Engenharia 6bim P5 2 gabarito univesp

Prévia do material em texto

AVALIAÇÃO​ ​PRESENCIAL 
 
curso: ​Engenharia​ ​–​ ​Ciclo ​ ​Básico bimestre:​ ​6º ​ ​bimestre data: ​ ​​ ​​ ​​ ​​/​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​/2017 
P5-2 polo: aplicador responsável: turma/ período: 
nome: RA​: 
 
Utilize​ ​preferencialmente​ ​folhas​ ​sulfite,​ ​identificando​ ​cada​ ​uma​ ​delas,​ ​frente​ ​e​ ​verso,​ ​com​ ​seu​ ​R.A. 
Evite​ ​escrever​ ​no​ ​canto​ ​superior​ ​direito​ ​das​ ​folhas​ ​de​ ​resposta.​ ​Boa​ ​prova! 
 
Disciplina: Química NOTA ​ ​(0-10): 
 
● Você pode utilizar tabela periódica, tabela de eletronegatividade, diagrama de orbitais, tabelas de 
potencial​ ​de​ ​redução. 
 
Questão​ ​1​ ​(2,5​ ​pontos) 
Quantos​ ​níveis​ ​e​ ​subníveis​ ​de​ ​energia​ ​pode​ ​apresentar​ ​a​ ​eletrosfera​ ​de​ ​um​ ​átomo?​ ​Até​ ​quantos​ ​elétrons​ ​o 
nível​ ​4​ ​de​ ​um​ ​átomo​ ​pode​ ​comportar? 
 
Questão​ ​2​ ​(2,5​ ​pontos) 
Coloque​ ​os​ ​compostos​ ​que​ ​se​ ​seguem​ ​em​ ​ordem​ ​crescente​ ​de​ ​ponto​ ​de​ ​ebulição.​ ​Justifique​ ​sua​ ​resposta. 
 
n-hexano:​ ​H​3​C-CH​2​-CH​2​-CH​2​-CH​2​-CH​3 
2,3-dimetilbutano:​ ​:​ ​H​3​C-CH-CH-CH​3 
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​I​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​I 
H​3​C​ ​​ ​​ ​​ ​CH​3 
2-pentano:​ ​​ ​H​3​C-CH​2​-CH​2​-CH-CH​3 
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​I 
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​CH​3 
Questão​ ​3​ ​(2,5​ ​pontos) 
Uma​ ​forma​ ​alternativa​ ​de​ ​produção​ ​de​ ​energia​ ​limpa​ ​é​ ​o​ ​emprego​ ​de​ ​uma​ ​pilha​ ​de​ ​combustível​ ​a 
hidrogênio.​ ​As​ ​equações​ ​envolvidas​ ​neste​ ​processo​ ​estão​ ​descritas​ ​a​ ​seguir.​ ​Com​ ​base​ ​nestas​ ​equações, 
responda: 
 
a) Quem​ ​é​ ​o​ ​agente​ ​redutor​ ​e​ ​quem​ ​é​ ​o​ ​agente​ ​oxidante? 
b) No​ ​caso​ ​de​ ​uma​ ​pilha​ ​de​ ​combustível​ ​a​ ​hidrogênio,​ ​que​ ​espécie​ ​reagirá​ ​no​ ​cátodo​ ​e​ ​que 
espécie​ ​reagirá​ ​no​ ​ânodo? 
c) Qual​ ​é​ ​a​ ​reação​ ​global​ ​deste​ ​processo? 
d) Considerando​ ​que​ ​para​ ​possibilitar​ ​a​ ​passagem​ ​de​ ​corrente​ ​elétrica​ ​para​ ​efetuar​ ​esta​ ​reação​ ​é 
necessária​ ​a​ ​presença​ ​de​ ​uma​ ​s​ubstância​ ​condutora​ ​de​ ​corrente​ ​elétrica,​ ​o​ ​que​ ​ocorreria​ ​se 
escolhêssemos​ ​NaOH​ ​para​ ​ser​ ​esta​ ​substância​ ​condutora? 
H​2​​ ​→​ ​2H​+​​ ​+​ ​2​ ​e​- 
½​ ​O​2​+​ ​2H​+​​ ​+​ ​2e​- ​​ ​→​ ​H​2​O 
 
Questão​ ​4​ ​(2,5​ ​pontos) 
1 
 
O​ ​que​ ​são​ ​e​ ​como​ ​funcionam​ ​os​ ​semicondutores​ ​extrínsecos?​ ​Como​ ​estes​ ​materiais​ ​podem​ ​ser 
desenvolvidos? 
 
