1
Física – 2.a série – Ensino Médio – Livro 1
GABARITO
ENERGIA
Exercícios de Fixação
F1.
F2.
F3.
F4.
F5.
F6.
F7.
F8.
F9.
F10.
F11.
F12.
F13.
F14.
F15.
a)
Os músculos são tencionados para sustentar a
mala.
b ) Letra (a).
c) Positivo, negativo, nulo.
a) 8,0 N
b ) 10,5 m/s2
c) 4,0 x 102 J
d) – 64 J
e) ≈ 3,4 x 102 J
a) WP = 0 em ambas as figuras.
b ) WF ≅ 2,1 x 102 J
c) WR ≅ 2,1 x 102 J
a) 3,0 m/s2
b ) 6,0 N
c) 2,1 x 103 J
b)
– 1,1 x 104 J
a) 1,2 x 104 J
a) O menino. A componente da força na direção de
movimento do carrinho é maior para a figura (c).
A força exercida pelo menino é praticamente paralela à direção do movimento.
b ) O sorveteiro da figura (c).
a) 2,0 x 103 J
b ) – 4,0 x 102 J
c) 1,6 x 103 J
a) 1,1 x 103 J
b ) 5,0 x 102 J
c) 1,6 x 103 J
a) 0,40 kg
b)
– 1,6 J
W = 0, uma vez que, em qualquer ponto da trajetória, a tensão (força centrípeta) faz um ângulo de 90o
com o
JG deslocamento.
JG
b ) R = 0 na qual R é a resultante das forças que
atuam sobre os caixotes.
c) O operário A.
d) Os trabalhos são iguais. Cada um vale W =
PH, na qual H é a altura da carroceria do caminhão.
a) 0,60 m/s2
b ) 9,0 x 102 J
c) 3,9 x 103 J
a) 2,4 x 102 J
b ) – 40 J
c) 2,0 x 102 J
a) 5,0 x 102 N/m
b ) 2,5 J
a) 50 N/m
b ) 12 cm
c) 0,25 J
F16. 32 J
F17. 3
F18. a) 2,0 x 102 N
b ) 40 cm
F19.
F20.
F21.
F22.
F23.
F24.
F25.
F26.
F27.
F28.
F29.
F30.
F31.
F32.
F33.
F34.
F35.
F36.
F37.
F38.
F39.
F40.
F41.
F42.
F43.
8,0 J
54 kW
50 W
a) 4,5 x 106 J
b ) 1,25 kWh
a) 2,0 m/s
b ) 2,0 x 104 W
1,0 x 102 W
{ 2,3 x 104 W
2,0 x 102 W
O caminhão.
1,6 x 103 J
6,0 x 103 J
a) 1,5 m/s2
b ) 0,15 N
c) 1,8 J
d) zero
a) 8,0 J para t = 0
128J para t = 5,0 s
b ) 1,2 x 102 J
a) 2,0 x 102 J
b ) 8,0 N
a) 13 N
b ) 7,8 x 103 J
a) 4,0 m
b ) 32 J
a) Mesmo sentido.
b ) 16J
c) 2,0 N
a) Wpeso = 0
WF = 3,0 J
b ) 3,0 J
a) 4,32 x 1012 partículas
b ) 48 J
a) 4,8 km ; zero
b ) 2,5 x 102 N
a) Eci = 2,0 x 105 J ; Ecf = 0
b ) – 2,0 x 105 J
c) 4,0 x 105 N
a) 39 J
b ) 3,0 m/s
a) A energia potencial gravitacional tem o mesmo
valor.
b ) O trabalho é o mesmo.
a) 2,5 x 103 J ; 1,25 x 102 m
b ) { 35,3 m/s
a) 10 m/s
b ) 3,0 x 103 J
F44. 20 m/s
F45. 6,0 m/s
F46. a) 4,5 x 104 J
b) 1,5 x 104 J
F47. 15 N
F48. a) 25 J
b ) 5,0 cm
F49. 0,96 m
2
F50. 10 cm
F51. a) 100 J
b ) 36 J
F52. a) É a mesma.
b ) São iguais.
c) São iguais.
