Um gás ideal diatômico, funcionando como substancia de trabalho de uma máquina térmica, passa ciclicamente por três processos termodinâmicos. São eles:

1) processo AB: compressão isobárica, sendo realizado um trabalho de 100J sobre o gás para reduzir o seu volume;

2) processo BC: absorção de calor a volume constante; e

3) processo CA: expansão isotérmica, sendo realizado um trabalho de 300J pelo gás.

Considere que o número de mais do gás permanece constante e igual a n em todos os processos termodinâmicos, que R é a constante universal dos gases ideais e que C_V e C_P são os calores específicos molares a volume e pressão constantes, respectivamente. Coloque V (verdadeiro) ou F (falso) nas afirmativas abaixo e assinale a opção que apresenta a sequência correta.

( ) O calor total absorvido pelo gás, ao final de um ciclo, é de 400J.

( ) A troca de calor entre o gás e o meio externo no processo CA é diferente de zero.

( ) O calor absorvido no processo AB é igual a \( \left ( \dfrac{7}{2} \right ) \)nC_P(T_B – T_A), em que T_B e T_A são as temperaturas nos estados B e A, respectivamente.

( ) O calor absorvido no processo BC é igual a \( \left ( \dfrac{3}{2} \right ) \)nR(T_C – T_B), em que T_C e T_B são as temperaturas nos estados C e B, respectivamente.

Examine as figuras abaixo.

Figura 1

Figura 2

A Figura 1 apresenta um elétron, num certo instante t₁, se movendo no sentido positivo do eixo y, penetrando com velocidade v em uma região onde existem um vetor campo elétrico \( \vec{\text{E}} \), paralelo ao eixo x, e um vetor campo magnético \( \vec{\text{B}} \), perpendicular ao plano xy, não representado na Figura. A Figura 2 apresenta a componente x do vetor força resultante, \( \vec{\text{F}} \), sobre o elétron em função da velocidade v do elétron no instante t₁. Sabendo que ambos os campos são uniformes e constantes, usando o sistema de eixos coordenados da Figura 1, calcule o módulo e o sentido do vetor \( \vec{\text{B}} \), ao longo do eixo z, e assinale a opção correta.

Dado: carga do elétron = -1,6\( \cdot \)10^-19 C

O custo com a refrigeração de um ambiente é aproximadamente proporcional à taxa com que o calor é absorvido pelo ambiente dividida pelo coeficiente de desempenho (CD) do ar-condicionado. Uma sala de aula possui ar-condicionado e apenas uma das quatro paredes da sala, que possui área A, espessura L e condutividade térmica k, recebe sol diretamente. Em um dia típico de calor, a temperatura do lado externo dessa parede é de 38ºC. Em um instante inicial (t₁), a temperatura do ar dentro da sala de aula está em 18ºC. Em seguida, 25 alunos entram na sala emitindo calor, cada um, a uma taxa de 100W. Após um certo tempo, no instante t₂, o ar do ambiente atinge novamente o equilíbrio térmico a 18ºC. Desprezando as trocas de calor do ambiente interno da sala com o piso, com o teto e com as outras três paredes e considerando que entre os instantes t₁ e t₂ a temperatura externa se manteve constante e que nenhum aluno entrou ou saiu da sala, é correto afirmar que o custo com a refrigeração no instante t₂ será:

Dados: CD = 3,0; k = 0,1 W/m\( \cdot \)K; A = 50 m²; e L = 20 cm.

Um termistor é um dispositivo eletrônico, em estado sólido, cuja principal característica é a rápida variação da resistência elétrica com a temperatura. A resistência R pode ser descrita na forma R = R₀e^B/T, sendo R₀ e B constantes características do termistor em questão, em Ohms e Kelvin, respectivamente, e T a temperatura do dispositivo. Suponha que um laboratório de física possui apenas termômetros na escala Réaumur, expressa em ºR. A uma temperatura de 48ºR, a resistência do termistor é R₁ \( \Omega \), e, a uma temperatura de 80ºR, a resistência do termistor é R₂ \( \Omega \). Assim, assinale a opção que apresenta a variação \( \Delta \)R = R₂ - R₁ para essa variação de temperatura, expressa em termos de R₀ e B.

Dados: temperatura de fusão do gelo = 0ºR; e temperatura de ebulição da água = 80ºR.