Disciplina: Mecânica​ ​Geral NOTA ​ ​(0-10): 
 
● Atenção:​ ​Escolher​ ​3​ ​dentre​ ​as​ ​quatro​ ​questões​ ​abaixo. 
● Cada​ ​questão​ ​vale​ ​3,33. 
● Quando​ ​não​ ​explicitado,​ ​as​ ​grandezas​ ​são​ ​expressas​ ​no​ ​SI. 
● Algumas​ ​fórmulas​ ​relevantes​ ​podem​ ​ser​ ​encontradas​ ​no​ ​texto. 
● As​ ​respostas​ ​podem​ ​ser​ ​dadas​ ​em​ ​termos​ ​de​ ​raiz​ ​quadrada,​ ​seno​ ​e​ ​cosseno​ ​de​ ​ângulos. 
● É​ ​permitido​ ​o​ ​uso​ ​das​ ​calculadoras. 
 
 
Questão​ ​1 
Alguém está empurrando um carrossel de raio R a partir do repouso. Verifica-se que o deslocamento 
angular​ ​do​ ​carrossel​ ​varia​ ​com​ ​o​ ​tempo​ ​de​ ​acordo​ ​com​ ​a​ ​expressão:​ ​​ ​ ​ ​. 
 
a) Calcule​ ​a​ ​velocidade​ ​angular​ ​do​ ​carrossel​ ​em​ ​função​ ​do​ ​tempo. 
b) Admitindo​ ​que​ ​o​ ​momento​ ​de​ ​inércia​ ​do​ ​carrossel​ ​seja​ ​I,​ ​determine​ ​o​ ​momento​ ​angular​ ​do​ ​carrossel. 
c) Como​ ​a​ ​força​ ​aplicada​ ​varia​ ​com​ ​o​ ​tempo? 
 
 
Questão​ ​2 
Adotando-se​ ​a​ ​origem​ ​do​ ​referencial​ ​num​ ​dos​ ​vértices,​ ​uma​ ​placa​ ​de​ ​lados​ ​a 
e​ ​b​ ​tem​ ​densidade​ ​superficial​ ​tal​ ​que:​ ​ 
 
a) Determine​ ​​ ​ ​ ​em​ ​termos​ ​da​ ​massa​ ​M​ ​da​ ​placa. 
b) Determine​ ​o​ ​seu​ ​centro​ ​de​ ​massa. 
 
 
Questão​ ​3 
Considere um ioiô é composto por dois discos cuja espessura é b e cujo raio é R. Os 
dois discos estão ligados por um eixo central estreito de raio . Em torno desse eixo 
está enrolado um o de comprimento L e espessura desprezível. O momento de inércia 
do sistema, com relação ao seu centro de massa, é dado por . Supondo o atrito 
desprezível,​ ​encontre​ ​a​ ​velocidade​ ​linear​ ​do​ ​ioiô​ ​quando​ ​ele​ ​sobe​ ​o​ ​o. 
 
 
 
 
 
Questão​ ​4 
Um cilindro de raio R e massa M distribuída uniformemente, parte do repouso de 
um ponto de um telhado percorrendo uma distância d. O telhado é inclinado de um 
ângulo​ ​ .​ ​O​ ​cilindro​ ​desce​ ​rolando​ ​sem​ ​deslizamento. 
2 
 
 
O​ ​momento​ ​de​ ​inércia​ ​do​ ​cilindro​ ​em​ ​relação​ ​a​ ​um​ ​eixo​ ​que​ ​passa​ ​pelo​ ​seu​ ​eixo​ ​​ ​é​ ​ 
Qual​ ​é​ ​a​ ​velocidade​ ​do​ ​cilindro​ ​ao​ ​atingir​ ​d? 
O​ ​caminho​ ​mais​ ​curto​ ​seria​ ​utilizar​ ​a​ ​conservação​ ​da​ ​energia​ ​do​ ​corpo​ ​rígido. 
 
