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RESUMO ESTUDO DOS GASES - LEI DE BOYLE, LEI DE CHARLES, LEI DE GAY-LUSSAC, LEI GERAL DOS GASES, CONCEITO DE MOL, EQUAÇÃO DE CLAPEYRON




ESTUDO DOS GASES - LEI DE BOYLE, LEI DE CHARLES, LEI DE GAY-LUSSAC, LEI GERAL DOS GASES, CONCEITO DE MOL, EQUAÇÃO DE CLAPEYRON


TEORIA CINÉTICA DOS GASES


As moléculas constituintes de um gás estão em movimento desordenado, denominado agitação térmica. A partir dessa noção de movimento molecular, propõe-se a Teoria Cinética dos gases.

A teoria cinética dos gases pode ser aplicada apenas se algumas suposições forem feitas. A seguir os postulados da teoria cinética, a respeito dos gases perfeitos:

·  As moléculas estão se movendo em todas as direções.
·  As moléculas se movem em linha reta entre as colisões.
·  As colisões são perfeitamente elásticas.
·  Os diâmetros das moléculas são desprezíveis em comparação com a distância percorrida entre as colisões.
·  Forças intermoleculares são desprezíveis, exceto durante as colisões
·  O tempo gasto durante a colisão é muito menor que o tempo gasto entre as colisões.
·  Todos os gases são constituídos por um enorme número de esferas perfeitas, rígidas e extremamente pequenas.
·  O volume total ocupado pelas moléculas é desprezível se comparado ao volume do recipiente.
·  Estão constantemente em movimento aleatório e colidindo entre si e com as paredes do recipiente.
·  Quando as moléculas gasosas colidem com a parede do recipiente ocorre a transferência de quantidade de movimento, diretamente relacionado com a pressão do gás.
·  A energia cinética dos gases das moléculas é diretamente proporcional à temperatura do gás em Kelvin.


GASES QUE OBEDECEM A DESCRIÇÃO ACIMA SÃO CHAMADOS DE GASES IDEAIS

VARIÁVEIS DE ESTADO

 As grandezas: temperatura, pressão, volume, além de outras são chamadas variáveis de estado de um gás, pois definem o estado em que se encontra o gás dentro do sistema.

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LEI DE BOYLE

Robert Boyle, físico e químico, foi quem determinou a lei que rege as transformações sofridas por um gás, quando sua temperatura é mantida constante. Sua lei diz que quando um gás sofre uma transformação isotérmica, a pressão dele é inversamente proporcional ao volume ocupado. Dessa lei obtemos que como T0 = T, temos que:
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LEI DE CHARLES

A lei de Charles é a lei que rege as transformações de um gás perfeito a volume constante. Essas transformações são chamadas de transformações isocóricas ou isométricas. Segundo essa lei, quando uma massa de gás perfeito sofre transformação isocórica, a sua pressão é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Matematicamente essa lei pode ser expressa da seguinte forma:
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LEI DE GAY-LUSSAC

A lei de Gay-Lussac é a lei que rege as transformações de um gás perfeito à pressão constante. Essa lei, apesar de levar o nome de Gay-Lussac, já havia sido descoberta pelo físico e químico A.C. Charles. Segundo a lei, quando um gás sofre uma transformação isobárica o volume do gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Matematicamente essa lei pode ser expressa da seguinte forma:
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LEI GERAL DOS GASES:
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TRANSFORMAÇÕES GASOSAS:

TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA: a temperatura constante e a pressão e o volume são inversamente proporcionais.

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TRANSFORMAÇÃO ISOBÁRICA: a pressão é constante e a temperatura e o volume são diretamente proporcionais.
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TRANSFORMAÇÃO ISOVOLUMÉTRICA, ISOMÉTRICA OU ISOCÓRICA: o volume é constante e a temperatura e a pressão são diretamente proporcionais.
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CNTP (CONDIÇÕES NORMAIS DE TEMPERATURA E PRESSÃO)

® P = 1 atm
® T = 0° C = 273 K

OBS.: A temperatura será sempre na escala ABSOLUTA (K = C + 273)

CONCEITO DE MOL

O termo mol é definido como sendo a quantidade de matéria que contém um número invariável de partículas (átomos, molécula, elétrons ou íons). Esse número invariável de partículas é o número de AVOGADRO (NA ~ 6,02.1023). Um mol de um gás é o conjunto de 6,02.1023 moléculas do mesmo.
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As variáveis do estado de um gás ideal (P, V, T) estão relacionadas com a quantidade de gás. No século passado, o físico francês Émile Clapeyron estabeleceu que o quociente PV/T é diretamente proporcional ao número de mols (n) de um gás ideal.

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Equação de Clapeyron

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Nessa equação, R não é uma constante característica de um gás, mas uma constante universal.

Exemplos



RESUMO ELETRODINÂMICA (parte 1) CORRENTE ELÉTRICA, RESISTÊNCIA ELÉTRICA E LEI DE OHM


Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de Ohm


A eletrodinâmica estuda as cargas elétricas em movimento. É esta parte da física que estuda a corrente elétrica, o funcionamento de equipamentos elétricos, o consumo de energia elétrica em residências e em empresas e a produção e distribuição de energia elétrica nas usinas.

