Uma partícula de massa m move-se ao longo do eixo x sob a ação de um campo de forças unidimensional conservativo, descrito pelo potencial U(x) = U₀[(x / a)⁴ - 2(x / a)²], em que U₀ > 0 e a > 0 são constantes reais.

A partícula é lançada a partir da posição x = 0 com velocidade inicial v0, em um sistema isolado, sem forças dissipativas.

Considere valores de v₀ tais que o movimento seja limitado e que a partícula execute oscilações de pequena amplitude em torno de um dos pontos de equilíbrio estável do sistema.

Determine a frequência angular ω dessas pequenas oscilações e assinale a alternativa CORRETA.

Um reservatório é dividido em duas câmaras por uma parede vertical móvel, sem atrito, de altura H = 1,0 m. Essa parede está ligada à parede lateral esquerda por uma mola de constante elástica k = 5000 N/m. Quando a mola está relaxada, o piso da câmara direita tem dimensões L x b com L = 2,0 m e b = 1,0 m.

Água (d = 1000 kg/m³) é despejada lentamente na câmara direita. Determine o volume máximo de água que pode ser armazenado na câmara direita sem que a água passe para a outra câmara. Adote g = 10 m/s².

Em uma indústria química, um tanque cilíndrico é utilizado para realizar a mistura de um líquido incompressível. Durante o processo, o tanque gira em torno de seu eixo vertical com velocidade angular constante ω. Após algum tempo, o líquido passa a girar solidariamente com o recipiente, sem escoamento relativo, atingindo o equilíbrio no referencial em rotação.

Considere dois pontos situados no mesmo plano horizontal dentro do líquido:

o ponto A, localizado sobre o eixo de rotação (r_A = 0);

o ponto B, localizado a uma distância x do eixo (r_B = x).

Sabendo que, no referencial em rotação, o fluido está em equilíbrio sob a ação da aceleração centrífuga ω²r, a expressão CORRETA para a diferença de pressão p_B – p_A é:

Em um laboratório de materiais, um pequeno objeto é colocado para flutuar em um recipiente contendo mercúrio. Observa-se que apenas 1/8 do volume do objeto fica submerso nesse líquido. Em seguida, adiciona-se cuidadosamente querosene ao recipiente até que o objeto fique totalmente coberto, passando a flutuar na interface entre os dois líquidos, que são imiscíveis.

Considere:

densidade do mercúrio: d_Hg densidade do querosene: d = 13,6 g/cm³;

densidade do querosene: d_querosene = 0,74 g/cm³

Determine a porcentagem do volume do objeto que permanece submersa no mercúrio após a adição do querosene.

Uma máquina térmica a vapor retira 250 J de calor de um reservatório quente à temperatura de 360 K, realiza 50 J de trabalho mecânico e libera 200 J para um reservatório frio a 273 K. Considerando os limites impostos pela Segunda Lei da Termodinâmica, a maior quantidade de trabalho que poderá ser realizada por essa máquina e a perda de trabalho associada ao processo irreversível são, respectivamente:

Um mol de nitrogênio se expande a uma temperatura constante de 27 °C de um volume inicial 5 L para 10 L. Considerando o nitrogênio como gás ideal, o trabalho realizado pelo gás durante a expansão é, aproximadamente: ( use ln (2) = 0,69 e R = 8,31 J/mol . K ).

A equação da onda relaciona as derivadas parciais y(x,t) com suas derivadas temporais. Essa equação é escrita como:

Dentre as funções apresentadas, assinale aquela que não satisfaz a equação da onda. Considere A e K constantes e i = \( \sqrt{-1} \)

Um cilindro maciço de massa 8,0 kg e raio 20 cm encontra-se sobre uma superfície horizontal rugosa e está ligado, por meio de uma corda leve e inextensível, a um pequeno bloco de massa 3,0 kg suspenso verticalmente.

A corda passa por uma polia ideal (sem massa e sem atrito). O cilindro move-se sem escorregar, realizando rolamento puro.

Adote: g = 10 m/s².

Determine o módulo da aceleração do bloco.

No interior de um veículo, um livro, que pode ser aproximado por uma haste uniforme, está apoiado entre o encosto e o assento do banco, conforme o esquema.

A extremidade P do livro encosta no encosto do banco, formando um ângulo de 60° com a vertical, enquanto a extremidade Q repousa sobre o assento, que se encontra na horizontal.

Em determinado instante, o carro começa a frear com desaceleração constante a. Admite-se que o atrito na extremidade Q é suficiente para impedir o deslizamento.

Determine o valor da desaceleração a para a qual o livro começa a se inclinar para a frente.

Considere: g = 10 m/s².

Uma onda mecânica harmônica propagase ao longo de uma corda esticada, sendo descrita pela função de onda y(x,t) = Asen(kx - ωt) em que y(x,t) representa o deslocamento transversal de um ponto da corda em relação à posição de equilíbrio, k é o número de onda, A é a amplitude e ω é a frequência angular da oscilação. Sabendo que, em uma onda mecânica, os pontos do meio apenas oscilam em torno de suas posições de equilíbrio, a velocidade de um ponto da corda situado em um ponto fixo em x é: