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Aqui no blog você tem todas as aulas que precisa para estudar Física para a sua escola e para os vestibulares. As aulas são divididas em trê...

sexta-feira, 30 de abril de 2021

Termologia, Óptica e Ondas - Aula 10 (continuação)

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(Fatec–SP)
Uma porção de certa substância está passando do estado líquido para o estado sólido. Verifica-se que o sólido que se forma flutua sobre a parte ainda líquida. Com essa observação, é correto concluir que:


a) a densidade da substância aumenta com a solidificação
b) a massa da substância aumenta com a solidificação
c) a massa da substância aumenta com a fusão
d) o volume da substância aumenta com a fusão
e) o volume da substância aumenta com a solidificação


Resolução: clique aqui

Revisão/Ex 2:
(Unifor–CE)
Acerca das mudanças de fase das substâncias, considere as afirmativas que seguem.
I. Se uma substância aumenta de volume ao sofrer fusão, um aumento de pressão sobre ela deverá diminuir o seu ponto de fusão.
II. Um líquido pode se solidificar, à temperatura constante, apenas por elevação da pressão sobre ele.
III. Uma substância, mantida à temperatura constante e menor que a do ponto tríplice, pode passar do estado sólido ao gasoso apenas por redução da pressão.
Dentre essas afirmativas, somente:

a) I é correta.                    b) II é correta.                     c) III é correta.
d) I e II são corretas.          e) II e III são corretas.


Resolução: clique aqui

Revisão/Ex 3:
(VUNESP)
A liofilização é um processo de desidratação de alimentos que, além de evitar que seus nutrientes saiam junto com a água, diminui bastante sua massa e seu volume, facilitando o armazenamento e o transporte. Alimentos liofilizados também têm seus prazos de validade aumentados, sem perder características como aroma e sabor.



O processo de liofilização segue as seguintes etapas:
I. O alimento é resfriado até temperaturas abaixo e 0 °C para que a água contida nele seja solidificada.
II. Em câmaras especiais, sob baixíssima pressão (menores do que 0,006 atm), a temperatura do alimento é elevada, fazendo com que a água sólida seja sublimada.
Dessa forma, a água sai do alimento sem romper suas estruturas moleculares, evitando perdas de proteínas e vitaminas.
O gráfico mostra parte do diagrama de fases da água e cinco processos de mudança de fase, representados pelas setas numeradas de 1 a 5.



A alternativa que melhor representa as etapas do processo de liofilização, na ordem descrita, é:


a) 4 e 1.               b) 2 e 1.               c) 2 e 3.
d) 1 e 3.               e) 5 e 3.


Resolução: clique aqui

Revisão/Ex 4:
(UDESC-SC)
Para cada substância simples pode-se fazer um gráfico, denominado diagrama de fase, em que cada ponto corresponde a uma combinação de pressão e temperatura bem definidas. Essa combinação de pressão e temperatura determina a fase da substância. A figura mostra o diagrama de fase da água.



Analisando o diagrama de fase da água, todas as alternativas estão corretas, exceto a:

a) O ponto A é o ponto triplo da água.
b) A água está na fase gasosa no ponto Z.
c) A curva AB é a curva de vaporização.
d) A água está na fase sólida no ponto X.
e) O ponto B é o ponto de ebulição da água nas condições normais de temperatura (0 °C) e pressão (1 atm).


Resolução: clique aqui 

Revisão/ Ex 5:
(FMABC-SP)
O gráfico representa o diagrama de fases do “gelo seco”. PT e PC representam, respectivamente, ponto triplo e ponto crítico da substância.



Analise este diagrama e assinale a alternativa correta.


a) Acima de 31 ºC, a substância apresenta-se no estado gasoso.
b) É possível liquefazer o gás apenas aumentando a temperatura de - 56,6 ºC para 31 ºC.
c) A substância apresenta-se no estado sólido para valores de pressão acima de uma atmosfera.
d) A substância apresenta-se sempre no estado líquido para a temperatura de 20 ºC.
e) A substância apresenta-se em mudança de estado para a pressão de 5,1 atm e temperatura de -10 ºC.


