Gabarito P2

Prévia do material em texto

Física 2 ­ FS2120
Prova 2 ­ 23 de novembro de 2016
No. Seq.
Nome: -
Assinatura: Turma de teoria:
Consulta: NãoNão Calculadora: simples: Sim Sim α - numérica: NãoNão
Celular: Desligado e guardado na frente da salaDesligado e guardado na frente da sala Duração da prova: 80 min80 min
Instruções: **Responda às questões Responda às questões somentesomente no espaço designado. Resoluções fora desseno espaço designado. Resoluções fora desse
espaço não serão consideradasespaço não serão consideradas. *Mostre o raciocínio que o levou à resposta e não escreva apenas o
valor final encontrado. *Respostas desacompanhadas de suas resoluções ou resoluções confusas nãonão serão
consideradas. *Respostas sem jus5fica5vas plausíveis, quando solicitadas, nãonão serão consideradas. *As
unidades das grandezas devem ser indicadas corretamente em todas as respostas. *Penalização de 0,2
pontos por ausência de unidade ou por unidade incorreta. Respostas com “[SI]” após o valor numérico
da grandeza serão consideradas incorretas. *O valor de cada item está indicado. 
NOTA
1
2
Testes
Total
1. (2.0) Uma onda periódica de comprimento de onda λ = 20 x 10-2 m se propaga em uma corda no sen0do nega0vo do eixo x. A corda
de comprimento L = 1,35 m e massa m = 0,125 kg está tensionada por uma tensão FT . O deslocamento y da par1cula da corda situada
em x = 0 m é mostrado na figura abaixo.
(a) (0.5) Determine a velocidade de propagação da onda.
(b) (0.5) Determine a tensão FT a qual a corda está subme5da.
(d) (0.5) Escreva a equação da onda que se propaga na corda.
(c) (0.5) Determine o módulo da velocidade transversal da par6cula
em x = 0 m e t = 0,025 s. Jus5fique seu raciocínio.
0,050
0,15
- 0,15
y (m)
t (s)
AZUL
Critérios gerais: Critérios gerais: ausência de unidade ou unidade incorreta: ‐0,2 no item
erro de conta 50% do valor do item.
Obs: Obs: critérios sujeitos a atualização durante a correção da prova.
0,5
Do gráfico: T = 0,050 s
0,5
não propagar erro do item (a)
0,1 ‐ amplitude
0,1 ‐ sinal
0,5 ‐ somente se a equação completa estiver correta
0,1
0,1
0,5 ‐ somente com
justificativa correta
sobre vy = vy‐max
Do gráfico: y(0;0,025s) = 0 m
ou
0,5
Teste 1: O gráfico ao lado apresenta a amplitude de oscilação de
um oscilador harmônico amortecido forçado em função da
frequência angular da força externa. A amplitude da força externa
vale Fo = 36,0 N. O valor da massa acoplada ao oscilador é:
(a) 4,50 kg
(b) 5,00 kg
(d) 1,25 kg
(c) 1,80 kg
(e) 2,22 kg
1,80
4,50
4,000
0
A
m
p
li
tu
d
e
 (
m
)
Frequência angular da força externa (rad/s)
Instruções: Essa parte da prova contém 6 testes de múl0pla escolha. Para cada questão, existe
somente uma alterna0va correta. Cada teste vale 1,0 ponto. Assinale claramente sua resposta
a caneta; respostas a lápis não serão consideradas. 
Leia antes de iniciar
Teste 2: Os gráficos abaixo correspondem a ondas se propagando em cordas idên0cas. Os gráficos da primeira coluna apresentam a
oscilação do ponto x = 0 m em função do tempo e os gráficos da segunda coluna apresentam os deslocamentos y da corda para t = 0 s.
Note que os gráficos possuem escalas ver5cal e horizontal diferentes. Assinale a alterna0va correta nos itens I e II abaixo.
pi
4,0
-4,0
y (mm)
t (s)
2pi
4,0
-4,0
y (mm)
x (m)
ONDA 1
x = 0 m t = 0 s
2pi
6,0
-6,0
y (mm)
t (s)
pi
6,0
-6,0
y (mm)
x (m)
ONDA 2
2pi
2,0
-2,0
y (mm)
t (s)
pi/2
2,0
-2,0
y (mm)
x (m)
ONDA 3
pi
2,0
-2,0
y (mm)
t (s)
2pi
2,0
-2,0
y (mm)
x (m)
ONDA 4
I. Quanto à velocidade v de propagação da onda, é
correto afirmar que:
(a) todas as ondas tem a mesma velocidade.
(b) v1 = v4 < v2 < v3
(c) v4 < v2 < v3 < v1
(d) v2 = v3 < v1 = v4
(e) v3 < v2 < v1 = v4
II. Quanto aos valores máximos da velocidade transversal
vy-max, é correto afirmar que:
(a) todas as ondas tem a mesma velocidade transversal
máxima.
(b) vy-max-3 = vy-max-4 < vy-max-1 < vy-max-2
(c) vy-max-3 < vy-max-4 < vy-max-2 < vy-max-1
(d) vy-max-1 = vy-max-4 < vy-max-2 = vy-max-3
(e) vy-max-3 < vy-max-2 < vy-max-1 = vy-max-4
x
x
x
onda ym(mm) ω (rad/s) k (rad/s) v(m/s) vy-max(m/s)
1 4,0 2pi/pi 2pi/2pi 2,0 8,0
2 6,0 2pi/2pi 2pi/pi 0,5 6,0
3 2,0 2pi/2pi 2pi/pi/2 0,25 2,0
4 2,0 2pi/pi 2pi/2pi 2,0 4,0
Teste 3: Compare o 3o e o 4o harmônicos em uma corda que
possui duas extremidades fixas. Analise as afirmações abaixo e
assinale a alterna0va correta.