F53. a) Esfera B.
b ) Esfera B.
c) Esfera C.
F54. a) –0,20 J
b ) Não.
c) Sim.
F55. a) 3,5 x 103 J
b ) A energia mecânica é constante.
c) 3,5 x 103 J
d) 10 m/s
F56. a) É a mesma.
b ) 9,6 x 102 J
c) 9,6 x 102 J
d) 8,0 m/s
e) A mesma.
F57. a) São iguais.
b ) 20 m/s
c) 10 m/s
F58.
2gH
F59. a) 4,5 x 105 J
b ) h = 45 m
c) Transforma-se em outras formas de energia (térmica, sonora, deformação dos corpos, etc.).
F60. a) { 10,2 m/s
b ) 8,0 m/s
c) 44 N
F61. 0,30 m
F62. a) 3,2 x 10–2 J
b ) 4,0 x 10–2 m
c) 3,2 x 10–2 J
F63. a) 80 J c) 80 J (em valor absoluto)
b ) 80 J d) 0,40 m
F64. a) Energia potencial elástica → energia cinética →
energia potencial gravitacional.
b ) 1,0 J
c) 0,25 m
F65. A trajetória 1 é impossível em qualquer situação,
uma vez que o carrinho não pode atingir um nível
acima daquele que inicialmente se encontrava, já que
partiu do repouso.
A trajetória 2 só seria possível se ele atingisse o
nível correspondente ao ponto A com velocidade
v = 0; nesse caso, ele cairia verticalmente em queda
livre (não teria velocidade horizontal).
Então, a trajetória 3 corresponde a uma superfície AB
sem atrito.
Já a trajetória 4 corresponde a uma superfície AB
com atrito, uma vez que parte de sua energia potencial em A é transformada em calor devido ao atrito
entre o carrinho e a superfície AB (e também devido
à resistência do ar).
F66. a) – 0,25 m/s2
b ) – 22,5 N
c) 900 kJ
F67. 6,0 m/s
F68. a) Parte curva
Parte plana
G
P
b ) 9,0 m
c) 10 passagens.
F69. 6,0 m/s
F70. 0,20 J
F71. a) 4,0 m/s
c)
b ) – 1,0 J
d)
G
P
0,50 N
Sim.
Questões suplementares
C)
E)
2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 13
1, 4, 7, 11
Questões e testes de vestibulares
T1.
T2.
T3.
T4.
T5.
T6.
T7.
T8.
T9.
T10.
T11.
T12.
T13.
T14.
T15.
T16.
T17.
T18.
T19.
b
b
Embora a velocidade do atleta se mantenha constante, é necessário que ele faça um esforço físico
para manter seu corpo em movimento. A situação é
semelhante àquela de um carro em MRU; seu motor
necessita fazer um trabalho para vencer as forças
dissipativas. Assim, ele consome energia, no caso,
gasolina (ou diesel ou álcool).
Resposta: letra d.
c
e
c
d
e
e
H=2h
e
a) 14 J
b ) 8,0 J e 6,0 J
c) 1,6 N
e
b
a
Soma 10
Soma 04
Soma 26
b
QUENTE E FRIO
Exercícios de fixação
F1.
Tato.
F2.
a)
Abaixa; aumenta.
b)
Estado de equilíbrio térmico.
c)
Igual.
3
F3.
Para que os dois corpos entrem em equilíbrio térmico.
F4.
a) 1. 36 oF
F24. I.
II.
III.
IV.
calor
trabalho
calor
trabalho
2. 20 K
b ) 1. 68 oF
1. 293 K
F5.
a)
{ 6,27 x 103 K
b)
{ 1,1 x 104 oF
F6.
{ 40 km
F7.
a)
–10 oC
b)
263 K
F8.
195 K
F9.
a)
x = 100 – t, onde x são os valores na escala
proposta inicialmente por Celsius
b ) 64o X
F25. a) Aumenta.
b ) Não. A temperatura do corpo sadio é constante.
F26. a) 836 J
b ) 100 cal
F27. 800 cal devem ser fornecidas/retiradas para a temperatura do corpo variar de 1oF.
F28. 2,0 x 102 cal/ oC
F29. A capacidade térmica das fagulhas é muito pequena
(a massa de cada fagulha é muito pequena). Por
essa razão, o amolador não se queima.
F30. Significa que devemos fornecer 0,093 cal para cada
grama de zinco para sua temperatura elevar de
1,0 °C.
F10. – 40 oC ou – 40 oF
F11. a)
– 195 oC
b)
– 319 oF
F12. a)
Ar.
F31. a) 9,2 x 10–2 cal/g oC
b ) cobre
F32. 200 oC para o ferro; 100 oC para o alumínio.
b ) Variação do volume do ar com a temperatura.
F33. 6,3 x 104 cal
c)
F34. a)
Um corpo quente em contato com o bulbo faria o
nível da água descer.
F13. Levaria agasalhos leves.
F14. a)
b)
F15. a)
b)
29o R
–134o R
ty = 10o
A capacidade térmica do corpo A é 5,0 cal / °C e
a do corpo B 8,0 cal / ° C.
b ) Para ser constituído do mesmo material, é necessário que as substâncias tenham o mesmo
calor específico, c, definido pela razão C/m, na
qual C é a capacidade térmica e m a massa do
corpo. Assim, os valores de C e m podem ser
tais que o quociente entre eles dê o mesmo resultado.
2ty = tx + 20
F16. 200 oC
F35. 0,75 cal/ g °C
F17. a) Substância X.
b ) Substância Y.
F18. Não. Calor é um tipo de energia em trânsito, ou seja,
é energia dinâmica.
F36. A areia tem calor específico muito pequeno, logo
esquenta e esfria muito rapidamente.
A temperatura tA diminuiu; a temperatura tB aumentou.
b ) A energia interna de A diminuiu; a de B aumentou.
c) Sim; do corpo A para o corpo B.
F19. a)
F20. 1.
2.
Errada. Calor é energia em trânsito.
Errada. Temperatura é uma medida da agitação
térmica das moléculas do corpo.
F21. Não. O que passa de um corpo a outro é calor.
F22. Por realização de trabalho ou por diferença de temperatura entre os sistemas.
F23. a) Aumenta.
b ) Aumenta.
F37. 2,0 cal/s
F38. 2,5 minutos.
F39. 350 h ou 14,6 dias.
F40. 30o C
F41. 1 Cal = 4,17J
F42. 627o C
F43. a)
b)
15 J/K
9,0 x 102 J
F44. a)
b)
1,8 x 102 J/kg oC
Maior.
F45. Os grandes desertos têm temperaturas muito elevadas durante o dia e muito baixas, à noite. Os
4
agasalhos, dessa forma, evitam a perda de calor, à
noite, e a passagem de calor do meio ambiente para
o corpo durante o dia. (Lembre-se de que o corpo
humano está sempre à temperatura de 36 oC.)
F46. A madeira e o plástico são maus condutores de calor.
F47. A temperatura do meio ambiente é inferior à do nosso corpo (aproximadamente 36o C). Dessa maneira,
há transferência de calor do nosso corpo para o ar.
Se a temperatura do meio ambiente é muito baixa, a
transferência de calor é muito rápida, dando, então,
a sensação de frio.
F59. a) Dobraria.
b) Seria a metade.
c) Triplicaria.
F60. O metal dilata-se mais do que o vidro, quando ambos são sujeitos à mesma variação de temperatura.
F61. a) 3,0 cm
b) Não.
F62. 1,0 cm
F63. 5,00 x 10–5 °C–1
F64. a)
F48. a)
Estes materiais são bons condutores de calor e
facilitam, assim, a troca de calor entre a chama e
os alimentos nelas contidos.
b ) A louça, por ser isolante, mantém o alimento aquecido por mais tempo.
