Lista de exercícios de Física
1. A equação horária que fornece a velocidade de uma pedra
lançada verticalmente para cima é:
V = 30 - 10.t
(SI)
Determine:
a) a velocidade inicial e a aceleração da pedra
b) a velocidade da pedra no instante t = 4 s
c) verifique se há inversão no sentido de movimento,e se houver,
em que instante isso ocorre.
d) classifique o movimento nos instantes t = 2 s e t = 4 s.
e) construa o gráfico V x t (de 0 até 6 s).
2. A figura refere-se ao diagrama horário da posição de uma
partícula que descreve um M.R.U.V. a partir do repouso no instante
zero. No intervalo de 10s a 15s, o deslocamento sofrido pela
partícula será de:
Os valores da posição e da velocidade da partícula, para t = 5 s são,
respectivamente:
a) 52 m e 10 m/s
b) 48 m e 20 m/s
c) 22 m e 8 m/s
d) 15 m e 10 m/s
5. A função horária da posição s de um móvel é dada por s = 20 +
4t - 3t2, com unidades do Sistema Internacional. Nesse mesmo
sistema, a função horária da velocidade do móvel é:
a) V = -16 - 3t
b) V = -6t
c) V = 4 - 6t
d) V = 4 - 3t
e) V = 4 - 1,5t
6. Define-se ângulo visual como o ângulo entre duas retas que saem
do olho do observador e vão até as duas extremidades opostas de
um objeto. Sabe-se que o Sol é visto sob um ângulo visual de
aproximadamente 0,5o e, aqui da Terra, ele parece se movimentar
ao nosso redor.
a) calcule a velocidade angular da Terra (em rad/h; em rad/s; e em
graus/h)
b) calcule o tempo que o Sol leva para “percorrer” seu próprio
diâmetro.
c) no Pôr do Sol, devido a efeitos de refração, o Sol é visto sob um
ângulo visual de aproximadamente 0,75o . Calcule quanto tempo o
Sol leva para se pôr.
7. Dois móveis animados de movimentos uniformes percorrem uma
mesma trajetória circular com períodos de 30s e 120s
respectivamente. Admitindo que num determinado instante os dois
móveis estejam juntos, calcule depois de quanto tempo, a partir
deste instante, eles voltam a se encontrar. Considere movimentos:
a) no mesmo sentido;
b) em sentidos opostos.
a) 250 m
d) 125 m
b) 225 m
e) 100 m
c) 150 m
3. A figura abaixo ilustra as posições de dois carros que se movem
no mesmo sentido, ao longo de estradas retilíneas e paralelas. O
carro A tem movimento uniforme, enquanto B desloca-se com
movimento uniformemente variado, ambos partindo do repouso em
t = 0 s. Qual é a velocidade de B, em km/h, no instante em que ele
alcança o carro A?
8. Duas polias de raios a e b estão acopladas entre si por meio de
uma correia, como mostra a figura adiante. A polia maior, de raio a,
gira em torno de seu eixo levando um templo T para completar uma
volta. Supondo que não haja deslizamento entre as polias e a
correia, calcule:
a) O módulo V da velocidade do ponto P da correia.
b) O tempo t que a polia menor leva para dar uma volta completa.
4. A figura abaixo representa o movimento de uma partícula que, a
partir do repouso, move-se ao longo do eixo x, com aceleração
constante.
9. Duas polias são ligadas perifericamente por uma correia
inextensível que a elas adere sem escorregar, como mostra a figura.
