Questões de Conhecimentos Técnicos de um determinado Cargo/Área da Fundação para o Vestibular da Universidade Estadual Paulista (VUNESP)

Vapor saturado de um fluido a T_V escoa no interior de um tubo de cobre de parede fina e raio externo igual a 10 mm. Deseja-se revestir o tubo de forma a protegê-lo mecanicamente pela introdução de uma camada cilíndrica de material com condutividade térmica de 1 W/(mK) e espessura t a ser determinada. Adicionalmente, busca-se maximizar a taxa de transferência de calor do fluido para o ar, cuja temperatura é T∞. O coeficiente de transferência de calor por convecção do lado externo pode ser considerado igual a 50 W/(m2K), tanto para a superfície nua quanto para a superfície revestida. Considerando desprezível as resistências à transferência de calor por convecção entre o vapor e o tubo de cobre e por condução através da parede de cobre, assinale a alternativa com a espessura t do material protetor necessária para maximizar a perda de calor para o ar.

• A.

  1 mm.

• B.

  5 mm.

• C.

  10 mm.

• D.

  15 mm.

• E.

  20 mm.

Em 1687, Newton publicou (Principia, Propositions 34 and sua famosa expressão, C_p = sin² , para o coeficiente de pressão, onde é o ângulo de inclinação da superfície de um corpo em relação ao escoamento incidindo sobre o corpo. Séculos mais tarde, esta expressão tornou-se bastante empregada no cálculo da distribuição de pressão na superfície de veículos hipersônicos. Na obtenção da referida expressão, Newton admitiu algumas hipóteses com relação ao fluido incidindo sobre a superfície inclinada. Considere as seguintes afirmações sobre as hipóteses adotadas por Newton:

I. Newton modelou o fluido como um fluxo de partículas ou moléculas que, ao colidir com a superfície do corpo, conservava a componente tangencial do momentum linear e perdia a componente normal do momentum linear.

II. Newton modelou o fluido como um fluxo de partículas ou moléculas que, ao colidir com a superfície do corpo, conservava a componente normal do momentum linear e perdia a componente tangencial do momentum linear.

III. Newton considerou o movimento direcionado e não o movimento aleatório das partículas ou moléculas do fluido.

IV. Newton considerou o movimento aleatório e não o movimento direcionado das partículas ou moléculas do fluido.

Sobre as afirmações, pode-se dizer que está correto o contido em:

• A.

  I, apenas.

• B.

  I e III, apenas.

• C.

  I e IV, apenas.

• D.

  II e III, apenas.

• E.

  II e IV, apenas.

Um laser de cavidade ressonante formada por espelhos de refletividade R₁ e R₂, quase planos e separados de uma distância L, possui um meio ativo cuja absorção na frequência de ressonância é α e seu índice de refração é n₀. Neste caso, a separação dos modos longitudinais e o ganho no limiar são dados respectivamente por:

• A.

  c/(2L) e α+ln(R₁R₂)/L

• B.

  c/(2n₀L) e α+ln(R₁R₂)/L

• C.

  c/(2L) e α−ln(R₁R₂)/2L

• D.

  c/(2n₀L) e α−ln(R₁R₂)/2L

• E.

  c/(2n₀L) e α−ln(R₁R₂)/L

Considere uma aleta de seção retangular uniforme, de largura w = 100 mm e espessura t = 1 mm e de comprimento L = 700 mm, em um ambiente em que o ar está a 0 ºC. O material da aleta apresenta condutividade térmica k = 25 W/(mK). A distribuição de temperatura (ºC) na aleta é unidimensional, sendo dada por T = 100e^–4x; em que x é a coordenada (m) ao longo da aleta (x = 0 corresponde à sua base, enquanto x = L, à sua ponta).

O calor transferido entre a aleta e o ar por convecção para o ambiente é igual a

• A.

  1 W.

• B.

  14 W.

• C.

  140 W.

• D.

  1 400 W.

• E.

  2 000 W.

• A.

  Todos os materiais devem ser biocompatíveis; todas as partes devem ter resistência à corrosão devido ao contato com líquidos corporais e ter peso reduzido; a resistência mecânica dos materiais deve ser superior à dos ossos humanos; somente a esfera e a taça devem ter pequeno coeficiente de atrito e alta dureza; o módulo de elasticidade da prótese deve ser compatível com a dos ossos humanos.

