2ª Chamada e Exame

 Prova de 2ª Chamada

Seguirá o padrão da prova realizada em sala

Dia 06/12

 Exame

Princípio de Arquimedes

Calor Latente e Calor Sensível

Dilatação Térmica

Velocidade Média (em trechos)

Lei de Coulomb

Dia 08/12

Estudando para a Prova

 Temas que estarão em nossa prova:

Aula 10 - Exercícios de Sala

 1> Quantos elétrons é preciso remover de uma moeda para deixá-la com uma carga de +1,0 x 10ˆ-7 C?

2> Uma partícula com carga de +3,00 x 10ˆ-6 C está a 12 cm de distância de uma segunda partícula com carga de -1,50 x 10ˆ-6 C. Calcule o módulo da força eletrostática entre as partículas.

3> Existe uma corrente de 5,0 A em um resistor de 10 Ohms que dura 4 min. (a) Quantos coulombs e (b) quantos elétrons atravessam qualquer seção transversal do resistor neste intervalo de tempo?

4> Um resistor ôhmico é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 5 A, quando submetido a uma d.d.p. de 100 V. Determine:
(a)   a resistência elétrica do resistor;

(b)  a intensidade de corrente que percorre o resistor quando submetido a uma d.d.p. de 250 V;

(c)   a d.d.p. a que  deve ser submetido para que a corrente que o percorre tenha intensidade de 2 A.

5> Variando-se a d.d.p. V nos terminais de um resistor ôhmico, a intensidade da corrente i que o percorre  varia de acordo com o gráfico da figura:

Determine:

(a) a resistência elétrica do resistor;

(b) a intensidade de corrente que atravessa o resistor quando a d.d.p. em seus terminais for 100 V;

(c) a d.d.p. que deve ser estabelecida nos terminais desse resistor para que ele seja percorrido por corrente de intensidade 6 A.

Aula 10 - Eletricidade

Slides da aula 10

 I - Viagens na Eletricidade

Vídeo sobre Nikola Tesla

II - Estrutura da Matéria

Falaremos do Modelo Atômico, Carga Elétrica e quantização da Carga elétrica. A maneira como devemos determinar a carga de um corpo:

Falaremos sobre a Lei de Coulomb, onde a Força eletrostática depende da carga que os corpos possuem (diretamente proporcional). A força eletrostática também depende da distância entre os corpo (inversamente proporcional). E por último depende do meio material, representado pela constante eletrostática.

Resolveremos alguns exercícios, onde se destaca nosso primeiro problema clássico. Encontrar a posição para uma terceira carga anular sua força resultante mediante a outras duas cargas.

Veja um vídeo sobre o assunto no Universo Mecânico - Eletricidade Estática

Campo Elétrico

Falaremos sobre o Campo Elétrico - região ao redor de uma carga onde ocorre interação elétrica.

Falaremos também dos conceitos de energia potencial elétrica, potencial elétrico e diferença de potencial elétrico.

ENTENDA MELHOR O QUE É d.d.p

Para uma melhor compreensão da importância da d.d.p. dentro da eletricidade iremos fazer uma analogia com a hidrostática.

Observe a figura 5a abaixo e note que o nível do líquido é o mesmo dos dois lados do tubo (vaso comunicante). Neste caso não existe movimento do líquido para nenhum dos dois lados. Para que ocorra movimento é necessário um desnivelamento entre os dois lados do tubo (observe a figura 5b).

(5a)                                             (5b)

Neste caso o líquido tenderá a se mover até que os dois lados do tubo se nivelem novamente (figura 5c). Podemos concluir que para existir movimento é necessário que exista uma diferença de nível entre os dois lados do tubo (d.d.n.).

(5c)                                         (5d)

Para que o líquido fique sempre em movimento, podemos colocar uma bomba para retirar a água de um lado para o outro, fazendo com que sempre haja uma d.d.n. entre os dois tubos (figura 5d).

Podemos fazer uma analogia da situação descrita anteriormente com o movimento das cargas elétricas. Para isso vamos trocar os tubos por condutores elétricos (fios), a bomba por um gerador (pilha) e passaremos a ter a seguinte situação:

Da mesma forma que a bomba mantém uma diferença de nível para manter o movimento do líquido, o gerador mantém a diferença de potencial elétrico (d.d.p.) para manter o movimento ordenado de elétrons. Esquematicamente temos:

Pode-se verificar que no condutor, o sentido da corrente elétrica é da extremidade de maior potencial (pólo positivo) para a extremidade de menor potencial (pólo negativo).

