Lista 1 de Física I

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FÍSICA I – Lista de Exercícios 01 – Unidades, Grandezas Físicas e
Medição
Professor: Ewerton
01) – O micrômetro (1 μm) é também chamado de
mícron. (a) Quantos mícrons tem 1,0 km? (b) Que
fração do centímetro é igual a 1,0 μm? (c)
Quantos mícrons tem uma jarda?
02) – As dimensões das letras e espaços de um
livro são expressas em termos de pontos e
paicas: 12 pontos = 1 paica e 6 paicas = 1
polegada. Se em uma das provas de um livro uma
figura apareceu deslocada de 0,80 cm em relação
à posição correta, qual foi o deslocamento (a) em
paicas e (b) em pontos?
03) – Em um certo hipódromo da Inglaterra, um
páreo foi disputado em uma distância de 4,0
furlogs. Qual é a distância da corrida em (a) varas
e (b) cadeias? (1 furlog = 201,168 m, 1 vara =
5,0292 m e uma cadeia = 20,117 m.)
04) – A ponte de Harvard, que liga o MIT às
sociedades estudantis através do rio Charles, tem
um comprimento de 364,4 smoots mais uma
orelha. A unidade de um smoot se baseia no
comprimento de Oliver Reed Smoot Jr. Classe de
1962, que foi carregado ou arrastado pela ponte
para que os outros membros da sociedade
Lambda Chi Alpha pudessem marcar com tinta
comprimentos de 1 Smoot ao longo da ponte. As
marcas têm sido refeitas semestralmente por
membros da sociedade, normalmente em horários
de pico, para que a polícia não possa interferir
facilmente. (Os policiais podem ter ficado
aborrecidos porque o Smoot não é uma unidade
fundamental do SI, mas hoje em dia parecem ter
aceito a unidade.) A Figura 01 mostra três
segmentos de reta paralelos em Smoots (S),
Willies (W) e Zeldas (Z). Quanto vale uma
distância de 50,0 Smoots (a) em Willies e (b) em
Zeldas?
Figura 01 – Problema 05.
05) – A Terra tem a forma aproximada de uma
esfera com 6,37×106 m de raio. Determine (a) a
circunferência da Terra em quilômetros (b) a área
da superfície da Terra em quilômetros quadrados
e (c) o volume da Terra em quilômetros cúbicos.
06) – A Antártica é aproximadamente semicircular,
com um raio de 2000 km (Figura 02) A espessura
média da cobertura de gelo é de 3000 m. Quantos
centímetros cúbicos de gelo contém a Antártica?
(ignore a curvatura da Terra).
Figura 02 – Problema 06.
07) – Os engenheiros hidráulicos dos estados
unidos usam frequentemente, como unidade de
volume de água, o acre-pé, definido como um
volume de água suficiente para cobrir um acre de
terra até a profundidade de um pé. Uma forte
tempestade despejou 2,0 polegadas de chuva em
30 min em uma cidade com uma área de 26 km2.
Que volume de água, em acres-pés, caiu sobre a
cidade?
08) – A planta de crescimento mais rápido que se
tem notícia é uma Hesperoyucca whipplei, que
cresceu 3,7 m em 14 dias. Qual foi a velocidade
de crescimento da planta em micrômetros por
segundo?
09) – O fortnight é uma simpática medida inglesa
de tempo igual e 2 semanas (a palavra é uma
contração de “fourteen nights”, ou seja quatorze
noites). Pode ser um tempo adequado para
passar com uma companhia agradável, mas uma
dolorosa sequência de microssegundos se for
passado com uma companhia desagradável.
Quantos microssegundos existem em um
fortnight?
10) – Um tempo de aula (50 min) é
aproximadamente igual a 1 microsséculo. (a) Qual
a duração de um microsséculo em minutos? (b)
Usando a relação
determine o erro percentual dessa aproximação.
11) – Por cerca de 10 anos após a Revolução
Francesa o governo francês tentou basear as
medidas de tempo em múltiplos de dez: uma
semana tinha 10 dias, um dia tinha 10 horas, uma
hora consistia em 100 minutos e um minuto
consistia em 100 segundos. Quais são as razões
(a) da semana decimal francesa para a semana
comum e (b) do segundo decimal francês para o
segundo comum?
