Física 2 - Unificada UnB - Verão 2018 - P1 (com gabarito)

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– Instituto de Física
Matrícula: Nome completo (legível):
Disciplina: Prova: Assinatura: Data:
Física 2 - Verão P1 B 07/02/2018
O tempo de duração da prova é de 2 h; não é permitido sair antes de 30 min de prova; não é permitido sair com o caderno
de resposta antes de 1 h 30 min de prova; não desgrampeie a prova; calculadoras, exceto gráficas ou programáveis, podem
ser utilizadas, mas não compartilhadas. A fraude ou tentativa de fraude será punida com reprovação.
Aparelhos celulares: Celulares devem estar desligados e guardados no chão sob a cadeira, será sumariamente reprovado o
aluno que for flagrado em desacordo com essas regras.
Pontuação das questões: Tipo B, 1 ponto (a: 0,5; b: 0,5); Tipo C, 1 ponto.
Questões tipo B: Faça todos os cálculos com, pelo menos, 5 algarismos significativos. Caso o número a ser marcado na folha
de respostas não seja inteiro, ARREDONDE para o inteiro mais próximo. O arredondamento deve ser a última operação a
ser feita, imediatamente antes de marcar a folha de respostas. Se um item depende da resposta de um item anterior, utilize a
resposta com todas as casas decimais, não a resposta arredondada.
QUESTÕES TIPO C
Q1. No manômetro de reservatório, calcule a diferença p1 − p2
entre os dois lados em função da densidade ρ do fluido, dos
diâmetros d e D, e da altura h de elevação do fluido no tubo em
relação ao nível de equilíbrio N0 que o fluido ocupa quando
p1 = p2. Considere o fluido incompressível.ga p1 − p2 = ρgh(1 + D2d2
)
gb p1 − p2 = ρgh2Dw p1 − p2 = ρgh(1 + d2D2
)
gd p1 − p2 = ρgD2hge p1 − p2 = ρgh
Q2. Um objeto descreve um movimento harmônico simples
e sua posição é representada, respectivamente, por x(t) =
A cos(ωt + φ). Considerando que no instante inicial do mo-
vimento a posição e a velocidade do objeto sejam dados por
x0 e v0 respectivamente, identifique entre as opções abaixo
aquela que melhor representa a fase inicial φ do referido movi-
mento
ga φ = √x20 + v20ω2
gb φ = √x20 − v20ω2gc φ = tan−1 (− x0ω
v0
)
w φ = tan−1 (− v0
x0ω
)
ge φ = tan−1 ( x0ω
v0
)
1
Q3. Com relação às ondas sonoras, julgue os itens abaixo.
I - As sondas sonoras podem se propagar no vácuo.
II - A intensidade de uma onda sonora é proporcional ao
quadrado da sua amplitude.
III - Dois sons de mesma frequência e intensidade são necessa-
riamente indistinguíveis.
IV - A intensidade de uma onda sonora que se propaga em
três dimensões cai com o quadrado da distância.
V - Em uma onda sonora estacionária, ventres de pressão
correspondem a ventres de deslocamento.ga Os itens II, III e IV são corretos.gb Os itens I, II e V são falsos.gc Os itens II, IV e V são corretos.gd Os itens I, II e V são falsos.w Os itens II e IV são corretos.
Q4. A respeito da figura abaixo, escolha a melhor alterna-
tiva.ga A intensidade da onda mostrada permanece constante.gb A onda mostrada não é resultado de interferência.gc A onda mostrada não pode ser produzida com ondas
sonoras.gd A onda mostrada resulta da interferência de ondas de
frequências iguais.w A onda mostrada resulta da interferência de ondas de
frequências ligeiramente diferentes.
Q5. Com relação à entropia e à Segunda Lei da Termodinâmica,
julgue os itens abaixo.
I - A Segunda Lei da Termodinâmica afirma que é impos-
sível reduzir a entropia de um sistema.
II - Na expansão livre não há troca de calor, portanto não há
variação de entropia nesse processo.
III - A variação de entropia em um processo reversível é zero.
IV - O aumento de entropia de um sistema corresponde a um
aumento de desordem.ga Todos os itens são incorretos.gb Os itens II, III e IV são corretos.w Apenas os itens III e IV são corretos.gd Os itens I, II e III são incorretos.ge Os itens I, III e IV são corretos.
