Seu pé direito nas melhores faculdades
unesp – 20/dezembro/2009
física
16. O Skycoaster é uma atração existente em grandes parques de diversão, representado nas figuras a seguir. Considere que em
um desses brinquedos, três aventureiros são presos a cabos de aço e içados a grande altura. Os jovens, que se movem juntos
no brinquedo, têm massas iguais a 50 kg cada um. Depois de solto um dos cabos, passam a oscilar tal como um pêndulo
simples, atingindo uma altura máxima de 60 metros e chegando a uma altura mínima do chão de apenas 2 metros. Nessas
condições e desprezando a ação de forças de resistências, qual é, aproximadamente, a máxima velocidade, em m/s, dos
participantes durante essa oscilação e qual o valor da maior energia cinética, em kJ, a que eles ficam submetidos?
Resolução:
Considerando o Sistema Conservativo, temos:
EM1 = EM2 Þ m . gh =
v2 = 1160 Þ v » 34 m/s
Sendo: Ec =
Ec =
Ectotal = 3 . 29 000 = 87 kJ (sistema)
Resposta: A velocidade máxima é de aproximadamente 34 m/s e a energia cinética por pessoa é de 29 kJ e do sistema é de 87 kJ.
CPV
v2
m . v2
Þ 10 . (60 – 2) = 2
2
mv 2
2 , temos:
50 . 1160
= 29 kJ (por pessoa)
2
unesp09dez
1
2 unesp – 20/12/2009
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17. Considere o gráfico da Pressão em função do Volume de
certa massa de gás perfeito que sofre uma transformação do
estado A para o estado B. Admitindo que não haja variação
da massa do gás durante a transformação, determine a razão
entre as energias internas do gás nos estados A e B.
Resolução:
Para um gás ideal, temos que a energia interna é proporcional a
temperatura. Logo:
U=K.T
Portanto:
UA
T
= A e da equação de Clapeyron:
UB
TB
PA VA
UA
U
P V
4 PV
4
= nR ⇒ A = A A =
=
UB
PB VB
UB
PB VB
P . 3V
3
nR
Resposta: A razão entre as energias é
CPV
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4
3
18. Um estudante de física construiu um aquecedor elétrico
utilizando um resistor. Quando ligado a uma tomada cuja
tensão era de 110 V, o aquecedor era capaz de fazer com
que 1 litro de água, inicialmente a uma temperatura de 20 ºC,
atingisse seu ponto de ebulição em 1 minuto. Considere que
80% da energia elétrica era dissipada na forma de calor pelo
resistor equivalente do aquecedor, que o calor específico
da água é 1 cal/(g · ºC), que a densidade da água vale 1 g/cm3
e que 1 caloria é igual a 4 joules. Determine o valor da
resistência elétrica, em ohms, do resistor utilizado.
Resolução:
Da Equação Fundamental da Calorimetria, temos:
Q = m . c . DT, mas Q = POT . DT
POT . DT = m . c . DT
0,8
0,8 .
R = 1,815 W
Resposta: A resistência vale 1,815 W.
U2
. Dt = m . C . DT
R
1102
. 60 = 1000 . 1 (100 – 20) . 4
R