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CENTRO UNIVERSITÁRIO DA GRANDE DOURADOS FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO #ATIVIDADE - 1 DISCIPLINA: FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL Prof.Dr. Wilson Espindola Passos ANO: 2021 Respostas: Atividade 1: Atividade 2: Atividade 3: Atividade 4: Atividade 5: Atividade 6: Atividade 7: Atividade 8: Resolva as questões 1- Resposta: 2- Resposta: 3- Resposta: 4- Resposta: 5- Um ponto material obedece à função horária: (no SI), t > 0. Determine: a) o instante em que passa pela origem; b) a posição inicial, a velocidade inicial e a aceleração; c) a função horária da velocidade escalar; d) a posição no instante 2s. Resposta: 6- É dado um movimento cuja equação horária do espaço é ( unidades do SI). A equação horária da velocidade em função do tempo é? A-Resolva os problemas abaixo: 1. 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? Resposta: 2. 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? Resposta: 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: 4. 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 . Supondo a inexistência de atrito, determine: a) o módulo da aceleração do sistema; b) a intensidade da força que traciona a corda. Resposta: B-Resolva 1- A figura representa uma onda periódica que se propaga numa corda com velocidade . Determine a freqüência dessa onda e a amplitude. Escreva a função de onda. Resposta: 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. Resposta: 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 formam os vales. b) O que é o período de uma onda? E frequência? Período: é o tempo gasto para produzir uma oscilação completa (um ciclo), ou seja, é o tempo em que a fonte gera um ciclo de subida e um de descida. Frequência: número de oscilações completas (ciclos) geradas por unidade de tempo (minuto, segundo etc.) c) O que é amplitude de uma onda? Amplitude: é a distância da posição da corda em repouso a uma crista ou a um vale. d) Como podemos produzir uma onda? As ondas são geradas pelo impacto, gerando uma força que pode ser convertida em movimento, energia cinética, e se propagar pelo espaço, podendo se tornar um som. As ondas nos mares ocorrem de forma similar, com a movimentação das placas tectônicas, que geram força na água e a empurra para frente, assim temos uma onda. e) Explique os principais fenômenos ondulatórios, reflexão, refração, difração e interferência. • Reflexão: Ocorrerá reflexão sempre que uma onda atingir determinada superfície e voltar a propagar-se no meio de origem. A onda refletida manterá a velocidade, frequência e comprimento de onda iguais aos da onda incidente. • Refração: Ocorre refração quando a onda muda seu meio de propagação. A luz do Sol, por exemplo, vem da estrela através do vácuo e sofre refração ao entrar na atmosfera terrestre. Na refração, a velocidade de propagação da onda será alterada, pois a mudança de meio gera mudança no comprimento de onda. A frequência das ondas, por depender da fonte geradora, não é alterada na refração. • Difração é um fenômeno que acontece quando uma onda encontra um obstáculo. Em física clássica, o fenômeno da difração é descrito como uma aparente flexão das ondas em volta de pequenos obstáculos e como o espalhamento, ou alargamento, das ondas após atravessar orifícios ou fendas. Esse alargamento ocorre conforme o princípio de Huygens. O fenômeno da difração acontece com todos os tipos de ondas, incluindo ondas sonoras, ondas na água e ondas eletromagnéticas (como luz visível, raios-X e ondas de rádio). Assim, a comprovação da difração da luz foi de vital importância para constatar sua natureza ondulatória. • Interferência é o nome dado ao fenômeno que acontece quando duas ou mais ondas se encontram e interferem entre si. Ela pode ser tanto destrutiva, quando há a anulação dos pulsos por aquele instante (dependendo de sua amplitude, é claro), ou construtiva, quando o pulso originado é de uma amplitude diferente do original. As fórmulas para cálculo dessas interferências são bem simples. Para os casos destrutivos, subtrai-se as amplitudes envolvidas. Já na interferência construtiva, é feita a soma desses valores. 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? Resposta: 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 calcule a frequência em que esta corda, sobre a mesma tensão, vibraria em seu 5º harmônico. Resposta: 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? Resposta: 7- A figura abaixo representa três tubos acústicos de comprimento . Com relação às frequências de seus modos de vibração fundamentais, é correto afirmar que: Resposta: 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. Resposta: 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. O meio de transformação mais próximo a se usar seria a transformação adiabática, porque praticamente não a troca de calor com o meio externo devido ao rápido acionamento da bomba de ar 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 da realização de trabalho externo do motor e liberando calor para fonte quente, o ambiente externo. A geladeira e uma máquina térmica que funciona ao contrário, ela retira o calor da parte interna e transfere para a parte externa, quem faz esse trabalho e o motor da mesma que funciona através de rele térmico que medea temperatura interna, esta temperatura pode será justada manualmente a gosto do proprietário. Quando a temperatura chega ao nível desejado a mesma desliga automaticamente. 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 temperatura T1, 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. Quando apertamos aerossol a saída do gás e rápida e é considerada adiabática , pois não acontece a troca de calor com o lado externo , quando acionamos o funcionamento do gatilho do frasco a saída do gás e feita pela própria energia interna que está acumulada dentro do frasco. 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.