A CORRENTE ELÉTRICA (i)


Corrente elétrico é o movimento ordenado dos portadores de cargas devido à presença de um campo elétrico no condutor.
Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de Ohm


INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA


A intensidade de corrente elétrica mede a quantidade de carga elétrica que atravessa uma secção transversal de um condutor em cada unidade de tempo. 

Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de Ohm

Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de Ohm
Exemplo:

Um fio condutor é submetido a uma diferença de potencial (ddp) de 110 volts, é percorrido por 120 Coulombs num intervalo de tempo de 20 s. Determine :
a) a corrente elétrica i que percorre o fio.

b) a resistência elétrica do fio.

Resolução em vídeo em breve

PROPRIEDADE GRÁFICA


"No gráfico da intensidade de corrente em função do tempo, a área sob a curva, é numericamente igual a quantidade de carga que atravessa a secção transversal do condutor."
Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de Ohm
A unidade da intensidade de corrente elétrica no SI (Sistema Internacional de unidades) é o C/s que recebe o nome de Ampère (em homenagem o físico francês André Marie Ampère) e representa-se por “A
Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de Ohm

SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA

            
A corrente elétrica, é originada por cargas negativas (elétrons livres).  Convencionou-se adotar-se o sentido do movimento que seria adquirido por uma carga positiva no interior do condutor. Este sentido é o mesmo sentido do campo elétrico no interior do condutor, ou seja, do polo positivo para o polo negativo. 

Observe que adotando este sentido nada muda nos cálculos e ainda trabalhamos com valores positivos evitando o sinal associado à carga do elétron.
Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de Ohm

Quando o sentido do campo elétrico é mantido constante, o movimento das cargas elétricas terá um único sentido e velocidade constante. Neste caso o fluxo de cargas elétricas em uma área de seção transversal é constante ao longo do tempo.

Chamamos este tipo de corrente elétrica de corrente contínua (ou direct current, em inglês) 

Quando o sentido do campo elétrico se inverter, a corrente elétrica passará a fluir em sentido contrário. Quando essa inversão é periodicamente, a corrente originada é denominada corrente alternada. 

Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de Ohm

Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de OhmÉ possível também estabelecer corrente em líquidos e gases. Ao estabelecer um campo elétrico na solução, os íons positivos se movimentam no mesmo sentido dele e os negativo no sentido contrário. Nos gases, além de íons positivos e negativos, há também elétrons livres. Íons positivos se movimentam no sentido do campo elétrico estabelecido e os elétrons livres e íons negativos em sentido contrário.



RESISTÊNCIA ELÉTRICA


A resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial aplicada.


Quando uma corrente elétrica é estabelecida em um condutor metálico, um número muito elevado de elétrons livres passa a se deslocar nesse condutor. Nesse movimento, os elétrons colidem entre si e também contra os átomos que constituem o metal. Portanto, os elétrons encontram uma certa dificuldade para se deslocar, isto é, existe uma resistência à passagem da corrente no condutor.



Quando ocorrem este choques, a estrutura molecular do condutor intensifica sua vibração e com isso ocorre um aumento na temperatura do material. Este efeito é denominado efeito joule e é responsável pelo funcionamento de diversos equipamentos, tais como Chuveiros elétricos, estufas, secadores de cabelos, lâmpadas incandescentes...

Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de Ohm





PRIMEIRA LEI DE OHM



Físico Georges Simon OHM (1787-1854) verificou, experimentalmente, que a resistência elétrica é o quociente da diferença de potencial ( d.d.p. (V) )  pela intensidade de corrente elétrica, ou seja:
Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de Ohm

No S.I., a unidade de resistência elétrica é o ohm ( Ω )

Em um resistor ôhmico a ddp e a corrente elétrica são diretamente proporcionais;

Exemplo:

(FEI) - No circuito a seguir, qual é a leitura do amperímetro?

Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de Ohm
a) I = 0,2 A 
b) I = 10 A
c) I = 5 A
d) I = 2 A
e) I = 500 A

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(PUCCAMP) - Considere os gráficos a seguir, que representam a tensão (U) nos terminais de componentes elétricos em função da intensidade da corrente (i) que os percorre.
Eletrodinâmica - Corrente elétrica, Resistência elétrica e Lei de Ohm


Dentre esses gráficos, pode-se utilizar para representar componentes ôhmicos SOMENTE

a) I
b) I e IV
c) I, II e III
d) I, II e IV
e) I, IV e V


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Física Resolvida - Grupos de estudos para Enem & Vestibular



CALORIMETRIA - CAPACIDADE TÉRMICA, CALOR ESPECÍFICO E CALOR SENSÍVEL


Calorimetria - capacidade térmica, calor específico e calor sensível



Calor é energia térmica em trânsito devida a diferença de temperatura entre os corpos. Ele flui espontaneamente do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. Como outras formas de energia, sua unidade de medida é o Joule (J). Há também uma unidade de calor que é muito usada que é a caloria (cal).


Na imagem abaixo representamos um sistema fechado onde encontram-se dois objetos, A e B cujas temperaturas são TA > TB.


Calorimetria - capacidade térmica, calor específico e calor sensível

Enquanto houver diferença de temperatura entre os corpos, o corpo A perderá energia  térmica enquanto o corpo B receberá energia térmica. 