Se a polia A tem raio 20 cm e efetua 40 rpm, a polia B, que tem
raio 80 cm efetuará:
a) 10 rpm
b) 20 rpm
c) 40 rpm
d) 80 rpm
e) 160 rpm
10. Num toca fitas, a fita F d cassete passa em frente da cabeça de
leitura C com uma velocidade constante v = 4,80cm/s. O diâmetro
do núcleo dos carretéis vale 2,0cm. Com a fita completamente
enrolada num dos carretéis, o diâmetro externo do rolo de fita vale
5,0cm. A figura adiante representa a situação em que a fita começa
a se desenrolar do carretel A e a se enrolar no núcleo do carretel B.
a) 160°C
c) 80°C
e) 40°C
Enquanto a fita é totalmente transferida de A para B, o número de
rotações completas por segundos (rps) do carretel A: (Considere  = 3)
a) varia de 0,32 a 0,80 rps.
b) varia de 0,96 a 2,40 rps.
c) varia de 1,92 a 4,80 rps.
d) permanece igual a 1,92 rps.
e) varia de 11,5 a 28,8 rps.
b) 160°F
d) 40°F
14. O gás de um dos pneus de um jato comercial em vôo encontrase à temperatura de -33°C. Na pista, imediatamente após o pouso, a
temperatura do gás encontra-se a +87°C.
a) Transforme esses dois valores de temperatura para a escala
absoluta.
b) Supondo que se trate de um gás ideal e que o volume do pneu
não varia, calcule a razão entre as pressões inicial e final desse
processo.
15. O gráfico a seguir representa a correspondência entre uma
escala X e a escala Celsius. Os intervalos de um grau X e de um
grau Celsius são representados nos respectivos eixos, por
segmentos de mesmo comprimento. A expressão que relaciona
essas escalas é:
11. Colocando dois termômetros (um graduado em Celsius e outro
em Fahrenheit) num mesmo corpo, verificou-se que a indicação no
termômetro Fahrenheit era 10 unidades menor que o triplo da
indicada pela escala Celsius. Qual a temperatura do corpo em º F ?
a) 10
b) 18,3
c) 35
d) 72
e) 95
12. Dois termômetros de vidro idênticos, um contendo mercúrio
(M) e outro água (A), foram calibrados em 0°C e 37°C, obtendo-se
as curvas M e A, da altura da coluna do líquido em função da
temperatura. A dilatação do vidro pode ser desprezada. Considere
as seguintes afirmações:
a) tx = (tc + 80)
c) (tc / 100) = (tx / 80)
e) tx = tc
b) (tc / 80) = (tx / 100)
d) tx = (tc - 80)
16. Algumas máquinas do navio operam utilizando vapor d’água à
temperatura de 300ºC. Esse vapor é produzido por uma caldeira
alimentada com óleo combustível, que recebe água à temperatura
de 25ºC. O gráfico abaixo mostra o comportamento do calor
específico c do vapor d’água em função da temperatura .
I.
O coeficiente de dilatação do mercúrio é aproximadamente
constante entre 0°C e 37°C.
II.
Se as alturas das duas colunas forem iguais a 10mm, o
valor da temperatura indicada pelo termômetro de água vale o
dobro da indicada pelo de mercúrio.
III.
No entorno de 18°C o coeficiente de dilatação do mercúrio
e o da água são praticamente iguais.
Podemos afirmar que só são corretas as afirmações:
a) I, II e III
b) I e II
c) I e III
d) II e III
e) nenhuma está correta.
a) Considerando as condições descritas, calcule a quantidade de
5
calor necessária para transformar 1,0 10 g de água a 25ºC em
vapor a 300ºC.
b) Admita que:
- a queima de 1 grama do óleo utilizado libera 10.000 cal;
- a caldeira, em 1 hora, queima 4.320 g de óleo e seu rendimento é
de 70%.
Determine a potência útil dessa caldeira.
13. Duas escalas de temperatura, a Celsius (°C) e a Fahrenheit (°F),
se relacionam de acordo com o gráfico.
17. Analisando o comportamento calorimétrico da água, definem se
os seguintes coeficientes:
A temperatura em que a indicação da escala Fahrenheit é o dobro
da indicação da escala Celsius é:
calor específico do gelo
0,5 cal/(g.ºC)
calor específico da água
1,0 cal/(g.ºC)
calor específico do vapor
0,5 cal/(g.ºC)
calor sensível de fusão do gelo
80 cal/g
calor sensível de vaporização da água
540 cal/g
O diagrama de aquecimento da água, quando submetida a uma
fonte térmica de fluxo constante, está mais bem esquematizado na
alternativa
2
a)
b)
c)
d)
e)
20. O fenômeno conhecido por "El Niño" é caracterizado pelo
aquecimento acima do normal das águas do Oceano Pacífico e é
responsável por grandes alterações climáticas na Terra, como a seca
deste ano no Nordeste Brasileiro. Considerando os fenômenos
térmicos envolvidos, é correto afirmar:
(1) Supondo que o aumento de temperatura das águas seja igual a 5
°C, essa variação de temperatura equivale, na escala Kelvin, a um
aumento de 5 unidades.
(2) Considerando o calor específico da água igual a 1,0 cal/(g°C), a
quantidade de calor necessária para aquecer de 5 °C uma massa de
água igual a 1012 kg é menor que 1012 cal.
(4) A água do mar, ao elevar a temperatura do ar na sua vizinhança,
provoca transferência de calor por convecção na atmosfera.
(8) A evaporação causada pelo aquecimento das águas oceânicas
ocorre em temperaturas abaixo do ponto de ebulição da água.
(16)
Para o aquecimento das águas oceânicas, a quantidade de
calor transferida ao mar é inversamente proporcional à variação de
temperatura deste.
Dê como resposta, a soma das afirmações corretas.
21. “25/08/2004 - Tigre domado - Temperaturas de 30ºC negativos,
nevascas, ventos tão fortes que chegaram a derrubar um homem....
Ingredientes perfeitos para qualquer ser humano em sã consciência
ficar dentro de casa. É justamente o que sonhavam os alpinistas
paulistas Vitor Negrete, 36 anos, e Rodrigo Raineri, 35, quando
decidiram escalar durante o inverno o Monte Aconcágua, a maior
montanha das Américas, com quase sete mil metros de altura. No
sábado 7 de agosto, eles se tornaram os primeiros brasileiros a
alcançar o cume da montanha nesse período do ano. [...].”
(Disponível em:
<http://www.grade6.com.br/noticias_leiamais.cfm?id_not=206>. Acesso em: 09 jul.
2005.)
Com base nos conhecimentos sobre o tema, assinale a alternativa que
apresenta a explicação correta para o fato de ser sempre muito frio no cume
das montanhas.
18. Em um acampamento, um grupo de estudantes coloca 0,50 L de
água, à temperatura ambiente de 20 ºC, para ferver, em um lugar
onde a pressão atmosférica é normal. Depois de 5,0 min, observam
que a água começa a ferver mas distraem-se, e só tiram a panela do
fogão depois de mais 10 min, durante os quais a água continuou
fervendo. Qual a potência calorífica do fogão e o volume de água
contido na panela ao final desses 15 min de aquecimento?
Despreze o calor perdido para o ambiente e o calor absorvido pelo
material de que é feita a panela; suponha que o fogão forneça calor
com potência constante durante todo tempo.
Adote para a densidade da água:  água = 1,0 kg / L.
São dados: calor específico da água: c água = 4,2 x 103 J / (kg ºC);
calor latente de vaporização da água: L água = 2,3 x 106 J / Kg
Dê a resposta com dois algarismos significativos.
19. Na(s) questão(ões) a seguir, escreva no espaço apropriado a
soma dos itens corretos.
Um recipiente termicamente isolado contém 500g de água na qual
se mergulha uma barra metálica homogênea de 250 g. A
temperatura inicial da água é 25,0°C e a da barra 80,0°C. Considere
o calor específico da água igual a 1,00 cal / g°C, o do metal igual a
0,200 cal / g°C e despreze a capacidade térmica do recipiente. Com
base nesses dados, é correto afirmar que:
(01) A Temperatura final de equilíbrio térmico é de 52,5°C.
(02) O comprimento da barra permanece constante durante o
processo de troca de calor.
