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Tópico 05 15 FÍ SI CA II I 12. (FCC) Um inventor informa ter construído uma máquina térmica que recebe, em certo tempo, 105 cal e fornece, ao mesmo tempo, 5 �104 cal de trabalho útil. A máquina trabalha entre as temperaturas de 177°C e 227°C. Nessas condições, você consideraria mais acertado o seguintes: a) O rendimento dessa maquina é igual ao da máquina que executa o ciclo de Carnot. b) O rendimento dessa máquina é superado pelo da maquina que exe- cuta o ciclo de Carnot. c) A afirmação do inventor é falsa, pois a máquina, trabalhando entre as temperaturas dadas, não pode ter rendimento superior a 10%. d) Mantendo-se as temperaturas dadas, não pode-se aumentar o ren- dimento utilizando combustível de melhor qualidade. e) Nada do que se afirma é correto. 13. (UFSCAR) Maxwell, notável físico escocês da segunda metade do século XIX, inconformado com a pos- sibilidade da morte térmica do Universo, conseqüência inevitável da Segunda Lei da Termodinâmica, criou o “demônio de Maxwell”, um ser hipotético capaz de violar essa lei. Essa fictícia criatura poderia selecionar as moléculas de um gás que transi- tassem entre dois compartimentos controlando a abertura que os divide, como ilustra a figura. Por causa dessa manipulação diabólica, as moléculas mais velozes passariam para um compartimento, enquanto as mais lentas passariam para o outro. Se isso fosse possível, a) esse sistema nunca entraria em equilíbrio térmico. b) esse sistema estaria em equilíbrio térmico permanente. c) o princípio da conservação da energia seria violado. d) não haveria troca de calor entre os dois compartimentos. e) haveria troca de calor, mas não haveria troca de energia. 14. (ITA)Calcule a variação de entropia quando, num processo à pressão constante de 1,0 atm, se transforma integralmente em vapor 3,0 kg de água que se encontram inicialmente no estado líquido, à temperatura de 100°C. Dado: calor de vaporização da água: L(v) = 5,4 x 105 cal/ kg MOVIMENTOS OSCILATÓRIOS Iremos, a partir de agora, estudar o movimento oscilatório de corpos. Dizemos que uma partícula está executando um movimento oscilatório quando ela se move periodicamente em torno de uma posição de equi- líbrio. Imagine um daqueles relógios de pêndulo. É justamente através do movimento do pêndulo que o relógio registra a passagem do tempo. Como? Iremos descobrir a seguir. Oscilador Massa-Mola Um sistema físico que será de fundamental importância para o nosso estudo de movimentos oscilatórios será o oscilador massa-mola. sem atrito x -A +Ax = 0 M k Ele consiste de um bloco de massa m sobre um plano horizontal, preso a uma mola de constante elástica k, como mostra a figura acima. Quando a mola não está deformada, dizemos que o bloco ocupa a posição de equilíbrio x = 0. Os pontos +A e –A representam a amplitude máxima do movimento, isto é, marcam as posições máxima e mínima que o corpo ocupa em nosso sistema de referência durante a execução de seu movimento. Iremos considerar, a princípio, que o plano é perfeita- mente liso. Note que, à despeito da posição de nosso bloco, a força F que a mola exercer sobre ele sempre terá a direção do ponto x = 0. Forças que têm a propriedade de apontar para um ponto fixo são chamadas de forças restauradoras. Movimento Harmônico Simples (MHS) O movimento harmônico simples é o mais importante de todos os mo- vimentos oscilatórios por descrever de maneira bastante precisa um grande número de oscilações encontradas na natureza. Dizemos que uma partícula está executando um MHS quando ela está sob a ação de uma força restauradora que tem módulo proporcional ao afastamento da partícula do ponto de equilíbrio do movimento. Isso é equivalente a dizer que essa partícula executa um movimento que tem como equação horária a expressão: x = A sen (ωt + φo) Nessa expressão, o argumento da função seno é chamado de fase e φo é chamado de fase inicial, ou seja, a fase para t = 0. A grandeza ω é a freqüência angular do MHS. Observe que, como a função seno tem seu módulo limitado à 1, o valor de x fica limitado entre – A e + A. Podemos tirar outras conclusões da expressão acima. Nós sabemos que o período da função seno (o tempo necessário para que ela se repita) é 2π. Assim, nossa função acima terá um período de 2π/ω. Concluímos, portanto, que o período T do movimento é dado por T = 2π/ω. Por outro lado, sabemos que a freqüência ƒ é definida por ƒ = 1 / T. Prof. Sérgio Torres Apostila 02 Física Pura 15/05/2010 142/181 Sergio Torres fisica