A seguir definiremos corrente elétrica e como proceder para calcular:

Depois mostraremos o conceito de Resistência Elétrica e a Lei de Ohm:

Um pouco sobre Resistência Elétrica e Georg Simon Ohm

Fecharemos a aula falando da Associação de Resistores.

Aula 8 - Parte Final - Termodinâmica

 Abaixo você encontra continuação de nossa aula 8 - Termodinâmica:

Iniciação Tecnológica - Guindaste com Eletroímã

 Grupos e Testes

3º Lugar

2º Lugar

1º Lugar

Resultados

Aula 9 - Guindaste com Eletroímã

 Em nossa aula 9, teremos a competição do Guindaste. 

A COMPETIÇÃO SERÁ NA SALA DE AULA

 

1> Guindaste: O grupo deverá construir um Guindaste com alavanca e acoplar um eletroímã no mesmo. Os materiais a serem utilizados são: madeira, pregos, parafusos, carretéis (outros), 1 pilha de até 1,5 V, fios e peça metálica. O objetivo é atrair o maior número de clipes possível. O enrolamento do eletroímã será realizado no dia da competição em sala de aula. Os grupos terão 40 minutos para enrolar e acoplar ao guindaste que deverá estar pronto para receber a peça.

2> Materiais: 

• Para construir o guindaste está liberado qualquer tipo de material.
• 1 pilha de até 1,5 V. É proibido utilizar bateria.
• fio para fazer o eletroímã.
• peça metálica onde o fio será enrolado.

3> Regras de Construção:

1. O guindaste deverá possuir uma base sempre fixa ao chão.
2. O levantamento do eletroímã pelo guindaste será feito através de uma alavanca com fio e roldana contida no guindaste.
3. O guindaste deverá levantar clipes pela atração magnética, fica proibido o levantamento mecânico dos mesmos.
4. O guindaste não deverá possuir mais de 80 cm de altura.
5. Qualquer dúvida na construção o professor deve ser procurado.

4> A competição:

• No dia da competição, cada grupo deverá trazer seu guindaste pronto, mas o eletroímã será enrolado na hora (30 minutos) e a conexão com a pilhas também será feita no momento da competição.
• Cada grupo terá 2 chances de levantamento de clipes (O levantamento se completa após 10 segundos de atração).
• O grupo vencedor é aquele que conseguir a maior massa de clipes em uma das tentativas. Se houver empate fica valendo o segundo resultado. Se o empate continuar os grupos envolvidos farão novas tentativas até o desempate.

O Relatório deve conter:

1> Nomes completos e curso

2> Objetivos do projeto

3> Projeto do Guindaste (desenho, foto, dimensões)

4> Problemas e Soluções

5> Física no Projeto - Descrever.

6> Conclusão

7> Referências

Aula 8 - Exercícios de Sala

1> Em Nova Iorque é muito comum a temperatura de 72ºF. Determine o valor dessa temperatura em graus Celsius.

2> Qual temperatura possui mesmo valor numérico nas escalas Celsius e Fahrenheit?

3> (a) Em 1964, a temperatura no vilarejo siberiano de Oymuakon atingiu - 71ºC. Que temperatura é esta na escala Fahrenheit? (b) A temperatura mais alta oficialmente registrada na parte continental dos Estados Unidos foi de 134ºF no Vale da Morte, Califórnia. Qual é esta temperatura na escala Celsius?

4> Um cubo de aresta igual a 10 cm possui temperatura de 10ºC e coeficiente de dilatação linear 2x10ˆ-5 ºCˆ-1. No caso do cubo ser aquecido até 110ºC, determine: (a) a variação da aresta; (b) a variação da área de uma de suas faces; (c) a variação do volume do cubo.

5> A calibragem dos pneus de um veículo deve ser feita diariamente, garantindo, assim, o bom uso deles, sendo também uma das condições de segurança para a utilização do veículo. Recomenda-se, porém, que a calibragem se realize sempre com os pneus “frios”, ou seja, logo que se iniciar a rodagem. Considere que, antes de iniciar uma viagem, os pneus de um veículo foram calibrados com 33 psi, quando sua temperatura era de 14 °C; ao final da viagem, a temperatura dos pneus era de 75 °C. Além disso, não houve variação no volume do pneu, e o gás em seu interior comporta-se como um gás ideal.
Qual é a pressão aproximada nos pneus a temperatura de 75 °C? 
a) 176 psi.
b) 124 psi.
c) 58 psi.
d) 40 psi. 
e) 38 psi.

