Física III final

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1. Uma pessoa em viagem verificou que o termômetro marcava temperatura de 74,3 ºF. Assinale a alternativa que apresenta a temperatura, na escala Celsius, correspondente a essa temperatura observada pela pessoa. RESPOSTA: 23,5 ºC. 
2. Em um calorímetro de capacidade térmica igual a 300, cal/ºC contendo 200 g de água a 20ºC, cujo calor específico é igual a 1,0cal/gºC. Um objeto de massa igual a 1000 g feito de uma liga de calor específico igual a 0,25cal/gºC está a uma temperatura de 50ºC e é colocado no interior do calorímetro com água. Calcule a temperatura em ºC de equilíbrio deste sistema isolado termicamente: RESPOSTA: 30. 
3. Uma máquina térmica tem um rendimento de 35%. Qual o trabalho efetuado por ciclo, considerando que a máquina recebe 150 J de energia térmica de um reservatório quente em cada ciclo? RESPOSTA: 52,5 J.
4. Um gás no interior de um cilindro se expande de um volume igual a 0,110 m3 até um volume igual a 0,320 m3. O calor flui para dentro do sistema com uma taxa suficiente para manter a pressão constante e igual a 1,80x105 Pa durante a expansão. O calor total fornecido ao sistema é igual a 1,15x105 J. Calcule o trabalho realizado pelo gás e a variação da energia interna do gás. RESPOSTA: 3,78X10^4J; 7,72X10^4J. 
5. O corpo humano normal apresenta uma temperatura não superior a 37 ºC. Qual o limite máximo de temperatura de uma pessoa sadia nas escalas Fahrenheit. RESPOSTA: 98,6° F. 
6. Calcular a massa de ferro a 180ºC que se devecolocaremum recipiente contendo 200 g de gelo a -15ºC par a queo equilíbriotérmico sejaestabelecido a30ºC. Dados: cgelo = 0,5cal/gºC,Lf = 8 0ca l/g, cágua = 1cal/g ºC e cferro = 0,1 14ca l/ gºC. RESPOSTAS: 1374,27 GRAMAS. 
8. Considere um quarto que é mantido à temperatura de 20 ºC e que se encontra separado de uma sala vizinha, à temperatura ambiente de 30 ºC, por uma janela retangular de vidro, de 8,0 mm de espessura, 1 m de altura por 1500 mm de largura. Considere a condutividade térmica do vidro igual a 0,80 W/m.K, o total de calorias transmitidas pela janela, após 252 s, vale aproximadamente: Considere 1 cal = 4,2 J. RESPOSTA: 90 KCAL. 
9. A sirene de uma ambulância produz sons com frequência igual a 2000 Hz. Determine o comprimento de onda do som produzido pela sirene em um dia cuja velocidade de propagação das ondas sonoras no ar seja igual a 720 km / h. RESPOSTA: 0,1 M.
10. Considere que no interior de uma casa a temperatura vale   2 5 ºC e no exterior vale 5 ºC. A perda de calor, através de uma janela (kvidro = 0,2 cal/ s.m.º C) de espessura 2 mm e área 0 , 5 m2, e m uma 36 00 s vale aproximadamente : RESPOSTA: 3.6 00 KCAL.
11. Uma barra de alumínio, coeficiente de condutibilidade térmica 0,5cal/s.cm.ºC, está em contato numa extremidade com gelo em fusão e na outra com vapor de água em ebulição sob pressão normal. Seu comprimento é 25 cm e a seção transversal tem 5 cm2 de área. Sendo a barra isolada lateralmente e dados o calor latente de fusão do gelo 80cal/g e o calor latente de vaporização da água 540cal/g respectivamente, determine: a) A massa de gelo que se funde em meia hora; b) A massa de vapor que se condensa no mesmo tempo. RESPOSTA: M=225G E M=33,3G.
12. Dois corpos, A e B, feitos do mesmo material, apresentam os seguintes dados iniciais: 
Ma = 1 0 g e Mb = 30 g, e temperatura inicias iguais a: TA = - 2 0 ºC e Tb = 4 0ºC. Após troca de calor entre somente eles, determine a temperatura de equilíbrio entre os corpos. RESPOSTA: 25 ºC.
