Avaliação de física do segundo ano do ensino médio estudo dos gases

1.  1) Um determinado gás esta em um recipiente, a pressão que atua sobre ele é de 2 atmosferas (atm) e, o volume em que se encontra é de 4 litros. Se aumentar o volume para 8 litros, qual será a nova pressão que atua sobre o gás nesse processo isotérmico?

a)    1        b) 4       c) 16       d) 32        e) N.d.

2.  2) Um  determinado gás esta em um recipiente, a pressão que atua sobre ele é de 2 atmosferas(atm), o volume em que se encontra é de 4 litros e, a temperatura de 200 kelvin. Se aumentar o volume para 8 litros, a pressão para 4 atmosferas. Qual será a nova temperatura que atua sobre o gás?

a)    50    b)  400       c) 600        d) 800         e) 1.600.

3.  3) Um recipiente flexível, contem um gás com uma temperatura de 400 kelvin e, o volume que ocupa é de 5 litros. Se aumentassem a temperatura para 800 kelvin, qual será o novo volume ocupado pelo gás nesse processo isobárico?

a)    2,5      b) 5         c) 10       d) 12          e) 14

4.  4) Um recipiente rígido, contem um gás com uma temperatura de 400 kelvin e, a pressão que atua sobre ele é de 4 atmosferas(atm). Qual será a nova pressão, se temos uma nova temperatura de 800 kelvin, processo isométrico?

a)     2       b) 8        c) 16        d) 32        e) 64.

5.    5) Utilizando a Lei de Clapeyron, um gás esta com um volume de 0,082 litros e a temperatura é de 300 Kelvin. Qual será a pressão que atua nas paredes do recipiente se temos 4 mols?

a)     50        b) 150       c) 300      d) 400     e) 600

Informações auxiliares para a solução dos exercícios:

Q=m.c.t;  Q=m.L;    V=λ f;  f=1/T;  T=1/f;    C=K–273;  T=2 ;   P1.V1=P2.V2;    P=F/A;  P1/T1=P2/T2; P=m.g;  F=m.a;  V1/T1=V2/T2; (P1.V1)/T1=(P2.V2)/T2     PV=n.R.T;    n=m/M;    N=(360/α)-1;   (C/5)=(F-2)/9; (F–32)/9=(K-273)/5   R=0,082 (atm.litro)/(mol.kelvin)           BOA PROVA

Avaliação de física do primeiro ano do ensino médio. Peso, força, trabalho e momento de uma força

1) Quais os valores do peso, da força normal, da força de arraste e da força de atrito e diga se o veículo movimentará. Dados: Massa = 500 kg, gravidade= 10m/s2, coeficiente de atrito = 0,5 e aceleração de 5 m/s2.

Peso=__________Força Normal=___________Força de arraste=_________ Força de atrito=__________O bloco movimentará: Sim ou Não.

Solução:

Peso= m.g = 500 x 10 = 5.000 Newton.

No plano horizontal o peso é considerado como a reação do plano e a força normal tem o valor do peso, isto é 5000 Newton.

Força de atrito = coeficiente de atrito x força normal.

Força de atrito = 0,5 x 5000 = 2500 Newton.

Força de arraste = m.a = 500 x 5 = 2.500 Newton.

Nessa situação o bloco não movimentará, a força de atrito tem o mesmo valor da força de arraste.

(Observar que nessa situação não utilizamos a explicação sobre o atrito estático e dinâmico, consideramos simplesmente o cálculo se o bloco movimentará ou não com os dados da situação proposta).

 2) Quais os valores do peso, da força normal, da força de arraste e da força de atrito e diga se o veículo movimentará. Dados: Massa = 100 kg, gravidade= 10m/s2, coeficiente de atrito = 0,2 e aceleração de 3 m/s2.

Peso=__________Força Normal=___________Força de arraste=_________ Força de atrito=__________O bloco movimentará: Sim ou Não.

 3) Qual é o valor do momento de uma força em relação a um determinado ponto se o valor da força é de 50 Newton e a distância da força até ao ponto de apoio é de 5 metros.?

a) 10 Nm b) 55 Nm c) 250 Nm d) 500 Nm e) 2.500 Nm.

Solução:

Solução:

Momento = força x distância.

M = 50 Newton x 5 metros

M = 250 Nm

 4) Qual é o valor do trabalho realizado por uma pessoa empurrando o carrinho da figura abaixo? Desprezar a força de atrito entre a roda do carrinho e o piso. Força de 100 Newton e a distância de 10 metros.

a) 10 Joule b) 50 Joule c) 110 Joule d) 1.000 Joule e) 1.010 Joule.