Resolução: clique aqui
z
Desafio:

No esquema da figura é apresentado o diagrama de estado do nitrogênio.



a) que nome se dá a cada uma das curvas A, B e C?

b) Como se denomina o ponto indicado por X na figura e quais são as suas características?
c) Sob pressão de 20 cmHg e à temperatura de -220 °C, em que estado de agregação se encontra o nitrogênio?
d) Se a pressão for de 5 cmHg e a temperatura 20 °C, qual o estado de agregação de nitrogênio?
e) Considere o nitrogênio no estado sólido. Se ele for aquecido sob pressão superior a 10 cmHg, que mudança de estado poderá sofrer? E se for aquecido sob pressão inferior a 10 cmHg?

A resolução será publicada na próxima sexta-feira.

Resolução do desafio anterior 

Uma mistura de gelo e água a 0°C é colocada num tubo de ensaio, ocupando o volume de 30 cm3. O sistema foi aquecido até a total fusão do gelo. O volume do conteúdo passou a 29 cm3, a 0°C. Qual a quantidade de calor que foi absorvida pela mistura gelo e água?

Dados:
Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g
Densidade do gelo a 0°C: 0,9 g/cm3 
Densidade da água a 0°C: 1 g/cm3


O volume diminuiu pois ocorreu fusão do gelo.

Cálculo da massa de gelo que sofreu fusão.


Seja M a massa de gelo, X seu volume antes da fusão e (X-1)
cm3, após a fusão. Temos:

0,9 = M/X (1) e 1 = M/(X-1) (2)


(1)/(2): 


0,9 = (X-1)/X => 0,9X = X-1 => 0,1X = 1 => x = 10 cm3

De (1), vem: M = 9 g


A quantidade de calor recebida pela mistura equivale à quantidade de calor necessária para a fusão de M = 9 g de gelo:


Q = M.L => Q = 9.80 => Q = 720 cal


Resposta: 720 cal

quinta-feira, 29 de abril de 2021

Mecânica - Aula 10 (continuação)

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(UFS-SE)
Um carrinho se desloca em trajetória retilínea. O gráfico representa a sua posição s em função do tempo t.



Analise as afirmações sobre o movimento do carrinho.


0 0 - O deslocamento entre os instantes 3,0 s e 8,0 s é de 21 m.
1 1 - A velocidade no instante 12 s é 5,0 m/s.
2 2 - A velocidade média de t = 0 a t = 15 s é 3,5 m/s.
3 3 - A aceleração no instante 7,0 s é nula.
4 4 - A aceleração média no intervalo de 7,0 s a 12 s é 0,60 m/
s2.

Resolução: clique aqui

Revisão/Ex 2:
(FATEC-SP)
O jipe-robô Curiosity da NASA chegou a Marte, em agosto de 2012, carregando consigo câmaras de alta resolução e um sofisticado laboratório de análises clínicas para uma rotina de testes. Da Terra, uma equipe de testes comandava seus movimentos e lhe enviava as tarefas que deveria realizar. Imagine que, ao verem uma rocha de aspecto muito peculiar, os técnicos da NASA, no desejo de que a Curiosity a analisasse, determinaram uma trajetória reta que une o ponto de observação até a rocha e instruem o robô para iniciar seu deslocamento, que teve duração de uma hora. Nesse intervalo de tempo, o Curiosity desenvolveu as velocidades indicadas no gráfico.



O deslocamento total realizado pelo Curiosity do ponto de observação ao seu destino foi, em metros,

a) 9.         b) 6.         c) 4.         d) 2.         e) 1.


