Questões de Física do ano 2004

Considere a figura acima, que mostra três turistas com massas iguais sobre um bote inflável de massa desprezível e um sistema de coordenadas cartesianas cuja origem situa-se na extremidade do bote, à esquerda da figura, no nível da água. Considere também que o centro de massa de cada um dos três turistas encontra-se a 1,0 m, 5,0 m e 6,0 m da origem, e que a aceleração da gravidade é constante em todos os pontos do sistema. Com base nessas informações, julgue os itens que se seguem, referentes às leis de Newton e suas implicações.

O valor do momento angular L do bote é uma constante de movimento sempre que L for constante ao longo do tempo. Nessa condição, isso equivale a dizer que a soma dos torques atuando sobre o bote é nula.

• C. Certo
• E. Errado

Considere a figura acima, que mostra três turistas com massas iguais sobre um bote inflável de massa desprezível e um sistema de coordenadas cartesianas cuja origem situa-se na extremidade do bote, à esquerda da figura, no nível da água. Considere também que o centro de massa de cada um dos três turistas encontra-se a 1,0 m, 5,0 m e 6,0 m da origem, e que a aceleração da gravidade é constante em todos os pontos do sistema. Com base nessas informações, julgue os itens que se seguem, referentes às leis de Newton e suas implicações.

A força gravitacional que atua sobre o bote é uma força nãoconservativa.

• C. Certo
• E. Errado

Considere a figura acima, que mostra três turistas com massas iguais sobre um bote inflável de massa desprezível e um sistema de coordenadas cartesianas cuja origem situa-se na extremidade do bote, à esquerda da figura, no nível da água. Considere também que o centro de massa de cada um dos três turistas encontra-se a 1,0 m, 5,0 m e 6,0 m da origem, e que a aceleração da gravidade é constante em todos os pontos do sistema. Com base nessas informações, julgue os itens que se seguem, referentes às leis de Newton e suas implicações.

De acordo com a lei da gravitação universal, a força gravitacional entre os dois turistas da direita tem sua intensidade modificada devido a presença do terceiro turista.

• C. Certo
• E. Errado

Julgue o item a seguir.

De acordo com o esquema representado na figura abaixo, a componente horizontal da força F exercida pela funcionária não realiza trabalho para deslocar a caixa em um plano horizontal sem atrito.

• C. Certo
• E. Errado

As figuras a seguir mostram dois estilos usados na construção de arcos: semicircular e gótico.

Considerando que cada arco suporta o peso de 12,0 × 104 N, é correto afirmar que

a força horizontal F_H agindo na extremidade do arco semicircular é maior que a força FH no arco gótico.

• C. Certo
• E. Errado

O gráfico acima mostra a temperatura em função do calor adicionado para transformar 1,0 g de gelo a -40 ºC em vapor acima de 100 ºC a 1,0 atm. Os calores específicos e latentes da água a 1,0 atm estão listadas a seguir.

► calor latente de fusão:                                             L_F = 3,33 × 10⁵ J/kg

► calor latente de vaporização:                                  L_V = 22,6 × 10⁵ J/kg

► calor específico da água líquida:                             C_L = 4.186 J/(kg • ºC)

► calor específico do gelo:                                        C_g = 2.100 J/(kg • ºC)

Com base nessas informações, julgue os itens seguintes.

A temperatura da água no estado líquido varia linearmente com a quantidade de calor cedida.

• C. Certo
• E. Errado

O gráfico acima mostra a temperatura em função do calor adicionado para transformar 1,0 g de gelo a -40 ºC em vapor acima de 100 ºC a 1,0 atm. Os calores específicos e latentes da água a 1,0 atm estão listadas a seguir.

► calor latente de fusão:                                             L_F = 3,33 × 10⁵ J/kg

► calor latente de vaporização:                                  L_V = 22,6 × 10⁵ J/kg

► calor específico da água líquida:                             C_L = 4.186 J/(kg • ºC)

► calor específico do gelo:                                        C_g = 2.100 J/(kg • ºC)

Com base nessas informações, julgue os itens seguintes.

