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Lista de Exerc´ıcios 1
Fundamentos de F´ısica
25 de agosto de 2019
1) Um corac¸a˜o bombeia uma massa m de sangue a uma velocidade v(t), onde o tempo t representa o
momento em que a velocidade fora medida.
(a) Se no instante t = 30s a velocidade e´ v(30s) = 2m/s, determine a energia cine´tica de 5kg desse
sangue no instante t = 30s.
(b) Qual e´ o trabalho realizado pelo corac¸a˜o para bombear essa quantidade de sangue a partir do
repouso?
(c) Se o corac¸a˜o bombeia a quantidade de sangue do item b em 0, 5s, qual e´ a poteˆncia exercida
pelo corac¸a˜o?
2) Encontre uma expressa˜o que relacione a velocidade v do sangue ejetado por um furo com a altura h
que ele sobe e com a acelerac¸a˜o da gravidade g.
3) A velocidade de escape da Terra e´ a velocidade mı´nima que uma part´ıcula deve ter para escapar da
gravidade Terra, i.e., a energia mecaˆnica da part´ıcula deve ser nula.
(a) Sendo a energia potencial gravitacional da Terra sobre uma part´ıcula de massa m dada por
V (R) = −GmMR , onde M e´ a massa da Terra, R o raio da Terra e G e´ a constante gravitacional
de Newton, determine a velocidade de escape de uma part´ıcula. A velocidade depende da massa
da part´ıcula?
(b) Pela teoria da cine´tica dos gases, a velocidade me´dia das mole´culas de um ga´s e´ dada por
v =
√
3RT
MM
,
onde R e´ a constante dos gases (e´ a mesma para qualquer ga´s), T e´ a temperatura em Kelvin e
m e´ a massa da mole´cula do ga´s. Baseado nos fatos expostos como explicarias a abundaˆncia de
oxigeˆnio e a auseˆncia de hidrogeˆnio na atmosfera, sendo que ambos possuem uma reatividade
parecida?
4) O consumo me´dio dia´rio de calorias no Brasil, por pessoa, e´ de 3120 Kcal. Sendo a entalpia padra˜o
de combusta˜o da glicose C6H12O6 de −2820KJ/mol, determine o que se pede abaixo.
(a) A massa de glicose ingerida por dia por uma pessoa.
(b) A poteˆncia me´dia que uma pessoa emite durante um dia.
5) Em uma usina hidroele´trica a queda d’a´gua possui uma altura h. Supondo que a a´gua chegue a` base
da usina com velocidade v, e com uma diferenc¸a de temperatura ∆T , determine a eficieˆncia dessa
usina. Use g para a acelerac¸a˜o da gravidade e c para o calor espec´ıfico da a´gua.
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6) Um corpo com a´rea de 2, 6m2 a uma temperatura T = 300K e´ colocado no va´cuo, cuja temperatura
de fundo e´ de aproximadamente 0K. Neste caso, determine o que se pede abaixo.
(a) Qual e´ a poteˆncia que o corpo ira´ emitir? Dados: constante de Stephan-Boltzman σ = 5, 7 ·
10−8 W
m4K4
e emitaˆncia � ∼= 1.
(b) Usando os dados da questa˜o (4), determine qual deveria ser a massa de glicose ingerida por dia
para manter a temperatura. Por que uma pessoa na˜o precisa ingerir tanta energia no dia a dia?
7) A relac¸a˜o entre as temperaturas emitida PE e a absorvida PA por uma pessoa de a´rea A e temperatura
TP em um ambiente com temperatura TA e´ dada por
PE − PA = �σA
(
T 4P − T 4A
)
.
Usando os dados da questa˜o 4, determine a porcentagem de energia ingerida que e´ utilizada para
manter a temperatura de um brasileiro me´dio com a´rea de 2m2 e temperatura TP = 310K em um
ambiente de TA = 300K.
8) Uma forma de perda de energia do corpo humano e´ atrave´s da ingesta˜o de a´gua, onde a a´gua ingerida
a uma temperatura mais baixa que a do corpo e´ eliminada na temperatura do corpo. A combusta˜o
de um mol de gordura C3H503 (OC4H7)3 libera 1941kcal de energia. Sendo o calor espec´ıfico c da
a´gua igual a unidade, determine quantos gramas de gordura sa˜o consumidos durante o consumo de
um litro d’a´gua a uma temperatura de 10◦C. Considere a temperatura do corpo humano como sendo
37◦C.
R: 1.a)10J b)10J c)20W ; 4.a)834, 36g b)151, 16W ; 6.a)1200, 42W b)6625, 93g; 7.85, 6%; 8.4, 2g
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