Unidade 3 - Termodinâmica
1. Considere que 200 J de trabalho são realizados sobre um sistema e 70,0 cal de calor são extraídos dele. Do ponto de vista da Primeira Lei da Termodinâmica, quais são os valores (incluindo os sinais algébricos):
a) do trabalho (W)?
b) da quantidade de calor (Q)?
c) da variação da energia interna (ΔU)?
Resposta: a) -200 J; b) -293 J; c) -93 J
2. Uma quantidade de oxigênio ocupando um volume de 1000 cm3 a 40,0 °C e uma pressão de 1,01 x 105 Pa se expande até um volume de 1500 cm3 e pressão de 1,06 x 105 Pa. Encontre:
a) o número de moles de oxigênio no sistema,
b) a sua temperatura final.
Resposta: a) 3,88x10-2; b) 494 K
3. A figura ao lado mostra o diagrama pressão versus volume de uma certa quantidade de um gás ideal. Com base do diagrama, determine o trabalho total realizado na transformação A -> B -> C. Resposta: 1,5x106 J
4. A figura ao lado mostra um ciclo fechado de um gás ideal (a figura não está em escala). A variação da energia interna do gás ao passar de a para c ao longo da trajetória abc é -200 J. Quando o gás passa de c para d recebe 180 J na forma de calor. Mais 80 J são recebidos quando o gás passa de d para a. Qual é o trabalho realizado sobre o gás quando ele passa de c para d? Resposta: 60 J.
5. Uma máquina térmica absorve 52 kcal de calor e rejeita 36 kcal de calor em cada ciclo. Calcule: (a) O trabalho realizado pela máquina; (b) A eficiência. Resposta: a) 16 kcal; b) 31%.
Unidade 4 - Movimento Harmônico Simples
6. Um bloco cuja massa m é de 680 g está preso a uma determinada mola cuja constante de elasticidade k é 65 N/m. O bloco é puxado à distância x = 11 cm de sua posição de equilíbrio em x = 0, numa superfície horizontal e sem atrito e liberado a partir do repouso em t = 0.
a) Qual a força que a mola exerce sobre o bloco, logo antes que este seja solto?
b) Qual a frequência angular, a frequência e o período da oscilação resultante?
c) Qual a amplitude da oscilação?
d) Qual a velocidade máxima do bloco oscilante?
e) Qual o módulo da aceleração máxima do bloco?
Resposta: a) -7,2 N; b) 9,8 rad/s; 1,6 Hz; 0,64 s; c) 0,11 m; d) 1,1 m/s; e) 10,5 m/s2
7. Uma mola elástica é suspensa na vertical. Um bloco de 3,94 kg é pendurado na mola distendendo-a de 15,7 cm em relação à posição inicial (não deformada), mantendo o sistema em repouso. Substituindo-se o bloco por um objeto de 520 g e em seguida puxando o objeto um pouco para baixo ao longo da vertical, determine o período da oscilação resultante, após o objeto ser solto. Resposta: 0,289 s
8. Um corpo preso a uma mola ideal, oscila em uma superfície horizontal sem atrito, executando um Movimento Harmônico Simples (MHS) de acordo com a equação:
x(t) = (6,12 m).cos[(8,38 rad/s).t + 1,9 rad]
Determine:
a) a amplitude do movimento;
b) a frequência angular do movimento;
c) a frequência e o período do movimento;
d) as equações para a velocidade e a aceleração do movimento.
Resposta: a) 6,12 m; b) 8,38 rad/s; c) 1,33 Hz; d) basta substituir os valores nas respectivas fórmulas.
9. Um pêndulo simples tem um comprimento de 120 cm. Ele executa um certo número de oscilações em um tempo de 2 min. Em quanto tempo esse pêndulo irá executar o mesmo número de oscilações se o seu comprimento reduzir em 15 cm? Resposta: 114 s.
10. Um pêndulo de comprimento 1,53 m executa 72 oscilações em 3 min, num certo lugar. Determine a aceleração da gravidade neste local. Resposta: 9,65 m/s2