Solução:

Trabalho = Força x distância

T = 100 Newton x 10 metros

T = 1.000 Joule

 5) Qual é o valor de uma das forças do sistema em equilíbrio na figura abaixo, se temos o valor da massa do peso do lado B tem um valor de 300 kg?

a) 4 N b) 40 N c) 400 N d) 4.000 N e)40.000 N.

Solução:

Considerando o momento dos dois lados iguais, temos que:

Momento da força do lado A = Momento da força do lado B

Força x distância = Força x distância

O peso do lado A é:

PA = massa x gravidade

PA = 300 kg x 10 m/s2

PA = 3.000 Newton

Aplicando a fórmula física do momento das forças, considerando que o sistema fique em equilíbrio temos:

Força peso x distância = Força peso x distância.

PA x distância =   PB x distância m

PA x 3 metros = 3.000 x 4 metros

PA = 12.000 / 3

PA = 4.000 Newton.

 Informações auxiliares para a solução dos exercícios: Q=m.c.Δt; Q=m.L; Fat=µ.(FN); Ep=m.g.h; Ec=(m.v2)2; M=F.d; F1.d1=F2.d2; F=m.a; P=m.g; V=Δs/Δt; P=F/A; V=λ f; f=1/T; T=1/f; T=F.d; V=Vo+a.t V2=Vo2+2.a.S; S=So+Vo.t+½.a.t2; S=v.t; S=So+V.t; a=(Vf-Vi)/(Tf-Ti);. g = 10m/s2; µ = CA (Coeficiente de atrito). Boa prova!

Forças em equilíbrio considerando o momento de uma força

Forças em equilíbrio, considerando o momento de uma força.

Vamos considerar um balanço e de um dos lados temos a força de número 1 (F1) e uma distância (d1) distante dessa força até ao ponto de referência "A". Do outro lado do balanço, teremos uma força de número 2 (F2) e uma distância (d2) até ao mesmo ponto de referência "A".

Aplicando o momento de uma força dos dois lados do balanço até ao ponto "A", teremos:
Momento do lado 1 é igual ao momento do lado 1.
M1 = M2
F1 x d1 = F2 x d2

A força poderá ser dada em Newton e a distância em metro.

Exemplo 1:
F1 = 30 Newton.
d1 = 2 metros.

F2 = ?
d2 = 4 metros.

F1 x d1 = F2 x d2
30 x 2 = F2 x 4
60 = F2 x 4
60/4 = F2
F2 = 15 Newton.

Concluímos que quanto maior a distância da força, até ao ponto de apoio, menor será a força aplicada, nessa situação acima na F1 de 30 Newton temos uma distância de de 2 metros e, na força F2 de 15 Newton (sendo uma força menor), teremos uma maior distância (d2) de 4 metros.


Exemplo 2:






Exemplo 3:

Pressão

Figura 1: Medidor de pressão nas unidades de medida de psi e em bar.

Pressão

A pressão é calculada, dividindo a força peso pela área.

Pressão = (força) / (área)

Força = Newton (N)
Área = Metro quadrado (m2)

P = F/A

Exemplo:

Qual é o valor da pressão de um corpo que tem um peso de 20 Newton e a área da superfície de contato é de 2 metros quadrados (m2)?
Solução:
P = F/A
P = 20 / 2
P = 10 N/m2.

Isto significa que a superfície suporta uma força de 10 Newton em cada metro quadrado.

Pressão no fundo de um líguido.

Origem da fórmula física de pressão:


Exemplo de cálculo da pressão na unidade de atmosfera:









Pressão no fundo de um líquido.

A pressão no fundo de um líquido, depende da densidade do líquido em que esta o objeto, a gravidade do local, a profundidade em que se encontra o objeto.

Um outro dado interessante é a pressão atmosférica (p) e, atua na superfície do líquido.

Pfundo = d.g.h + p

A densidade (d) pode ser calculada em (quilograma por metro cúbico) kg/m3.

A gravidade (g) em (metro por segundo ao quadrado) m/s2.

A profundidade (h) em metro (m)

Exemplo 1:

Qual é a pressão que atua em um objeto no fundo de um líquido?

Dados:

Profundidade do objeto (h) = 10 metros.

Densidade do líquido (d) = 1.000 kg/m3.

Gravidade (g) = 10 m/s2
A pressão na superfície do líquido é de 100.000 N/m2 e, é considerado como 1 atmosférica (atm)

Solução:

P fundo = 1.000 x 10 x 10 + 100.000 

P fundo = 100.000 + 100.000  

P fundo = 200.000 N/m2
P fundo = 2 atm

Quanto mais profundo está um objeto, mais pressão esta atuando sobre ele, devido principalmente a quantidade de água acima da objeto e, uma das consequências é a gravidade puxando para baixo essa quantidade de água.

Forças que atuam em um corpo no plano horizontal.

Forças que atuam em um corpo no plano horizontal

No plano horizontal, temos várias forças que atual em um corpo, principalmente quando existe uma força para que arraste ou empurre esse corpo.