(04) A temperatura inicial da barra, na escala kelvin, é de 353K.
(08) A quantidade de calor recebida pela água é igual à cedida pela
barra.
(16) A energia interna final da água, no equilíbrio térmico, é menor
que sua energia interna inicial.
Marque como resposta a soma dos itens corretos.
a) O ar quente da superfície da terra, ao subir, expande-se
praticamente sem a liberação de calor. Essa expansão adiabática é
feita às custas da energia interna do gás, o que reduz sua
temperatura.
b) Os pontos mais altos da Terra são os locais mais distantes do seu
núcleo, de onde vem o aquecimento do solo que, por irradiação,
aquece o ar. Assim, sem o aquecimento, o ar fica sempre muito frio
no cume das montanhas.
c) Como a pressão do ar é dada pela relação p = p o+ρ gh (onde po é
a pressão ao nível do mar, ρ a densidade do ar, g a aceleração da
gravidade, e h a altitude), à medida que h aumenta, a pressão
aumenta e comprime o ar, tornando-o mais denso e dificultando a
passagem dos raios solares que aquecem o ambiente, tornando o ar
muito frio.
d) Com a altitude, o ar fica mais rarefeito, as moléculas ficam mais
distantes umas das outras, diminuindo a condução de calor e
fazendo com que o ar tenda a ficar mais frio nas regiões mais altas
do planeta.
e) A temperatura além da estratosfera da Terra é muito baixa (cerca
de 2700ºC negativos). Assim, nos pontos mais altos do planeta,
sendo mais próximos da estratosfera, o ar será mais frio.
22. Até o início do século XIX, acreditava-se que a temperatura de
um corpo estava associada a uma substância fluida, invisível e de
peso desprezível, denominada calórico, contida no interior do
corpo. No decorrer do mesmo século essas idéias foram contestadas
e, através de algumas experiências, a exemplo de uma realizada
pelo físico inglês James Prescott Joule (1818 - 1889), identificou-se
definitivamente o calor como energia. Com base nas informações
contidas no texto acima e em suas experiências diárias, analise as
seguintes proposições:
I.
Quando colocamos a mão na maçaneta e na madeira de uma
porta, a sensação distinta de quente e frio está associada à diferença
de temperatura entre ambas.
3
II. Ao colocar a mão embaixo de uma panela retirada do fogo a
uma certa distância, tem-se a sensação de quente, uma vez que a
troca de calor neste processo dá-se por convecção.
III. Retirando-se da geladeira uma lata e uma garrafa (de vidro) de
refrigerante em equilíbrio térmico, tem-se a impressão de que a lata
está mais fria que a garrafa. Esta sensação diferenciada é explicada
por a lata, que geralmente é de alumínio, apresentar maior
coeficiente de condutividade térmica do que a garrafa de vidro.
IV. As garrafas térmicas são constituídas de um recipiente de
vidro de paredes duplas, espelhadas interna e externamente.
A quase inexistência de ar entre as paredes dificulta a propagação
do calor, quer por condução, quer por convecção.
A partir da análise feita, assinale a alternativa correta:
a) Todas as proposições são verdadeiras
b) Apenas as proposições I e III são verdadeiras
c) Apenas as proposições II e III são verdadeiras
d) Apenas as proposições II e IV são verdadeiras
e) Apenas as proposições III e IV são verdadeiras
c)
d)
23. Atualmente, a energia solar está sendo muito utilizada em
sistemas de aquecimento de água. Nesses sistemas, a água circula
entre um reservatório e um coletor de energia solar. Para o perfeito
funcionamento desses sistemas, o reservatório deve estar em um
nível superior ao do coletor, como mostrado nesta figura:
No coletor, a água circula através de dois canos horizontais ligados
por vários canos verticais. A água fria sai do reservatório, entra no
coletor, onde é aquecida, e retorna ao reservatório por convecção.
Na página seguinte, nas quatro alternativas, estão representadas
algumas formas de se conectar o reservatório ao coletor. As setas
indicam o sentido de circulação da água.