Resolução: clique aqui

Revisão/Ex 3:
(FGV-SP)
Um carro deslocou-se por uma trajetória retilínea e o gráfico qualitativo de sua velocidade (v), em função do tempo (t), está representado na figura.



Analisando o gráfico, conclui-se corretamente que


a) o carro deslocou-se em movimento uniforme nos trechos I e III, permanecendo em repouso no trecho II.
b) o carro deslocou-se em movimento uniformemente variado nos trechos I e III, e em movimento uniforme no trecho II.
c) o deslocamento do carro ocorreu com aceleração variável nos trechos I e III, permanecendo constante no trecho II.
d) a aceleração do carro aumentou no trecho I, permaneceu constante no trecho II e diminuiu no trecho III.
e) o movimento do carro foi progressivo e acelerado no trecho I, progressivo e uniforme no trecho II, mas foi retrógrado e retardado no trecho III.


Resolução: clique aqui

Revisão/Ex 4:
(ENEM-MEC)
O gráfico abaixo modela a distância percorrida, em km, por uma pessoa em certo período de tempo. A escala de tempo para ser adotada para o eixo das abcissas depende da maneira como essa pessoa se desloca.



Qual é a opção que apresenta a melhor associação entre meio ou forma de locomoção e unidade de tempo, quando são percorridos 10 km?

a) carroça - semana
b) carro - dia
c) caminhada - hora
d) bicicleta - minuto
e) avião - segundo


Resolução: clique aqui

Revisão/Ex 5:
(ENEM-MEC)
Para melhorar a mobilidade urbana na rede metroviária é necessário minimizar o tempo entre estações. Para isso a administração do metrô de uma grande cidade adotou o seguinte procedimento entre duas estações: a locomotiva parte do repouso com aceleração constante por um terço do tempo de percurso, mantém a velocidade constante por outro terço e reduz sua velocidade com desaceleração constante no trecho final, até parar. Qual é o gráfico de posição (eixo vertical) em função do tempo (eixo horizontal) que representa o movimento desse trem?



Resolução: clique aqui
v
Desafio:
 

Os gráficos do espaço s em função do tempo t para dois móveis, A e B, que realizam, respectivamente, movimentos uniformemente variado e uniforme, estão representados abaixo. Os móveis descrevem trajetórias paralelas.


Determine:

a) as funções horárias do espaço de A e B
b) a velocidade escalar de A no instante que cruza com B
c) em que instante a velocidade escalar de A é igual à de B.


A resolução será publicada na próxima quinta-feira.  

Resolução do desafio anterior:

Uma bolinha de papel é abandonada da janela do terceiro andar de um prédio, da posição indicada na figura.


Quanto tempo a bolinha demora para passar pela janela do primeiro andar? Despreze a resistência do ar e considere g = 10 m/s2.

Distância percorrida pela bolinha desde o instante em que é abandonada até atingir o ponto que inicia a passagem pelo 1° andar: 
h1 = 2,0 m + 4,0 m+ 1,2 m = 7,2 m

s = gt2/2 => s = 5t2 => 7,2 = 5t12 => t12 = 1,44 => t1 = 1,2 s

Distância percorrida pela bolinha desde o instante em que é abandonada até atingir o ponto que termina a passagem pelo 1° andar: 

h2 = 2,0 m + 4,0 m + 1,2 m + 2,6 m = 9,8 m

s = gt2/2 => s = 5t2 => 9,8 = 5t22 => t22 = 1,96 => t2 = 1,4 s 
Δt = t2 - t1 = 1,4s - 1,2s = 0,2 s 

Resposta: 0,2 s

quarta-feira, 28 de abril de 2021

Eletricidade - Aula 10

                 Percorrendo-se uma linha de força no seu sentido o potencial elétrico diminui

10ª aula
Propriedades do potencial elétrico

Borges e Nicolau

Uma carga elétrica q>0 é abandonada em repouso em um ponto A de um campo eletrostático, gerado por uma carga elétrica puntiforme Q>0, fixa num ponto O.

