Questões de Física do ano 2008

Texto para as questões 103 e 104

             Um recipiente equipado com duas válvulas — A e B — e uma abertura de entrada — C — é montado sobre uma balança conforme ilustrado pela figura. A massa do recipiente quando vazio é m e seu volume interno é V . Os diâmetros das saídas A e B são iguais a d e o diâmetro da entrada C é igual a D . O fluido que preenche o recipiente é a água. Considere, quando necessário, que o escoamento na entrada C é uniforme e vertical e nas saídas A e B, uniforme e horizontal.

Com base na situação descrita no texto e na figura apresentada, assinale a opção correta acerca dos princípios de conservação da massa e do momento linear para um escoamento.

• A.

  A leitura na balança não mudará, se forem abertas uma ou as duas válvulas, desde que a vazão de entrada e o nível do reservatório sejam mantidos constantes.

• B.

  Se dois fluidos de mesma massa específica e viscosidades distintas estiverem escoando em condições tais que as velocidades de entrada e saída sejam as mesmas em ambos os casos, a leitura na balança será menor para o fluido de maior viscosidade.

• C.

  Quando o fluido escoa em regime permanente pela entrada C e pelas válvulas de saída A e B, o valor lido na balança é igual ao que seria lido se o fluido estivesse parado, com as válvulas A e B e entrada C fechadas, e o nível da água fosse o mesmo.

• D.

  Se ambas as válvulas estiverem abertas e a velocidade de entrada for v, então a leitura dependerá dos diâmetros dos orifícios de saída do reservatório.

• E.

  Para se determinar a leitura na balança, é necessário conhecer o escoamento no interior do reservatório.

A figura acima ilustra um compressor que admite ar a velocidade, temperatura e pressão V ₁ , T ₁ e P ₁ e o rejeita a velocidade, temperatura e pressão V ₂ , T ₂ e P ₂ , respectivamente. Admitindo que o ar seja um gás ideal, assinale a opção correta com relação aos princípios de conservação da massa, do momento e da energia para um escoamento.

• A.

  Se as áreas das seções de entrada e saída do compressor forem iguais, então as velocidades V ₁ e V ₂ serão iguais.

• B. A magnitude da força horizontal que o suporte deve fazer para manter o compressor parado é dada por P ₁ A ₁ - P ₂ A ₂ , em que A ₁ e A ₂ são as áreas de entrada e saída, respectivamente.
• C.

  A temperatura de saída T ₂ é menor que a temperatura de entrada T ₁

• D. Se a potência fornecida ao compressor for a taxa de transferência de calor fornecida ao ar durante o processo de compressão será  em que  é o fluxo de massa de ar.
• E.

  Se o processo for adiabático, a potência que deve ser fornecida ao compressor será igual a em que  é o fluxo de massa de ar e c p é o calor específico, a pressão constante, do ar.

Convecção de calor, ou simplesmente convecção, é o transporte de energia térmica promovido pela ação de um escoamento. Nos casos em que o escoamento é provocado por algum agente externo ao processo de transferência de calor, tal como um ventilador ou uma bomba, classifica-se a convecção como forçada. Se, no entanto, o escoamento é provocado pela ação da força de empuxo, originada pela estratificação de massa específica em virtude das variações de temperatura, a convecção é dita livre ou natural. Considerando os processos de transferência de calor por convecção, assinale a opção correta.

• A.

  Em um processo de transferência de calor por convecção forçada em que o escoamento é paralelo a uma placa plana, o coeficiente global de transferência de calor depende da condutividade térmica do material da placa.

• B.

  O coeficiente de transferência de calor por convecção em um escoamento de água através de um tubo de seção circular, em regime permanente, completamente desenvolvido e laminar, não depende da vazão do escoamento.

• C.

  Em convecção natural, a origem do escoamento é a estratificação de massa específica, portanto, os modelos para estudo desse tipo de problema devem sempre considerar o escoamento como compressível.

• D.

  Em um processo de transferência de calor por convecção forçada em que o escoamento é paralelo a uma placa plana, a camada limite hidrodinâmica é sempre mais fina que a camada limite térmica.

• E.

  Em um processo de transferência de calor por convecção forçada em que o escoamento é laminar e paralelo a uma placa plana, a espessura da camada limite térmica será tanto maior quanto maior for o número de Reynolds do escoamento.

• A.

  A rigidez axial da peça tracionada é o produto da área da seção transvesal da barra pelo módulo de elasticidade.

