Exercício de Física - 2º ano Ensino Médio 1º Bimestre

2º ano do Ensino Médio - 2011

Prof. Marcelo Franco Moura

ATIVIDADE DE FÍSICA – TERMOLOGIA E ÓPTICA GEOMÉTRICA

TERMOLOGIA

1.      Um bloco de cobre (c = 0,094 cal/gºC) de 1,20 kg é colocado num forno até atingir o equilíbrio térmico. Nesta situação o bloco recebe 12972 calorias. Determine a variação da temperatura sofrida, na escala Fahrenheit.

2.      A experiência de James P. Joule determinou que é necessário transformar aproximadamente 4,2 J de energia mecânica para se obter 1,0 cal. Em uma experiência similar, deixava-se cair um corpo, de massa 50 kg, 30 vezes de uma certa altura. O corpo estava preso a uma corda, de tal maneira que, durante a sua queda, um sistema de pás era acionado, entrando em rotação e agitando 500 g de água contida em um recipiente termicamente isolado. O corpo caía com velocidade praticamente constante. Constatava-se, por meio de um termômetro adaptado ao aparelho, uma elevação total na temperatura da água de 14°C.

Determine a energia potencial total perdida pelo corpo e de que altura ele estava caindo. Despreze os atritos nas polias, no eixo e no ar.

Dados: calor específico da água = 1 cal/gºC  e  g = 9,8 m/s²

3.      A taxa de produção de calor no corpo humano, devido ao metabolismo, varia com a atividade e com a temperatura ambiente. Apesar disso, a temperatura corporal deve ser mantida em torno de 37°C. Quando a temperatura do corpo ultrapassa esse valor e o ambiente também está a essa temperatura, ou maior, o resfriamento se dá pela evaporação da água do suor. O resfriamento ocorre porque cada grama de água necessita de cerca de 2400 J de calor para se evaporar, que é aproximadamente, o calor latente de vaporização da água nessa temperatura.

Suponha que a taxa de produção de calor do corpo de uma pessoa, executando uma atividade normal, durante um dia de verão em que a temperatura está em 37°C, é de 1200 kJ/h.

a)      Quanto calor produzirá em três horas?

b)      Quanta água deverá beber, para repor as perdas devidas à evaporação durante esse período?

4.      Para resfriar um motor de automóvel, faz-se circular água pelo mesmo. A água entra no motor a uma tempera­tura de 80ºC com vazão de 0,4 L/s, e sai a uma temperatura de 95°C. A água quente é resfriada a 80ºC no radiador; voltando em seguida para o motor através de um circuito fechado.

a)      Qual é a potência térmica absorvida pela água ao passar pelo motor? Considere o calor específico da água igual a 4200 J/kgºC e sua densidade igual a 1000 kg/m³.

b)      Quando um "aditivo para radiador" é acrescentado à água, o calor específico da solução aumenta para 5250 J/kgºC, sem mudança na sua densidade. Caso essa solução a 80ºC fosse injetada no motor em lugar da água, e absorvesse a mesma potência térmica, qual seria a sua temperatura na saída do motor?

5.      Uma garrafa térmica contém 250 g de água a 10°C. Colocando 100 g de um metal a 100ºC no interior da garrafa térmica, a temperatura de equilíbrio do sistema é de 20ºC. Determine o calor específico do metal, considerando que não há perdas de calor na garrafa térmica.

6.      No gráfico, a curva I, representa o resfriamento de um bloco de metal a partir de 180ºC, e a curva lI, o aquecimento de uma certa quantidade de um líquido a partir de 0ºC, ambos em função do calor cedido ou recebido no processo. Colocando num recipiente termicamente isolante a mesma quantidade daquele líquido a 20ºC e o bloco a 100ºC, qual será, aproximadamente, a temperatura de equilíbrio do sistema (líquido + bloco)?

ÓPTICA GEOMÉTRIA

1.      Uma fonte puntiforme ilumina um disco metálico de raio 10 cm. A fonte e o centro do disco pertencem a reta perpendicular a um anteparo. Sabendo-se que a distância da fonte ao disco é de 20 cm e do disco ao anteparo é de 50 cm, determine o raio da sombra do disco projetada no anteparo.

2.      No teto de uma sala, cujo pé direito (medida do teto ao piso) vale 3,0 m, está fixa uma lâmpada linear de 20 cm (fonte extensa). Uma barra opaca de 1,0 m de comprimento está horizontalmente suspensa a 1,20 m do teto. Sabendo-se que os pontos médios da lâmpada e da barra definem a mesma vertical, e supondo-se que lâmpada e barra estejam paralelas, calcule o tamanho da sombra projetada.

3.      Um quadrado opaco de madeira, de 1,0 m de lado, está horizontalmente pendurado a 1,20 m do teto de uma sala. Na mesma vertical do centro do quadrado está fixa, no teto, uma pe­quena lâmpada acesa. Sendo de 3,0 m a distância do teto ao piso, determine o tamanho da sombra projetada.

4.      Um objeto luminoso AB, de 5 cm de altura, está a 20 cm de distância de uma câmara escura de profundidade 10 cm. Determine:

a)      a altura da imagem;

b)      a diferença de tamanho das imagens quando aproximamos o objeto 4 cm da câmara escura.

5.      A câmara escura é uma caixa fecha­da de paredes opacas, sendo uma de suas faces feita de vidro fosco, e na face oposta há um pe­queno orifício por onde entra a luz. Quando o objeto iluminado está na frente do orifício, forma-se uma imagem invertida desse objeto sobre o vidro fosco, de modo que, quanto mais distante estiver o objeto, menor será o tamanho de sua imagem. Um homem de altura 1,70 m, que está inicialmente a 16 m da câmara, afasta-se até a distância de 24 m. Nessas condições, calcule a razão en­tre as alturas final e inicial da imagem formada no vidro fosco.