Ondas de gravidade são ondas oceânicas que são formadas devido à gravidade. A velocidade de propagação dessas ondas depende da profundidade h, obedecendo a relação v = \( \sqrt{\text{gh}} \), em que g é a aceleração da gravidade, igual a 10 m/s². Em particular, tais ondas são classificadas como ondas rasas se a medida de meio comprimento de onda é maior que a profundidade local. Suponha que um navio esteja atracado num porto (parado em relação ao solo) numa região em que a profundidade é de 20 m. É correto afirmar que ele é atingido por ondas rasas quando o intervalo de tempo decorrido entre a chegada de duas cristas consecutivas no casco desse navio é:

Examine a figura abaixo.

A figura acima apresenta um bloco de massa M, pendendo verticalmente de uma corda ideal, que, por sua vez, passa por um pequeno tubo fixo e está presa na outra extremidade a uma pequena esfera de massa m se movendo em uma trajetória circular horizontal com velocidade constante. Sendo g a aceleração da gravidade e L o comprimento da corda entre a esfera e a extremidade superior do tubo, que expressão permite calcular o período do movimento circular da esfera para que o bloco permaneça em repouso em relação ao tubo fixo?

Examine a figura abaixo.

Um pedreiro de peso P = 1,0 \( \times \) 10³ N está fazendo reparos em um muro. Ele utiliza como andaime uma tábua de massa m_T e comprimento L (massa uniformemente distribuída) apoiada simetricamente sobre dois cavaletes idênticos. Para que ele tenha mais espaço para se deslocar sobre a tábua, decide colocar um balde contendo água (de massa total m₁) em uma das extremidades da tábua e um outro balde contendo argamassa (de massa total m₂) na outra extremidade, conforme indicado na figura acima. Sendo as seções retas dos baldes (vistos de cima) quadradas, de lado a, considere que as massas de água e de argamassa estão uniformemente distribuídas nos baldes e que o centro de gravidade do homem está sobre a sua mediana vertical, e assinale a opção que apresenta a distância mínima d, em metros, que o pedreiro deve manter do balde contendo argamassa para que a tábua esteja em equilíbrio.

Dados: g=10 m/s²; L = 4,5 m; a = 0,5 m; m₁ = 3,0 kg; m₂ = 49 kg e m_T = 6,0 kg.

Analise a figura abaixo.

A figura mostra uma caixa de comprimento L, sendo arrastada em um espaço confinado de largura D por meio de um cabo, na horizontal, cuja tensão tem módulo igual a T. A caixa possui massa m e o coeficiente de atrito cinético entre a caixa e o solo é igual a \( \mu_c \). Assinale a alternativa que corresponde ao intervalo de tempo \( \Delta \)t que o cabo deve atuar ( contado a partir do instante em que, partindo do repouso, adquire velocidade v > 0) para que ela percorra a distância \( \Delta \)S = D - L sem colidir com os limites do espaço confinado, de modo que a caixa encerre o deslocamento \( \Delta \)S com velocidade nula, evitando danos ao conteúdo do seu interior. Desconsidere a resistência do ar.

Um foguete de 700 m de comprimento se afasta de uma estação espacial a uma velocidade de \( 3 \times 10^3 \) km/s. Em cada extremo do foguete há um emissor de ondas de rádio que, para um observador no foguete, emitem pulsos simultâneos.

Determine o intervalo temporal entre as emissões dos sinais observado por um astronauta na estação espacial.

Uma sonda composta por um conjunto de m espiras de raio r é colocada no interior de um solenoide de n espiras circulares e comprimento L. O solenoide é conectado a um circuito C composto por uma fonte de tensão variável U e um resistor de resistência elétrica R. A tensão da fonte cresce linearmente com o tempo t, conforme a relação:

\( U=\left({\large{U_0 \over t_0}}\right) t \), \( \left({\large{U_0 \over t_0}}\right) >0 \).

A sonda é conectada a um voltímetro e orientada de modo que o eixo axial de suas espiras seja paralelo ao campo magnético. Considere que R é muito maior do que a resistência/impedância proporcionada pelo solenoide e que a permeabilidade magnética do interior do solenoide é \( \mu_0 \).

A magnitude da tensão medida pelo voltímetro é: