Prova 1 Física 2 2018/01 UnB

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– Instituto de Física
Matrícula: Nome completo (legível):
Disciplina: Prova: Assinatura: Data:
Física 2 - 1-2018 P1 A 23/06/2018
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, 1,0 ponto (a: 0,5; b: 0,5); Tipo C, 0,75 pontos.
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. A estação espacial internacional orbita a Terra em uma
trajetória aproximadamente circular, a uma altitude h acima
da superfície da Terra. Considerando RE o raio da Terra, e G a
constante de gravitação universal, indique a expressão abaixo
que melhor representa o período de revolução T da estação
espacial internacional.
w T = 2pi√ (RE + h)3
GMEgb T = 4pi2
GME
(RE + h)
3/2
gc T = 2pi√ (h)3
GMEgd T = 4pi2
GME
(h)3/2
ge T = 2pi√ (RE)3
GME
Q2. Em um local onde a aceleração da gravidade tem mó-
dulo g, uma força horizontal ~F é aplicada a uma altura
h, medida à partir do solo, com a intenção de derrubar
um bloco de mármore (vide figura). O bloco de mármore
tem massa m, altura H, e seção transversal quadrada de
lado L. Admitindo que não haja deslizamento sobre o
solo, indique a opção que melhor representa o módulo da
força F, de modo a iniciar o movimento de tombamento.
ga F = 1
2
mgH
Lgb F = h
H
mg
w F = L
2h
mg
gd F = mg
2ge F = h2
H2 + L2
mg
1
Q3. Uma barragem de largura L sustenta um vo-
lume d’água com profundidade H. Indique a op-
ção que melhor representa o módulo da força
horizontal imposta pela água sobre a barragem.
ga F = ρgHL2.gb F = 1
2
ρgL2H.gc F = ρgLH.w F = 1
2
ρgLH2.ge F = ρgLH2.
Q4. Um oscilador massa-mola vibra na vertical com desloca-
mento dado por:
y = (1, 2m) cos(
1
2, 0s
t+
pi
6
)
Julgue as afirmações abaixo.
1 - A amplitude do movimento vale 2, 4 m
2 - A frequência angular vale 0, 50 rad/s.
3 - A fase inicial é nula.
4 - O período vale aproximadamente 13 s.
As afirmações 1, 2, 3 e 4 são, respectivamente,ga V, V, F, F.gb F, F, V, V.gc V, V, V, V.w F, V, F, V.ge V, F, V, F.
Q5. Dois pulsos triangulares idênticos estão viajando um ao en-
contro do outro, com mesma velocidade de módulo 2, 00 cm/s,
em uma corda esticada conforme figura.
Sabendo que no instante inicial as partes frontais dos pulsos
estão separadas de 1, 00 cm, julgue as afirmações abaixo.
1 - No instante 0, 250s, a superposição dos pulsos pode ser
representadas pela figura A.
2 - No instante t = 0, 750, a superposição dos pulsos pode ser
representada pela figura C.
3- No instante t = 1, 00s a superposição dos pulsos pode ser
representada pela figura B.
4 - No instante t = 1, 25s a superposição dos pulsos pode ser
representada pela figura A.
As afirmações 1, 2, 3 e 4 são, respectivamente,w V, V, V, V.gb F, V, V, V.gc F, F, F, F.gd V, V, V, F.ge V, F, F, V.
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Q6. A sirene de um carro de polícia emite uma onda sonora
senoidal com frequência constante f . Sabendo que o ar está
parado e considerando a velocidade de propagação do som no
ar igual a v, julgue as afirmações abaixo.
1 - Se a sirene se move com velocidade u, então na frente da
sirene o comprimento de onda será λ f rente =
v− u
f
.
2 - Se a sirene se move com velocidade u, então atrás da sirene
o comprimento de onda será λatrás =
v+ u
f
.
3 - Se a sirene está parada e o observador se afasta com velo-
cidade u, a frequência fo percebida pelo observador será maior
que f .
4 - Se a sirene está parada e o observador se aproxima com
velocidade u, a frequência fo percebida pelo observador será
menor que f .
As afirmações 1, 2, 3 e 4 são, respectivamente,ga V, F, F, F.gb V, F, F, V.w V, V, F, F.gd V, V, V, V.ge F, F, F, F.
Q7. Um sistema contendo n mols de um gás monoatômico
ideal, ocupa um volume de VA a uma pressão de PA, como
representado pelo ponto A na figura. O sistema percorre um
ciclo composto por três processos:
Processo AB - Aquecimento isobárico.
