Universidade Estadual do Centro-OesteCampus Universitario Centro Politecnico - CEDETEGSetor de Ciencias Exatas e de TecnologiaDepartamento de Fısica

Curso: Agronomia Serie: 1o Ano de 2011Disciplina: Fısica Semanal: 06 C/H

Turno: Integral Codigo: 1106Carga horaria: 102

Lista B - Data da prova: 03/06/2011

Densidades

1. Um balao de vidro, de 200 mL, esta cheiocom agua, a 4oC. Aquecido a 80oC, o balaoperde 6g de agua. Qual a densidade da aguaa 80oC? (Desprezar, no calculo, a expansaodo balao.)

2. Uma barra de ouro tem 5 cm×10 cm×20 cm.Qual o seu peso?

3. Um cilindro de cobre tem 6 cm de compri-mento e 2 cm de raio. Calcular a sua massa.

4. Um balao de vidro, de 60 mL, esta cheiode mercurio a 0oC. Quando a temper-atura sobe para 80oC, transbordam do balao1, 47 g de mercurio. Admitindo que o vol-ume do balao seja invariavel, calcular a den-sidade do mercurio a 80oC, sendo a sua den-sidade a 0oC igual a 13, 645× 103 kg/m3.

Pressao

5. Uma represa retangular, com 30 m delargura, suporta uma massa de agua com aaltura de 25 m. Calcular a forca horizontaltotal que age sobre a represa.

6. O pistao de uma prensa hidraulica tem umraio de 20 cm. Que forca deve ser aplicadaao pistao pequeno, de 2 cm de raio, paraque no maior se possa sustentar ou elevarum carro de 3000 kg?

7. As leituras dos barometros sao dadas em cer-tos paıses em polegadas de mercurio. Cal-cular a pressao, em polegadas de mercurio,correspondente a 101 kPa.

8. Um elevador hidraulico e usado para elevarum automovel de 1500 kg. O raio do eixo doelevador e de 8 cm e o pistao de 1 cm. Queforca deve ser aplicada ao pistao para elevaro automovel?

9. Muitas pessoas pensam, ingenuamente, quese um tubo flexıvel estiver com a bocaflutuando acima do nıvel da agua serapossıvel respirar atraves dele enquanto es-tiverem mergulhadas. Esquecem-se, porem,da pressao da agua que se opoe a expansaodo torax e dos pulmoes. Imagine que voceseja capaz de respirar deitado no chao comum peso de 400 N sobre a caixa toracica. Aque profundidade, na agua, voce conseguiriarespirar, admitindo que a area frontal dacaixa toracica seja de 0, 09 m2.

10. Um lıquido de densidade ρ0 enche os vasoscomunicantes de uma prensa hidraulica. Asareas das secoes retas sao A e 3A. Deter-minar a variacao na altura dos nıveis se umcorpo de massa m e densidade ρ′ = 0, 8ρ0

for colocado em um dos vasos.

Empuxo

11. Uma balsa de area A, espessura h e massa600 kg, flutua na agua com 7 cm imersos.

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Quando uma pessoa fica de pe sobre ela, aparte imersa e de 8, 4cm. Qual a massa dapessoa?

12. A densidade da cortica e 200 kg/m3. Cal-cular a fracao do volume de uma rolha decortica imersa quando a rolha flutua naagua.

13. Uma pedra de massa M, com densidade igualao dobro da densidade da agua, esta nofundo de um aquario cheio de agua. A forcaexercida sobre a pedra pelo fundo do tanquee

(a) 2Mg.

(b) Mg.

(c) Mg/2.

(d) zero.

(e) impossıvel de calcular com as in-formacoes dadas.

14. Um aquario, com um peixe, esta equilibradonum prato de uma balanca. Num certo in-stante, o peixe nada para a superfıcie paraapanhar comida. O que acontece com aleitura da balanca? Explique a sua resposta.

15. Um corpo de 200 g de chumbo e outro de200 g de cobre estao no fundo de um aquariocheio de agua. Que afirmacao, entre asseguintes, esta correta?

