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UFPI PSIU · 2ª série 2004 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Universidade Federal do Piauí

PSIU · 2ª série · Física · questões 42–49

Q42
Termologia — Calores latentes inversos

Dentre as alternativas abaixo, assinale a que contém a afirmativa verdadeira.

A)A sublimação é um fenômeno que ocorre sem absorção de calor.
B)Durante a ebulição a temperatura do líquido aumenta necessariamente.
C)Ponto de fusão e ponto de solidificação de uma substância são temperaturas diferentes.
D)Não é possível elevar a temperatura da água acima de 100 $^{o}$C, sem que ela entre em ebulição.
E)Para uma dada substância, em igualdade de condições, o calor latente de fusão e o calor laten- te de solidificação têm o mesmo valor.

Resposta da revisão

E
Resolução comentada

Sob as mesmas condições de equilíbrio, fundir e solidificar a mesma massa envolve calores de mesmo módulo e sinais opostos. A ebulição não exige aumento de temperatura durante a mudança de fase; sua temperatura também depende da pressão.

Q43
Termologia — Caloria em joules

Ao aquecermos 200 g de água de 14,5 $^{o}$C a 15,5 $^{o}$C a energia consumida, em joule, é aproximada- mente de:

A)48
B)83,7
C)200
D)480
E)837

Resposta da revisão

E
Resolução comentada

A variação térmica é 1 °C:

\[Q=mc\Delta T\] \[Q=200\ \text{cal}\] \[Q\approx200(4{,}185)\] \[Q\approx837\ \text{J}\]
Q44
Termologia — Carnot e entropia

Analise as afirmativas seguintes e classifique-as como verdadeiras (V) ou falsas (F).

I. Aumentando em 10$^{o}$C a temperatura da fonte quente em uma máquina de Carnot, obtém- se um rendimento maior do que diminuindo em 10$^{o}$C a temperatura da fonte fria.

II. Em um sistema reversível ideal, como a máquina de Carnot, a variação de entropia é nula.

III. É possível conseguir motores térmicos com rendimento superior ao do motor de Carnot.

IV. Os processos naturais sempre produzem aumento na entropia do universo.

Assinale a alternativa correta.

A)Apenas II e IV são verdadeiras.
B)Apenas I, II e III são verdadeiras.
C)Apenas I e II são verdadeiras.
D)Apenas II, III e IV são verdadeiras.
E)Apenas III e IV são verdadeiras.

Resposta da revisão

A
Resolução comentada

Para Carnot:

\[\eta=1-T_f/T_q\]

Reduzir T_f em 10 K aumenta o rendimento em 10/T_q; elevar T_q em 10 K produz ganho menor. No ciclo reversível completo a variação de entropia é nula. Carnot limita o rendimento entre as mesmas fontes, e processos naturais irreversíveis aumentam a entropia do universo. A afirmação sobre entropia deve ser entendida para o ciclo, não para qualquer trecho reversível.

Q45
Ondulatória — Amplitude no MHS

Uma partícula executa um movimento harmônico simples na direção X, em torno do ponto X = 0, com freqüência angular ω = 1 rad/s. Em um dado instante t, observa-se que a posição da partícula é X = 3 metros e sua velocidade é Vx = – 4 m/s. A amplitude do movimento dessa partícula, em metros, vale:

A)3,5
B)4,0
C)4,5
D)5,0
E)5,5

Resposta da revisão

D
Resolução comentada

No movimento harmônico:

\[v^2=\omega^2(A^2-x^2)\] \[A=\sqrt{x^2+v^2/\omega^2}\] \[A=\sqrt{9+16}\] \[A=5\ \text{m}\]

O sinal da velocidade indica o sentido instantâneo, sem alterar a amplitude.

Q46
Mecânica — Volume das gotas e frequência

Água flui de um tubo capilar que sai de um tanque. Um cristal piezo-elétrico é adaptado à parede externa do capilar e ligado a um gerador de ondas sonoras de baixa freqüência. Essas ondas sono- ras fazem oscilar o fluxo de água no capilar e produzem gotas esféricas absolutamente idênticas. O diâmetro interno do capilar é 0,2 mm, a velocidade da água ao deixar o tubo é v = 2 m/s e a freqüência do som gerado no cristal é f = 1000 Hz. Assinale a alternativa que contém o raio das gotas, em mm, que deixam o capilar.

A)0,21.
B)0,23.
C)0,25.
D)0,27.
E)0,29.

Resposta da revisão

C
Resolução comentada

A cada período forma-se uma gota. Com raio do capilar 0,1 mm e velocidade 2000 mm/s:

\[V_g=\pi r_c^2v/f\] \[V_g=0{,}020\pi\ \text{mm}^3\] \[\frac43\pi R^3=0{,}020\pi\] \[R\approx0{,}25\ \text{mm}\]
Q47
Ondulatória — Refração atmosférica do som

Em regiões planas, de manhã cedo, é comum as pessoas se comunicarem mesmo estando um pou- co distantes uma da outra. No entanto, quando a superfície da Terra fica mais aquecida, essas pes- soas não conseguem ser ouvidas. Isso ocorre porque o som sofre o fenômeno de:

A)difusão.
B)refração.
C)difração.
D)reflexão e difração.
E)reflexão na superfície da Terra.

Resposta da revisão

B
Resolução comentada

A velocidade do som varia com a temperatura. Camadas de ar a temperaturas diferentes curvam a trajetória dos raios sonoros por refração. A inversão do gradiente térmico junto ao solo modifica o alcance do som e pode criar regiões de menor recepção.

Q48
Óptica — Imagem em espelho côncavo

Um espelho côncavo tem raio de curvatura igual a 24 cm. Um objeto é colocado a 48 cm à frente deste espelho. A respeito da distância, em cm, da imagem ao vértice do espelho e de suas caracte- rísticas, podemos afirmar corretamente que a distância da imagem ao espelho é:

A)24 cm e sua imagem é virtual e direita.
B)16 cm e sua imagem é real e direita.
C)16 cm e sua imagem é real e invertida.
D)12 cm e sua imagem é virtual e invertida.
E)12 cm e sua imagem é real e direita.

Resposta da revisão

C
Resolução comentada

A distância focal é metade do raio:

\[f=12\ \text{cm}\] \[1/p'=1/12-1/48\] \[p'=16\ \text{cm}\]

Como p' é positivo, a imagem é real; a ampliação negativa indica imagem invertida.

Q49
Óptica — Deslocamento em lâmina paralela

Observa-se que um raio laser incide em uma placa de faces planas e paralelas cuja espessura é $10{,}0\,\mathrm{cm}$, formando um ângulo de $60^\circ$ com a normal. O material da placa possui índice de refração $n_P=\sqrt{3}$. Considerando que a placa está imersa no ar $n_{AR}=1$, o deslocamento do raio emergente, em centímetros, é de aproximadamente:

A)8,0.
B)5,7.
C)4,3.
D)3,3.
E)1,5.

Resposta da revisão

B
Resolução comentada

Pela lei de Snell:

\[\sin r=\sin60^\circ/\sqrt3\] \[r=30^\circ\]

O deslocamento lateral é:

\[d=e\frac{\sin(i-r)}{\cos r}\] \[d=10\frac{\sin30^\circ}{\cos30^\circ}\] \[d\approx5{,}7\ \text{cm}\]
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