12) – O ouro, que tem uma massa específica de
19,32 g/cm3, é um metal extremamente dúctil e
maleável, isto é, pode ser transformado em fios
ou folhas muito finas. (a) Se uma amostra de
ouro, com massa de 27,63 g, é prensada até se
tornar uma folha com 1,0 μm de espessura, qual é
a área dessa folha? (b) Se, em vez disso, o ouro é
transformado em um fio cilíndrico com 2,5 μm de
raio, qual é o comprimento do fio?
13) – (a) Supondo que a água tenha uma massa
específica de exatamente 1 g/cm3, determine a
massa de um metro cúbico de água em
quilogramas. (b) Suponha que são necessárias 10
h para drenar um recipiente de 5700 m3 de água.
Qual é a “vazão de massa” da água do recipiente,
em quilogramas por segundo?
14) – A Terra tem uma massa de 5,98×1024 kg. A
massa média dos átomos que compõem a Terra é
40 u. Quantos átomos existem na Terra?
15) – A massa específica do ferro é de 7,87
g/cm3, e a massa de um átomo de ferro é de
9,27×10-26 kg. Se os átomos são esféricos e estão
densamente compactados, (a) qual é o volume de
um átomo de ferro e (b) qual é a distância entre
os centros de dois átomos vizinhos?
16) – Os grãos de areia das praias da Califórnia
são aproximadamente esféricos, com um raio de
50 μm, e são feitos de dióxido de silício, que tem
uma massa específica de 2600 kg/m3. Que massa
de grãos de areia possui uma área superficial total
(soma das áreas de todas as esferas) igual à área
da superfície de um cubo de 1 m de aresta?
17) – (a) Quantas vezes o coração de uma
pessoa bate em toda a sua vida? (b) Quantos
litros de sangue ele bombeia neste período?
(Estime que em cada batida do coração o volume
de sangue bombeado é aprox. igual a 50 cm3.)
18) – Você está usando gotas de água para diluir
pequena quantidades de um produto no
laboratório. Quantas gotas de água há em uma
garrafa de 10 l? (Sugestão: comece estimando o
diâmetro de uma gota de água.)
19) – A milha é ainda uma unidade de
comprimento muito usada nos Estados Unidos e
na Europa. Sabendo que 1 mi é
aproximadamente igual a 1,61 km, calcule (a) o
número de metros quadrados existentes em uma
milha quadrada, (b) o número de decímetros
cúbicos existentes em uma milha cúbica.
20) – O ferro possui propriedade tal que o volume
de 1,0 m3 possui massa de 7,86 × 103 kg
(densidade igual a 7,86 × 103 kg/m3). Você deseja
fabricar cubos e esferas de ferro. Determine (a) o
comprimento da face de um cubo de ferro que
possui a massa de 200,0 g e (b) o raio de uma
esfera sólida de ferro de massa de 200,0 g.
21) – Você é entregador de uma empresa de
água mineral. Seu caminhão carrega 4
plataformas de carga. Cada plataforma carrega 60
fardos. Cada fardo possui 24 garrafas de um litro
de água. O carrinho que você utiliza para
transportar a água para as lojas tem um limite de
peso de 200 lb. (a) Se um mililitro de água tem
uma massa de 1 g e um quilograma tem o peso
de 2,2 lb, qual é o peso, em libras, de toda a água
em seu caminhão? (b) Quantos fardos completos
de água você pode transportar no carrinho?
Respostas:
01) – a) 109 μm; b) 10-4, c) 9,1×105 μm.
02) – a) 1,9 paicas; b) 23 pontos.
03) – a) 160 varas; b) 40 cadeias.
04) – a) 60,8 W; b) 43,3 Z.
05) – a) 4 × 104 km; b) 5,1×108 km2; c) 1,08×1012
km3.
06) – 1,9 × 1022 cm3.
07) – 1,1 × 103 acres-pés.
08) – 3,08 μm/s.
09) – 1,22 × 1012 μs.
10) – a) 52,6 min; b) 4,9 %.
11) – a) 1,43 semanas, b) 0,864 s.
12) – a) 1,430 m2; b) 72,83 km.
13) – a) 1 × 103 kg; b) 158 km/s.
14) – 9,0 × 1049 átomos.
15) – a) 1,18 × 10-29 m3; b) 0,282 nm.
16) – 0,260 kg.
17) – a) 3 × 109 batidas; b) 1,6 × 108 litros.
18) – a) 25 × 105 gotas.
19) – a) 25,921 × 105 m2; b) 417 × 1010 dm3.
20) – a) 2,94 cm; b) 1,82 cm.
21) – a) 1,3 × 104 lb; b) 4 fardos.