(a) O empuxo sobre o chumbo e maior doque sobre o cobre.

(b) O empuxo sobre o cobre e maior do so-bre o chumbo.

(c) O empuxo nao varia de um para outrocorpo.

(d) Nada se pode dizer sem outras in-formacoes.

16. Um corpo flutua na agua com 80 % do seuvolume imerso. O mesmo corpo, colocadoem outro lıquido, flutua com 75 % do seuvolume imerso. Determinar a densidade docorpo e a densidade relativa do lıquido.

17. Um pedaco de cortica pesa 0, 285N noar. Mantido sob a agua, preso a um di-namometro, provoca a leitura de 0, 855 NCalcular a densidade da cortica.

Equacao da Continuidade eEquacao de Bernoulli

18. O jato de agua que cai de uma torneira ficamais estreita a medida que avanca. Expliquepor que.

19. Um grande tanque de agua tem pequenoorifıcio a distancia h da superfıcie libre dolıquido. Calcular a velocidade do escoa-mento da agua atraves do orıficio.

20. Um grande tanque de agua tem um san-gradouro a distancia h da superfıcie livre ede altura H. O sangradouro e provido de pe-queno tubo horizontal. Estimar a distanciax que o jato de agua alcanca.

21. Um repuxo e projetado para lancar uma col-una de agua a 12 m de altura. O bocal deprojecao do jato tem 1 cm de diametro e estano nıvel do solo. A bomba de compressaoesta 3 m abaixo deste nıvel e injeta aguano bocal atraves de um cano com 2 cm dediametro. Estimar a pressao exercida pelabomba sobre a agua.

22. A pressao da agua que passa por um tubohorizontal de 2 cm de diametro e 142 kPa. Avazao do escoamento e de 2, 8 L/s. Apartirde um certo ponto, o tubo sofre estrangula-mento e a pressao se reduz a 101 kPa. Qualsera o diametro da secao estrangulada.

Capacidade Calorıfica,

Calor Especıfico e Calor Latente

23. Que quantidade de calor e necessaria paraelevar de 20oC a temperatura de 3 kg de co-bre? [R: 23,2 kJ]

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24. Colocam-se 600 g de granalha de chumbo, a100oC, num calorımetro de alumınio, com amassa de 200 g, contendo 500 g de agua, ini-cialmente a 17, 3oC. A temperatura final deequilıbrio do calorımetro com a granalha ede 20oC. Qual o calor especıfico do chumbo?(O calor especıfico do vaso de alumınio e0,900 kJ/kg ·K) [R: 0, 128kJ/kg ·K]

25. Que quantidade de calor e necessaria paraaquecer 1,5 kg de gelo, na pressao de1 atm, de −20oC ate que toda a amostrase tenha transformado em vapor de agua?[R: 4,58 MJ]

26. O corpo A tem o dobro da massa e o dobrodo calor especıfico do corpo B. Como se com-param as respectivas variacoes de temper-atura quando ambos recebem quantidadesde calor iguais?

27. Uma casa solar tem cerca de 105kgde con-creto (calor especıfico = 1, 00kJ/kg · K).Qual a quantidade de calor cedida pelo con-creto ao se resfriar de 25oC ate 20oC? [R:5× 105kJ ]

28. Que quantidade de calor deve ser removidapara que 100 g de vapor de agua, a 150oC,sejam resfriados e congelados em 100 g degelo a 0oC? (O calor especıfico do vapor deagua e 2, 01 kJ/kg ·K) [R: 402 kJ]

29. Se 500 g de chumbo fundido, a 327oC, foremderramados numa grande cavidade abertanum bloco de gelo, a 0oC, qual a quantidadede gelo que sera fundida? [R: 100 g]

30. Um automovel de 1400 kg, trafegando a80 km/h, e freado ate parar. Qual deve sera massa do tambor de aco dos freios paraque a sua temperatura nao atinja valor su-perior a 120oC? O calor especıfico do aco dotambor e de 0, 11 cal/g ·K. [R: 6,25 kg]