A transferência de energia é chamada de calor e por ser uma grandeza incontável (não dizemos um calor, dois calores,...) falamos em quantidade de calor representada pela letra Q.

Com a experiência de Joule, na qual certo corpo A, caindo de uma altura h, faz girar uma hélice no interior de um líquido e, com isso, aumenta a temperatura do líquido, verifica-se a equivalência entre o trabalho mecânico e o calor. 
Calorimetria - capacidade térmica, calor específico e calor sensível

O assim chamado equivalente mecânico do calor é a relação 1 cal » 4,2 J

Caloria é a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de um grama de água de 14,5 °C para 15,5 °C.


Capacidade térmica:

Define-se capacidade térmica de um sistema como a energia necessária para alterar a temperatura de um corpo em uma unidade.
Calorimetria - capacidade térmica, calor específico e calor sensível
Calorimetria - capacidade térmica, calor específico e calor sensível

Exemplo:

Ao fornecer 300 calorias de calor para um corpo, verifica-se como consequência uma variação de temperatura igual a 50 ºC. Determine a capacidade térmica desse corpo em cal/ºC e em J/K.

Exemplo resolvido em vídeo em breve


Calor específico:

O calor específico pode ser entendido como sendo a medida numérica da quantidade de calor que acarreta uma variação unitária de temperatura na unidade de massa da substância. Pode também ser calculado pela razão entre a capacidade térmica e a massa da substancia.
Calorimetria - capacidade térmica, calor específico e calor sensível
Calorimetria - capacidade térmica, calor específico e calor sensível

A tabela abaixo mostra o valor do calor específico de diversas substâncias:

Calorimetria - capacidade térmica, calor específico e calor sensível


Exemplo:

(UF Paraná) 
Para aquecer 500 g de certa substância de 20 ºC para 70 ºC, foram necessárias 4 000 calorias. A capacidade térmica e o calor específico valem respectivamente:
a) 8 cal/ ºC e 0,08 cal/g .ºC
b) 80 cal/ ºC e 0,16 cal/g. ºC
c) 90 cal/ ºC e 0,09 cal/g. ºC
d) 95 cal/ ºC e 0,15 cal/g. ºC
e) 120 cal/ ºC e 0,12 cal/g. ºC


Resolução em vídeo:



QUANTIDADE DE CALOR SENSÍVEL


É a quantidade de ENERGIA que uma substância recebe ou libera para alterar sua temperatura, sem mudança de seu estado físico. 

Calorimetria - capacidade térmica, calor específico e calor sensível

Exemplo 1:

(Física Resolvida - 2005) Suponha que em um verão escaldante você chegue em casa e resolva abrir a geladeira e retirar uma forma de gelo que sua mãe colocou há pouco tempo. Nesta forma você encontra gelo se formando (apenas uma fina camada de gelo sobre cada cavidade da forma). Você, como já deve ter feito várias vezes fura a camada e despeja a água muito gelada sobre um copo de 250 mL (cerca de 250 g) preenchendo-o completamente. É bem razoável pensar que esta água do copo esteja a uma temperatura de 0°C, pois a água já estava congelando.

Você bebe estes 250mL de água que por sua vez irão roubar energia de seu organismo esquentando até a temperatura de seu corpo (cerca de 36°C).

Considerando o calor específico da água como sendo de 1cal/g.°C, qual é a quantidade de calorias perdidas para a água?

Resolução em vídeo:



Exemplo 2:

MACKENZIE

O carvão, ao queimar, libera 6.000 cal por grama. Queimando 70 g desse carvão, 20% do calor liberado é usado para aquecer de 15°C, 8 kg de um líquido. Não havendo mudança do estado de agregação, podemos afirmar que o calor específico desse líquido é:
a) 0,8 cal/g . °C
b) 0,7 cal/g . °C
c) 0,6 cal/g . °C
d) 0,4 cal/g . °C
e) 0,2 cal/g . °C


Resolução em vídeo:




Exemplo 3:

UFRGS - 1996

Um cubo de gelo com massa de 2 kg, já na temperatura de fusão da água, está inicialmente em repouso a 10 m acima de uma superfície rígida. Ele cai livremente e se choca com esta superfície. Qual é, aproximadamente, a máxima massa de gelo que pode se fundir nesse processo? Dados: Calor de fusão do gelo = 80cal/g; 1 cal = 4,18J; aceleração gravitacional   = 10m/s2.
a) 0,2 g
b) 0,6 g
c) 1,0 g
d) 1,2 g
e) 1,5 g

Resolução em vídeo:


Exemplo 4:

FUVEST

Adote: calor específico da água: 1,0 cal/g°C
Calor de combustão é a quantidade de calor liberada na queima de uma unidade de massa do combustível. O calor de combustão do gás de cozinha é 6000 kcal/kg. Aproximadamente quantos litros de água à temperatura de 20 °C podem ser aquecidos até a temperatura de 100 °C com um bujão de gás de 13 kg?
Despreze perdas de calor:
a) 1 litro 
b) 10 litros
c) 100 litros
d) 1000 litros
e) 6000 litros

Resolução em vídeo:






CLIQUE AQUI E ACESSE O CAPÍTULO DO LIVRO DO FÍSICA RESOLVIDA SOBRE CALORIMETRIA

Física Resolvida - Grupos de estudos para Enem & Vestibular




LIVRO FÍSICA RESOLVIDA - VESTIBULAR UFRGS - CAPÍTULO 1 - DINÂMICA

LIVRO UFRGS - CAPÍTULO I - DINÂMICA



1. (UFRGS 1991)

A figura mostra um bloco B de massa 2,0 kg pendurado por uma corda leve que passa por uma roldana presa ao teto e depois é amarrada numa das extremidades da mola M, fixada no chão pela outra extremidade.

