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Atividade 03 Física experimental Luiz Aparecido Teodoro Junior RGM 093.552 Um trabalhador empurra um conjunto formado por dois blocos A e B de massas 4 kg e 6 kg, respectivamente, exercendo sobre o primeiro uma força horizontal de 50 N, como representado na figura a seguir. Admitindo-se que não exista atrito entre os blocos e a superfície, o valor da força que A exerce em B, em newtons, é? Dois corpos A e B, de massas MA = 3,0 kg e MB = 2,0 kg, estão ligados por uma corda de peso desprezível que passa sem atrito pela polia C, como mostra a figura a seguir. Entre A e o apoio existe atrito de coeficiente (de valor 0,5), a aceleração da gravidade vale g = 10 m/s2 e o sistema é mantido inicialmente em repouso. Liberado o sistema, após 2 s de movimento, a distância percorrida por A, em metros, é de? R: (Fat = força de atrito; mA = massa de A; mB = massa de B; PB peso de B; N = normal) A: T - Fat = mA . a B: PB - T = mB . a mB . g - µ . NA = (mA + mB) . a 2 . 10 - µ . mA . g = (mA + mB) . a 20 - 0,5 .3 .10 = (3+2) . a 20 - 15 = 5 . a a = 1m/s² Dois blocos de massa M estão unidos por um fio de massa desprezível que passa por uma roldana com um eixo fixo. Um terceiro bloco de massa m é colocado suavemente sobre um dos blocos, como mostra a figura. Com que força esse pequeno bloco de massa m pressionará o bloco sobre o qual foi colocado? 3. Dois blocos de massa M estão unidos por um fio de massa desprezível que passa por uma roldana com um eixo fixo. Um terceiro bloco de massa m é colocado suavemente sobre um dos blocos, como mostra a figura. Com que força esse pequeno bloco de massa m pressionará o bloco sobre o qual foi colocado? Resposta A No esquema da figura os fios e a polia são ideais e não se consideram resistência e o empuxo do ar. O sistema é abandonado do repouso. Os blocos A e B têm massa de 2,0kg. O módulo de aceleração de gravidade vale 10m/s2 e 𝛼 = 30 . Supondo a inexistência de atrito, determine: a) o módulo da aceleração do sistema; R: 2,5 m/s b) a intensidade da força que traciona a corda. R: 5 N B-Resolva 1- A figura representa uma onda periódica que se propaga numa corda com velocidade 𝒗 = 𝟏𝟎 𝒎/𝒔. Determine a freqüência dessa onda e a amplitude. Escreva a função de onda. 𝑉 = λ. 𝑓 10 = 5 . f f = 2Hz // 2- Num tanque pequeno a velocidade de propagação de uma onda é de 0,5 m/s. Sabendo que a frequência do movimento é de 10 Hz, calcule o comprimento da onda. Escreva o número de onda. 3- questões: A - O que é crista de uma onda? O que é vale? Cristas: os pontos mais altos de uma onda são as cristas. Vale: os pontos mais baixos de uma onda forma os vales. b- O que é o período de uma onda? E frequência? Período é o tempo necessário para a fonte produzir uma onda completa. No Sistema Internacional, é representado pela letra T, e medido em segundos. Frequência é o número de oscilações de onda, por um certo período de tempo. A unidade de frequência do Sistema Internacional (SI), é o hertz (Hz), que equivale a 1 segundo, e é representada pela letra f. Então, quando dizemos que uma onda vibra a 50Hz, significa que ela oscila 50 vezes por segundo. A frequência de uma onda só muda quando houver alterações na fonte. C - O que é amplitude de uma onda? É a “altura” da onda, ou seja, distância entre o eixo da onda até a crista. Quanto maior for a amplitude, maior será a quantidade de energia transportada. d- Como podemos produzir uma onda? Basicamente através de um impacto ou exercendo pressão repentina sobre algo (caso seja uma onda de água por exemplo é através da ação do vento). Um exemplo é quando batemos palma, estamos produzindo ondas sonoras ao bater uma palma na outra. e) Explique os principais fenômenos ondulatórios, reflexão, refração, difração e interferência. REFLEXÃO: ocorre quando uma onda, ao se propagar, colide com um obstáculo e retorna ao meio de origem. Nesse caso, a freqüência, a velocidade de propagação e o compriment o de onda não se alteram. REFRAÇÃO: ocorre quando uma onda propaga-se de um para outro meio físico. Nesse caso, a velocidade de propagação e o comprimento de onda sofrem variação, porém sua freqüência continua a mesma. DIFRAÇÃO: consiste no fato de que, ao se propagar, um onda pode contornar obstáculos. A difração ocorre facilmente com ondas sonoras, mas també m pode ocorrer com outras ondas mecânicas e com ondas eletromagnéticas. Quanto menor a fenda, mais acentuada é a difração. INTERFERÊNCIA: ocorre quando da superposição de ondas de mesma natureza. Pode ser: construtiva, destrutiva ou destrutiva-completa. 