um carrinho largado do alto deuma montanha russa, conforme a figura.

Ele se movimenta, sem atrito e sem soltar-se dos Atrilhos, at atingir o plano horizontal. Sabe-se que osraios de curvatura da pista em A e B so iguais.Considere as seguintes afirmaes:

I . No ponto A, a resultante das foras que agem sobreo carrinho dirigida para baixo.lI. A intensidade da fora centrpeta que age sobre ocarrinho maior em A do que em B.lII. No ponto B, o peso do carrinho maior do que aintensidade da fora normal que o trilho exerce sobreele.Est correto apenas o que se afirmaa) Ib) IIc) IIId) I e IIe) II e III

22. (Unicamp 2004) Uma bola de tnis rebatida numadas extremidades da quadra descreve a trajetriarepresentada na figura a seguir, atingindo o cho naoutra extremidade da quadra. O comprimento daquadra de 24 m.


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a) Calcule o tempo de vo da bola, antes de atingir o

cho. Desconsidere a resistncia do ar nesse caso.b) Qual a velocidade horizontal da bola no casoacima?c) Quando a bola rebatida com efeito, aparece umafora, FE, vertical, de cima para baixo e igual a 3 vezeso peso da bola. Qual ser a velocidade horizontal dabola, rebatida com efeito para uma trajetria idntica da figura?

23. (Fuvest 2004) Durante um jogo de futebol, umchute forte, a partir do cho, lana a bola contra umaparede prxima. Com auxlio de uma cmera digital, foipossvel reconstituir a trajetria da bola, desde o ponto

em que ela atingiu sua altura mxima (ponto A) at oponto em que bateu na parede (ponto B). As posiesde A e B esto representadas na figura. Aps o choque,que elstico, a bola retorna ao cho e o jogoprossegue.

a) Estime o intervalo de tempo t1, em segundos, que abola levou para ir do ponto A ao ponto B.b) Estime o intervalo de tempo t2, em segundos,durante o qual a bola permaneceu no ar, do instante dochute at atingir o cho aps o choque.c) Represente, em sistema de eixos, em funo do

tempo, as velocidades horizontal VX e vertical VY dabola em sua trajetria, do instante do chute inicial at oinstante em que atinge o cho, identificando por VX eVY, respectivamente, cada uma das curvas.NOTE E ADOTE:Vy positivo quando a bola sobeVx positivo quando a bola se move para a direita

24. (Fuvest 2001) Um motociclista de motocrossmove-se com velocidade v=10m/s, sobre umasuperfcie plana, at atingir uma rampa (em A),inclinada de 45 com a horizontal, como indicado nafigura.

A trajetria do motociclista dever atingir novamente arampa a uma distncia horizontalD (D=H), do ponto A, aproximadamente igual aa) 20 mb) 15 mc) 10 md) 7,5 me) 5 m

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25. (Ita 2005)Uma cesta portando uma pessoa deve

ser suspensa por meio de bales, sendo cada qualinflado com 1 m3 de hlio na temperatura local (27 C).Cada balo vazio com seus apetrechos pesa 1,0 N.So dadas a massa atmica do oxignio A(O) = 16, ado nitrognio A(N) = 14, a do hlio A(He) = 4 e aconstante dos gases R = 0,082 atm L/mol.K.Considerando que o conjunto pessoa + cesta pesa1000 N e que a atmosfera composta de 30% de O 2 e70% de N2, determine o nmero mnimo de balesnecessrios.

26. (Ita 2004) Na figura, uma pipeta cilndrica de25cm de altura, com ambas as extremidades abertas,

tem 20cm mergulhados em um recipiente commercrio. Com sua extremidade superior tapada, emseguida a pipeta retirada lentamente do recipiente.

Considerando uma presso atmosfrica de 75cmHg,calcule a altura da coluna de mercrio remanescente nointerior da pipeta.

