Simulado cap 13 e 17 de fisica 2 freedman termodinamica

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Curso:	
  	
  Engenharias	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  Professor:	
  José	
  	
  Pedro	
  Dias	
  Filho	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
Disciplina:	
  Física	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  Período/módulo:	
  _____º	
  período	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  Turno:	
  	
  
Data	
  de	
  entrega:	
  nossa	
  aula	
  da	
  última	
  semana	
  de	
  março.	
  	
  
Aluno	
  (a):	
  	
  GABARITO	
  
Evento:	
  simulado	
  cap	
  13	
  e	
  17	
  
 
1)Um bloco sobre uma superfície horizontal sem atrito é preso a uma mola. Em seguida ele é deslocado de 
0,130 m da sua posição de equilíbrio e liberado para oscilar com velocidade inicial igual a zero. Após 0,700 
s verifica-se que o seu deslocamento é de 0,130 m no lado oposto e que ele ultrapassou uma vez a posição de 
equilíbrio durante esse intervalo. 
 
a) Calcule a amplitude, o período e a frequência angular do movimento desse bloco 
 
A = 0,130 m porque foi o deslocamento máximo a partir da posição de equilíbrio conforme enunciado da 
questão. 
T = 1,4 s porque o tempo de 0,700 dado no enunciado equivale a metade de um período. 
 
ω=2πf = 2 π 1/T = 2 π 1/ 1,4 = 4,48 rad/s 
b) Sabendo-se que a massa do bloco é de 0,300 kg, calcule a constante da mola. 𝜔 = 𝑘𝑚 
 4,48 = !!,! 
k = 6,04 N/m 
 
Fórmulas e constantes 
ΔV=V0 βΔT 
ΔVREAL=ΔVRECIPIENTE	
  +ΔVAPARENTE	
  
αaço=1,2 x 10-5 ºK-1 
αlatão=2,0 x 10-5 ºK-1 
σ =5,67 x 10-8 w/m²k4 
K = C + 273 
ΔL=L0αΔT 
ΔL=L - L0 
β=3α 
Kvidro = 0,8 w/mk 
αaluminio=2,4 x 10-5 ºK-1 
βaço=3,6x10-5 ºC-1 𝑡!5 = 𝑡! − 329 = 𝑇 − 2735 
ω=2πf 
𝜔 = 𝑘𝑚 
F=-Kx 
F = m.a 
𝑇 = 1𝑓 
 
 
4) Paulo é o novo engenheiro da Mecanic Motors 
Inc e foi incumbido de projetar pistões de latão 
para deslizarem dentro de cilindros deaço. Os 
motores em que esses pistões serão sados irão 
funcionar entre 23 0C e 155 0C. Se os pistões 
cilindricos têm 25,0 cm de diâmetro a 23 0C, qual 
deveria ser o diâmetro mínimo dos cilindros nessa 
temperatura para que os pistões funcionassem a 
155 0C? Suponha que os coeficientes de dilatação 
se mantenham constantes nesse intervalo de 
temperatura. 
 
Dilatação do pistão 
ΔL=L0αΔT=25x2,0x10-5x(155-23) = 0,066 cm 
ΔL= L - L0 = L0αΔT onde Lo é o 
comprimento inicial do cilindro 
25,066 - L0 = L0 x 1,2x10-5x(155-23) 
L0 = 25,03 cm 
 
5) Uma janela panorâmica tem dimensões de 1,40 
m x 2,50 m e é feita de vidro com 5,20 mm de 
espessura. Em um dia de inverno, a temperatura 
exterior é -20ºC, enquanto a temperatura interior é 
confortável: 19,5 ºC. Calcule a taxa de perda de 
calor por condução pela janela. 
 𝐻 =  𝑘𝐴(𝑇! − 𝑇!)𝐿 𝐻 =  0,8.1,4.2,5(19,5− (−20))0,00520 = 0,00021  𝑚² 
 
6) A temperatura de operação do filamento de 
tungstênio de uma lâmpada incandescente é 2450 
K e sua emissividade é igual a 0,35. Calcule a área 
da superfície do filamento de uma lâmpada de 150 
W, supondo que toda energia elétrica consumida 
pela lâmpada seja convertida em ondas 
eletromagnéticas pelo filamento. 
 𝐻 = 𝐴. 𝑒.𝜎𝑇! 
 150 = 𝐴. 0,35.5,67𝑥10!!2450! 
 
A = 0,00021 m² 
 
 
Q U E S T Õ E S F E C H A D A S 
 
1) Observe a figura. 
 
 
 
 
 
Nessa figura, dois corpos, a temperaturas diferentes, 
foram colocados em contato e isolados termicamente. 
Depois de um certo tempo, esses dois corpos atingiram 
o equilíbrio térmico. Pode-se afirmar, com certeza que: 
 
A) A energia perdida por um dos corpos é igual à 
energia recebida pelo outro. 
B) A maior variação de temperatura ocorreu no corpo 
de maior densidade. 
C) A maior variação de temperatura ocorreu no corpo 
de maior calor volume. 
D) O aumento na temperatura de um dos corpos é 
numericamente igual ao decréscimo na temperatura do 
outro. 
 
2) O coeficiente de dilatação linear do latão é, 
aproximadamente 1,6 vezes o coeficiente de dilatação 
linear do aço. Para encaixar-se um pino de latão em 
um orifício numa chapa de aço, cujo diâmetro é 
ligeiramente menor do que o diâmetro do pino, deve-
se 
 
A) aquecer o pino de latão e resfriar a chapa de aço. 
B) aquecer a chapa de aço e resfriar o pino de latão. 
C) aquecer igualmente a chapa e o pino. 
D) resfriar a chapa e manter a temperatura do pino. 
 
3)Duas lâminas de metais diferentes, M e N, são 
unidas rigidamente. Ao se aquecer o conjunto até uma 
certa temperatura, esse se deforma, conforme mostra a 
figura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Com base na deformação observada, pode-se concluir 
que 
 
Temperatura	
  T2	
  
>	
  T1	
  
Metal	
  N	
  
Metal	
  M	
  
Temperatura	
  T1	
  
Fe	
  
Al	
  
Al	
  
Fe	
  
isolante	
  
A) a capacidade térmica do metal M é maior do 
que a capacidade térmica do metal N. 
B) a condutividade térmica do metal M é maior do 
que a condutividade térmica do metal N. 
C) a quantidade de calor absorvida pelo metal M é 
maior do que a quantidade de calor absorvida pelo 
metal N. 
D) o coeficiente de dilatação linear do metal M é 
maior do que o coeficiente de dilatação linear do 
metal N. 
 
4) O coeficiente de dilatação térmica do alumínio 
(Al) é, aproximadamente, duas vezes o coeficiente 
de dilatação térmica do ferro (Fe). A figura mostra 
duas peças onde um anel feito de um desses metais 
envolve um disco feito do outro. 
 
À temperatura ambiente, os discos estão presos aos 
anéis. Se as duas peças forem aquecidas 
uniformemente, é correto afirmar que 
 
A) apenas o disco de Al se soltará do anel de Fe. 
B) apenas o disco de Fe se soltará do anel de Al. 
C) os dois discos se soltarão dos respectivos anéis. 
D) os discos não se soltarão dos anéis.