F49. Porque elas absorvem pouca energia radiante incidente, refletindo a maior parte.
b)
F50. A lata é feita de alumínio, que é melhor condutor de
calor do que o vidro. Assim, ao segurarmos a lata,
temos a sensação de que está mais fria, pois o calor
se propaga mais rapidamente de nossa mão para a
lata.
F51. O ar no interior do carro é aquecido principalmente
pela radiação solar. Os vidros passam, então, a
funcionar como uma estufa, isto é, deixam a luz solar
atravessá-los, mas impedem a radiação
infravermelha (calor) de voltar para o meio ambiente, o que faz a temperatura dentro do veículo aumentar.
F65. a) Maior.
b) Prejuízo.
F66. 70 cal
F67. 3,1 x 10–5 °C–1
F52. O aparelho deve ser colocado próximo ao teto, pois
provoca a convecção do ar, isto é, a descida do ar
frio e a subida do ar quente.
F68. Não. Ao colocar água quente no copo interno, ele
dilatar-se-á, aumentando, dessa forma, a aderência
entre os dois copos, podendo até quebrá-los. O
procedimento é colocar o copo externo em água quente, fazendo com que ele se dilate.
F53. A situação (a). O saco de gelo colocado sobre as
latas produz correntes de convecção descendentes
que resfriam a cerveja.
F69. a) Aumentada.
b) 3,6 x 10–3 cm
c) 1,004 cm
F54. A água no copo absorve a radiação emitida pelo
microondas e esquenta; o vidro se aquece por estar
em contato direto com a água.
F70. a)
b)
c)
F55. O ebulidor deve ser colocado no fundo do cilindro.
Dessa forma, serão produzidas correntes de
convecção que aquecerão uniformemente toda a
água.
F71. a) 1,8 cm3
b) a 101,8 cm3
F56. A caneca, por ser um corpo sólido, aquece-se por
condução. Já o aquecimento da água se dá por
convecção. As mãos, como são colocadas próximas
da lateral da caneca, são aquecidas por radiação.
F57. A afirmativa está errada. O bom agasalho evita a
perda de calor pelo corpo humano.
F58. a)
Sim. Se tiverem coeficientes de dilatação diferentes.
b ) Sim. Se tiverem comprimentos iniciais diferentes.
Não se altera.
Aumenta.
Diminui.
F72. a) Sim, pois a temperatura aumentou.
b) Corresponde à dilatação aparente.
F73. γr = γrec
γa = 0
F74. a)
b)
c)
Diminuirá.
Aumentada.
Diminuirá.
F75. a)
b)
c)
Aumentará.
Diminuirá.
Aumentará.
F76. a) 3,0 x 104 barris.
b) US$ 840 000,00
5
F77. a) 1,56 x 10–4 °C–1
b) 1,82 x 10–4 °C–1
c)
d)
F78. 100 l
Questões suplementares
O tempo t = 25 min corresponde a uma temperatura de 110 oC.
A substância encontra-se no estado sólido de t =
0 a t = 5 min. A partir desse instante, ela começa
a fundir-se.
F3.
a) Gasta mais energia para fundir 1,0 g de gelo.
b ) A temperatura do chumbo tem de ser elevada até
327 oC antes de ele começar a fundir.
F4.
O gelo retira mais calor da bebida.
F5.
a)
F6.
a)
b)
F7.
a)
F8.
a) Entre t1 e t2
b ) Entre t3 e t4
c) 1,02 x 104 cal
C – 3, 8, 9, 10, 13, 15, 16, 17
E – 1, 2, 4, 5, 6, 7, 11, 12, 14, 18
Questões e testes de vestibulares
T1.
b
T2.
a
T3.
d
T4.
e
T5.
b
T6.
b
T7.
d
T8.
d
T9.
0,12 cal/g oC
T10. soma – 30
T11. e
T12. d
O mercúrio, na temperatura de fusão, necessita
de 2,8 cal para cada grama para se fundir.
b ) 3,0 g
≈ 2,2 x 103 J
Ver quadro nas soluções comentadas de questões na p. 34.
b ) 20 oC
c)
t
T13. c
T14. a
T15. d
T16. c
T17. e
T18. { 2,04 cm2
T19. a
T20. e
T21. e
T22. c
F9.