6> Estudos sobre o aquecimento global apontam que, devido ao aquecimento do planeta, pode ocorrer o derretimento das geleiras, aumentando o nível de água dos oceanos. Porém, a energia necessária para esse derretimento pode causar um esfriamento drástico no planeta. Suponha que todo o gelo das calotas polares tenha uma massa aproximada de 4×108 t, estando a temperatura média de −10°C. Considere:
cgelo = 0,5 cal/g⋅°C; Lfusão = 80 cal/g.
Qual é a quantidade de calor necessária para derreter toda essa massa de gelo em calorias?
a) 34×109 cal. 
b) 34×1015 cal. 
c) 34×1012 cal. 
d) 30×1015 cal.

e) 30×1012 cal.

7> Um gás que pode ser considerado ideal está confinado em um recipiente com êmbolo móvel para estudos de seu comportamento em transformações termodinâmicas, em um volume de 2 L a pressão de 4 atm. Em uma das transformações, foi colocado por 3 min sobre a chama de uma fonte térmica com potência de 8 W, e com os dados coletados, elaborou-se o gráfico mostrado na Figura.

Analise as afirmativas a seguir e assinale V para verdadeiro e F para falso:

• (  ) O gás sofreu uma expansão isobárica.
  
• (  ) A fonte térmica forneceu 24 J para o gás.
  
• (  ) O trabalho realizado pelo gás foi de 6 J.
  
• (  ) O gás sofreu um aquecimento, pois sua energia interna aumentou 18 J.
  
• (  ) O rendimento dessa transformação gasosa foi de, aproximadamente, 42%.
  Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
  

1. a)  F – V – V – V – F.
   
2. b)  V – F – F – V – F.
   
3. c)  V – V – F – V – V.
   
4. d)  V – F – F – F – F.
   
5. e)  V – F – F – F – V.

Aula 8 - Temperatura - Calor - Termodinâmica

Em nossa 8ª Semana de Aula, estaremos falando de temperatura. Estaremos definindo temperatura, discutindo escalas termométricas, como Celsius, Fahrenheit e Kelvin:

Falaremos sobre o tema expansão térmica:

Terminaremos falando sobre o estudo dos gases, variáveis de estado - pressão, volume e temperatura.

Universo Mecânico sobre Temperatura:

O Calor pode ser propagado de três formas diferentes, condução, convecção e irradiação

Temos o calor sensível, responsável pela mudança de temperatura e o calor latente, responsável pela mudança do estado físico.

Fecharemos a aula falando das Leis da Termodinâmica:

Aula 7 - Exercícios de Sala

1> O impacto da partícula de lixo que atinge a nave espacial Columbia produz uma pressão da ordem de 100 N/cm². Nessas condições e tendo a partícula 2 cm², a nave sofre uma força de:

(a) 100 N;      (b) 200 N;      (c) 400 N;      (d) 800 N;      (e) 1600N.

2> Determine a massa de um bloco de chumbo que tem arestas de 10 cm. Dado que a densidade do chumbo é igual 11,2 g/cm³.

3> Uma piscina com 5,0 m de profundidade está cheia com água. Determine:

(a)  a pressão hidrostática a 3,0 m de profundidade;

(b) a pressão absoluta no fundo da piscina;

(c) a diferença de pressão entre dois pontos separados, verticalmente, por 80cm.

Considere: g = 10 m/s² e p_atm = 1,0 x 10⁵ Pa

4> Num posto de gasolina, para a lavagem de um automóvel de massa 1000kg, o mesmo é erguido a uma certa altura. O sistema utilizado é uma prensa hidráulica. Sendo os êmbolos de áreas 10 cm² e 2000 cm² e a aceleração da gravidade local de 10 m/s², qual a força aplicada no êmbolo menor para equilibrar o automóvel ?

Uma prensa tem pistões de áreas iguais a 4 cm² e 200 cm². Aplica-se ao êmbolo menor uma força de 20 N. Este enunciado vale para as questões 7, 8 e 9.

5> A pressão no êmbolo menor é, em N/cm²:

(a) 5;               (b) 10;                        (c) 20;             (d) 40;                        (e) n.d.a.

6> A força que atua sobre o êmbolo de maior área é:

(a) 100 N;      (b) 500 N;      (c) 1000 N;    (d) 20000 N; (e) n.d.a.