Processo BC - Resfriamento isométrico.
Processo CA - Compressão isotérmica.
Julgue as afirmações abaixo.
1 - As temperaturas nos pontos C e A são iguais, e podem ser
dadas por TC = TA =
PAVA
nR
2 - A energia interna do gás no ponto B é menor que no ponto
A.
3 - O trabalho realizado pelo gás no processo CA pode ser
obtido por WCA = nRTAln(VA/VC).
4 - Ao percorrer o ciclo completo o trabalho total do gás será
nulo.
As afirmações 1, 2, 3 e 4 são, respectivamente,ga V, V, F, F.gb F, F, V, V.w V, F, V, F.gd V, F, F, V.ge F, V, F, V.
Q8. Com relação à Física térmica, julgue as afirmações abaixo.
1 - Se dois recipientes idênticos contêm gases ideais diferentes
à mesma pressão e temperatura, então, a vrms das moléculas
do gás é maior naquele no qual a massa molar é menor.
2 - Segundo o teorema da equipartição da energia, quando um
sistema está em equilíbrio, há uma energia média de kT/2 por
molécula associada a cada grau de liberdade, onde k representa
a constante de Boltzmann e T a temperatura absoluta.
3 - O calor específico molar, a volume constante, de qualquer
gás monoatômico ideal é igual a 3R/2, onde R representa a
constante dos gases ideais.
4 - Quando um gás ideal sofre uma transformação, a variação
da entropia do gás depende somente dos estados inicial e
final, e não depende dos estados intermediários, ou seja, não
depende do caminho que conduz um estado ao outro.
As afirmações 1, 2, 3 e 4 são, respectivamente,ga F, V, F, V.gb V, F, F, V.w V, V, V, V.gd V, F, V, F.ge F, F, F, F.
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QUESTÕES TIPO B
Q9. Um cachorro latindo libera uma potência acústica de apro-
ximadamente 1,0 mW. Admita que essa potência seja igual-
mente distribuída em todas as direções, e que a intensidade
física limiar de audição seja I0=10−12W/m2. Faça o que se pede
nos itens abaixo.
a. 32 DETERMINE, em unidades de 10−7W/m2, a in-
tensidade física do som emitido pelo cachorro a 5 m de
distância. Arredonde para o inteiro mais próximo.
b. 65 DETERMINE, em dB, o nível de intensidade sonora
do som emitido pelo cachorro a 5 m de distância.
Q10. Duas barras de metal isolantes diferentes são justapos-
tas uma com a outra e presas entre duas paredes. Cada uma
das barras têm 5,0 cm de comprimento e seção transversal
retangular de lados 2,0 cm e 3,0 cm. Uma parede é mantida
a 100 °C e a outra a 0.0 °C, conforme figura. Sabendo que
as barras são de chumbo (Pb) e prata (Ag) cujas condutivida-
des térmicas são, respectivamente, kPb = 35, 3 W/(m · K) e
kAg = 429 W/(m · K). Faça o que se pede nos itens abaixo.
a. 08 DETERMINE, em ° C, a temperatura na interface
entre o chumbo e a prata. Arredonde para o inteiro mais
próximo.
b. 39 DETERMINE, em W, a corrente térmica (ou fluxo de
calor) através das duas barras. Arredonde para o inteiro
mais próximo.
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Q11. Verifica-se que cinco moléculas de um gás escolhidas ao
acaso possuem velocidades de 50 m/s, 55 m/s, 80 m/s, 85 m/s,
e 90 m/s. Faça o que se pede nos itens abaixo.
a. 72 DETERMINE, em m/s, a vav, velocidade média
da moléculas desse gás. Arredonde para o inteiro mais
próximo.
b. 74 DETERMINE, em m/s, a vrms, raiz quadrada da
velocidade quadráticamédia das moléculas do gás. Arre-
donde para o inteiro mais próximo.
Q12. Um quilograma de água (líquida) a cem graus Celsius
é colocado em contato térmico com um quilograma de água
(líquida) a zero grau Celsius. Considerando o calor específico
da água (líquida) constante e igual a 4190 J/(kg K), faça o que
se pede nos itens abaixo.
a. 60 DETERMINE, em J/K, o módulo da variação da
entropia da água quente. Divida o resultado por 10 e
arredonde para o inteiro mais próximo.
b. 10 DETERMINE, em J/K, o módulo da variação to-
tal da entropia do sistema. Divida o resultado por 10 e
arredonde para o inteiro mais próximo.
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