FISICA GERAL E EXPRIMENTAL ATIVIDADE 1

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<p>CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS</p><p>FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA</p><p>ENGENHARIA DE PRODUÇÃO</p><p>#ATIVIDADE - 1</p><p>DISCIPLINA: FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL</p><p>Prof.Dr. Wilson Espindola Passos ANO: 2024</p><p>A-Resolva os problemas abaixo:</p><p>1. Um trabalhador empurra um conjunto formado por dois blocos A e B de massas 4 kg e 6 kg,</p><p>respectivamente, exercendo sobre o primeiro uma força horizontal de 50 N, como representado na</p><p>figura a seguir.</p><p>Admitindo-se que não exista atrito entre os blocos e a superfície, o valor da força que A</p><p>exerce em B, em newtons, é?</p><p>CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS</p><p>FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA</p><p>ENGENHARIA DE PRODUÇÃO</p><p>2. Dois corpos A e B, de massas MA = 3,0 kg e MB = 2,0 kg, estão ligados por uma corda de peso</p><p>desprezível que passa sem atrito pela polia C, como mostra a figura a seguir.</p><p>Entre A e o apoio existe atrito de coeficiente (de valor 0,5), a aceleração da gravidade vale g =</p><p>10 m/s2 e o sistema é mantido inicialmente em repouso. Liberado o sistema, após 2 s de movimento,</p><p>a distância percorrida por A, em metros, é de?</p><p>3. Dois blocos de massa M estão unidos por um fio de massa desprezível que passa por uma</p><p>roldana com um eixo fixo. Um terceiro bloco de massa m é colocado suavemente sobre um dos</p><p>blocos, como mostra a figura. Com que força esse pequeno bloco de massa m pressionará o bloco</p><p>sobre o qual foi colocado?</p><p>http://fisicainterativa.com/exercicios-resolvidos/aplicacoes-das-leis-de-newton/</p><p>CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS</p><p>FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA</p><p>ENGENHARIA DE PRODUÇÃO</p><p>B-Resolva</p><p>1- A figura representa uma onda periódica que se propaga numa corda com velocidade 𝒗 =</p><p>𝟏𝟎 𝒎/𝒔. Determine a freqüência dessa onda e a amplitude. Escreva a função de onda.</p><p>CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS</p><p>FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA</p><p>ENGENHARIA DE PRODUÇÃO</p><p>2- Num tanque pequeno a velocidade de propagação de uma onda é de 0,5 m/s. Sabendo que a</p><p>frequência do movimento é de 10 Hz, calcule o comprimento da onda. Escreva o número de onda.</p><p>3- questões:</p><p>CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS</p><p>FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA</p><p>ENGENHARIA DE PRODUÇÃO</p><p>a) O que é crista de uma onda? O que é vale?</p><p>Crista de uma onda indica o ponto máximo da onda. Vale representa o ponto mínimo de uma onda.</p><p>b) O que é o período de uma onda? E frequência?</p><p>Período é o tempo necessário para que um objeto em movimento circular conclua uma volta. De</p><p>acordo com o Si (Sistema Internacional de Unidade), a unidade de medida para o período é o</p><p>segundo (s).</p><p>Frequência é definida como o número de voltas realizadas por um objeto em movimento circular</p><p>em um intervalo de tempo determinado. Também pode ser definida como a quantidade de ondas</p><p>geradas em um tempo específico. Uma unidade de medida muito comum para frequência é a</p><p>rotação por minuto (r.p.m).</p><p>c) O que é amplitude de uma onda?</p><p>Amplitude de uma onde é a altura da onda marcada pela distância entre o ponto de equilíbrio</p><p>(repouso) da onda até a crista.</p><p>d) Como podemos produzir uma onda?</p><p>Podemos reproduzir uma onda através de impactos ou distúrbio que geram uma força</p><p>transmitida através do vácuo ou de um meio material (solido, líquido ou gasosos) que carregam</p><p>alguma forma de energia. Existe uma variedade muito grande de ondas, por exemplo, ondas do</p><p>mar, ondas numa corda, numa mola, ondas sonoras, ondas eletromagnéticas.</p><p>e) Explique os principais fenômenos ondulatórios, reflexão, refração, difração e interferência.</p><p>Reflexão – uma onda se propagando em um determinado meio ao se deparar com um obstáculo</p><p>pode sofrer reflexão, isto é, inverter o sentido da propagação. Ao sofrer a reflexão, o comprimento</p><p>de onda, a velocidade de propagação e a frequência da onda não se altera. Exemplo: quando uma</p><p>pessoa grita em um vale e escuta alguns segundos depois a sua voz.</p><p>Refração - é um fenômeno que acontece quando uma onda muda o meio de</p><p>propagação, podendo ocorrer uma mudança no valor da velocidade e na direção da</p><p>propagação. Exemplo: as ondas em uma praia se quebram paralelamente a orla.</p><p>Difração - é quando as ondas contornam o obstáculo. Quando isso ocorre dizemos que a onda</p><p>sofreu uma difração. Exemplo: quando ouvimos uma pessoa que está do outro lado de um muro.</p><p>Interferência – é quando duas ondas se encontram, ocorrendo uma interação entre suas</p><p>amplitudes. A interferência pode ser construtiva (aumento da amplitude) ou destrutiva (diminuição</p><p>da amplitude).</p><p>CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS</p><p>FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA</p><p>ENGENHARIA DE PRODUÇÃO</p><p>4- Uma corda (de aço) de piano tem comprimento de 1,0 m. Sua tensão é ajustada até que a</p><p>velocidade das ondas transversais seja de 500 m/s. Qual a frequência fundamental desta corda?