22J; 2,0 J
b)
1,2 x 10–3 oC
c)
2,2 x 10–6 l
temperatura
T23. a)
Mudança
de fase
Líquido
Sólido
tempo
OS ESTADOS DE AGREGAÇÃO DA MATÉRIA E
AS INTERAÇÕES ATÔMICAS E MOLECULARES
F10. a) 50 g
b)
t o (C)
Exercícios de fixação
Vapor
100
F1.
Todo o calor fornecido à substância é utilizado para
quebrar as ligações químicas entre os átomos, desaparecendo toda a estrutura organizada do sólido. A
substância, então, começa a passar para o estado
líquido.
80
Ág
F2.
A temperatura inicial é lida diretamente no eixo
vertical, ou seja, ti = 40 oC.
b ) O aquecimento é interrompido quando t = 25 min. A
partir desse instante, a temperatura começa a diminuir.
ua
a)
0
2,7
2,8 Q x 104(Cal)
6
F11. a)
b)
0 oC
2,5 x 102g
F12. A água, ao passar do estado líquido para o sólido,
aumenta de volume, constituindo, dessa forma, uma
exceção. Assim, se a garrafa estiver completamente
cheia de um líquido em cuja constituição predomine a
água, ela poderá estourar.
F13. Uma pedra de gelo, pois o gelo a 0 °C absorve mais
calor da água a 30 °C do que a água a 0 °C, ou seja,
calor absorvido pelo gelo a 0 °C → Q1 = ML + Mc (tE –
0)
calor absorvido pela água a 0 °C → Q2 = Mc (tE –
0)
na qual tE é a temperatura de equilíbrio do conjunto.
Logo, Q1>Q 2
F14. O calor utilizado para liquefazer o vapor d’água
(transformá-lo em água a 100 °C) é utilizado para
ferir mais a pele.
F15. No recipiente da fig. 2, a área em contato com o ar é
maior do que na fig. 1.
F16. Para a água evaporar, é necessário que ela absorva calor. Essa energia é, então, absorvida da terra,
dos pisos e, principalmente, do ar. Assim, haverá
uma diminuição da temperatura do ambiente.
c)
1,2x103 m
F22. I
II
III
IV
V
Verdadeira
Verdadeira
Falsa
Verdadeira
Verdadeira
F23. a)
b)
40%
180g
F24. 25%
F25. 7,5 x 102 g e 3,0 kg
F26. A superfície da água comporta-se como uma membrana elástica e, ao ser deformada pelo peso da
agulha, é capaz de sustentá-lo.
F27. Devido à elasticidade da superfície do líquido (tensão superficial).
F28. a) É maior.
b) É menor.
F29. Devido à capilaridade, a cera derretida sobe pelo pavio.
F30.
Vidro
F17. O barro é poroso; é por essa razão que as paredes
externas do pote estão sempre úmidas, o que facilita a evaporação da água. Como as moléculas que
permanecem no líquido são as de menor energia, a
tendência é baixar a temperatura da água.
F18. a) A tabela 2 mostra como o ponto de ebulição da
água e a pressão atmosférica variam com a altitude. Para algumas localidades, não temos a
altitude exata, então, os valores são aproximados.
•
Em Santos, Nível do mar → 76 cmHg → 100 °C
•
Belo Horizonte → 900m →
≈ 68 cmHg → ≈ 97 °C
•
Cidade do México → 2 000 m → 60 cmHg → 93
°C
•
Monte Everest → 8 900 m → 25 cmHg → ≈
71°C
b ) Em Santos. Ao nível do mar.
F19. a) Gasoso, Líquido, Sólido, Gasoso.
b ) Sólido – Líquido
c) 30 °C ; 60 °C
F20. a) Fase sólida; fase gasosa.
b ) sim, 40 °C
c) 2,0 atm
d) 80 °C e 120 °C
F21. a)
b)
20 min
60 min
Questões suplementares
C- 2, 3, 5, 6, 7
E- 1, 4, 8
Questões e testes de vestibulares
T1.
a
T2.
d
T3.
d
T4.
b
T5.
