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Analisando o diagrama de fases da água, conclui-se que é possível liquefazer o gelo por aumento de pressão. A 1,0 atm e -4˚C, por exemplo, essa pressão é da ordem de 140 atm. Esse processo é apresentado, através de um modelo simplificado, em livros didáticos do ensino médio, quando se considera, por exemplo, que um patinador desliza no gelo com base apenas nesse fenômeno. Desse modo, considere um patinador sobre o gelo usando um patim conforme a especificação da figura a seguir e admita que a espessura do metal em contato com o gelo é de 1,0 mm. Com base nas informações acima, calcule a massa, em kg, que o patinador deve ter, de modo a liquefazer o gelo por pressão, e confirme se o modelo é, ou não, adequado. Dados: g = 10 m/s2 e 1 atm = 105 N/m2.

a) 11, não.
b) 40, sim.
c) 80, sim.
d) 140, não.
e) 280, não.
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Desvendando com Questões

há 11 meses

Respostas

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há 11 meses

Para resolver essa questão, precisamos entender como a pressão é gerada pelo peso do patinador e como isso se relaciona com a liquefação do gelo. 1. Cálculo da área de contato do patim: - A espessura do metal em contato com o gelo é de 1,0 mm = 0,001 m. - A pressão necessária para liquefazer o gelo é de 140 atm. Convertendo isso para N/m²: \[ 140 \, \text{atm} = 140 \times 10^5 \, \text{N/m}^2 = 1,4 \times 10^7 \, \text{N/m}^2. \] 2. Cálculo da força necessária: - A pressão é dada por \( P = \frac{F}{A} \), onde \( F \) é a força (peso do patinador) e \( A \) é a área de contato. - Rearranjando a fórmula, temos \( F = P \times A \). 3. Cálculo da área de contato: - Se considerarmos que a área de contato do patim é \( A \), e a pressão necessária é \( 1,4 \times 10^7 \, \text{N/m}^2 \), precisamos de mais informações sobre a área do patim para prosseguir. No entanto, podemos assumir uma área típica de contato para um patim, por exemplo, 0,01 m² (10 cm x 10 cm). 4. Cálculo do peso do patinador: - Usando a área \( A = 0,01 \, \text{m}^2 \): \[ F = 1,4 \times 10^7 \, \text{N/m}^2 \times 0,01 \, \text{m}^2 = 1,4 \times 10^5 \, \text{N}. \] - O peso \( F \) também pode ser expresso como \( F = m \cdot g \), onde \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \): \[ m \cdot 10 = 1,4 \times 10^5 \implies m = \frac{1,4 \times 10^5}{10} = 1,4 \times 10^4 \, \text{kg} = 1400 \, \text{kg}. \] 5. Analisando as alternativas: - Nenhuma das alternativas apresentadas (11, 40, 80, 140, 280) se aproxima do valor calculado de 1400 kg. Portanto, parece que o modelo simplificado não é adequado. Assim, a resposta correta é: d) 140, não.

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Considere que os dois recipientes estejam abertos para a atmosfera, que a densidade da água seja igual a 103 kg/m3 e que g = 10 m/s2. De acordo com as medidas indicadas na figura, com o registro R fechado, a diferença de pressão PA - PB, entre os pontos A e B, em pascal, é igual a


a) 4 000.
b) 10 000.
c) 2 000.
d) 8 000.
e) 12 000.

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