 
3 
 
___________________ 
Formulário 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
 
​ ​GABARITO 
 
 
curso: ​Engenharia​ ​–​ ​Ciclo ​ ​Básico bimestre: ​6​o​​ ​bimestre P5-2 
 
Disciplina: Química NOTA ​ ​(0-10): 
 
Questão​ ​1 
A​ ​eletrosfera​ ​pode​ ​apresentar​ ​até​ ​7​ ​níveis​ ​e​ ​até​ ​4​ ​subníveis​ ​de​ ​energia.​ ​O​ ​nível​ ​4​ ​pode​ ​comportar​ ​até​ ​32 
elétrons​ ​(2​ ​de​ ​um​ ​orbital​ ​s,​ ​6​ ​de​ ​um​ ​orbital​ ​p,​ ​10​ ​de​ ​um​ ​orbital​ ​d​ ​e​ ​14​ ​de​ ​um​ ​orbital​ ​f). 
 
Valor:​ ​2​ ​pontos​ ​(1​ ​ponto​ ​para​ ​cada​ ​afirmação) 
 
Questão​ ​2 
2,3-dimetilbutano​ ​<​ ​2-pentano​ ​​ ​<​ ​n-hexano 
Os​ ​três​ ​compostos​ ​têm​ ​o​ ​mesmo​ ​número​ ​de​ ​átomos​ ​de​ ​carbono​ ​e​ ​de​ ​hidrogênio.​ ​A​ ​diferença​ ​de​ ​ponto​ ​de 
ebulição​ ​pode​ ​ser​ ​explicada​ ​em​ ​função​ ​das​ ​cadeias​ ​carbônicas​ ​que​ ​os​ ​formam.​ ​O​ ​maior​ ​número​ ​de 
ramificações​ ​implica​ ​em​ ​maior​ ​esfericidade​ ​molecular​ ​e,​ ​por​ ​consequência,​ ​em​ ​menor​ ​área​ ​de​ ​contato​ ​entre 
as​ ​moléculas,​ ​diminuindo​ ​as​ ​interações​ ​dipolo​ ​induzido​ ​-​ ​dipolo​ ​induzido. 
 
Valor:​ ​2​ ​pontos:​ ​1​ ​ponto​ ​para​ ​a​ ​sequência​ ​correta​ ​e​ ​1​ ​ponto​ ​para​ ​a​ ​justificativa. 
 
Questão​ ​3 
 
a) O​ ​agente​ ​redutor​ ​é​ ​o​ ​H​2​​ ​e​ ​o​ ​agente​ ​oxidante​ ​é​ ​o​ ​O​2​. 
b) A​ ​espécie​ ​que​ ​reagirá​ ​no​ ​cátodo​ ​é​ ​o​ ​oxigênio​ ​e​ ​a​ ​espécie​ ​que​ ​reagirá​ ​no​ ​ânodo​ ​é​ ​o​ ​hidrogênio. 
c) A​ ​reação​ ​global​ ​do​ ​processo​ ​é: 
H​2​​ ​→​ ​​2H​+​​ ​​+​ ​​2​ ​e​- 
½​ ​O​2​+​ ​​2H​+​​ ​​+​ ​2e​-​​ ​​→​ ​​H​2​O 
H​2​+½​ ​O​2​→​ ​H​2​O 
d) O​ ​uso​ ​de​ ​NaOH​ ​como​ ​eletrólito​ ​acarretaria​ ​na​ ​reação​ ​entre​ ​esta​ ​base​ ​e​ ​os​ ​prótons​ ​formados​ ​no 
ânodo.​ ​Com​ ​isso,​ ​não​ ​haveria​ ​prótons​ ​para​ ​participarem​ ​da​ ​reação​ ​de​ ​redução​ ​do​ ​oxigênio. 
 
Valor:​ ​4​ ​pontos,​ ​1​ ​ponto​ ​cada​ ​subitem. 
 
Questão​ ​4 
Semicondutores​ ​extrínsecos​ ​são​ ​aqueles​ ​desenvolvidos​ ​a​ ​partir​ ​da​ ​adição​ ​de​ ​pequenas​ ​quantidades​ ​de 
elementos​ ​das​ ​famílias​ ​3A​ ​e​ ​5A​ ​a​ ​semicondutores.​ ​Átomos​ ​de​ ​Si​ ​do​ ​semicondutor​ ​podem​ ​ser​ ​substituídos 
por​ ​átomos​ ​de​ ​alumínio,​ ​gálio​ ​(Al,​ ​Ga:​ ​família​ ​3A),​ ​fósforo​ ​(P:​ ​família​ ​5A),​ ​etc. 
 
Valor:​ ​2​ ​pontos​ ​–​ ​1​ ​para​ ​cada​ ​pergunta. 
 