13. Uma panela de alumínio (dessas que encontramos em casa) cuja condutividade térmica é 237 W/m.k tem fundo plano de 15 cm de diâmetro e 0,4 cm de espessura. O calor é transferido em regime permanente para ebulir a água por meio do fundo da panela a uma taxa de 1400 W. Se a superfície interna do fundo da panela está a 105ºC, determine a temperatura da superfície externa do fundo da panela. RESPOSTA: 106,33ºC
14. Em uma aula pratica de física havia um cilindro de capacidade igual a 60 litros cheio de um gás a 9,2 atm e com uma temperatura a 27ºC. Se um aluno despercebido deixar a válvula aberta qual é a massa de gás que vai escapar do cilindro? Dados: a temperatura permanecerá constante, a pressão atmosférica é normal a constante do gás é igual a 0,082 atm/mol.k, e massa molecar do gás é 32. RESPOSTA: 640G.
15. A transmissão de calor por convecção só é possível: RESPOSTA: NOS FLUIDOS EM GERAL. 
16. Uma fonte de potência constante igual a 100 W é utilizada para aumentar a temperatura de 100 g de mercúrio em 30°C. Sendo o calor específico do mercúrio 0, 033 cal/g.°C e 1 cal = 4,186 J, quanto tempo a fonte demora para realizar este aquecimento? REPOSTA: 4, 144 S. 
17. A parede de um fornoindustrial é construídade um tijolo de 0,15 m de espessura, com condutividade térmica de 1,7W/m.K. Astemperaturasnas faces internae externa da paredesão respectivamente 1400 e1150 K. Qual é a perdade calor através de umaparede de 0,5 m, por 3m? RESPOSTA: 4250 W. 
18. Considere que as superfícies internas de um prédio de uma cidade que são mantidas a 20ºC, enquanto que atemperaturana superfícieexterna é-20ºC.Sabendo queasparedes medem 25 cm de espessura, e foram construídas com tijolos de condutividade térmicade0,6 kcall/hmºC. Determine aproximadamente aperdade calor paracada metro quadrado de superfíciepor hora. RESPOSTA: 96 KCAL/H. 
19. Dois moles de um gás ideal são aquecidos sob pressão constante de T = 27 ºC até 107 ºC. Calcule o trabalho realizado pelo gás. (Considerar R = 8,3145 J/mol.K). RESPOSTA: 1330 J. 
20. Sobre a segunda lei da termodinâmica são feitas algumas afirmações: I - O rendimento de uma máquina térmica é a razão entre o trabalho realizado pela máquina num ciclo e o calor retirado do reservatório quente nesse ciclo. II- Os refrigeradores são máquinas térmicas que transferem calor de um sistema de menor temperatura para outro a uma temperatura mais elevada. III- É possível construir uma máquina, que opera em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em trabalho. IV – No ciclo de Carnot podemos ter rendimento 100%. Assinale a alternativa correta. RESPOSTA: SOMENTE AS AFIRMATIVAS I E II SÃO VERDADEIRAS. 
21. Uma máquina térmica tem um rendimento de 35% considerando que a máquina recebe 150J de energia térmica de um reservatório quente em cada ciclo que quantidade de energia térmica é descarregada no reservatório frio por ciclo? RESPOSTA: 97,5J. 
22. Uma vela situada a 20 cm de distância de um espelho côncavo tem sua imagem formada a 12 cm de distância deste espelho. Se a imagem formada é real, determine a distância focal em centímetros. RESPOSTA: 7,5. 
23. Uma vela de 20 cm de altura encontra-se a uma distância de 30 cm de uma lente divergente. Considerando-se que a imagem produzida é virtual e tem 4 cm de altura, determine a distância focal desta lente. RESPOSTA: -7,5 CM
24. “O raio incidente (RI), o raio refletido (RR) e a reta normal à superfície (N) no ponto de reflexão, P, são coplanares, ou seja, pertencem ao mesmo plano. O ângulo de incidência e o ângulo de reflexão são congruentes, isto é, têm medidas iguais (i = r)”. Segundo esse enunciado estamos nos referindo às: RESPOSTA: LEIS DA REFLEXÃO.
