Colégio Santa Dorotéia

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1 Colégio Santa Dorotéia Área de Ciências da Natureza Disciplina: Física Série: 2ª Ensino Médio Professor: Marcelo Caldas Chaves Física Atividades para Estudos Autônomos Data: 5 / 9 / 2016 Valor: xxx pontos Aluno(a): Nº: Turma: ORIENTAÇÕES PARA OS ESTUDOS DE RECUPERAÇÃO: Caro aluno, Os estudos para a recuperação requerem uma dedicação especial e é importante que você refaça todas as questões propostas pelo professor durante as aulas além das questões do livro e dos Estudos Autônomos liberados no site do Colégio. Fique atento ao calendário do período de recuperação: A monitoria de Física nos dias 8 e 15 de setembro será específica para resolução das listas de recuperação. Duas aulas de Física serão utilizadas para resolução de dúvidas. Conteúdo programático: Capitulo 4: Mudança de Fase Capítulo 7: Movimento Ondulatório Movimento Harmônico simples Ondas mecânicas Ondas eletromagnéticas Fenômenos Ondulatórios. Conte comigo, Prof. Marcelo C. Chaves QUESTÃO 1 (UFJF MG) Com a finalidade de se fazer café, um recipiente com 0,5 L de água é aquecido em um fogão. A temperatura da água aumenta desde 25 C até 100ºC. Considere para a água: densidade ρ = 1,0 kg/l; calor latente de vaporização L v = 540 cal/g; calor específico c = 1,0 cal / gº C. a) CALCULE a quantidade de calor cedida à água, para que sua temperatura aumente desde 25ºC até 100 C. b) Supondo que a quantidade de calor total cedida à água, até o momento em que se apaga a chama do fogão, foi de cal, CALCULE o volume de água, em litros, que ficou no recipiente para ser utilizada no preparo do café. Colégio Santa Dorotéia 1

2 QUESTÃO 2 (UFPE) Uma massa m de água, inicialmente a 19 ºC, é aquecida durante 10 min numa boca de fogão que emite calor a uma taxa constante. A variação da temperatura da água com o tempo de aquecimento é mostrada na figura abaixo. DETERMINE a porcentagem de água que evaporou durante o processo. QUESTÃO 3 (UNIFESP SP) Em uma experiência de Termologia, analisou-se a variação da temperatura, medida em graus Celsius, de 100 g de uma substância, em função da quantidade de calor fornecido, medida em calorias. Durante o experimento, observou-se que, em uma determinada etapa do processo, a substância analisada apresentou mudança de fase sólida para líquida. Para visualizar o experimento, os dados obtidos foram apresentados em um gráfico da temperatura da substância como função da quantidade de calor fornecido. Dados: Calor latente de fusão do gelo: L = 80 cal/g Calor específico da água: c = 1,0 cal/(g. ºC) DETERMINE: a) o calor específico da substância na fase líquida e seu calor latente específico de fusão. b) após a substância atingir a temperatura de 80 ºC, cessou-se o fornecimento de calor e adicionou-se à ela 50 g de gelo a 0 ºC. Supondo que a troca de calor ocorra apenas entre o gelo e a substância, DETERMINE a massa de água, fase líquida, em equilíbrio térmico. 2 Colégio Santa Dorotéia

3 QUESTÃO 4 (Unifesp SP) A sonda Phoenix, lançada pela NASA, detectou em 2008 uma camada de gelo no fundo de uma cratera na superfície de Marte. Nesse planeta, o gelo desaparece nas estações quentes e reaparece nas estações frias, mas a água nunca foi observada na fase líquida. Com auxílio do diagrama de fase da água, ANALISE as três afirmações seguintes: I. O desaparecimento e o reaparecimento do gelo, sem a presença da fase líquida, sugerem a ocorrência de sublimação. II. Se o gelo sofre sublimação, a pressão atmosférica local deve ser muito pequena, inferior à pressão do ponto triplo da água. III. O gelo não sofre fusão porque a temperatura no interior da cratera não ultrapassa a temperatura do ponto triplo da água. De acordo com o texto e com o diagrama de fases, pode-se afirmar que está CORRETO o contido em a) I, II e III. b) II e III, apenas. c) I e III, apenas. d) I e II, apenas. e) I, apenas. QUESTÃO 5 (UFAC) O calor de fusão do gelo é de 80 cal/g. Qual o tempo mínimo necessário para fundir 500 g de gelo a 0ºC, se o gelo absorve em média 800 cal/s? QUESTÃO 6 (UFBA) Para determinar o calor latente de fusão do gelo, um grupo de estudantes realiza um experimento que consiste em resfriar um volume de água usando-se cubos de gelo. Em um recipiente, colocam-se 10 litros de água, à temperatura de 60ºC, e, depois, adicionam-se cubos de gelo, cada um de massa igual a 100 g, à temperatura de 0ºC. Após serem colocados 40 cubos, a temperatura de equilíbrio atinge 20ºC. Supondo que não há perdas de calor e considerando a densidade absoluta da água igual a 1kg/litro, e o calor específico, 1cal/g o C, escreva identificando todos os termos a expressão referente às trocas de calor e CALCULE o valor do calor latente de fusão do gelo. Colégio Santa Dorotéia 3

