Questões de Física

A partir do repouso, um carrinho de montanha russa desliza de uma altura H = 20√ 3 m sobre uma rampa de 60^o de inclinação e corre 20 m num trecho horizontal antes de chegar em um loop circular, de pista sem atrito. Sabendo que o coeficiente de atrito da rampa e do plano horizontal é 1/2, assinale o valor do raio máximo que pode ter esse loop para que o carrinho faça todo o percurso sem perder o contato com a sua pista. 

Um barco leva 10 horas para subir e 4 horas para descer um mesmo trecho do rio Amazonas, mantendo constante o módulo de sua velocidade em relação á água. Quanto tempo o barco leva para descer esse trecho com os motores desligados?

Uma partícula carregada negativamente está se movendo na direção +x quando entra em um campo elétrico uniforme atuando nessa mesma direção e sentido. Considerando que sua posição em t = 0 s é x = 0 m, qual gráfico representa melhor a posição da partícula como função do tempo durante o primeiro segundo? 

Sabe-se que o momento angular de uma massa pontual é dado pelo produto vetorial do vetor posição dessa massa pelo seu momento linear. Então, em termos das dimensões de comprimento (L), de massa (M), e de tempo (T), um momento angular qualquer tem sua dimensão dada por

Na figura é mostrado esquematicamente um ciclo completo de um motor a combustão interna de “quatro tempos”: (a) uma mistura de ar e combustível vinda do carburador enche o cilindro enquanto o pistão se movimenta para baixo; (b) o pistão se move para cima e comprime a mistura adiabaticamente, pois não ocorre transferência alguma de calor, nem para fora nem para dentro da mistura; (c) uma centelha inicia a ignição e leva a mistura a uma alta temperatura; (d) a expansão adiabática empurra o pistão para baixo, num golpe potente; e (e) os gases da queima são expulsos pelo tubo de descarga. Então a válvula de admissão se abre, e o ciclo recomeça. Cada tempo do motor constitui um processo termodinâmico sobre o conteúdo do cilindro. Os quatro tempos, também chamados “estágios”, são: (a-b) admissão, (b-c) compressão, (c-d) explosão e (d-e) exaustão.

I. No estágio (b-c), a energia interna da mistura aumenta.

II. No estágio (c-d), a energia interna da mistura diminui.

III. No estágio (d-e), mesmo antes de a mistura trocar calor com o ambiente, a energia interna dessa mistura diminui, pois ela realiza trabalho ao expandir contra a atmosfera exterior.

 

Marque a alternativa CORRETA:

James Prescott Joule (1818-1889), cientista britânico, realizou experimentos que determinaram a equivalência entre energia mecânica e energia térmica. Joule iniciou estudos sobre o calor gerado por correntes elétricas quando tinha 18 anos e, aos 22, deduziu a relação entre o calor gerado por uma corrente elétrica e a resistência elétrica (o que hoje conhecemos como “efeito Joule”). Nessa mesma época, ele determinou a relação entre a quantidade de trabalho mecânico e o calor produzido na água pela rotação de pequenas pás. É um dos maiores responsáveis pela construção do “princípio de conservação da energia”.

Fonte: F. Cabral e A. Lago, Física, v.2, Ed. Harbra, 2004.

Na figura abaixo, é mostrado um esboço do aparelho usado por Joule para determinar o “equivalente mecânico do calor” (1 cal =~ 4J ):

Admita que o aparelho de Joule mostrado contenha 200 gramas de água ( c = 1,0 cal/g°C ) em seu interior e que possui isolamento térmico perfeito. As massas suspensas (m = 2,0 kg ) caem 10 m , e toda a energia mecânica é convertida em calor na água.

 

Usando esses dados, calcule o aumento na temperatura da água e marque a alternativa que apresenta o valor CORRETO (considere g = 10 m/s² ).