A velocidade da Luz

31. No experimento de Fizeu, a roda tinha 720dentes e a luz era observada quando a roda

estava girando com uma velocidade de 25,2revolucoes por segundo. Se a distancia daroda ate o espelho era de 8,63 km, qual foi ovalor que Fizeu obteve para a velocidade daluz? [R: c = 3, 14× 108m/s]

32. A galaxia espiral da constelacao deAndromeda esta a cerca de 2 × 1019km daTerra. Qual o valor desta distancia em anos-luz? [R: 2, 1× 106 anos-luz]

33. Quais das informacoes a seguir, a respeitodasde ondas luminosas de diversas cores novidro, sao verdadeiras?

(a) As ondas luminosas de todas as corestem a mesma velocidade no vidro.

(b) As ondas violetas sao as mais rapidas;as vermelhas, as mais lentas.

(c) As ondas vermelhas sao as maisrapidas; as violetas, as mais lentas.

(d) As ondas verdes sao as mais rapidas; asvermelhas e violetas, as mais lentas.

(e) As ondas vermelhas e violetas sao asmais rapidas; as verdes, as mais lentas.

34. Um feixe de luz vermelha monocromatica,cujo comprimento de onda no ar e 700 nm,esta viajando na agua. (a) Qual e o com-primento de onda na agua? (b) Um mer-gulhador observa a luz com a mesma cor oucom uma cor diferente do que se estivesse noar?

Reflexao e Refracao

35. A densidade e o ındice de refracao da at-mosfera diminuem com a altitude. Expliquepor que e possıvel ver o sol mesmo depoisque ele se pos. Por quep Sol poente pareceachatado?

36. Determine o angulo de refracao de um raiode luz no ar que penetra em um reservatoriocom agua com um angulo de incidencia (a)de 20o; (b) de 30o; (c) de 45o; (d) de 60o.Faca diagrama mostrando os percursos dos

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raios. [R: (a) 14, 9o; (b) 22, 1o; (c) 32, 1o; (d)40, 6o]

37. Um feixe luminoso que esta viajando pelo arentra na agua com um angulo de incidenciade 45o. Se o ındice de refracao da agua e1,33, qual e o angulo de refracao? [R: 32, 1o]

38. Determine a velocidade da luz na agua e novidro. [R: 2, 26× 108m/s e 2× 108m/s]

39. Uma placa de vidro com um ındice de re-fracao de 1,5 esta mergulhada em agua comum ındice de refracao de 1,33. Determineo angulo de refracao de um raio de luz naagua que penetra no vidro com um angulode incidencia (a) de 60o; (b) de 45o; (c) de30o. [R: (a) 50, 2o; (b) 38, 8o; (c)26, 3o]

40. Repita o Problema 39 supondo que a luz seencontra inicialmente no vidro.

Reflexao interna total

41. Um certo vidro tem um ındice de refracaoη = 1, 50. Qual e o angulo crıtico para re-flexao interna total na interface entre o vidroe o ar, para o qual η = 1, 00? [R: 41, 8o]

42. Qual e o angulo crıtico para reflexao internatotal no caso de um raio de luz na agua queincida na interface agua-ar? [R: 48, 6o]

43. Uma fonte de luz pontual esta localizada5 m abaixo da superfıcie de um lago. De-termine a area do cırculo na superfıcie dolago pelo qual passam os raios emitidos pelafonte que conseguem atravessar a interfaceagua-ar. [R: 102 m2]

Espelhos Planos

44. Uma imagem virtual pode ser fotograda?

45. Dois espelhos planos fazem um angulo de90o. Mostre, considerando um objeto situ-ado em um ponto arbitrario em relacaoaos espelhos, que existem tres imagens para

cada posicao do objeto. Trace os raios cor-respondentes a essas tres imagens.