Quando o sistema está em equilíbrio mecânico no campo gravitacional terrestre (g =10 m/s2), o módulo da força elástica na mola é aproximadamente
LIVRO UFRGS - CAPÍTULO I - DINÂMICA

a)    nulo

b)    10 N

c)    20 N

d)    30 N

e)    40 N

2. (UFRGS 1991)
Um carrinho de massa m parte do ponto P e percorre o trilho representado na figura. Sabendo-se que exatamente no ponto Q ele perde o contato com o trilho (não há mais força entre ele e o trilho), qual das alternativas expressa o módulo da força resultante que atua no carrinho neste ponto?
 
LIVRO UFRGS - CAPÍTULO I - DINÂMICA


(O módulo da velocidade do carrinho no ponto Q é v.   O módulo da aceleração da gravidade no local da experiência é g).

a)    zero

b)    mg

c)    2 mg

d)    ½ mv2/r
e)    2mv2/r

TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES
Três blocos, de massa m1 = 1 kg, m2 = 5 kg e m3 = 3 kg, encontram-se em repouso num arranjo como o representado na figura.   
LIVRO UFRGS - CAPÍTULO I - DINÂMICA
Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2 e desconsidere eventuais forças de atrito.

3. (UFRGS 1992)
Qual é a leitura da balança?
a)    20 N
b)    30 N
c)    40 N
d)    50 N
e)    60 N

4. (UFRGS 1992)
Se a corda fosse cortada entre as massas m1 e m2, a aceleração do sistema formado pelas massas m1 e m3 seria, em m/s2,
a)    10
b)    7,5
c)    6
d)    5
e)    1

5. (UFRGS 1992)
A inércia de uma partícula de massa m se caracteriza
I – pela incapacidade de essa partícula, por si mesma, modificar seu estado de repouso ou de movimento retilíneo uniforme.
II – Pela incapacidade de essa partícula permanecer em repouso quando uma força resultante é exercida sobre ela.
III – pela capacidade de essa partícula exercer forças sobre outras partículas.
Das afirmativas acima, quais estão corretas?
a)    apenas  II .
b)    apenas  III .
c)   apenas  I  e  II .
d)   apenas  I  e  III .
e)   I,  II  e  III.

6. (UFRGS 1993)
Uma pessoa cuja massa é de 50 kg, está em pé sobre uma balança, dentro de um elevador parado.   Ela verifica que a balança registra 490 N para seu peso. Quando o elevador estiver subindo com aceleração de 2 m/s2, a leitura que a pessoa fará na balança será, em N,
a)    zero
b)    390
c)    490
d)    590
e)    980

7. (UFRGS 1993)
Considere as seguintes afirmações:
I – Se um corpo  está  em  movimento, necessariamente a resultante das forças exercidas sobre ele tem a mesma direção e o mesmo sentido da velocidade.
II – Em determinado instante, a aceleração de um corpo pode ser zero, embora seja diferente de zero a resultante das forças exercidas sobre ele.
III – Em determinado instante, a velocidade de um corpo pode ser zero, embora seja diferente de zero a resultante das forças exercidas sobre ele.
Quais estão corretas?
a)    Apenas I
b)    Apenas II
c)    Apenas III
d)    Apenas II e III
e)    I, II e III

8. (UFRGS 1994)
Os blocos A e B da figura movem-se ambos com velocidade constante V. As forças de atrito entre as superfícies de contato são desprezíveis e podem ser consideradas nulas.   Subitamente uma força externa passa a ser exercida sobre A, na direção e no sentido de V.
Qual das alternativas refere-se corretamente às forças horizontais exercidas sobre B  em função da aplicação dessa força sobre  A?

 



9. (UFRGS 1994)

Um menino deposita um livro sobre a palma de sua mão.   Sobre o livro são exercidas apenas duas forças: a força peso e a força da mão do menino sobre o livro.   Esta força é maior do que o peso quando o menino

a)    mantém o livro em repouso a uma certa distância do chão.

b)    move o livro para o lado com velocidade constante.

c)    move o livro para cima com velocidade constante.

d)    move o livro para baixo com velocidade constante.

e)    começa a movimentar o livro para cima.