Sob ação da força eletrostática a partícula se desloca espontaneamente de A até B. Neste deslocamento a força eletrostática realiza um trabalho positivo (força e deslocamento têm o mesmo sentido, conforme mostra a figura 1. Observe que o potencial elétrico em A é maior do que em B (VA > VB).

Se a carga elétrica q fosse negativa ela se deslocaria espontaneamente de A para C e também, neste caso, a força eletrostática teria o sentido do deslocamento e realizaria um trabalho positivo (figura 2).

Observe que o potencial elétrico em A é menor do que em C (VA < VC).


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Do exposto acima para o campo gerado por uma carga elétrica puntiforme, podemos generalizar e tirar as seguintes propriedades:

1. Cargas elétricas positivas abandonadas em repouso num campo eletrostático e sujeitas apenas à força eletrostática, deslocam-se, espontaneamente, para pontos de menor potencial.

2. Cargas elétricas negativas abandonadas em repouso num campo eletrostático e sujeitas apenas à força eletrostática, deslocam-se, espontaneamente, para pontos de maior potencial.

3. Percorrendo-se uma linha de força no seu sentido o potencial elétrico ao longo de seu pontos diminui.

4. Em todo movimento espontâneo de cargas elétricas num campo eletrostático a energia potencial elétrica diminui e a energia cinética aumenta.

Exercícios básicos

Exercício 1:
Analise as afirmativas e assinale as corretas:

a) Cargas elétricas positivas são abandonadas em repouso em um campo eletrostático e sujeitas apenas à força eletrostática. O trabalho realizado pela força eletrostática é positivo.
b) Cargas elétricas negativas são abandonadas em repouso em um campo eletrostático e sujeitas apenas à força eletrostática. O trabalho realizado pela força eletrostática é negativo.
c) Cargas elétricas positivas abandonadas em repouso em um campo eletrostático e sujeitas apenas à força eletrostática, deslocam-se, espontaneamente, para pontos de maior potencial.
d) Cargas elétricas negativas abandonadas em repouso em um campo eletrostático e sujeitas apenas à força eletrostática, deslocam-se, espontaneamente, para pontos de maior potencial.
e) Observando as linhas de força do campo eletrostático representado abaixo, concluímos que o potencial elétrico no ponto A é menor do que no ponto B.


Resolução: clique aqui

Exercício 2:
Uma carga elétrica puntiforme é abandonada em repouso em um campo elétrico. Podemos concluir que durante o movimento espontâneo da carga sua energia:

a) cinética aumenta assim como sua energia potencial elétrica
b) potencial elétrica aumenta e sua energia cinética diminui
c) cinética diminui assim como sua energia potencial elétrica
d) potencial elétrica diminui e sua energia cinética aumenta
e) total (cinética + potencial elétrica) diminui.

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Exercício 3:
Uma partícula eletrizada com carga q = -2 µC é transportada por um operador de um ponto A, cujo potencial é VA = 3.103 V,  até um ponto B cujo potencial 
é VB = 1.103 V. A partícula parte com velocidade nula do ponto A e chega ao ponto B com velocidade também nula.

a) Qual é o trabalho da força elétrica que age na partícula no deslocamento de A até B?
b) Qual é o trabalho da força que o operador aplica na partícula no deslocamento de A até B?

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Exercício 4:
Uma partícula eletrizada percorre uma linha de força de um campo eletrostático passando pelos pontos A, B e C. A partícula desloca-se sob ação da força eletrostática somente. Sejam Ec a energia cinética da partícula, EP sua energia potencial elétrica e EM sua energia mecânica (soma das energias cinética e potencial). Preencha a tabela abaixo:

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Exercício 5:
Retome o exercício anterior. Determine o trabalho da força eletrostática que age na partícula nos deslocamentos de:

a) A para B;
b) A para C.