27. (Fuvest 2003) O gasmetro G, utilizado para oarmazenamento de ar, um recipiente cilndrico,metlico, com paredes laterais de pequena espessura.G fechado na sua parte superior, aberto na inferiorque permanece imersa em gua e pode se mover na

direo vertical. G contm ar, inicialmente temperatura de 300K e o nvel da gua no seu interiorse encontra 2,0m abaixo do nvel externo da gua.


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Nessas condies, a tampa de G est 9,0m acima donvel externo da gua, como mostra a figura.

Aquecendo-se o gs, o sistema se estabiliza numanova altura de equilbrio, com a tampa superior a umaaltura H, em relao ao nvel externo da gua, e com atemperatura do gs a 360K. Supondo que o ar secomporte como um gs ideal, a nova altura H ser,aproximadamente, igual aa) 8,8m

b) 9,0mc) 10,8md) 11,2me) 13,2m

28. (Ita 2000) Um copo de 10cm de altura esttotalmente cheio de cerveja e apoiado sobre uma mesa.Uma bolha de gs se desprende do fundo do copo ealcana a superfcie, onde a presso atmosfrica de1,01x105Pa. Considere que a densidade da cerveja sejaigual a da gua pura e que a temperatura e o nmerode moles do gs dentro da bolha permaneamconstantes enquanto esta sobe. Qual a razo entre o

volume final (quando atinge a superfcie) e inicial dabolha?a) 1,03.b) 1,04.c) 1,05.d) 0,99.e) 1,01.

29. (Ita 2004) Um recipiente cilndrico vertical fechado por meio de um pisto, com 8,00 kg de massae 60,0cm2 de rea, que se move sem atrito. Um gsideal, contido no cilindro, aquecido de 30C a 100C,fazendo o pisto subir 20,0 cm. Nesta posio, o pisto

fixado, enquanto o gs resfriado at suatemperatura inicial.Considere que o pisto e o cilindro encontram-seexpostos presso atmosfrica. Sendo Q1 o caloradicionado ao gs durante o processo de aquecimentoe Q2 o calor retirado durante o resfriamento, assinale aopo correta que indica a diferena Q1 Q2a) 136 Jb) 120 Jc) 100 Jd) 16 Je) 0 J

30. (Ufes 2002) Um recipiente cilndrico est naposio vertical, apoiado em uma das bases de rea A,e contm em seu interior n mols de um gs idealmonoatmico, cujo expoente de Poisson . Impedindoque o gs escape para a atmosfera existe um pisto

cilndrico de massa M, perfeitamente ajustado superfcie interna do recipiente, que pode deslizar sobreela sem atrito. Tanto o cilindro quanto o pisto sofeitos de materiais isolantes trmicos. Inicialmente opisto encontra-se em equilbrio a uma altura H da basedo recipiente.

a) Sendo po a presso atmosfrica local, determine apresso interna do gs na situao inicial de equilbrio.

b) Suponha-se que o pisto deslocado lentamentepara baixo da sua posio de equilbrio at o gsocupar um volume V. Determine a variao da energiainterna do gs, aps a realizao deste processo.

c) Se o deslocamento h for pequeno, comparado a H, opisto executar um movimento harmnico simples(MHS), aps ser solto. Determine a freqncia desseMHS.Dado: para qualquer y pequeno comparado a H (y


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GABARITO

1. B2. D3. a) 1,5.105 Pa

b) 540 K4. a) 5.105 Pa

b) 0,6 m

c) 177o

C6. C7. a) 70% e 66,7%

b) 810K8. D9. Dica: U so iguais.10. a) 70%

b) Nula11. E12. a) 20m/s2

b) 33 kNc) 1,32.106 W

13. C

14. E15. B16. C17. A18. a) 2,5Mg

b) K = 2c) 2,5 Hz

19. a) Peso e traob) 30

20. a) 0,25 Nb) 0,07 Kg

21. E22. a) 0,75 s

b) 32 m/sc) 64 m/s23. a) 0,4 s

b) 2 s24. A25. 108 bales26. 18,4 cm27. D28. E29. A

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