4- Uma corda (de aço) de piano tem comprimento de 1,0 m. Sua tensão é ajustada até que a velocidade das ondas transversais seja de 500 m/s. Qual a frequência fundamental desta corda? R: V=Y.F 500=1.F F=500 HZ 5- Uma corda esticada apresenta o padrão de vibração mostrado na figura abaixo. Sendo o comprimento l da corda igual a 60 cm e a frequência na qual ela está vibrando 𝟑𝟔𝟎 𝑯𝒛, calcule a frequência em que esta corda, sobre a mesma tensão, vibraria em seu 5º harmônico. R: 600 Hz. 6- Considere uma corda de violão com 50 cm de comprimento, que está afinada para vibrar com uma frequência fundamental de 500 Hz. Se o comprimento da corda for reduzido à metade, qual a nova frequência do som emitido? V = λ.f 500 = 0,5.f F = 1000Hz. V = λ.f 500 = 0,5.f F = 1000Hz. V = λ.f 500 = 0,5.f F = 1000Hz. V = λ.f 500 = 0,5.f F = 1000Hz. R- 1000 Hz. 7- A figura abaixo representa três tubos acústicos de comprimento 𝑫. Com relação às frequências de seus modos de vibração fundamentais, é correto afirmar que: Resposta = C 8- Uma onda sonora se propaga em um instrumento de sopro formando o padrão mostrado abaixo. Se a frequência da nota musical tocada é igual a 220 Hz, calcule a frequência do 5º harmônico deste instrumento. R: f² =220 5 ∗ 𝑓 1=550 ℎ𝑧 F¹ = 110 C-Resolva 1. Uma bomba de encher pneus de bicicleta é acionada rapidamente, tendo a extremidade de saída do ar vedada. Consequentemente, o ar é comprimido, indo do estado (1) para o estado (2), conforme mostram as figuras a seguir. Para qual transformação podemos aproximar o processo do estado (1) para o estado (2). Justifique sua resposta. R: Adiabática Porque praticamente não há troca de calor do ar com o meio externo. 2. A figura abaixo representa um esquema de uma geladeira. Marque entre as opções abaixo aquela que representa corretamente o funcionamento da geladeira: Explique e justifique entre as opções abaixo aquela que representa corretamente o funcionamento da geladeira. a) No interior da geladeira, o motor elétrico retira calor dos alimentos e o gás que circula bombeia o calor para fora. b) A geladeira é uma máquina térmica funcionando ao contrário, retirando calor da fonte fria através d a r ealização de trabalho externo do motor e liberando calor para fonte quente, o ambiente externo. R: De fato, a geladeira é uma maquina térmica ao contrário, como diz a letra B. As outra sopções não tem nenhum fundamento físico. c) O calor dos alimentos flui através do gás e o motor obriga o calor recolhido a expandir -se, liberando-o na parte traseira. d) O calor passa naturalmente dos alimentos para um gás apropriado, capaz de atraí-lo, e o mesmo gás, pela ação do motor, repele o calor para o lado de fora da geladeira. 3. O esquema a seguir representa trocas de calor e realização de trabalho em uma máquina térmica. Os valores de T1 e Q1 não foram indicados, mas deverão ser calculados durante a solução desta questão. Considerando os dados indicados no esquema, se essa máquina operasse segundo um ciclo de Carnot, a temperaturaT1, da fonte quente, seria, em Kelvins, igual a? 4. Quando pressionamos um aerossol e o gás sai, sentimos um abaixamento na temperatura do frasco. Veja a figura. Este resfriamento é explicado pelas leis da Termodinâmica. Escolha e Justifique entre as opções abaixo aquela que representa a melhor explicação para este fenômeno. a) O gás está sofrendo uma expansão rápida, ou seja, adiabática ao realizar trabalho para se expandir, ele gasta sua energia interna e isto se manifesta no abaixamento de sua temperatura. b) A abertura da válvula do aerossol permite a troca de calor com o ambiente. Calor do gás sai pela válvula, reduzindo sua temperatura. c) Ao apertarmos a válvula realizamos trabalho sobre o gás. De acordo com a 1ª Lei da Termodinâmica, este trabalho que realizamos tem o sinal positivo, que devido ao sinal negativo da equação, se traduz em um abaixamento de temperatura. d) A temperatura de um gás está relacionada ao número de moléculas que sua amostra possui. Abrindo a válvula e perdendo moléculas, o gás perde também temperatura.
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