(a) Todas as afirmações são verdadeiras
(b) Todas as afirmações são falsas
(c) Somente as afirmações I e II são verdadeiras
(d) Somente as afirmações II e III são verdadeiras
(e) Somente as afirmações I e III são verdadeiras
I. A velocidade de propagação das ondas que formam o 3o
harmônico é maior do que as que formam o 4o harmônico.
II. o número de onda das ondas que formam o 3o harmônico é
menor do que o número de onda das que formam o 4o harmônico.
III. a frequência para o 3o harmônico é menor do que para o 4o
harmônico.
Teste 4: Um gás ideal passou por quatro processos
termodinâmicos indicados por P1, P2, P3 e P4. A tabela indica a
energia recebida pelo gás na forma de calor Q e o trabalho W
realizado pelo gás em cada uma destas transformações. Em qual
dos processos houve o maior aumento da temperatura do gás?
P1 P2 P3 P4
Q (kJ) 25 - 20 60 - 15
W (kJ) - 20 30 35 - 85
(a) P1 (b) P2 (c) P3 (d) P4
(e) A temperatura permaneceu constante em todos os processos
(a) a temperatura final do recipiente A é menor do que a temperatura final do recipiente B.
(b) a temperatura final do recipiente A é igual à temperatura final do recipiente B.
(c) a temperatura final do recipiente A é maior do que a temperatura final do recipiente B.
(d) não é possível que os dois recipientes recebam a mesma quan5dade Q de calor.
(e) não é possível avaliar as temperaturas finais dos dois recipientes.
Teste 5: Os recipientes A e B contêm, cada um, n mols de um gás ideal diatômico de calor específico molar a volume constante
CV = 20,8 J⁄(mol⋅K). Inicialmente, os dois recipientes estão à mesma temperatura Ti. Então, ambos os recipientes recebem a mesma
quan0dade Q de calor. Durante o aquecimento, a pressão no recipiente A permanece constante e o volume do recipiente B não muda.
É correto afirmar que:
(d) não é possível avaliar as variações das energias internas dos
dois recipientes.
(e) não é possível que os dois recipientes recebam a mesma
quan5dade Q de calor.
(a) ΔE(int-B) > ΔE(int-A)
(b) ΔE(int-B) = ΔE(int-A)
(c) ΔE(int-B) < ΔE(int-A)
Teste 6: Os recipientes A e B são man0dos a uma mesma pressão
p e estão, inicialmente, a uma mesma temperatura Ti , mas,
enquanto o recipiente A contém n mols de um gás monoatômico,
o recipiente B contém n mols de um gás diatômico. Cada um dos
recipientes recebe uma mesma quan0dade Q de calor. Sobre as
variações das energias internas dos gases nos dois recipientes, é
correto afirmar que:
(V)
(V)
(F)
x
x
x
x
2. (2.0) Um refrigerador u0liza um gás ideal diatômico como substância de trabalho o qual sofre três transformações termodinâmicas
formando um ciclo. Primeiramente, o gás sofre uma compressão adiabá0ca de um volume V1 e pressão P1 para um volume V2 e
pressão P2. Em seguida sofre uma transformação isocórica até uma pressão P3 e finalmente uma expansão isotérmica retornando ao
volume V1. Dados: V1 = 5,0 x 10
-3 m3, V2 = 1,0 x 10-3 m3, P2 = 9,52 x 105 Pa.
(a) (1.0) Esboce este ciclo termodinâmico em um diagrama p-V. Em seu esboço,
indique claramente: os pontos 1, 2 e 3 mencionados na descrição acima, os
processos durante os quais o sistema absorve calor (Q> 0) e rejeita calor (Q < 0) e
os processos nos quais o trabalho é realizado pelo sistema (W > 0) e realizado sobre
o sistema (W < 0).
(b) (1.0) Calcule o coeficiente de desempenho do refrigerador. Dado para o processo adiabá5co: |W| = 1130 J
P (105 Pa)
V (10-3 m3)
processo(s) no qual o sistema absorve calor (Q > 0): ( ) 1-2 ( ) 2-3 ( ) 3-1
processo(s) no qual o sistema rejeita calor (Q < 0): ( ) 1-2 ( ) 2-3 ( ) 3-1
processo(s) no qual o trabalho é realizado pelo sistema (W > 0): ( ) 1-2 ( ) 2-3 ( ) 3-1
processo(s) no qual o trabalho é realizado sobre o sistema (W < 0): ( ) 1-2 ( ) 2-3 ( ) 3-1
Formulário
Oscilações forçadas
Termodinâmica
Ondas transversais Ondas estacionárias
1
2
1,0
3
9,52
1,0 5,0
x
x
x
x
Isotérmico: Q = W > 0 => Qf
Isocórico: W = 0 => Q = ∆Eint < 0 => Qq
0,2 ‐ somente se
colocar os valores
corretos de P e V;
somente se desenhar
corretamente todos
os processos
0,2 por item correto
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2 ‐ sinal correto do
processo adiabático: — 1130 J
não propagar o erro do valor de P1