ap3_2009_2

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1aQ 
2aQ 
3aQ 
4aQ 
 Nota 
3a Avaliação Presencial de Física 2A - 2o sem. de 2009 
Atenção: as questões obrigatórias para os alunos que farão AP3 de duas disciplinas 
são a 1a e a 3a Questões. 
1a Questão (2,5 pontos) A figura abaixo mostra um objeto composto por dois cilindros de 
diâmetros e alturas diferentes. A variação do empuxo exercido sobre o objeto está mostrada 
no gráfico abaixo, em função da profundidade mergulhada em água. Com base nos dados 
fornecidos, responda aos seguintes itens: 
 
(a) (1,5 pontos) Determine d, D, h eH 
(b) (1,0 pontos) Se o objeto flutua com 80 % de seu volume mergulhado em água, 
determine o seu peso. 
densidade d água: 1000 kg /m3; g=9,8 m/s2 
 
2a Questão (2,5 pontos) Um tanque de grandes dimensões aberto à atmosfera está 
mostrado na figura. Ele tem um dreno composto por tubulações com diâmetros d e D. 
Quando a válvula V está fechada, a pressão manométrica indicada no manõmetro M é de 
109,8 kPa. Imediatamente após abrir a válvula V, a pressão manométrica indicada em M é 
igual a 102,9 kPa, e a vazão de saída é igual a 116 l/s.. Responda aos seguintes itens: 
(a) (0,5 pontos) Determine a 
altura h 
 
(b) (0,8 pontos) Determine o 
diâmetro d. 
 
(c) (1,2 pontos) Determine o 
diâmetro D. 
obs: g = 9,8 m /s2 
 
 
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
0
10000
20000
30000
40000
50000
 
 
E
m
p
u
x
o
 (
N
)
Profundidade mergulhada (m)
 
3a Questão (2,5 pontos) Uma máquina térmica é baseada em um ciclo composto por dois 
trechos adiabáticos e dois trechos a pressão constante (ver figura), sendo a substância 
operante um mol de um gás monoatômico ideal. O trecho a pressão constante com pressão 
mais alta desenvolve-se a 80000 Pa, entre 1,0 m
3
 e 3,0 m
3
 de volume. O outro, trecho a 
pressão constante, a pressão mais baixa, desenvolve-se a 10000 Pa. Responda 
justificadamente aos seguintes itens: 
 
(a)(1,0 pontos) Determine os valores 
de pressão e volume nos vértices que 
delimitam os trechos do ciclo. 
 
(b) (1,0 pontos) Determine o calor 
trocado entre o sistema e a vizinhança 
no ciclo todo 
 
(c) (0,5 pontos) Determine a 
eficiência da máquina térmica. 
 
 
 
 
Dados: Gás Ideal monoatômico – cV=3/2 R; cp=5R/2 ; diatômico: cV=5R/2 e cp= 7R/2; 
poliatômico cV = 3R, cp = 4 R ; Constante dos gases: R=8,31 J/(mol.K) 
 
4a Questão (2,5 pontos) Em um tanque com isolamento térmico mistura-se 1500 litros de 
água a 50 
o
C com 350 litros de água a 20
o
C, e com uma pedra cúbica de gelo de 0,7 m de 
lado à temperatura de -20
o
C. Responda, sempre justificando, aos seguinte itens: 
(a) (1,5 pontos) Determine a temperatura de equilíbrio do sistema, e a sua composição final 
em termos de gelo e água líquida. 
(b) (1,0 pontos) A variação total da entropia do sistema 
Dados: Calor de fusão do gelo: 333 kJ / kg, Calor específico do gelo: 2220J/(kg K); 
Calor específico da água: 4190 J/(kg K); Calor de vaporização da água: 2256 kJ / kg 
Obs: despreze a diferença de densidade entre gelo e água. 
 
P
re
s
s
ã
o
Volume