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terça-feira, 27 de abril de 2021

Termologia, Óptica e Ondas - Aula 10

Diagrama de fase da água. Fonte: Física Básica

10ª aula
Mudanças de fase (III)

Borges e Nicolau

Influência da pressão nas temperaturas de fusão e de ebulição

A maioria das substâncias aumenta de volume na fusão e, portanto, diminui de volume ao se solidificar. Para estas substâncias, um aumento de pressão acarreta um aumento na temperatura de fusão.

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Existem exceções, como por exemplo a água. Para estas substâncias o volume diminui na fusão e, portanto, aumenta na solidificação. Para as exceções, um aumento de pressão acarreta uma diminuição na temperatura de fusão.

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Para todas as substâncias, um aumento de pressão acarreta um aumento na temperatura de ebulição.

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Diagrama de fases

Maioria das substâncias (como por exemplo o CO2)

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Exceções (como por exemplo a água)

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Curva de fusão (1)
Delimita as regiões correspondentes às fases sólida e líquida. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

Curva de vaporização (2)
Delimita as regiões correspondentes às fases líquida e de vapor. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

Curva de sublimação (3)
Delimita as regiões correspondentes às fases sólida e de vapor. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

Ponto triplo ou tríplice (T)
Estado comum às três curvas; é representativo do equilíbrio entre as três fases da substância.

Ponto crítico (C)
Estado em que corresponde à mais alta temperatura em que a substância é um vapor.
Vapor (θ θc): liquefaz-se por compressão isotémica.
Gás (θ > θc): não se liquefaz por compressão isotérmica.

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Animação:
Diagrama de fases
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Exercícios básicos

Exercício 1:
Uma determinada porção de uma substância passa do estado líquido para o estado sólido. A porção de sólido obtida flutua sobre a parte que ainda está líquida. Pode-se afirmar que:

a) O volume da substância diminui com a solidificação.
b) Os estados sólido e líquido desta substância têm mesma densidade.
c) Para esta substância um aumento de pressão acarreta uma diminuição na temperatura de fusão.
d) Para esta substância um aumento de pressão acarreta um aumento na temperatura de fusão.
e) A temperatura de fusão desta substância é a mesma, qualquer que seja a pressão sobre ela exercida.

Resolução: clique aqui
x
Exercício 2:
Um aumento da pressão sobre o gelo faz com que sua temperatura de fusão:

a) mantenha-se constante
b) diminua
c) aumente
d) aumente e a seguir diminua
e) diminua e a seguir aumente

Resolução: clique aqui
x
Exercício 3:
Você sabe que a água entra em ebulição a 100 ºC quando sob pressão 
normal (1 atm). É possível ferver a água à temperatura ambiente?

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Exercício 4:
Analise a proposição abaixo e assinale se está certa ou errada.

"O ponto de ebulição da água é sempre 100 ºC em qualquer ponto da superfície terrestre, mesmo que ela esteja sendo fervida em recipientes abertos e em locais de altitudes diferentes".

Resolução: clique aqui
x
Exercício 5:
Analise a proposição abaixo e assinale se está certa ou errada.

"Quando a água é aquecida numa panela de pressão fechada, a temperatura atingida é maior do que 100 ºC pois a pressão no interior da panela é maior do que 1 atm".

Resolução: clique aqui
x
Exercício 6:
O diagrama de fases apresentado abaixo é de uma substância hipotética.

Clique para ampliar

a) Em que fase a substância se encontra quando sob pressão de 300 mm Hg e à temperatura de 10 ºC?
b) Em que fase a substância se encontra quando sob pressão de 300 mm Hg e à temperatura de 30 ºC?
c) Qual é o nome da mudança de fase que ocorre quando a substância passa de B para A?
d) Qual é o nome da mudança de fase que ocorre quando a substância passa de D para E?
e) Em que fase a substância não poderá se encontrar se estiver submetida a uma pressão inferior à do ponto triplo T?
f) Sendo C o ponto crítico, é possível liquefazer a substância, por meio de uma compressão isotérmica, estando à temperatura de 70 ºC?