25. Um objeto com 1,0 cm de alturaé colocado 6 cm na frentede um espelho esférico côncavo com um raio de curvatura igual a10,0cm. Calcule adistância e a altura da imagem respectivamente. RESPOSTA: 30 CM E - 5 CM. 
26. Um objeto é colocado 8,0 cm na frente de um espelho côncavo com um raio de curvatura de 10 cm. Calcule a distância daimagem e a ampliação da mesma respectivamente. RESPOSTA: 13 CM E 1,7 CM.
27. Determine a altura da imagem de uma lente delgada que foi utilizada para projetar numa tela, situada a 1 m da lente, a imagem de um objeto real de 10 cm de altura e localizado a 25 cm da lente. RESPOSTA: 40 CM. 
28. Um feixe de luz cujo o comprimento de onda é 650 se propaga no vácuo, qual é a velocidade da luz desse feixe ao se propagar em um líquido cujo índice de refração para este comprimento de onda é igual a 1,47? RESPOSTA: V=2,04x 10^8M/S. 
29. Emitindo-se determinadas notas musicais através de um violino, é possível trincar-se uma taça de cristal. O fenômeno que melhor se relaciona com o fato é: RESPOSTA: RESSONÂNCIA. 
30. O fenômeno que explica o fato de pontes como a de Tacoma, nos Estados Unidos, ao receberem impulsos periódicos do vento, entrarem em vibração e serem totalmente destruídas pode ser explicado fisicamente por: RESPOSTA: RESSONÂNCIA. 
31. A capacidade de ondas de contornarem obstáculos e um fenômeno que pode ser facilmente comprovada quando ouvimos e não vemos uma pessoa situada em uma outra sala dividida apenas pela parede e a porta fechada da sala, O fenômeno acima descrito é chamado de: RESPOSTA: DIFRAÇÃO. 
32. Uma vasilha metálica com água está sendo aquecida por um fogareiro. As chamas geram calor que é transmitido através da parede do fundo da panela para à água. Esse calor é automaticamente transmitido também para o restante de água na ordem desta descrição, o calor se transmitiu por: RESPOSTA: CONDUÇÃO E CONVECÇÃO.
33. O índice de refração absoluta de um meio é igual a 2.  A velocidade de propagação da luz no vácuo é igual a 3,0.108 m/s.Qual é a velocidade de propagação da luz nesse meio? RESPOSTA: V= 1,5.108 M/S. 
34. A parede de um forno industrial é construída de um tijolo de 0,15 m de espessura, com condutividade térmica de 1,7 W/m.K. As temperaturas nas faces internas e externas da parede são respectivamente 1400 e 1150 K. Qual é a perda de calor no sistema internacional através de uma parede de 0,5 m por 3 m? RESPOSTA: 4250W. 
35. Numa garrafa térmica ideal que contém 500 cm³ de café a 90 ºC acrescentamos 200 cm³ de café a 20 °C. Admitindo-se que só haja trocas de calor entre as massas de café, a temperatura final dessa mistura será: RESPOSTA: 70º.
36. Para aquecer 500 g de certa substância de 20 ºC para 70 ºC foram necessárias 4 000 calorias. O calor específico vale: RESPOSTA: 0,16 CAL/G .ºC. 
37. Numa região do planeta, onde as temperaturas médias são muito altas, os habitantes adotaram uma nova escala detemperatura, aescala VASF ºV, que se relaciona com a escala Celsius da seguinte forma: 45ºC corresponde a 0ºV e a temperatura de ebulição da água, 100ºC, corresponde a 35ºV. A que temperatura a leitura na escala VASF é igual a duas vezes a da escala Celsius? RESPOSTA: VASF= -42
38. No Brasil no inicio do século XXI A temperatura chegou a 45° no interior do Piauí. Determine essa temperatura em graus Fahrenheit (°F). RESPOSTA: 113°F.