</p><p>5- Uma corda esticada apresenta o padrão de vibração mostrado na figura abaixo.</p><p>Sendo o comprimento l da corda igual a 60 cm e a frequência na qual ela está vibrando 𝟑𝟔𝟎 𝑯𝒛,</p><p>calcule a frequência em que esta corda, sobre a mesma tensão, vibraria em seu 5º harmônico.</p><p>CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS</p><p>FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA</p><p>ENGENHARIA DE PRODUÇÃO</p><p>6- Considere uma corda de violão com 50 cm de comprimento, que está afinada para vibrar com</p><p>uma frequência fundamental de 500 Hz. Se o comprimento da corda for reduzido à metade, qual a</p><p>nova frequência do som emitido?</p><p>7- A figura abaixo representa três tubos acústicos de comprimento 𝑫.</p><p>Com relação às frequências de seus modos de vibração fundamentais, é correto afirmar que:</p><p>8- Uma onda sonora se propaga em um instrumento de sopro formando o padrão mostrado abaixo.</p><p>CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS</p><p>FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA</p><p>ENGENHARIA DE PRODUÇÃO</p><p>Se a frequência da nota musical tocada é igual a 220 Hz, calcule a frequência do 5º harmônico deste</p><p>instrumento.</p><p>C-Resolva</p><p>1. Uma bomba de encher pneus de bicicleta é acionada rapidamente, tendo a extremidade de saída</p><p>do ar vedada. Consequentemente, o ar é comprimido, indo do estado (1) para o estado (2), conforme</p><p>mostram as figuras a seguir.</p><p>Para qual transformação podemos aproximar o processo do estado (1) para o estado (2). Justifique</p><p>sua resposta.</p><p>A transformação que aproxima o processo do estado (1) para o estado (2) é adiabática, porque</p><p>praticamente não há troca de calor do ar com o meio exterior. Primeira lei da termodinâmica.</p><p>2. A figura abaixo representa um esquema de uma geladeira. Marque entre as opções abaixo aquela</p><p>que representa corretamente o funcionamento da geladeira:</p><p>CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS</p><p>FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA</p><p>ENGENHARIA DE PRODUÇÃO</p><p>Explique e justifique entre as opções abaixo aquela que representa corretamente o funcionamento</p><p>da geladeira.</p><p>a) No interior da geladeira, o motor elétrico retira calor dos alimentos e o gás que circula bombeia o</p><p>calor para fora.</p><p>b) A geladeira é uma máquina térmica funcionando ao contrário, retirando calor da fonte fria</p><p>através da realização de trabalho externo do motor e liberando calor para fonte quente, o ambiente</p><p>externo.</p><p>c) O calor dos alimentos flui através do gás e o motor obriga o calor recolhido a expandir-se,</p><p>liberando-o na parte traseira.</p><p>d) O calor passa naturalmente dos alimentos para um gás apropriado, capaz de atraí-lo, e o mesmo</p><p>gás, pela ação do motor, repele o calor para o lado de fora da geladeira.</p><p>Opção B – O enunciado de Clausius expressa o princípio afirmando ser impossível construir um</p><p>refrigerador operando em um ciclo, e somente transferindo uma mesma quantidade de calor de um corpo</p><p>frio para um corpo quente. O desempenho de um refrigerador é obtido por meio da razão entre o calor</p><p>removido da fonte fria Ԛ e o trabalho</p><p>Ԝ realizado sobre o refrigerador. Essa razão é denominada</p><p>coeficiente de desempenho (COP).</p><p>3. O esquema a seguir representa trocas de calor e realização de trabalho em uma máquina térmica.</p><p>Os valores de T1 e Q1 não foram indicados, mas deverão ser calculados durante a solução desta</p><p>questão.</p><p>CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS</p><p>FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA</p><p>ENGENHARIA DE PRODUÇÃO</p><p>Considerando os dados indicados no esquema, se essa máquina operasse segundo um ciclo de</p><p>Carnot, a temperatura T1, da fonte quente, seria, em Kelvins, igual a?</p><p>4. Quando pressionamos um aerossol e o gás sai, sentimos um abaixamento na temperatura do</p><p>frasco. Veja a figura. Este resfriamento é explicado pelas leis da Termodinâmica. Escolha e</p><p>Justifique entre as opções abaixo aquela que representa a melhor explicação para este fenômeno.</p><p>a) O gás está sofrendo uma expansão rápida, ou seja, adiabática ao realizar trabalho para se</p><p>expandir, ele gasta sua energia interna e isto se manifesta no abaixamento de sua temperatura.</p><p>b) A abertura da válvula do aerossol permite a troca de calor com o ambiente. Calor do gás sai pela</p><p>válvula, reduzindo sua temperatura.</p><p>c) Ao apertarmos a válvula realizamos trabalho sobre o gás. De acordo com a 1ª Lei da</p><p>Termodinâmica, este trabalho que realizamos tem o sinal positivo, que devido ao sinal negativo da</p><p>equação, se traduz em um abaixamento de temperatura.</p><p>d) A temperatura de um gás está relacionada ao número de moléculas que sua amostra possui.</p><p>Abrindo a válvula e perdendo moléculas, o gás perde também temperatura.</p><p>Opção A – A energia interna é expressa conforme o processo termodinâmico, ou seja, Q (quantidade de</p><p>calor) e W (trabalho). O processo adiabático é o que não ocorre troca de calor (Q=0), devido sua rápida</p><p>ocorrência, não é atingido o equilíbrio interno.</p>