• B.

  Todos os materiais devem ser biocompatíveis; somente a haste femoral e o agente de fixação devem ter resistência à corrosão (pois apenas estas duas partes estão em contato com líquidos corporais) e ter peso reduzido; a resistência mecânica dos materiais deve ser superior à dos ossos humanos; somente a esfera e a taça devem ter pequeno coeficiente de atrito e baixa dureza; o módulo de elasticidade da prótese deve ser compatível com a dos ossos humanos.

• C.

  Todos os materiais devem ser biocompatíveis; todas as partes devem ter resistência à corrosão devido ao contato com líquidos corporais e ter peso elevado; a resistência mecânica dos materiais deve ser inferior à dos ossos humanos; somente a esfera e a taça devem ter pequeno coeficiente de atrito e alta dureza; o módulo de elasticidade da prótese deve ser compatível com a dos ossos humanos.

• D.

  Todos os materiais devem ser biocompatíveis; todas as partes devem ter resistência à corrosão devido ao contato com líquidos corporais e ter peso reduzido; a resistência mecânica dos materiais deve ser superior à dos ossos humanos; somente a esfera e a taça devem ter alto coeficiente de atrito e baixa dureza; o módulo de elasticidade da prótese deve ser mais elevado que a dos ossos humanos.

• E.

  Todos os materiais devem ser biocompatíveis; somente a haste femoral e o agente de fixação devem ter resistência à corrosão (pois apenas estas duas partes estão em contato com líquidos corporais) e ter peso reduzido; a resistência mecânica dos materiais deve ser inferior à dos ossos humanos; somente a esfera e a taça devem ter pequeno coeficiente de atrito e baixa dureza; o módulo de elasticidade da prótese deve ser compatível com a dos ossos humanos.

Considere um laser de gás de comprimento D operando em 600 nm em um único modo longitudinal e transversal. A refletância dos espelhos são R₁ e R₂. O índice de refração n = 1, e a área efetiva do feixe de saída é 1mm². O coeficiente de ganho é γ(ν₀), e a densidade de saturação do fluxo de fótons é φ_s. Assumindo que αs = 0, o coeficiente de atenuação do ressonador é α_r. A condição de emissão do feixe laser para fora da cavidade (limiar) ocorre quando:

• A.

  γ(ν₀) < α_r

• B.

  γ(ν₀) = α_r

• C.

  γ(ν₀) > α_r

• D.

  γ(ν₀) < α_s

• E.

  γ(ν₀) > α_s

Deseja-se aquecer 1 kg/s de água líquida de 20 ºC a pelo menos 70 oC por meio de transferência de calor de um fluido dito quente, usando um trocador de calor. O fluido quente está disponível com vazão mássica de 1 kg/s e temperatura de 220 oC. Os calores específicos da água e do fluido quente são iguais a 4200 kJ/(kgK) e 2100 kJ/(kgK), respectivamente.

A efetividade do trocador de calor para realizar a tarefa deve ser de

• A.

  0,4.

• B.

  0,4.

• C.

  0,6.

• D.

  0,7.

• E.

  0,8.

Os materiais sólidos são agrupados em 3 classificações básicas de acordo com a composição química e a estrutura atômica. Segundo este critério, a maioria dos materiais se encaixa em um ou outro destes grupos.

Assinale a alternativa que engloba as 3 classificações corretas.

• A.

  Ferro gusa, cerâmica branca, borracha vulcanizada.

• B.

  Metal, cerâmica, polímero.

• C.

  Metal, louça, plástico.

• D.

  Liga metálica, argila, elastômero natural.

• E.

  Aço, cerâmica, borracha.

A potência óptica incidente em uma fibra óptica monomodo por um laser de diodo é aproximadamente 1mW. O fotodetector na saída da fibra requer uma potencia mínima de 10 nW para fazer detecção de sinal. A fibra opera para λ = 1300 nm e tem um coeficiente de atenuação de 0,4 dB/km. Qual é o máximo comprimento da fibra que pode ser usado sem ter de se inserir um repetidor/regenerador de sinal no sistema?

• A.

  1300 m

• B.

  250 m

• C.

  125 m

• D.

  125 km

• E.

  250 km

• A.

  (7/20)^1/4

• B.

  (1/2)^1/4

• C.

  (7/13)^1/4

• D.

  (17/20)^1/4

• E.

  (11/13)^1/4