39. Considere dois cilindros feitos de metais diferentes A e B e que possuem os mesmos comprimentos. Sabendo que os respectivos diâmetros estão relacionados por dA=2dB. Quando se mantém a mesma diferença de temperatura entre suas extremidades, eles conduzem calor à mesma taxa de calor. A relação correta entre as condutividades térmicas dos materiais é: RESPOSTA: KA=KB/4
40. No Motor diesel 2200J de trabalho mecânico e rejeita 4300J de calor em cada ciclo. Qual deve ser a quantidade de calor a ser fornecido para a máquina em cada ciclo e qual é a eficiência térmica da maquina? RESPOSTA? 6500 J E 34%.
41. Quando 20 cal de calor são absorvidas por um gás, o sistema realiza 30J de trabalho. Qual a variação interna do gás? RESPOSTA: 53,7 J.
42. O ângulo de incidência, em um espelho plano, é de 20º. Qual o valor do ângulo entre o raio refletido e a superfície? RESPOSTA: 70º.
43. Uma vela de 6 cm de altura está colocado a 40 cm de um lente divergente cuja distancia focal é de 40 cm. Determine a posição de sua imagem em relação a lente. RESPOSTA: 0,2M
44. Determinada onda eletromagnética possui uma freqüência de 40 MHz. Sendo a velocidade de propagação dessa onde igual a 3.10^8 m/s, determine o comprimento de onda dessa onda eletromagnética em cm. RESPOSTA: 750 CM.
45. Uma latinha de alumínio tem um volume inicial de 0,009m³ e foi amassada até 0,007 m³, sabendo que mão da pessoa que alterou o volume da latinha exerceu sobre a latinha uma pressão constante de 1,510^5 Pa, determine o módulo de trabalho em J executado sobre a latinha. REPOSTA: 300J
46. Uma onda sonora com freqüência de 500 Hz, desloca-se uma velocidade de 1260 Km/h. Determine o comprimento dessa onda em cm. RESPOSTA: 70.
47. Uma cozinha de uma casa tem uma parede de concreto com 90m² de área e 10 cm de espessura sabendo que coeficiente de condutibilidade térmica do concreto vale k=2.10^-3 cal/s.cm°C. Sabendo que, em um determinado momento, a diferença de temperatura entre suas faces é de 5°C, a quantidade de calor que flui, no regime estacionário, através da parede durante 600s, em calorias, vale aproximadamente. RESPOSTA: 54000
48. A cada ciclo, uma máquina térmica extrai 80 KJ calor da sua fonte quente e descarrega 20 KJ de calor na sua fonte fria. O rendimento máximo que essa máquina pode ter é de: RESPOSTA: 75%
49. Uma locomotiva a vapor foi idealizada e funcionava realizando o ciclo de Carnot, sabendo que a locomotiva tinha um rendimento de 25% e que são retiradas por ciclo, 4000J de calor da fonte quente que está a uma temperatura de 227°C. Determine a temperatura da fonte fria. RESPOSTA: 375K.
50. A que temperatura o seguinte par de escalas terão a mesma leitura, fahrenheit e Celsius. RESPOSTA: -40°C
51. Em uma locomotiva a vapor a fonte quente fornece 80000J de energia na forma de calor, enquanto uma fonte fria descarrega 60000J de calor para o meio ambiente. Determine o rendimento desta locomotiva a vapor. RESPOSTA: 25%
52. O osciloscópio é um instrumento de medida eletrônico que cria um gráfico bidimensional. O eixo horizontal do monitor normalmente representa o tempo, tornando o instrumento útil para mostrar sinais periódicos. O eixo vertical comumente mostra uma grandeza física que varia com o tempo. O filho de um técnico de televisão observa o pai, que está utilizando um osciloscópio, e percebe que uma onda ali gerada avança e passa por um ponto por ele observado. Considerando que o intervalo de tempo entre a passagem de duas cristas sucessivas é de 0,4 s, calcule a frequência dessa onda para essa situação: RESPOSTA: 2,5HZ. 
53. O motor de um avião recebe um calor de 9000J e rejeita 6400J em cada ciclo. Qual é o trabalho realizado pela máquina em cada ciclo e qual é a eficiência térmica da máquina? RESPOSTA: 2600J E 29%
54. Uma moeda de 4 cm de altura é colocado a uma distância de 0,08 m de uma lente convergente de distância focal 12 cm. Determine o aumento linear transversal sofrido pela moeda. RESPOSTA: 3.