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segunda-feira, 26 de abril de 2021

Mecânica - Aula 10

O movimento de A é uniforme e progressivo e o de B é uniforme e retrógrado

10ª aula
Gráficos do MU e do MUV

Borges e Nicolau

Gráficos do Movimento Uniforme

Função horária dos espaços (função do primeiro grau em t).

Gráfico s x t: reta inclinada em relação aos eixos. Espaço s cresce com o tempo: velocidade escalar positiva. Espaço s decresce com o tempo: velocidade escalar negativa.


Função horária da velocidade escalar (função constante e não nula).

Gráfico v x t: reta paralela ao eixo dos tempos.


Função horária da aceleração (função constante e nula).

Gráfico α x t: reta coincidente com o eixo dos tempos.


Gráficos do Movimento Uniformemente Variado

Função horária dos espaços (função do segundo grau em t).

Gráfico s x t: parábola com a concavidade para cima se a aceleração escalar for positiva e concavidade para baixo, se negativa.


Função horária da velocidade escalar (função do primeiro grau em t).

Gráfico v x t: reta inclinada em relação aos eixos. A velocidade escalar v cresce com o tempo: aceleração escalar positiva. A velocidade escalar decresce com o tempo: aceleração escalar negativa.


Função horária da aceleração escalar (função constante e não nula).

Gráfico α x t: reta paralela ao eixo dos tempos.


Propriedades

No gráfico s x t a velocidade escalar é numericamente igual à tg θ
  

Observação: ao calcular a tg θ utilize os valores marcados nos eixos de acordo com as escalas adotadas.

Resumindo:


No gráfico v x t a aceleração escalar é numericamente igual à tg θ.


Observação: ao calcular a tg θ utilize os valores marcados nos eixos de acordo com as escalas adotadas.

Resumindo:


No gráfico α x t a variação de velocidade de t1 a t2 é numericamente igual à área A.


Observação: ao calcular a área utilize os valores marcados nos eixos de acordo com as escalas adotadas.

Resumindo:


No gráfico v x t a variação de espaço de t1 a t2 é numericamente igual à área A.


Observação: ao calcular a área utilize os valores marcados nos eixos de acordo com as escalas adotadas.

Resumindo:


Resumo geral:


Animação:
Gráficos de Cinemática
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Exercícios básicos

Exercício 1:
Um ciclista realiza um movimento uniforme e seu espaço s varia com o tempo conforme indica o gráfico. Determine o espaço inicial s0 e a velocidade escalar v.


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Exercício 2: 
Um motociclista realiza um movimento uniforme e seu espaço varia com o tempo conforme indica o gráfico. Qual é a função horária dos espaços do motociclista?


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Exercício 3:
A velocidade escalar de um carro varia com o tempo conforme indica o gráfico.


a) Determine a aceleração do carro entre os instantes 0 e 10 s e entre 10 e 30 s.
b) Qual é a variação de espaço entre os instantes 0 e 30 s e qual é, neste intervalo, a velocidade escalar média?

Resolução:  clique aqui

Exercício 4:
O trem do metrô  parte do repouso de uma estação A e realiza um movimento uniformemente variado durante 40 s, atingindo a velocidade de 72 km/h. Mantém esta velocidade por 5 minutos e, a seguir, freia uniformemente e após 20 s atinge a estação B. Qual é a distância, em km, entre as estações A e B? Sugestão: construa o gráfico v x t.

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Exercício 5:
O espaço S de um móvel que realiza MUV, varia com o tempo conforme o gráfico:


Determine:

a) Em que instantes o móvel passa pela origem dos espaços;
b) Em que instante o móvel muda de sentido?
c) O espaço inicial, a velocidade inicial e a aceleração escalar.

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