Questões de Física

O escorpião de cauda grossa (Androctonus australis), típico de regiões desérticas, é capaz de caçar mesmo sem enxergar. Ele possui sensores altamente sensíveis nas patas, que detectam vibrações do solo e do ar. Quando uma presa se movimenta, ela gera som que se propaga simultaneamente pelo solo e pelo ar. Assim que a onda sonora chega pelo solo, o escorpião a sente pelas patas e determina a direção da presa. Em seguida, ao perceber a chegada da onda que vem pelo ar, ele calcula a distância da presa com base na diferença de tempo entre os dois sinais.

FIGURA

Considere que a velocidade do som no solo seja v_s = 500 m/s, e no ar seja v_a = 340 m/s. Se a diferença de tempo entre as chegadas de cada onda ao escorpião é ∆t = 0,2 ms (milissegundos), a distância da presa ao escorpião é aproximadamente:

(ADAPTADA) Duas cargas elétricas puntiformes, +Q e +2Q, estão fixas sobre o eixo x, nas posições x = 0,0 m e x = 1,0 m, respectivamente. Uma terceira carga de prova, positiva, é colocada entre elas, também sobre o eixo x, de modo que permaneça em equilíbrio eletrostático.

Considerando apenas a interação eletrostática entre as cargas, a posição dessa terceira carga, em metros, é:

De acordo com a teoria cinética dos gases ideais, as moléculas de um gás estão em movimento caótico, colidindo entre si e com as paredes do recipiente. As colisões são consideradas perfeitamente elásticas e a energia cinética média de translação está relacionada à temperatura absoluta segundo: Ec = 3/2 kT, em que Ec é a energia cinética média de cada molécula, T é a temperatura absoluta e k é a constante de Boltzmann.

Com base nesse modelo, analise as proposições.

I. As moléculas de um gás ideal movimentam-se em todas as direções de forma aleatória e não em trajetórias paralelas.

II. Ao colidir com as paredes do recipiente, a energia cinética das moléculas diminui, sendo parcialmente convertida em calor.

III. Ao aumentar a temperatura, todas as moléculas do gás aumentam igualmente sua velocidade.

IV. A pressão exercida por um gás sobre as paredes do recipiente resulta da troca de quantidade de movimento nas colisões com as paredes.

V. O aumento da temperatura média do gás implica aumento da energia cinética média das moléculas.

Assinale a alternativa correta.

Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot com temperaturas de 18ºC e 115ºC em suas fontes fria e quente.

O rendimento dessa máquina térmica, em porcentagem, é:

Um calorímetro ideal contém 500 g de água, inicialmente a uma temperatura de 5°C, ao nível do mar. Uma quantidade de calor igual a 50 kJ é transferida para a água, elevando sua temperatura para um valor final T. Suponha que todo o calor foi absorvido pela água, que permaneceu no estado líquido durante todo o processo.

Sabendo que o calor específico da água é c = 1 cal/g^oC e que 1 cal = 4 J, a temperatura final da água é:

Duas barras, uma de cobre e a outra de latão, possuem o mesmo comprimento a 10°C. Ao serem aquecidas até 110°C, a barra de latão fica 1 mm mais comprida que a de cobre. Os coeficientes de dilatação linear são:

Cobre: α_Cu = 16 × 10^-6 C^-1

Latão: α_latão = 20 × 10^-6 C^-1

Assinale a alternativa que corresponde ao comprimento inicial das barras a 10°C.