4 QUESTÃO 7 Ao vibrar, um diapasão produz uma onda sonora, que corresponde a uma certa nota musical. Essa onda provoca deslocamentos periódicos nas moléculas de ar a partir de suas posições de equilíbrio. O gráfico mostra o deslocamento médio d das moléculas, em nm (10-9 m), em função do tempo t, em ms (10-3 s). Física 1. Usando informações do gráfico, DETERMINE o período dessa onda sonora. 2. CALCULE o comprimento de onda dessa onda sonora propagando-se no ar. 3. Considere as reproduções do gráfico anterior que se seguem. Em cada uma delas, ESBOCE as curvas que representam as seguintes situações: a) o mesmo diapasão produz um som de maior intensidade. b) outro diapasão produz um som que corresponde a uma nota mais aguda, porém de mesma intensidade. 4 Colégio Santa Dorotéia

5 QUESTÃO 8 No alto da Serra do Curral, estão instaladas duas antenas transmissoras uma de rádio AM e outra de rádio FM. Entre essa serra e a casa de Nélson, há um prédio, como mostrado nesta figura: Física Na casa de Nélson, a recepção de rádio FM é ruim, mas a de rádio AM é boa. Com base nessas informações, EXPLIQUE por que isso ocorre. QUESTÃO 9 Em uma feira de ciências, Rafael apresenta um dispositivo para traçar senoides, como o mostrado na figura ao lado. Esse dispositivo consiste em um pequeno funil cheio de areia, que, pendurado na extremidade de um fio longo, oscila num plano perpendicular à direção do movimento da esteira rolante, mostrada na figura. A areia escoa, lentamente, do funil sobre a esteira, que se move no sentido indicado pela seta. Quando a esteira se move a uma velocidade de 5,0 cm/s, observa-se que a distância entre dois máximos sucessivos da senoide é de 20 cm. Considerando as informações dadas e a situação descrita, CALCULE o período de oscilação do funil. QUESTÃO 10 (Fuvest- Modificada) A figura ao lado representa imagens instantâneas de duas cordas flexíveis idênticas, C 1 e C 2, tracionadas por forças diferentes, nas quais se propagam ondas. Durante uma aula, estudantes afirmaram que as ondas nas cordas C 1 e C 2 têm: I. a mesma velocidade de propagação. II. o mesmo comprimento de onda. III. a mesma frequência. AVALIE a veracidade das afirmativas anteriores e JUSTIFIQUE suas respostas utilizando-se de conceitos cientificamente válidos. Colégio Santa Dorotéia 5

6 QUESTÃO 11 Um violão possui seis cordas de mesmo comprimento L, porém, de massas diferentes. A velocidade de propagação de uma onda transversal em uma corda é dada por v = T / µ, onde T é a tensão na corda e µ, sua densidade linear de massa. A corda vibra no modo fundamental, no qual o comprimento L corresponde a meio comprimento de onda λ. INDIQUE quais são as possíveis modificações que poderão ser feitas para obter um som mais agudo nesta corda. QUESTÃO 12 A saúde das pessoas pode estar relacionada, entre outros fatores, às características físicas dos locais onde vivem. Jogadores de futebol, por exemplo, costumam perceber diferenças em seus desempenhos físicos quando os comparam em distintas localidades. Imagine que, em um determinado dia, os dados obtidos em duas cidades, A e B, são os especificados ao lado: Cidade A B Temperatura ( C) Pressão atmosférica (mmhg) Umidade relativa do ar (%) Altitude em relação ao nível do mar (m) A partir dos dados apresentados na tabela, RESPONDA: a) Em qual dessas duas cidades um jogador possivelmente sentirá maior desconforto térmico? JUSTIFIQUE sua resposta. b) Imagine duas amostras de água, com o mesmo volume, densidade e temperatura, as quais foram submetidas ao processo de transformação do estado líquido para o vapor. Para uma delas (amostra 1) são necessárias 268 cal para que o processo se complete, ao passo que para a outra (amostra 2), são necessárias 497 cal. EXPLIQUE em qual cidade cada uma das amostras foi submetida ao teste e por que necessitaram de quantidades diferentes de calor no processo. QUESTÃO 13 No interior de um calorímetro ideal, são inseridos 10,0 g de vapor d água a 100ºC e 67,5 g de gelo a 0ºC, sempre à pressão atmosférica. Sabendo-se que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g e que o calor latente da liquefação do vapor é 540 cal/g, DETERMINE, após estabelecido o equilíbrio térmico, o que haverá no interior do calorímetro. 6 Colégio Santa Dorotéia

