Ondas/Termodinamica

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Exerc´ıcios sobre Ondas e Termodinaˆmica
1. Terremotos geram ondas sonoras no interior da Terra. Ao contra´rio
de um ga´s, a Terra pode transmitir tanto ondas sonoras transversais
(S) como ondas sonoras longitudinais (P). A velocidade das ondas S
e´ da ordem de 4,5 km/s e a das ondas P e´ da ordem de 8,0 km/s.
Um sismo´grafo registra as ondas P e S de um terremoto. As primeiras
ondas P chegam 3,0 minutos antes das primeiras ondas S. Se as ondas
se propagaram em linha reta, a que distaˆncia ocorreu o terremoto?
2. O ultra-som para diagno´stico na frequeˆncia de 4, 5 MHz e´ usado para
examinar tumores em tecidos moles.
(a) Qual e´ o comprimento de onda no ar de uma onda sonora desse
tipo?
(b) Se a velocidade do som no tecido for de 1500 m/s, qual sera´ o
comprimento de onda desta onda no tecido?
3. Quando fazemos vibrar a extremidade de uma corda periodicamente,
a onda que se forma sobre ela e´ chamada de onda harmoˆnica.
Uma onda harmoˆnica com frequeˆncia de 60 Hz e amplitude de 0,02 m
desloca-se em uma corda a` velocidade de 10 m/s. Que func¸a˜o descreve
a variac¸a˜o da altura y da corda em termos da posic¸a˜o x na corda e do
tempo?
4. Uma corda de 3,0 m de comprimento, fixa nas suas duas extremidades,
ressoa no seu segundo harmoˆnico, na frequeˆncia de 60 Hz. Qual e´ a
velocidade das ondas que se propagam nessa corda dando origem a`
onda estaciona´ria?
5. Explique com suas palavras como a Lei Zero da Termodinaˆmica permite
que verifiquemos se duas amostras esta˜o a uma mesma temperatura.
6. A quantos ◦C correspondem 1 K e 1 ◦F?
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7. Qual e´ a leitura na escala Celsius que corresponde a duas vezes a leitura
na escala Farenheit?
8. Qual substaˆncia necessita de maior quantidade de calor para que sua
temperatura se eleve de 1K, a´gua, vidro ou prata?
9. Quantas gramas de manteiga, que possui um conteu´do de energia uti-
liza´vel de 6000 cal/g, seriam equivalentes a` variac¸a˜o da energia poten-
cial gravitacional de um homem de 73 kg que sobe do n´ıvel do mar ate´
o topo do Monte Everest, na altitude de 8,84 km?
10. Considere que 200 J de trabalho sa˜o realizados sobre um sistema e que
70,0 cal sa˜o extra´ıdas do sistema na forma de calor. No sentido da
primeira lei da termodinaˆmica, quais sa˜o os valores (incluindo sinais
alge´bricos) de τ , Q e ∆U?
11. Um sonho t´ıpico conte´m 2 g de prote´ına, 17 g de carboidratos e 7 g de
gordura. Os valores me´dios de energia aliment´ıcia destas substaˆncias
sa˜o 4 kcal/g para a prote´ına e os carboidratos e 9 kcal/g para a gordura.
(a) Durante um exerc´ıcio pesado, uma pessoa gasta em me´dia 510
kcal por hora. Durante quanto tempo essa pessoa poderia fazer
exerc´ıcio com o “trabalho obtido” por um sonho?
(b) Caso a energia contida em um sonho pudesse de algum modo
ser completamente convertida em energia cine´tica do seu corpo,
qual seria sua velocidade ma´xima depois de comer um sonho?
Considere sua massa igual a 60 kg.
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