10. (UFRGS 1994)

Um automóvel pode desenvolver uma aceleração máxima de 2,7 m/s2. Qual seria sua aceleração máxima se ele estivesse rebocando outro carro cuja massa fosse o dobro da sua?

a)    2,5 m/s2

b)    1,8 m/s2

c)    1,5 m/s2

d)    0,9 m/s2

e)    0,5 m/s2



11. (UFRGS 1995)

Um operário puxa, por uma das extremidades, uma corda grossa presa, pela outra extremidade, a um caixote depositado sobre uma mesa. Em suas mãos o operário sente uma força de reação à força que ele realiza. Essa força é exercida

a)    pela corda

b)    pela terra

c)    pela mesa

d)    pelo chão

e)    pelo caixote



12. (UFRGS 1995)

Um goleiro chuta uma bola, com o máximo de força que lhe é possível, em direção ao campo adversário. Quais das seguintes forças estão sendo exercidas sobre a bola, desde o momento em que perdeu o contato com o goleiro até antes de bater em qualquer outro obstáculo?

I – A força da gravidade.

II – Uma força que a impulsiona horizontalmente.

III – A força de resistência do ar.

a)    apenas I

b)    apenas I e II

c)    apenas I e III

d)    apenas II e III

e)    I, II e III



13. (UFRGS 1995)

A figura representa duas massas I e II, de 1 kg cada uma, suspensas do teto de um elevador pelas cordas 1 e 2, de massas desprezíveis.  Considere g = 10 m/s2.

LIVRO UFRGS - CAPÍTULO I - DINÂMICA


Quais os valores do módulo da força exercida pela corda 1 sobre o bloco I, respectivamente nas situações em que o elevador se desloca para cima com velocidade constante de   2 m/s, e em que o elevador está parado?

a)    10 N e 10 N

b)    12 N e 10 N

c)    10 N e 12 N

d)    12 N e 12 N

e)    22 N e 20 N





14. (UFRGS 1996) 

Dois blocos A e B, com massas mA = 5 kg e mB = 10 kg, são colocados sobre uma superfície plana horizontal (o atrito entre os blocos e a superfície é nulo) e ligados por um fio inextensível e com massa desprezível (conforme a figura a seguir). O bloco B é puxado para a direita por uma força horizontal F com módulo igual a 30 N. 

LIVRO UFRGS - CAPÍTULO I - DINÂMICA



Nessa situação, o módulo da aceleração horizontal do sistema e o módulo da força tensora no fio valem, respectivamente,

a) 2 m/s2 e 30 N.   

b) 2 m/s2 e 20 N.   

c) 3 m/s2 e 5 N.   

d) 3 m/s2 e 10 N.   

e) 2 m/s2 e 10 N.   



15. (UFRGS 1997) 

À medida que cresce a velocidade de um objeto que cai em linha reta em direção ao solo, cresce também a força de atrito com o ar, até que, em determinado instante, torna-se nula a força resultante sobre esse objeto. A partir desse instante, o objeto.

a) interrompe sua queda em direção ao solo.   

b) inverte o sentido da sua velocidade.   

c) continua caindo com velocidade crescente.   

d) continua caindo, mas a velocidade é decrescente.   

e) continua caindo, mas a velocidade é constante.   



16. (UFRGS 1998) 

Joãozinho é um menino sem conhecimento científico, mas sabe lançar uma pedra amarrada a um barbante como ninguém. Ele ergue o braço, segura a extremidade livre do barbante em sua mão e aplica-lhe sucessivos impulsos. Assim ele faz a pedra girar em uma trajetória horizontal sobre a sua cabeça, até que, finalmente, a arremessa com precisão na direção desejada.


O que Joãozinho gostaria de explicar (mas não sabe) é a razão pela qual as duas extremidades do barbante esticado nunca chegam a ficar exatamente no mesmo plano horizontal. Por mais rápido que ele faça a pedra girar, a extremidade presa à pedra fica sempre abaixo da outra extremidade.


Para resolver esta questão, é necessário identificar, dentre as forças exercidas sobre a pedra, aquela que impede que a extremidade presa à pedra se eleve ao mesmo nível da outra extremidade. Qual é essa força?

a) A força centrípeta.   

b) A força de empuxo estático.   

c) A força tangencial à trajetória.   

d) A força de tensão no barbante.   

e) A força peso.   



17. (UFRGS 99)

Um menino empurra uma caixa que desliza com atrito sobre um piso horizontal.  Para isso, ele aplica na caixa uma força horizontal dirigida para a direita.  A força de atrito entre a caixa e o piso é constante, e o efeito do ar no movimento da caixa é desprezível.  No instante inicial, representado na figura abaixo, a força aplicada pelo menino é  F, cujo módulo é maior do que o da força de atrito, e a velocidade da caixa é  vo.
LIVRO UFRGS - CAPÍTULO I - DINÂMICA

Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do parágrafo abaixo.

Se  F  permanecer constante, a velocidade da caixa será .......... .  Se o módulo de  F  diminuir, permanecendo contudo maior do que o da força de atrito, a velocidade da caixa nos instantes subsequentes, será .......... .  Se o módulo de  F  diminuir, tornando-se igual ao da força de atrito, a velocidade da caixa, nos instantes subsequentes, será .......... .



a)    constante – decrescente – nula.

b)    crescente – decrescente – nula.

c)    crescente – crescente – constante.

d)    constante – crescente – nula.

e)    crescente – decrescente – constante.



18. (UFRGS 2000) 

Do ponto de vista de um certo observador inercial, um corpo executa movimento circular uniforme sob a ação exclusiva de duas forças.

Analise as seguintes afirmações a respeito dessa situação.