Assinale a alternativa em que estão CORRETAMENTE
representados o sentido da circulação da água e a forma mais
eficiente para se aquecer toda a água do reservatório.
a)
24. A densidade média da água dos oceanos e mares varia,
principalmente, em função da temperatura, da profundidade e da
salinidade. Considere que, próximo à superfície, a temperatura da
0
água do Oceano Atlântico seja de 27 C e, nessa condição, o volume
5 3
submerso V do navio seja igual a 1,4 10 m .
a) O gráfico abaixo indica o comportamento do coeficiente de
dilatação linear do material que constitui o casco do navio, em
função da temperatura . L0 e  L correspondem, respectivamente,
ao comprimento inicial e à variação do comprimento deste material.
Calcule a variação do volume submerso quando o navio estiver no
0
Oceano Índico, cuja temperatura média da água é de 32 C.
b) A tabela abaixo indica a salinidade percentual de alguns mares
ou oceanos.
b)
MAR/OCEANO
SALINIDADE (%)
Negro
Pacífico
Atlântico
Índico
Vermelho
1,5
32,5
35,0
36,0
40,0
Considerando a temperatura constante, indique o mar ou oceano no
qual o navio apresentará o menor volume submerso e justifique sua
resposta.
25. A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em
diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes,
prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem
4
serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é α = 11 × 10 -6°C-1. Se a
10°C o comprimento de um trilho é de 30m, de quanto aumentaria
o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40°C?
a) 11 × 10-4 m.
b) 33 × 10-4 m.
-4
c) 99 × 10 m.
d) 132 × 10-4 m.
-4
e) 165 × 10 m.
26. A figura mostra uma lâmina bimetálica, de comprimento L0 na
temperatura T0, que deve tocar o contato C quando aquecida. A
lâmina é feita dos metais I e II, cujas variações relativas do
comprimento L/L0 em função da variação de temperatura T = T
- T0 encontram-se no gráfico.
= 4) ocupando o mesmo volume, ambos mantidos a mesma pressão.
Assinale a alternativa correta:
a) A temperatura do gás no recipiente 1 é menor que a temperatura
do gás no recipiente 2.
b) A temperatura do gás no recipiente 1 é maior que a temperatura
do gás no recipiente 2.
c) A energia cinética média por molécula do recipiente 1 é maior
que a do recipiente 2.
d) O valor médio da velocidade das moléculas no recipiente 1 é
menor que o valor médio da velocidade das moléculas no recipiente
2.
e) O valor médio da velocidade das moléculas no recipiente 1 é
maior que o valor médio da velocidade das moléculas no recipiente
2.
29. A reação ao peso de um livro que se encontra em repouso sobre
uma mesa é a força
a) que a mesa exerce sobre o livro.
b) que o livro exerce sobre a mesa.
c) gravitacional que a Terra exerce sobre o livro.
d) gravitacional que o livro exerce sobre a Terra.
e) gravitacional que a mesa exerce sobre o livro.
30. A velocidade de um automóvel de massa M = 800kg numa
avenida entre dois sinais luminosos é dada pela curva adiante.
Determine:
a) o coeficiente de dilatação linear dos metais I e II.
b) qual dos metais deve ser utilizado na parte superior da
lâmina para que o dispositivo funcione como desejado.
Justifique sua resposta.
27. Com motores mais potentes, caminhões com duas carretas têm
se tornado muito comuns nas estradas brasileiras. O caminhão
esquematizado acelera uniformemente com aceleração de valor a.
a) Qual é a força resultante sobre o automóvel em t = 5s, em t = 40s
e t = 62s?
b) Qual é a distância entre os dois sinais luminosos?
Nessas condições,
• o motor do cavalo aplica sobre o conjunto uma força constante de
intensidade F;
• a interação entre as partes unidas pelos engates 1 e 2 têm
intensidades respectivamente iguais a f1 e f2;
• as massas do cavalo, da carreta número 1 e da carreta número 2
são, nessa ordem, m, m1 e m2;
• a resistência do ar ao movimento da carreta pode ser considerada
desprezível.