7> Se o êmbolo menor descer de 120 cm, de quanto sobe o êmbolo maior ?

(a) 1,2 cm;     (b) 2,4 cm;     (c) 4,8 cm;     (d) 6,0 cm;     (e) n.d.a.

8> Um objeto com massa de 10 kg e volume 0,002 m³ é colocado totalmente dentro da água.

(a) Qual o valor do peso do objeto ?

(b) Qual a intensidade da força de empuxo que a água exerce no objeto ?

(c) Qual o valor do peso aparente do objeto ?

(d) Desprezando o atrito com a água, determine a aceleração do objeto.

Considere g = 10 m/s²

9> Um bloco de madeira flutua em água doce com dois terços do seu volume submerso. Em óleo, o bloco flutua com 0,90 do seu volume submerso. Encontre a densidade (a) da madeira e (b) do óleo. 

Aula 7 - Fluidos

Em nossa 7ª aula iniciaremos uma breve discussão sobre Noções de Mecânica dos Fluidos.

Poderíamos começar com alguns questionamentos:

Um barco no mar, por que não afunda? Por que não podemos mergulhar em grandes profundidades? O que ocorre com os nossos ouvidos ao subirmos ou descermos a serra? Como um carro é erguido num posto de gasolina?

Vamos ao mundo da Hidrostática.

Para solução dessas questões passaremos pelo conceito de densidade.

relação da massa pelo volume do corpo, por exemplo, a água possui densidade 1 g/cmˆ3 ou 1000 kg/mˆ3.

Discutiremos também o conceito de pressão.

relação da força aplicada e a área onde ela foi aplicada.

Passaremos pelo conceito de pressão atmosférica.

E então falaremos do conceito de pressão em líquidos, aplicando em duas formas - pressão hidrostática e pressão absoluta.

Logo após falaremos do Princípio de Pascal e sua aplicação na Prensa Hidráulica.

E finalmente apresentaremos o Princípio de Arquimedes.

Filme sobre Pascal - Curiosidade:

Princípio de Arquimedes:

Aula 6 - Exercícios de Sala

1> O gráfico abaixo mostra como a força aplicada sobre uma partícula varia com seu deslocamento. Determine o trabalho realizado pela força F entre 0 e 6 m.

Classifique, quanto ao tipo de trabalho nos trechos de 0 a 3 m, de 3 m a 5 m e 5 m  a 6 m.

2> Durante o semestre de primavera do MIT, os estudantes de dois dormitórios vizinhos travavam batalhas com grandes catapultas feitas com meias elásticas montadas nas molduras das janelas. Uma bola de aniversário cheia de corante é colocada em uma bolsa presa na meia, que é esticada até a extremidade do quarto. Suponha que a meia esticada obedeça à lei de Hooke com uma constante elástica de 100N/m. Se a meia é esticada 5m e liberada, que trabalho a força elástica da meia realiza sobre a bola quando a meia volta ao comprimento normal?

3> Se um foguete Saturno V e uma espaçonave Apolo acoplada ao foguete tinham uma massa total de 2,9 x 10ˆ5 kg, qual era a energia cinética quando atingiram uma velocidade de 11,2 km/s?

4> Em 10 de agosto de 1972, um grande meteorito atravessou a atmosfera terrestre sobre o oeste dos EUA e Canadá, como uma pedra que ricocheteia na água. A bola de fogo resultante foi tão forte que pôde ser vista à luz do dia e era mais intensa que o rastro deixado por um meteorito comum. A massa do meteorito era aproximadamente 4x10⁶ kg; sua velocidade era de cerca de 15km/s. Se ele tivesse penetrado a atmosfera verticalmente, teria atingido a superfície da Terra com aproximadamente a mesma velocidade. 

a) Calcule a perda de energia cinética do meteorito (em Joules) que estaria associada com o impacto vertical. 

b) Expresse a energia como um múltiplo da energia de explosivo de 1 megaton de TNT, que é de 4,2x10¹⁵ J. 

 c) A energia associada com a explosão da bomba atômica sobre Hiroshima era equivalente a 13 quilotons de TNT. A quantas bombas de Hiroshima o impacto do meteorito seria equivalente?

5> Vamos supor que um carrinho de montanha-russa esteja parado a uma altura igual a 10 m em relação ao solo. Calcule a velocidade do carrinho, nas unidades do SI, ao passar pelo ponto mais baixo da montanha-russa. Despreze as resistências e adote a massa do carrinho igual a 200 kg.