I- Uma dessas forças necessariamente é centrípeta.

II- Pode acontecer que nenhuma dessas forças seja centrípeta.

III- A resultante dessas forças é centrípeta.



Quais estão corretas?

a) Apenas I.   

b) Apenas II.   

c) Apenas III.   

d) Apenas I e III.   

e) Apenas II e III.   



19. (UFRGS 2000) 

Uma pessoa, parada à margem de um lago congelado cuja superfície é perfeitamente horizontal, observa um objeto em forma de disco que, em certo trecho, desliza com movimento retilíneo uniforme, tendo uma de suas faces planas em contato com o gelo. Do ponto de vista desse observador, considerado inercial, qual das alternativas indica o melhor diagrama para representar as forças exercidas sobre o disco nesse trecho? (Supõe-se a ausência total de forças dissipativas, como atrito com a pista ou com o ar.)




20. (UFRGS 2000) 

Considere o movimento de um veículo, totalmente fechado, sobre uma estrada perfeitamente plana e horizontal. Nesse contexto, o solo constitui um sistema de referência inercial, e o campo gravitacional é considerado uniforme na região. Suponha que você se encontre sentado no interior desse veículo, sem poder observar nada do que acontece do lado de fora. Analise as seguintes afirmações relativas à situação descrita.


I- Se o movimento do veículo fosse retilíneo e uniforme, o resultado de qualquer experimento mecânico realizado no interior do veículo em movimento seria idêntico ao obtido no interior do veículo parado.


II- Se o movimento do veículo fosse acelerado para a frente, você perceberia seu tronco se inclinando involuntariamente para trás.


III- Se o movimento do veículo fosse acelerado para a direita, você perceberia seu tronco se inclinando involuntariamente para a esquerda.



Quais estão corretas?

a) Apenas I.   

b) Apenas I e II.   

c) Apenas I e III.   

d) Apenas II e III.   

e) I, II e III.   



21. (UFRGS 2001) 

Foi determinado o período de cinco diferentes movimentos circulares uniformes, todos referentes a partículas de mesma massa percorrendo a mesma trajetória. A tabela apresenta uma coluna com os valores do período desses movimentos e uma coluna (incompleta) com os correspondentes valores da frequência.

LIVRO UFRGS - CAPÍTULO I - DINÂMICA 

Em qual dos movimentos o módulo da força centrípeta é maior?

a)  I   

b)  II   

c)  III   

d)  IV   
e)  V      

22. (UFRGS 2001) 
Um livro encontra-se deitado sobre uma folha de papel, ambos em repouso sobre uma mesa horizontal.  Para aproximá-lo de si, um estudante puxa a folha em sua direção, sem tocar no livro.  O livro acompanha o movimento da folha e não desliza sobre ela.  Qual é a alternativa que melhor descreve a força que, ao ser exercida sobre o livro, o colocou em movimento?
a) É uma força de atrito cinético de sentido contrário ao do movimento do livro.   
b) É uma força de atrito cinético de sentido igual ao do movimento do livro.   
c) É uma força de atrito estático de sentido contrário ao do movimento do livro.   
d) É uma força de atrito estático de sentido igual ao do movimento do livro.   
e) É uma força que não pode ser caracterizada como força de atrito.   

23. (UFRGS 2001) 
Selecione a alternativa que, do ponto de vista de um observador inercial, preenche corretamente as lacunas nas afirmações abaixo, na ordem em que elas aparecem.
- Um núcleo de um gás monoatômico radioativo .......... aceleração ao emitir uma partícula.
- A velocidade de uma partícula só se modifica se a soma de todas as forças exercidas sobre ela é.......... .
- Na ausência de força resultante, o movimento retilíneo uniforme de uma partícula..........
indefinidamente.
a) sofre - nula - não persiste   
b) não sofre - não-nula - não persiste   
c) não sofre - nula - persiste   
d) não sofre - nula - não persiste   
e) sofre - não-nula - persiste   

24. (UFRGS 2002) 
Um foguete é disparado verticalmente a partir de uma base de lançamentos, onde seu peso é P. Inicialmente, sua velocidade cresce por efeito de uma aceleração constante. Segue-se, então, um estágio durante o qual o movimento se faz com velocidade constante relativamente a um observador inercial. Durante esse estágio, do ponto de vista desse observador, o módulo da força resultante sobre o foguete é
a) zero.   
b) maior do que zero, mas menor do que P.   
c) igual a P.   
d) maior do que P, mas menor do que 2 P.   
e) igual a 2 P.   

25. (UFRGS 2004) 
Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem.