Antes de iniciar o transporte de combustíveis, os dois tanques
inicialmente vazios se encontravam à temperatura de 15ºC, bem
como os líquidos que neles seriam derramados. No primeiro tanque,
foram despejados 15000L de gasolina e, no segundo, 20000L de
álcool. Durante o transporte, a forte insolação fez com que a
temperatura no interior dos tanques chegasse a 30ºC.
Dados:
GASOLINA: coeficiente de dilatação volumétrica 9,6 × 10 -4 ºC-1
ÁLCOOL: densidade 0,8 g / cm3 e calor específico 0,6 cal / (g ºC)
Questão 39
Considerando desde o momento do carregamento até o momento da
chegada ao destino, determine
a) a variação do volume de gasolina.
b) a quantidade de calor capaz de elevar a temperatura do álcool até
30ºC.
28. Sejam o recipiente (1), contendo 1 mol de H2 (massa molecular
M = 2) e o recipiente (2) contendo 1 mol de He (massa atômica M
5
Q3  m A
B b
0,75  0,45
A
h 
 200  120 cal/g
2
2
Q3  105 1,2  102  1,2  107 cal
GABÁRITO
1. a) V0 = 30 m/s e a = 10 m/s2
b) V =  10 m/s
c) sim, no instante t= 3 s
d) t = 2 s  mov. progressivo retardado
t = 4 s  mov. regressivo e acelerado
e)
QT  Q1  Q2  Q3  7,5  106  5,4  107 cal  1,2  107  7,4  10
_____10.000cal
 1g

4.320 g _____ x cal
b) x  4,32  10 cal
7
Q 4,32 107
4

 1,2 10 cal/s
t
3600
PU
η
PT
PU
3
0,7 
 8,4  10 cal/s
4
1,2  10
PT 
17. Alternativa: A
18. POT = 5,6. 102 W
Vfinal = 0,35L
2. Alternativa: A
3. VB = 90 km/h
19. S = 12
4. Alternativa: B
20. S = 13
5. Alternativa: C
21. Alternativa: A
6. a)  = /12 rad/h = 15 graus/h
b) t = 2 min
c) t = 3 min
22. Alternativa: D
23. Alternativa: D
7. a) t = 40 s
b) t = 24 s
24. a)
α
8. a) V = 2a/T
b) t = (b/a)T
4
ΔL 12 10

L0Δθ
102
 12 106 o C1  γ  3α  36 106 o C
5
ΔV  V0 γΔθ  1,4  10  3,6 10  5  25,2 m
5
9. Alternativa: A
10. Alternativa: A
3
b) Mar Vermelho. A maior salinidade desse mar implica uma maior
densidade da água, o que acarreta um maior empuxo E. Dessa
forma, o volume submerso será menor.
11. Alternativa: E
12. Alternativa: A
25. Alternativa: C
13. Alternativa: A
26. a)  II = 2.10-5 ºC-1
b) Do desenho percebe-se que a parte superior da lâmina
deve ficar com comprimento final maior que a parte inferior
para um mesmo aumento de temperatura.
A parte superior da lâmina deve, portanto, ter maior
coeficiente de dilatação linear - ou seja, deve-se utilizar o
metal II.
14. a) TI = 240K e TF = 360K
b) pI / pF = 2/3
15. Alternativa: A
16. a)
Q1 m c  Δθ  1,0  10  1,0  (100  25)  75 10  7,5 10 cal
5
5
6
Q2 L  m  540 1,0  10  5,4  10 cal
5
7
27. a) ΔV = 216 litros
b) Q = 1,44 x 108 calorias
6
28. Alternativa: C, E
29. Alternativa: D
30. a) no instante t = 5s: R = 1200 N
no instante t = 40s: R = 0
no instante t = 62s: R = 2400 N
b) S = 862,5 m
7