55. Através de uma placa de aço carbono ( k = 60,5 W/m.K ) de 50 por 75 cm, com 2 cm de espessura, existe uma taxa de transferência de calor da ordem de 2500 W. A temperatura de uma face da placa é 250 °C. Calcule a temperatura da outra face da placa. RESPOSTA: 247,8 °C.
56. Considere uma placa de vidro plano, com coeficiente de condutibilidade térmica 0,00183 cal/s * cm * °C, que possui  uma área de 1000 cm² e espessura de 3,66mm. Sabendo que o fluxo de calor por condução através do vidro vale 2000 calorias por segundo, calcule aproximadamente a diferença de temperatura entre suas faces. RESPOSTA: 400°C.
57. Os espelhos convexos são os utilizados em pequenos supermercados, para que se tenha um campo maior de visibilidade. A imagem de um objeto real conjugada neste tipo de espelho é uma imagem direita. RESPOSTA: VIRTUAL E MENOR QUE O OBJETO. 
58. Um espelho esférico convexo possui centro de curvatura de 0,4 m. Determine o módulo da distância da imagem de uma vela colocada  a 30 cm deste espelho. RESPOSTA: 12 CM
59. Uma lente delgada é utilizada para projetar numa tela, situada a 1 m da lente, a imagem de um objeto real de 10 cm de altura e localizado a 25 cm da lente, determine a distância focal dessa lente. RESPOSTA: 0,2 M.
60. Um grupo de escoteiros desejava acender um lampião antes do pôr do sol utilizando a energia solar e um espelho esférico, uma vez que se esqueceram de levar fósforos. Os escoteiros tinham em mãos dois tipos de espelhos um côncavo e outro convexo, e eles deveriam variar a posição do pavio do lampião para que fosse possível acender olampião. O tipo de espelho e a posição para que o pavio fosse aceso está na alternativa: RESPOSTA: ESPELHO CÔNCAVO; POSIÇÃO DO PAVIO NO FOCO DO ESPELHO. 
61. Uma vela de 20 cm de altura encontra-se a uma distância de 30 cm de uma lente divergente. Considerando-se que a imagem produzida é virtual e tem 4 cm de altura, determine a distância da imagem em relação a lente. RESPOSTA: 6CM.
62. Mediu-se a temperatura de um corpo com dois termômetros: um, graduado na escala Celsius, e outro, na escala Fahrenheit. Verificou-se que as indicações nas duas escalas eram iguais em valor. Um possível valor para a temperatura do corpo, na escala Celsius, é: RESPOSTA: -40.
63. 1,0kg de chumbo a 80ºC e colocado dentro de  um calorímetro contendo 0,4 kg de água á 20ºC. Sabendo que a capacidade térmica do calorímetro vale 20cal/ºC e os calores específicos do chumbo e da água iguais, respectivamente, a 0,03cal/gºC e 1,0cal/gºC, determine  a temperatura final de equilíbrio do sistema. RESPOSTA: 24°C.
64. Um equipamento térmico obtém trabalho à custa de um gás realizando ciclos de transformações. Em cada ciclo o gás recebe da fonte quente uma quantidade de calor igual a 1200J e envia para a fonte fria uma quantidade de calor 920J. Se cada ciclo é realizado num intervalo de tempo de 0,40 s, determine o trabalho realizado pela maquina em cada ciclo, o rendimento da máquina e a potencia útil da maquina. RESPOSTA: TRABALHO= 280J; REDIMENTO=23,33%; POTENCIA= 700W.
65. Uma carteira escolar é construída com partes de ferro e partes de madeira. Quando você toca a parte de madeira com a mão direita e a parte de ferro com a mão esquerda, embora todo o conjunto esteja em equilíbrio térmico: RESPOSTA: A MÃO DIREITA SENTE MENOS FRIO QUE A ESQUERDA, PORQUE O FERRO CONDUZ MELHOR O CALOR.