Na sua queda em direção ao solo, uma gota de chuva sofre o efeito da resistência do ar. Essa força de atrito é contrária ao movimento e aumenta com a velocidade da gota. No trecho inicial da queda, quando a velocidade da gota é pequena e a resistência do ar também, a gota está animada de um movimento ........ . Em um instante posterior, a resultante das forças exercidas sobre a gota torna-se nula. Esse equilíbrio de forças ocorre quando a velocidade da gota atinge o valor que torna a força de resistência do ar igual, em módulo, ........ da gota. A partir desse instante, a gota ........ .
a) acelerado - ao peso - cai com velocidade constante   
b) uniforme - à aceleração - cai com velocidade decrescente   
c) acelerado - ao peso - para de cair   
d) uniforme - à aceleração - para de cair   
e) uniforme - ao peso - cai com velocidade decrescente   

26. (UFRGS 2004) 
Para um observador inercial, um corpo que parte do repouso, sob ação exclusiva de uma força F constante, adquire a velocidade v de módulo 5 m/s após certo intervalo de tempo. Qual seria, para o mesmo observador, o módulo da velocidade adquirida pelo corpo, após o mesmo intervalo de tempo, supondo que ele já tivesse inicialmente a velocidade v e que a força exercida sobre ele fosse 4F?
a) 1,50 m/s.   
b) 20 m/s.   
c) 25 m/s.   
d) 40 m/s.   
e) 80 m/s.   

TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES:
Um recipiente de paredes de espessura e peso desprezíveis se encontra sobre o prato de uma balança, mantida em equilíbrio para medir a massa da água nele contida. O recipiente consiste em um cilindro, com 100 cm2 de área da base e 10 cm de altura, provido de um gargalo em forma de tubo com 1 cm2 de seção reta, conforme indica a figura.
Considere ainda os seguintes dados.
- Uma coluna de 10 cm de água exerce uma pressão de 0,1 N/cm2 sobre a base que a sustenta.
- O peso de 1 litro de água é de 10 N.
 


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27. (UFRGS 2005) 

Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do parágrafo a seguir, na ordem em que elas aparecem.

Quando o recipiente contém água até o nível B, o módulo da força que a água exerce sobre a base do recipiente é de ....................., e o peso da água nele contida é de .................. .

a) 0,1 N - 1,0 N   

b) 1,0 N - 1,0 N   

c) 1,0 N - 10,0 N   

d) 10,0 N - 1,0 N   

e) 10,0 N - 10,0 N   



28. (UFRGS 2005) 

Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do parágrafo a seguir, na ordem em que elas aparecem.

Quando o recipiente contém água até o nível C, o módulo da força que a água exerce sobre a base do recipiente é de ................. e o peso da água nele contida é de ..................... .

a) 10,0 N - 11,1 N   

b) 10,0 N - 19,9 N   

c) 20,0 N - 10,1 N   

d) 20,0 N - 19,9 N   

e) 20,0 N - 20,0 N   



29. (UFRGS 2005) 

A figura a seguir representa um pêndulo cônico ideal que consiste em uma pequena esfera suspensa a um ponto fixo por meio de um cordão de massa desprezível.
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Para um observador inercial, o período de rotação da esfera, em sua órbita circular, é constante. Para o mesmo observador, a resultante das forças exercidas sobre a esfera aponta

a) verticalmente para cima.   

b) verticalmente para baixo.   

c) tangencialmente no sentido do movimento.   

d) para o ponto fixo.   

e) para o centro da órbita.   



30. (UFRGS 2005) 

A figura a seguir representa dois objetos, P e Q, cujos pesos, medidos com um dinamômetro por um observador inercial, são 6 N e 10 N, respectivamente.

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Por meio de dois fios de massas desprezíveis, os objetos P e Q acham-se suspensos, em repouso, ao teto de um elevador que, para o referido observador, se encontra parado. Para o mesmo observador, quando o elevador acelerar verticalmente para cima à razão de 1 m/s2, qual será o módulo da tensão no fio 2?

(Considere a aceleração da gravidade igual a 10m/s2.)

a) 17,6 N.   

b) 16,0 N.   

c) 11,0 N.   

d) 10,0 N.   

e) 9,0 N.   



TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES:

Arrasta-se uma caixa de 40 kg sobre um piso horizontal, puxando-a com uma corda que exerce sobre ela uma força constante, de 120 N, paralela ao piso. A resultante dos forças exercidas sobre a caixa é de 40 N.

(Considere a aceleração da gravidade igual a 10m/s2.)



31. (UFRGS 2006) 

Considerando-se que a caixa estava inicialmente em repouso, quanto tempo decorre até que a velocidade média do seu movimento atinja o valor de 3 m/s?

a) 1,0 s.   

b) 2,0 s.   

c) 3,0 s.   

d) 6,0 s.   

e) 12,0 s.   

  

32. (UFRGS 2006) 

Qual é o valor do coeficiente de atrito cinético entre a caixa e o piso?

a) 0,10.   

b) 0,20.   

c) 0,30.   

d) 0,50.   

e) 1,00.   



33. (UFRGS 2006) 

A massa de uma partícula X é dez vezes maior do que a massa de uma partícula Y. Se as partículas colidirem frontalmente uma com a outra, pode-se afirmar que, durante a colisão, a intensidade da força exercida por X sobre Y, comparada à intensidade da força exercida por Y sobre X, será

a) 100 vezes menor.   

b) 10 vezes menor.   

c) igual.   

d) 10 vezes maior.   

e) 100 vezes maior.   



34. (UFRGS 2007) 

Considere as seguintes afirmações a respeito da aceleração de uma partícula, sua velocidade instantânea e a força resultante sobre ela.



I - Qualquer que seja a trajetória da partícula, a aceleração tem sempre a mesma direção e sentido da força resultante.