 
5 
 
 
Disciplina: Mecânica​ ​Geral NOTA ​ ​(0-10): 
 
 
Questão​ ​1 
 
a)​ ​Calcule​ ​a​ ​velocidade​ ​angular​ ​do​ ​carrossel​ ​em​ ​função​ ​do​ ​tempo. 
Resolução: 
 
b)​ ​Admitindo​ ​que​ ​o​ ​momento​ ​de​ ​inércia​ ​do​ ​carrossel​ ​seja​ ​I​ ​determine​ ​o​ ​momento​ ​angular​ ​do​ ​carrossel. 
Resolução: 
 
c)​ ​Como​ ​a​ ​força​ ​aplicada​ ​varia​ ​com​ ​o​ ​tempo? 
 
 
Questão​ ​2 
 
a) 
 
Portanto: 
 
 
b) Centro​ ​de​ ​massa 
 
 
Ou​ ​seja, 
 
 
 
6 
 
 
Logo: 
 
 
 
Questão​ ​3 
A​ ​maneira​ ​mais​ ​fácil​ ​é​ ​utilizar​ ​a​ ​conservação​ ​da​ ​energia. 
 
A energia mecânica,a qual é conservada no movimento, será dada pela soma da energia potencial (– Mgx) 
mais dois termos associados à energia cinética. O primeiro desses termos é a energia cinética de translação 
do​ ​ioiô​ ​e​ ​o​ ​segundo​ ​é​ ​aquele​ ​associado​ ​à​ ​rotação​ ​do​ ​mesmo.​ ​Assim,​ ​a​ ​energia​ ​mecânica​ ​do​ ​ioiô​ ​é​ ​dada​ ​por: 
 
Admitindo o valor da energia como sendo nula (E = 0) no ponto em que ioiô foi lançado, obtemos, da 
equação​ ​acima,​ ​uma​ ​relação​ ​linear​ ​para​ ​a​ ​velocidade​ ​como​ ​função​ ​da​ ​altura​ ​na​ ​qual​ ​ele​ ​se​ ​encontra: 
 
Para​ ​cada​ ​posição​ ​do​ ​ioiô,​ ​temos​ ​duas​ ​velocidades: 
 
 
O​ ​sinal​ ​+​ ​se​ ​aplica​ ​ao​ ​caso​ ​em​ ​que​ ​ele​ ​sobe. 
O​ ​outro​ ​jeito​ ​é​ ​utilizar​ ​as​ ​equações​ ​de​ ​movimento. 
O movimento de translação do ioiô é devido à força tensora no fio (T) e ao seu peso. Temos, portanto, a 
coordenada x para indicar a posição do centro de massa do ioiô e a seguinte equação para a sua 
aceleração: 
 
O movimento de rotação é descrito pela equação envolvendo a relação entre a taxa de variação do 
momento​ ​angular​ ​do​ ​ioiô​ ​e​ ​o​ ​torque​ ​da​ ​força​ ​tensora: 
 
Onde R é o raio do eixo central e I é o momento de inércia ao redor do eixo passando pelo centro da massa. 
Levando-se​ ​em​ ​conta​ ​que 
 
A equação do movimento de rotação pode ser expressa da forma mais simples em termos da aceleração do 
ioiô.​ ​Obtemos: 
 
E, portanto, encontramos que a aceleração do ioiô é menor do que aquela que ele teria em queda livre (a 
aceleração​ ​da​ ​gravidade).​ ​Ademais,​ ​ela​ ​depende​ ​do​ ​momento​ ​de​ ​inércia.​ ​Obtemos: 
7 
 
 
 
Observação aos corretores: Pode-se aceitar qualquer uma das soluções. O aluno pode parar, no segundo 
caso,​ ​na​ ​determinação​ ​da​ ​aceleração​ ​(como​ ​foi​ ​feito​ ​aqui). 
 
 
 
Questão​ ​4 
As​ ​energias​ ​nos​ ​dois​ ​pontos,​ ​o​ ​de​ ​início​ ​e​ ​depois​ ​de​ ​percorrer​ ​uma​ ​distância​ ​d​ ​são: 
 
Onde 
 
Como​ ​não​ ​há​ ​escorregamento, 
 
 
 
 
 
Para​ ​o​ ​cilindro 
​ ​ 
Portanto: 
 
Observação aos corretores: Pode-se aceitar qualquer outra solução envolvendo as equações de 
movimento.​ ​A​ ​resposta​ ​é​ ​a​ ​mesma. 
8