7 QUESTÃO 14 Um cubo de gelo dentro de um copo com água resfria o seu conteúdo. Se o cubo tem 10 g e o copo com água tem 200 ml e suas respectivas temperaturas iniciais são 0 Cº e 24 Cº, CALCULE quantos cubos de gelo devem ser colocados para baixar a temperatura da água para 20 Cº? (Considere que o calor específico da água é c a = 1,0 cal/(g Cº), o calor latente de fusão do gelo L = 80 cal/g, e d = 1 g/ml) QUESTÃO 15 (UEPG PR/2015) Sobre as ondas sonoras ASSINALE o que for correto. 01. Ondas sonoras são produzidas por deformações em um meio elástico, portanto, elas não se propagam no vácuo. 02. A interferência de duas ondas sonoras, ocorre com ondas que apresentam frequências próximas. 04. A frequência do som percebida por um observador em repouso varia relativamente ao movimento da fonte emissora. 08. A altura e a intensidade do som são determinadas pela frequência e a amplitude da onda sonora, respectivamente. Soma dos itens corretos: QUESTÃO 16 (Mackenzie SP/2015) O gráfico ao lado representa uma onda que se propaga com velocidade constante de 200 m/s. DETERMINE a amplitude (A), o comprimento de onda (λ) e a frequência (f) da onda. QUESTÃO 17 (UEM PR/ Modificada) A UEM FM transmite sua programação de rádio para a região de Maringá operando numa frequência de 106,9 MHz, com uma potência de 1 kw. Suponha que o ar seja homogêneo nessa região, e que as ondas eletromagnéticas sejam transmitidas a uma velocidade de 3, m/s. Com base nessas informações, COLOQUE Verdadeiro (V) ou Falso (F). Dados: G = 10 9, M = 10 6, k = 10 3 ( ) O período de oscilação das ondas eletromagnéticas transmitidas pela UEM FM é de aproximadamente s. ( ) O comprimento de onda das ondas eletromagnéticas transmitidas pela UEM FM é de aproximadamente 2,8 m. QUESTÃO 18 (UEPA/2015) É cada vez mais comum vermos antenas de transmissão espalhadas pelas cidades. As ondas que transmitem os sinais de imagem e som são chamadas de ondas de rádio. Ao vibrarem, os elétrons de uma antena transmissora produzem ondas de rádio com frequência igual à frequência de vibração dos elétrons. A faixa de frequências usadas nas rádios FM e TVs está acima dos 30 MHz. Entre 30 MHz e 300 MHz tem-se a faixa de VHF (Very High Frequency). Entre 300 MHz e 3 GHz, tem-se a faixa de UHF (Ultra High Frequency), usada também por TV e em comunicações em geral. Dado: velocidade da luz no vácuo = 3,0 x 10 8 m/s Fonte: DORIA, M. e MARINHO, F. Temas atuais de Física. São Paulo: Livraria da Física, Colégio Santa Dorotéia 7

8 Considerando-se os três valores de frequência citados no texto, os respectivos comprimentos de onda, em m, em ordem decrescente, são: a) 0,1; 0,01 e 0,001 b) 10; 1 e 0,1 c) 20 ; 10 e 5 d) 100; 10 e 0,1 e) 1000; 100 e 10 QUESTÃO 19 (Unicastelo SP/2014) Uma corda elástica tem uma de suas extremidades presa em uma parede vertical e a outra é segura por uma pessoa. Com a corda em repouso na horizontal, a pessoa faz sua mão oscilar verticalmente gerando, inicialmente, ondas com uma frequência f 1 = 3 Hz. Num determinado instante, quando as primeiras ondas ainda se propagavam pela corda, ela aumenta a frequência de oscilação de sua mão, fazendo novas ondas se propagarem com uma frequência f 2. Considerando as medidas indicadas na figura e sabendo que a velocidade de propagação das ondas nessa corda é constante, o valor de f 2, em hertz, é a) 5,5. b) 4,5. c) 4,0. d) 3,5. e) 5,0. QUESTÃO 20 (UERN/2015) O período da onda periódica a seguir é 2,5s. É CORRETO afirmar que a velocidade de propagação dessa onda é a) 1,8 cm/s. b) 2,2 cm/s. c) 2,6 cm/s. d) 3,2 cm/s. 8 Colégio Santa Dorotéia