Q6. Sabe-se que o módulo de compressão do gás ideal é dado
por B = −V dP
dV
onde P é a pressão e V o volume do gás. Sabe-
se também que a velocidade do som em um gás é dada por
v =
√(
B
ρ
)
em que ρ é a densidade do gás. Supondo que a
transmissão de som fosse um processo isotérmico, determine a
opção que melhor representaria a velocidade do som no gás
em função da temperatura T, da massa molar M e da constante
dos gases R. Dica: Use a equação do gás ideal considerando T
constante para calcular B e ρ.
ga v = √(3RT
M
)
gb v = √(5RT
3M
)
w v = √(RT
M
)
gd v = √(7RT
5M
)
ge v = √(2RT
M
)
2
Q7.Um mol de gás ideal descreve o ciclo ABCDA representado
no diagrama PV da figura, onde T = T1 e T = T2 são isotermas.
Marque a alternativa que melhor representa o trabalho total
associado ao ciclo em função de P0, V0, T1 e T2.ga W = P0(T2 − T1) + RT2ln(T2T1
)
− RT1ln
(
T1
T2
)
gb W = −P0(T2 − T1)− RT2ln(T2T1
)
+ RT1ln
(
T1
T2
)
gc W = R(T1 − T2)− RT2 ln(P0V0RT2
)
− RT1 ln
(
RT1
P0V0
)
gd W = P0V0 + RT2ln( RT2P0V0
)
− RT1ln
(
RT1
P0V0
)
w W = R(T2 − T1) + RT2 ln(P0V0RT2
)
+ RT1 ln
(
RT1
P0V0
)
Q8. O coeficiente de desempenho de um refrigerador de Car-
not é dado por K = |Qc|/W, onde |Qc| e W são o calor retirado
do reservatório frio e o trabalho fornecido ao sistema, respecti-
vamente. Assim, escolha a alternativa que melhor representa
o coeficiente de desempenho quando escrito em termos da
eficiência do máquina de Carnot η. Dica: use a relação calor e
trabalho do refrigerador para escrever |Qc| em termos de |QH |
e Wga K = 1 + 1
ηgb K = 1
ηgc K = 1
η − 1w K = 1
η
− 1
ge K = 1
η + 1
QUESTÕES TIPO B
Q9. Uma barra horizontal e uniforme de comprimento 10,0 m
e peso 500 N é fixada a uma parede vertical por uma dobradiça.
A outra extremidade da barra é sustentada por um cabo que
faz com ela um ângulo de 45 °. Uma pessoa de peso 650 N está
sobre a barra, a uma distância 3,0 m da parede.
a. 63 DETERMINE, em newtons, a tensão no cabo. Di-
vida o resultado por 10 e arredonde.
b. 83 DETERMINE, em newtons, o módulo da força que
a parede exerce sobre a barra. Divida o resultado por 10
e arredonde.
3
Q10. Em 1968, a Apolo 8 foi colocada em órbita circular em
torno da Lua a uma altitude de 113 km acima da superfície. O
período observado dessa órbita foi de 1 hora e 51 minutos. O
raio da Lua é de 1738 km e a constante da gravitação universal
é G = 6, 67× 10−11N/m2kg2.
a. 17 DETERMINE, em km/s, a velocidade orbital da
Apolo 8. Multiplique o resultado por 10 e arredonde para
o inteiro mais próximo.
b. 85 DETERMINE, em unidades de 1021 kg, a massa da
Lua. Arredonde para o inteiro mais próximo.
Q11. A corda mi de um violino tem uma densidade linear de
0,5 g/m e está sujeita a uma tensão de 80 N, com seu primeiro
harmônico afinado para uma frequência f= 440 Hz.
a. 45 DETERMINE, em cm, o comprimento da corda.
Arredonde o valor para o inteiro mais próximo.
b. 50 Para tocar a nota lá, de frequência 880 Hz, prende-
se a corda com um dedo, de forma a utilizar apenas uma
fração x de seu comprimento. DETERMINE o valor dessa
fração x. Multiplique o resultado por 100 e em seguida
arredonde para o inteiro mais próximo.
Q12. Uma barra retilínea é formada por uma parte de latão
soldada em outra de aço, a 30°C, o comprimento total da barra
é 30 cm, dos quais 20 cm de latão e 10 cm de aço. Os coefici-
entes de dilatação linear são 1, 9× 10−5 °C−1 para o latão e
1, 1× 10−5 °C−1 para o aço.
a. 49 DETERMINE, em µm, a dilatação total da barra
para temperatura final de 40°C.
b. 16 DETERMINE, em unidades de 10−6°C, o coeficiente
de dilatação linear da barra inteira. Arredonde para o
inteiro mais próximo.
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