Soma 37
T6.
d
T7.
c
T8.
a
T9.
c
T10. a
T11. a)
b)
c)
m1 = 2,0 x 103 g
m2 = 3,4 x 103 g
Q1 = 1,7 x 102 kcal
Parafina
7
T12. 5 x 10–6
F9.
a) Transformação isotérmica.
T13. b
T14. c
T15. e
T16. d
T17. b
T18. e
T19. b
T20. d
b) Transformação isobárica.
T21. a
T22. c
T23. d
T24. b
Gás – um enxame de abelhas dentro de uma caixa fechada
c) Transformação isovolumétrica.
Exercícios de fixação
F1.
900 K ou 627 oC.
F2.
P2 = 1,5 P1.
F3.
a) 8,0 l
b) 2,0 atm
F4.
4,0 cm.
F5.
Isoterma A.
F6.
– 273 oC
F7.
F10. a)
P
0
V
b)
F8.
a)
Transformação A → isovolumétrica.
Transformação B → isotérmica.
Transformação C → isobárica.
b ) Transformação A → aumenta.
Transformação B → fica constante.
Transformação C → diminui.
Estado B
Estado C
2P
2P
V/2
V
T
2T
F11. a) 180 g
c) 5,3 x 10–26 kg
b) 6 x 1024 moléculas.
d) 3,3 x 10–24 g
8
F12. a) Não. Os valores obtidos na experiência realizada
pelo aluno não estão de acordo com a equação de
estado dos gases ideais.
b) n = 1,6 mol
F13. a)
b)
c)
F14. a)
6,0 x 10–2 mol
3,0 x 103 K
3,6 x 1022 moléculas.
b) 1,2 x 10 moléculas
F15. a) 9,3 x 104 N/m2
b ) 5,25 x 103 N. Como o volume da câmara é constante, uma redução na temperatura corresponde a uma diminuição na pressão interna. Assim,
a pressão externa torna-se maior do que a interna. Essa diferença (pressão externa – pressão
interna) provocará a deformação do gabinete
da câmara.
F16. Veja texto à página 11 do capítulo.
F17. a)
O pico representa a velocidade da maioria das
partículas ou velocidade mais provável ou ainda a velocidade média das moléculas, já que
essas duas velocidades têm valores muito próximos.
b) Um aumento na temperatura acarreta um acréscimo na energia cinética média das moléculas, daí
um crescimento na velocidade média das moléculas.
c) A falta de simetria ocorre porque a menor velocidade possível é zero, enquanto, teoricamente,
não existe um limite para a velocidade máxima.
F18. a)
≅ 0,47 mol
≅ 5,3 atm
b)
F19. a) As pressões são iguais.
b) No recipiente que contém hidrogênio.
F20. a)
Ec
0
b) Representa (3/2) k
F21. a) 1,1 x 10–21 J
b) – 220o C
c) 6,6 x 102 J
F22. a) A energia é a mesma.
b) CO2, O2, N2, H2O, H2
F23. a) 2,1 x 10–20 J
b) Ficará multiplicada por 3.
F24. a)
b)
c)
d)
≅
≅
≅
≅
4,9 atm
6,2 x 10–21 J
1,5 x 104 J
1,9 x 103 m/s
C – 1, 2, 4, 5, 6, 10, 11
E – 3, 7, 8, 9
Questões e testes de vestibulares
24
2 mol
Questões suplementares
T
T1.
T5.
T11.
T15.
T21.
T26.
c
a
a
c
c
d
T7.
F, V, V, F
T9.
450 K
T2.
T6.
T12.
T16.
T22.
T27.
e
c
d
d
d
e
T3.
T8.
T13.
T18.
T23.
T28.
T17. 3,0 x 103 N/m2
T19. a)n = 80 mol
T24. 5,0 x 102 m/s
b)1/T o
b
e
a
a
d
e
T4.
T10.
T14.
T20.
T25.
a
c
d
d
c