9 QUESTÃO 21 - (UFRR/2015) Considere as seguintes afirmações referentes às ondas: Física I. Onda mecânica é a perturbação de um meio material elástico que se propaga por esse meio, transportando energia e quantidade de movimento. II. O som é um tipo de onda mecânica transversal que se propaga em qualquer meio. III. Em uma onda periódica, todas as partículas do meio vibram com o mesmo período e a mesma frequência da fonte de perturbações. IV. Em uma onda a distância entre duas cristas consecutivas é chamado de comprimento de onda. É CORRETO afirmar que somente: a) I, III e IV são verdadeiras; b) II é verdadeira; c) II e III são verdadeiras; d) I e III são verdadeiras; e) I e IV são verdadeiras. QUESTÃO 22 - (UFG GO/2014) O princípio de funcionamento do forno de micro-ondas é a excitação ressonante das vibrações das moléculas de água contidas nos alimentos. Para evitar a fuga de radiação através da porta de vidro, os fabricantes de fornos de micro-ondas colocam na parte interna do vidro uma grade metálica. Uma condição para que uma onda eletromagnética seja especularmente refletida é que seu comprimento de onda seja maior que o tamanho das irregularidades da superfície refletora. Considerando-se que a frequência de vibração da molécula de água é aproximadamente 2,40 GHz e que o espaçamento da grade é da ordem de 1,0% do comprimento de onda da micro-onda usada, conclui-se que o espaçamento em mm é: Dados: c = 3,00 x 10 8 m/s a) 0,8 b) 1,25 c) 8 d) 80 e) 125 QUESTÃO 23 - (Unicastelo SP/2014) Quando falamos, emitimos ondas mecânicas que, ao se propagarem pelo ar, por um líquido ou por um sólido, podem sensibilizar o sistema auditivo de outra pessoa e ser ouvidas por ela. Se as vibrações forem captadas por um microfone, podem, por um processo eletromagnético, ser convertidas em ondas eletromagnéticas e transmitidas a antenas receptoras, permitindo, por exemplo, a comunicação a distância. As ondas mecânicas e as ondas eletromagnéticas a) têm em comum o fato de ambas serem invisíveis para os seres humanos. b) apresentam, no vácuo, a mesma velocidade de propagação, independentemente de sua frequência. c) diferem pelo fato de as mecânicas serem todas longitudinais e as eletromagnéticas poderem ser longitudinais ou transversais. d) têm suas frequências dependendo apenas da fonte emissora e não do meio por onde se propagam. e) podem transportar energia ou matéria fluida, ou seja, líquida ou gasosa. Colégio Santa Dorotéia 9

10 QUESTÃO 24 - (UECE/2015) Dentre as fontes de energia eletromagnéticas mais comumente observadas no dia a dia estão o Sol, os celulares e as antenas de emissoras de rádio e TV. A característica comum a todas essas fontes de energia é a) o meio de propagação, somente no vácuo, e a forma de propagação, através de ondas. b) o meio de propagação e a forma de propagação, por condução. c) a velocidade de propagação e a forma de propagação, por convecção. d) a velocidade de propagação e a forma de propagação, através de ondas. GABARITO Questão 1 a) cal b) 0,300 L Questão 11 - Questão 2 15% Questão 12 - cal cal a) C L = 0,1 ; L f = 4 Questão 3 gºc g Questão 13 0º C b) m = 12,5 g Questão 4 D Questão 14 1 pedra Questão 5 50 segundos Questão Questão 6 80 cal/g Questão 16 A = 1,2 cm; λ = 2,0 cm; f =10 khz Questão 7 - Questão 17 Questão 8 - Questão 18 B Questão 9 4 segundos Questão 19 B Questão 10 As velocidades serão diferentes pois as tensões aplicadas são diferentes. Os comprimentos de onda são iguais Questão 20 D a 4 metros e as frequências também serão diferentes. Questão 21 A Questão 22 B Questão 23 D Questão 24 D 10 Colégio Santa Dorotéia