Para transformar 1,5 kg de água a 20 ºC em gelo a -12 ºC, um refrigerador necessita retirar da água mais de 660 kJ de calor.

• C. Certo
• E. Errado

A figura acima mostra um termômetro para fornos de alta temperatura. O termômetro funciona com base na dilatação térmica de um metal em forma de espiral ligado a um ponteiro. Ao variar a temperatura do forno de 0 ºF a 500 ºF, o ponteiro gira de um ângulo θ igual a 240 graus. Supondo que a dilatação do metal forma um arco de circunferência, como mostra o detalhe ao lado esquerdo do termômetro, julgue o item a seguir.

O metal será dilatado de um comprimento igual a

• C. Certo
• E. Errado

           A maioria dos automóveis utiliza um motor de combustão interna a gasolina/álcool. Na câmara de combustão do motor, uma mistura de vapor de gasolina/álcool e ar é comprimida e inflamada por uma centelha originada nas velas. Os gases produzidos se expandem realizando trabalho e, em seguida, são eliminados pelo escapamento, completando um ciclo, que se repete. A figura acima representa um modelo que descreve o comportamento da pressão em função do volume dentro da câmara de combustão. Esse modelo é conhecido como ciclo Otto. Ele é constituído de quatro transformações: duas adiabáticas e duas isométricas alternadas. Os motores com essas características são classificados como de quatro tempos.

► A mistura de vapor de gasolina/álcool e ar entra em A (admissão) e é comprimida adiabaticamente (compressão) até B.

► De B para C (ignição), o volume permanece constante e a mistura é aquecida: a pressão e a temperatura aumentam devido à centelha elétrica da vela que produz a ignição da mistura. 

► Em seguida, de C para D (expansão), os gases expandem-se adiabaticamente, realizando trabalho.

► Finalmente, de D para A (descarga), tem-se um resfriamento isométrico, que completa um ciclo.

          No ciclo, V ₁ e V ₂ são, respectivamente, os volumes mínimo e máximo da mistura no cilindro. A razão V₂/V₁, chamada taxa de compressão, é da ordem de 8 para motores modernos de combustão interna.

Com base nas informações acima, julgue os itens a seguir.

As transformações B – C e D – A são realizadas a volume constante.

• C. Certo
• E. Errado

           A maioria dos automóveis utiliza um motor de combustão interna a gasolina/álcool. Na câmara de combustão do motor, uma mistura de vapor de gasolina/álcool e ar é comprimida e inflamada por uma centelha originada nas velas. Os gases produzidos se expandem realizando trabalho e, em seguida, são eliminados pelo escapamento, completando um ciclo, que se repete. A figura acima representa um modelo que descreve o comportamento da pressão em função do volume dentro da câmara de combustão. Esse modelo é conhecido como ciclo Otto. Ele é constituído de quatro transformações: duas adiabáticas e duas isométricas alternadas. Os motores com essas características são classificados como de quatro tempos.

► A mistura de vapor de gasolina/álcool e ar entra em A (admissão) e é comprimida adiabaticamente (compressão) até B.

► De B para C (ignição), o volume permanece constante e a mistura é aquecida: a pressão e a temperatura aumentam devido à centelha elétrica da vela que produz a ignição da mistura. 

► Em seguida, de C para D (expansão), os gases expandem-se adiabaticamente, realizando trabalho.

► Finalmente, de D para A (descarga), tem-se um resfriamento isométrico, que completa um ciclo.

          No ciclo, V ₁ e V ₂ são, respectivamente, os volumes mínimo e máximo da mistura no cilindro. A razão V₂/V₁, chamada taxa de compressão, é da ordem de 8 para motores modernos de combustão interna.

Com base nas informações acima, julgue os itens a seguir.

Na transformação adiabática, não há troca de calor com o meio.

• C. Certo
• E. Errado