66. O fenômeno físico que explica o funcionamento do forno de microondas é a: RESPOSTA: RESSONÂNCIA
67. Uma guitarra apresentava defeito na sua corda, o comprimento original da corda é 64,0 cm e esta corda foi afinada para produzir uma nota com frequência igual a 246 hz quando ela estivesse vibrando no modo fundamental. Para sanar este defeito o comprimento da corda for reduzido à metade, neste caso então a nova frequência fundamental do som emitido por ela será de: RESPOSTA: 492 HZ
68. O calor especifico é a quantidade de calor que deve ser fornecida para que 1g de substancia tenha a sua temperatura elevada em 1ºC. Cada substância possui um determinado valor de calor especifico, que é geralmente expresso em cal/gºC. Durante uma aula pratica de física, foi necessário aquecer um bloco de cobre com 20 000g que estava na temperatura de 25ºC, sabendo que o calor especifico do cobre é 0,093 cal/gºC determine a quantidade de calor necessário para elevar a temperatura desse bloco para 65ºC. RESPOSTA: 74,40 CAL.
69. Deitado, sentado, ou relaxado curtindo aquele som, um estudante de engenharia pode não se dar conta disso ou se perguntar se o som é alto ou de volume elevado. Ou se as notas daquela música são altas ou baixas para sua voz. Neste caso então, um somo mais agudo é um som de: RESPOSTA: MAIOR FREQUENCIA. 
70. Uma máquina térmica tem um rendimento de 35%. Qual o trabalho efetuado por ciclo, considerando que a máquina recebe 150 J de energia térmica de um reservatório quente em cada ciclo? RESPOSTA: 52,5 J
71. Um equipamento utilizado para testar a propriedade dos gases é constituído de um cilindro com êmbolo móvel que no seu interior contém gás hélio à pressão de (4/2) x 10^4 Pa. Caso alguém fomeça 0,005MJ de calor para o sistema, o gás sofrerá uma expansão de 10³m a pressão constante. Assinale a alternativa correta que apresenta o trabalho realizado pelo gás e sua energia interna, ambas em J. RESPOSTA: 2000 E 3000.
72. Uma sala de aula que normalmente contém 50 pessoas deve ser equipada com uma unidade de ar condicionado de janela de 5KW de capacidade de refrigeração. Pode-se assumir que uma pessoa em repouso dissipa calor a uma taxa de 360k. j/h. Existem 10 lâmpadas elétricas na sala, cada uma com uma potencia de 100 w. A taxa de transferência de calor para a sala através das paredes e das janelas são estimadas em 12000 k.j/h. Considerando que o ar da sala deve ser mantido a uma temperatura constante de 21ºC, determine o número necessário de unidades de ar-condicionado de janela. RESPOSTA: DUAS. 
73. Uma das áreas da física que estudamos é a Eletricidade, e nesta área, no Sistema a unidade de resistência elétrica é o ohm, cuja simbologia é Ω. Em uma indústria de fomos elétricos a resistência elétrica indica o valor da temperatura como se fosse um termômetro (termômetro de resistência elétrica). Na unidade de produção há um termômetro de resistência elétrica que está calibrado de modo que o valor de R1=8,20 Ω corresponde a temperatura de fusão do gelo, e R2=12,50 Ω para a temperatura de ebulição da água (ambos valores sob pressão normal). Assinale a alternativa correta que apresenta a temperatura em graus Celsius quando este termômetro for colocado no interior de um fomo e o valor da temperatura de resistência for de R3=30,00 Ω. RESPOSTA: 506,97ºC.
74. Um corpo realiza um MHS regido pela lei horáriaonde x em m e t em s. Determine sua velocidade angular em rad/s. RESPOSTA: π RAD/S
75. Um objeto oscila com um MHS ao longo do eixo dos x. O seu deslocamento varia com o tempo de acordo com a equação , considere x em m e t em s. Calcule a velocidade angular em radianos por segundo. RESPOSTA:π RAD/S
76. De acordo com a figura abaixo, as ondas, ao contornarem obstáculos sofrem desvios. Este fenômeno físico é caracterizado como: RESPOSTA: DIFRAÇÃO
77. Sabendo que uma onda viaja com a velocidade constante de 720 km/h. e este movimento é representado no gráfico abaixo: Determine para essa onda sua freqüência em HZ. RESPOSTA: 10000 HZ