AP1_20191

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1ª Avaliação Presencial de Física 2A 
1º Semestre de 2019 
 
24/03/2019 
	
Avisos:		
	
-		É	proibido	o	uso	de	calculadora.	
-		Respostas	sem	justificativas	não	serão	aceitas.	
-		Sempre	que	necessário	use	a	letra	g	para	a	aceleração	da	
gravidade.	
	
	
1ª Questão (2,5) Equipes de buscas em alto mar utilizam uma sonda, a qual pode chegar a 
grandes profundidades. Suponha que a sonda, bem mais densa do que a água oceânica, 
esteja presa por um cabo, e que desça com velocidade constante de módulo v. Para grandes 
variações de profundidade não podemos considerar a densidade da água como uniforme! 
Suponha neste exercício que, numa boa aproximação, podemos considerar a água do mar no 
regime hidrostático. 
 
(a) (0,7) Conforme a sonda desce do nível do mar até grandes profundidades, a tração no 
cabo aumenta, diminui ou permanece constante? 
 
(b) (0,8) Faça um diagrama das forças que atuam sobre a sonda durante sua descida. 
 
(c) (1,0) Suponha que ao longo da extensão da sonda a variação de densidade da água seja 
desprezível. Sabendo que a sonda tem o formato de um cubo de lado L e que sua densidade é 
dS, determine a tração no cabo para uma profundidade na qual a densidade da água do mar 
vale dA. 
 
2ª Questão (2,5) Abaixo está representado um medidor de Venturi. Um líquido de densidade 
ρl escoa sem viscosidade seguindo as linhas de corrente tracejadas na figura. O tubo sofre 
um estrangulamento e a área de sua seção transversa diminui de A para a. Em cinza está 
representado um fluido manométrico, de densidade ρf > ρl e em equilíbrio hidrostático. 
 
 
 
 
(a) (0,6) Explique, apenas com palavras, como ao medirmos h1 e h (e com o conhecimento 
dos valores de A e a) podemos determinar a velocidade de escoamento do fluido. 
 
(b) (1,0) Determine a velocidade de escoamento no ponto 1 em termos dos dados do 
problema e da aceleração da gravidade. 
 
(c) (0,9) Dentre as seguintes hipóteses: (i) Escoamento estacionário (ii) Escoamento 
incompressível (iii) Escoamento invíscido, quais foram utilizadas no item anterior? Em que 
passagens de sua solução? 
 
3ª Questão (2,5) Dois mols de um gás ideal monoatômico sofrem um processo reversível no 
qual saem do estado 1 de volume V1 e vão até o estado 2 de volume V2. Suponha que a 
dependência da pressão com volume ao longo deste processo seja dada pela expressão 
𝑃(𝑉) = 𝑃& − 𝑘(𝑉 − 𝑉))(𝑉 − 𝑉*) com k > 0. 
 
(a) (0,5) Represente o processo em um diagrama P-V. 
 
(b) (0,5) Qual o trabalho realizado sobre o gás neste processo? 
 
(c) (0,5) Qual o calor recebido pelo gás no processo? 
 
(d) (0,5) Qual a variação de entropia sofrida pelo gás neste processo? 
 
(e) (0,5) Qual a variação de entropia da vizinhança neste processo? 
 
4ª Questão (2,5) As seguintes afirmativas são verdadeiras ou falsas? Justifique todas as suas 
respostas. Respostas sem justificativas não serão consideradas. 
 
(a) (0,5) O ar é formado por diferentes moléculas, como, por exemplo, N2 e O2. No 
equilíbrio termodinâmico podemos afirmar que todas as moléculas possuem na média a 
mesma energia cinética de translação, mesmo se tiverem massas diferentes. 
 
(b) (0,5) Em um processo reversível a variação de entropia é nula. 
 
(c) (0,5) Pela 2a lei da termodinâmica, é impossível transformarmos calor em trabalho. 
 
(d) (0,5) Ao dobrarmos a pressão e a temperatura em um gás ideal cujo número de partículas 
é mantido fixo, diminuímos sua densidade. 
 
(e) (0,5) Um gás ideal ocupa inicialmente um volume V a uma pressão P0. Subitamente, o 
gás é submetido a um processo de expansão livre no qual dobra seu volume. O trabalho 
realizado sobre o gás neste processo é -P0V.