II - Em movimentos retilíneos acelerados, a velocidade instantânea tem sempre a mesma direção da força resultante, mas pode ou não ter o mesmo sentido dela.

III - Em movimentos curvilíneos, a velocidade instantânea tem sempre a mesma direção e sentido da força resultante.



Quais estão corretas?

a) Apenas I.   

b) Apenas II.   

c) Apenas III.   

d) Apenas I e II.   

e) Apenas II e III.   



35. (UFRGS 2007) 

Sobre uma partícula, inicialmente em movimento retilíneo uniforme, é exercida, a partir de certo instante t, uma força resultante cujo módulo permanece constante e cuja direção se mantém sempre perpendicular à direção da velocidade da partícula.

Nessas condições, após o instante t,

a) a energia cinética da partícula não varia.   

b) o vetor quantidade de movimento da partícula permanece constante.   

c) o vetor aceleração da partícula permanece constante.   

d) o trabalho realizado sobre a partícula é não nulo.   

e) o vetor impulso exercido sobre a partícula é nulo.   



TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES:

Um cubo de massa 1,0 Kg, maciço e homogêneo, está em repouso sobre uma superfície plana horizontal. Os coeficientes de atrito estático e cinético entre o cubo e a superfície valem, respectivamente, 0,30 e 0,25. Uma força F, horizontal, é então aplicada sobre o centro de massa do cubo.

(Considere o módulo de aceleração da gravidade igual a 10,0 m/s2.)



36. (UFRGS 2010) 

Se a intensidade da força F é igual a 2,0 N, a força de atrito estático vale

a) 0,0 N.   

b) 2,0 N.   

c) 2,5 N.   

d) 3,0 N.   

e) 10,0 N.   

  

37. (UFRGS 2010) 

Se a intensidade da força F é igual a 6,0 N, o cubo sofre uma aceleração cujo módulo é igual a

a) 0,0 m/s2.   

b) 2,5 m/s2.   

c) 3,5 m/s2.   

d) 6,0 m/s2.   

e) 10,0 m/s2.   



38. (UFRGS 2011) 

Um cubo maciço e homogêneo, cuja massa é de 1,0 kg, está em repouso sobre uma superfície plana horizontal. O coeficiente de atrito estático entre o cubo e a superfície vale 0,30. Uma força F, horizontal, é então aplicada sobre o centro de massa do cubo.

(Considere o módulo da aceleração da gravidade igual a 10 m/s².)

Assinale o gráfico que melhor representa a intensidade f da força de atrito estático em função da intensidade F da força aplicada.

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TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES:

Dois blocos, de massas m1=3,0 kg e m2=1,0 kg, ligados por um fio inextensível, podem deslizar sem atrito sobre um plano horizontal. Esses blocos são puxados por uma força horizontal F de módulo F=6 N, conforme a figura a seguir.



(Desconsidere a massa do fio).


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39. (UFRGS 2012) 

As forças resultantes sobre m1 e m2 são, respectivamente,

a) 3,0 N e 1,5 N.   

b) 4,5 N e 1,5 N.   

c) 4,5 N e 3,0 N.   

d) 6,0 N e 3,0 N.   

e) 6,0 N e 4,5 N.   

  

40. (UFRGS 2012) 

A tensão no fio que liga os dois blocos é

a) zero.   

b) 2,0 N.   

c) 3,0 N.   

d) 4,5 N.   

e) 6,0 N.   



41. (UFRGS 2013) 

Um estudante movimenta um bloco homogêneo de massa M, sobre uma superfície horizontal, com forças de mesmo módulo F, conforme representa a figura abaixo. 

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Em X, o estudante empurra o bloco; em Y, o estudante puxa o bloco; em Z, o estudante empurra o bloco com força paralela ao solo.



A força normal exercida pela superfície é, em módulo, igual ao peso do bloco

a) apenas na situação X.   

b) apenas na situação Y.   

c) apenas na situação Z.   

d) apenas nas situações X e Y.   

e) em X, Y e Z.   



42. (UFRGS 2013) 

Em 6 de agosto de 2012, o jipe “Curiosity" pousou em Marte. Em um dos mais espetaculares empreendimentos da era espacial, o veículo foi colocado na superfície do planeta vermelho com muita precisão. Diferentemente das missões anteriores, nesta, depois da usual descida balística na atmosfera do planeta e da diminuição da velocidade provocada por um enorme paraquedas, o veículo de quase 900 kg de massa, a partir de 20 m de altura, foi suave e lentamente baixado até o solo, suspenso por três cabos, por um tipo de guindaste voador estabilizado no ar por meio de 4 pares de foguetes direcionais. A ilustração abaixo representa o evento.

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O cabo ondulado que aparece na figura serve apenas para comunicação e transmissão de energia entre os módulos.

Considerando as seguintes razões: massa da Terra/massa de Marte ~ 10 e raio médio da Terra/raio médio de Marte ~ 2, a comparação com descida similar, realizada na superfície terrestre, resulta que a razão correta entre a tensão em cada cabo de suspensão do jipe em Marte e na Terra (TM/TT) é, aproximadamente, de

a) 0,1.   

b) 0,2.   

c) 0,4.   

d) 2,5.   

e) 5,0.   






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Física Resolvida - Grupos de estudos para Enem & Vestibular



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