Espelhos Esfericos

46. Um objeto esta a 12 cm de um espelhoconcavo com um raio de curvatura de 6 cm.Determine (a) a distancia focal do espelho;(b) a distancia da imagem. [R: (a) 3 cm; (b)4 cm]

47. Um espelho concavo tem uma distancia fo-cal de 4 cm. (a) Qual e o raio de curvatura?(b) Determine a distancia da imagem paraum objeto situado a 2 cm do espelho. [R:(a) 8 cm; (b) 4 cm]

48. Um objeto com 2 cm de altura esta situadoa 10 cm de distancia de um espelho convexocom um raio de curvatura de 10 cm. Deter-mine (a) a posicao da imagem; (b) a alturada imagem. [R: (a) -3,33 cm; (b) 0,666 cm]

49. Determine a posicao e a ampliacao lateralda imagem de um objeto situado a 5 cm dedistancia do espelho do Problema 48 e de-senhe um diagrama de raios. [R: -2,5 cm;+0,5; a imagem e ereta, virtual e menor queo objeto]

50. Verdadeiro ou Falso:

( ) A imagem virtual formada por um es-pelho concavo e sempre menor que oobjeto.

( ) Um espelho concavo sempre forma umaimagem virtual.

( ) Um espelho convexo nunca forma umaimagem real de um objeto real.

( ) Um espelho concavo nunca forma umaimagem real ampliada de um objeto.

51. Em que circunstancias um espelho concavoproduz uma imagem ereta? Uma imagemvirtual? Uma imagem menor que o objeto?Uma imagem maior que o objeto?

52. Resolva o Problema 51 para um espelho con-vexo.

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53. Um espelho esferico concavo tem um raio decurvatura de 40 cm. Trace diagramas deraios para localizar a imagem (se esta exi-stir) de um objeto situado a (a) 100 cm; (b)40 cm; (c) 20 cm; (d) 10 cm do espelho. Emcada caso, verifique se a imagem e real ouvirtual, ereta ou invertida; aumentada, re-duzida ou do mesmo tamanho que o objeto.

Lentes Delgadas

54. Um objeto e colocado a 40 cm de uma lentecuja distancia focal e -10 cm. A imagem e

(a) real, invertida e reduzida.

(b) real, invertida e aumentada.

(c) real, ereta e reduzida.

(d) real, ereta e aumentada.

(e) virtual, invertida e aumentada.

(f) virtual, invertida e reduzida.

(g) virtual, ereta e reduzida.

(h) virtual, ereta e aumentada.

55. As lentes delgadas especificadas a seguir saofeitas de um vidro cujo ındice de refracaoe 1,5. Faca um desenho de cada lente edetermine a distancia focal no ar: (a) bi-convexa, r1 = 10cm, r2 = −21cm; (b)

palno-convexa, r1 = ∞, r2 = −10cm; (c)biconcava, r1 = −10cm, r2 = +10cm; (d)plano-concava, r1 = ∞, r2 = +20cm. [(a)13,5 cm; (b) 20 cm; (c) -10 cm; (d) -40 cm]

56. Uma lente delgada de vidro biconvexa, comındice de refracao η = 1, 5, tem raios de cur-vatura cujos valores absolutos sao 10 cm e15 cm. Determine a distancia focal. [R:12 cm]

57. Uma lente delgada biconvexa tem um ındicede refracao η = 1, 6 e raios de curvatura demesmo valor absoluto. Se a distancia focal e15 cm, qual o modulo dos raios de curvatura?[R: 18 cm]

58. Mostre que se a lente do Problema 55 formontada ao contrario, com a luz incidindona superfıcie com maior raio de curvatura, adistancia focal sera a mesma.

59. Uma lente biconcava tem um ındice de re-fracao de 1,5 e os valores absolutos dos raiosde curvatura sao 10 cm e 15 cm. Determine(a) a distancia focal; (b) a potencia da lente.[R: -12 cm e -8,33 D]

60. Um objeto com 1,2 cm de altura e colocado a4 cm da lente biconvexa. Determine, graficae algebricamente, a posicao da imagem; ver-ifique se e real ou virtual e calcule a altura.[R: -6 cm, 1,8 cm]

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