• B. A medida da flexibilidade da barra, definida como a deformação decorrente de uma carga unitária, pode ser determinada quantitativamente pela relação
• C. A rigeza da barra, definida como a força necessária para produzir uma deformação unitária, é inversamente proporcional ao módulo de elasticidade.
• D. A deformação ou alongamento específico g é diretamente proporcional à força de tração e inversamente proporcional à deformação δ.
• E. A tensão na seção da barra é definida pela relação:

Na figura acima, é representada uma viga biapoiada, submetida a uma carga q, distribuída e de valor igual a 18 kgf/m. A seção transversal da viga é retangular, medindo 2 cm de largura e 6 cm de altura. Considerando essas informações e desprezando o peso próprio da viga, assinale a opção correta.

• A.

  A reação do apoio B, em módulo, é igual a 36 kgf.

• B.

  O esforço cortante, na seção B, é igual a +18 kgf.

• C.

  O módulo do momento fletor, na seção B, é igual a 35 kgfm.

• D.

  Sabendo-se que o módulo Z de resistência a tração é expresso pela equação em que b e h são a largura, a altura da seção transversal da viga, então o módulo da tensão máxima (tração e compressão) é igual a 30 kgf/cm² .

• E.

  No ponto A, o esforço cortante é igual a zero.

A figura acima representa o diagrama dos momentos fletores de uma viga biapoiada nos pontos de apoio A e B. Desprezando-se o peso próprio da viga, assinale a opção correta

• A.

  O esforço cortante no ponto A, em módulo, é superior a 4 kgf.

• B.

  A força na viga corresponde a uma carga distribuída de valor igual a 4 kgf/m que atua em um ponto do vão situado a 2 m a partir do ponto B.

• C.

  A reação do apoio no ponto B é, em módulo, igual a +2 kgf.

• D.

  No ponto do vão da viga, que está a 2 m do ponto B, o diagrama de esforço cortante apresenta uma descontinuidade de 6 kgf, em módulo.

• E. Na seção transversal da viga correspondente ao do ponto C, o esforço cortante é igual a - 4 kgf.

Considerando que uma pessoa que se encontra dentro de um elevador traga consigo uma balança de mola e, em determinado momento, resolva se pesar, subindo na balança, assinale a opção correta.

• A.

  Se o elevador estiver subindo e o módulo de sua velocidade estiver aumentando, então a força gravitacional da Terra sobre a pessoa será menor do que a força da balança sobre a pessoa.

• B.

  Se o elevador estiver descendo e o módulo de sua velocidade estiver aumentando, então a balança marcará um peso maior do que o peso que marcaria se o elevador estivesse parado.

• C.

  Se o elevador estiver subindo com velocidade constante, então a balança marcará um peso maior do que o peso que marcaria se o elevador estivesse descendo com velocidade constante.

• D.

  Se o elevador estiver subindo com velocidade constante, então a balança marcará um peso maior do que o peso que marcaria se o elevador estivesse parado.

• E.

  Se o elevador estiver subindo com velocidade constante, então a força gravitacional da Terra sobre a pessoa será maior do que a força da balança sobre a pessoa.

Assinale a opção correta acerca dos conceitos de força, massa e peso.

• A.

  Se uma partícula está sob a ação de uma força resultante em determinada direção, então ela se move nessa mesma direção.

• B.

  A diferença entre massa inercial e massa gravitacional de um corpo pode ser desprezada na maioria das situações, mas é sempre maior do que zero.

• C.

  Apesar de massa e peso serem grandezas diferentes, o módulo das duas grandezas é o mesmo.

• D.

  Massa e peso são propriedades de um corpo.

• E.

  O peso de um corpo depende das vizinhanças do corpo, mas a razão entre os pesos de dois corpos, medidos no mesmo local, independe do local onde foram feitas as medidas.

Considerando-se que um pêndulo seja formado por uma massa de 2 kg e um fio de 1 m, inextensível e de massa desprezível, preso ao teto, e que a massa seja deslocada da sua posição de equilíbrio até um ângulo de 60 o , com o fio esticado, e, então, solta, e supondo-se que g seja a aceleração da gravidade e que a resistência do ar seja desprezível, nessa situação o valor da tensão no fio, quando a massa passar pelo ponto de equilíbrio, será igual a

• A.

  2 g.

• B.
• C.
• D.

  4 g.

• E.

  8 g.

Um trator está rebocando uma carreta, em velocidade constante, o que significa dizer que a força resultante

• A.

  age no sentido contrário.

• B.

  atua sobre a carreta, pois, do contrário, ela iria parar.

• C.

  é exatamente igual ao atrito, e, por isso, a carreta mantém velocidade constante.

• D.

  não pode ser nula, pois ela é proporcional à massa da carreta.

• E.

  é nula, e, por isso, sua aceleração é zero.