Temos o peso, a força normal, a força de arraste ou empurrar e a força de atrito. Na situação da figura acima a força é de arraste, pois estamos puxando o corpo para a direita.

Peso (P): O peso é sempre direcionado para baixo e o valor do peso do corpo depende da massa e da gravidade. P=m.g    P=1kg x 1m/s2  =  1 Newton.

Força Normal (FN): No plano horizontal a força normal é sempre contrária ao peso e direcionada para cima do bloco. É considerada com o mesmo valor do peso. Se o peso tem 50 Newton, a força normal também terá 50 Newton.

Força: Se há necessidade de movimentar o corpo, iremos executar uma força e, o valor da força será calculada multiplicando a massa do corpo com a aceleração. F=m.a   F=1kg x 1m/s2 = 1Newton.

Força de atrito: É uma força contrária ao peso. Pode ser calculada utilizando o valor da força normal e o coeficiente de atrito (C.A.). Os valores do coeficiente de atrito, dependem das superfícies de contato, isto é, a superfície do corpo com a superfície de apoio desse corpo.

Fat= (Coeficiente de atrito)  x   (força normal).

Se um corpo tem o valor do peso de 1 Newton, então a força normal no plano horizontal será também de um Newton. Considerando o valor do coeficiente de atrito entre as duas superfícies de 0,5, concluímos que a força de atrito será: Fat= 0,5 x 1 Newton = 0,5 Newton.

Nessa situação mostrada exemplificada acima, concluímos que o corpo movimentará, pois o valor da força é maior que o valor da força de atrito. F=1 Newton e a Fat=0,5 Newton.


Na situação abaixo, mostramos o sentido da forças que atuam em um corpo no plano horizontal, estando esse corpo em movimento.

Na situação, abaixo, poderemos considerar no cálculo da força, o valor da força peso, F=m.g

Exercícios propostos:

1) Um bloco de concreto deverá ser arrastado e a sua massa é de 50 kg. Será que conseguiremos arrasta-lo se aplicar uma aceleração de 2 m/s2. O coeficiente de atrito entre o bloco e o piso é de 0,6. Considerar nesse cálculo o valor da gravidade (g) de 10m/s2.

2) Como poderemos fazer para diminuir o atrito entre o bloco de concreto e o piso em que o bloco esta localizado.

3) No exercício anterior, refazendo os cálculos, qual deverá ser o valor da aceleração para que o bloco de concreto seja movimentado.

4)  Porque os pneus dos automóveis, quando ficam carecas (sem os sulcos na banda de rodagem), precisamos trocá-los para evitar um acidente nas estradas, principalmente nos dias de chuva?

5) Porque os carros de corrida de fórmula 1, utilizam os pneus lisos durante as corridas?

a) Para segurar o carro nas curvas.

b) Para alcançar uma maior velocidade.

c) Para o carro andar mais devagar.

d) O pneu liso é mais barato.

6) Durante uma chuva e em uma corrida de fórmula 1, porque os pneus são trocados de lisos para pneus com sulcos nas bandas de rodagem?

a) Maior aderência durante nas curvas.

b) Menor aderência nas curvas.

c) Não há necessidade, pois é somente diminuir a velocidade do carro de corrida.

d) Nenhuma das alternativas estão corretas.

Força de Atrito

Força de Atrito.

A força de atrito é considerada como uma força contrária a aplicação de uma determinada força. 

Quando puxamos um corpo qualquer, notamos que para fazermos uma determinada força nesse corpo, o corpo resiste ao esforço aplicado e, essa resistência é devido ao atrito provocado pelo contato do corpo com a superfície em que se encontra.

Quanto maior a rugosidade entre as superfícies de contato, maior será o atrito entre as duas superfícies e, consequentemente, faremos um maior esforço para puxar ou empurrador determinado corpo.

Para que possamos diminuir o atrito entre duas superfícies, poderemos como exemplo utilizar um líquido ou polir a superfície em que se encontra o corpo ou, a superfície do corpo em contato com o plano.

Fórmula Física:

Força de Atrito (Fat) = (coeficiente de atrito dinâmico) x (Força Normal).

No plano horizontal, a força normal tem o mesmo valor do peso (p=m.g).

Exemplo 1:

Qual é o valor da força de atrito de um bloco localizado no plano horizontal?

O peso do bloco tem um valor de 20 Newton.

Coeficiente de atrito entre as superfícies de contato tem um valor de 0,5

Solução do exemplo 1:

Considerando que o bloco esta no plano horizontal, concluímos que o valor da força normal tem o mesmo valor do peso, concluímos que a força normal é também de 20 Newton.

Força de atrito = (coeficiente de atrito) x (força normal)

Força de atrito = 0,5 x 20.

Força de atrito = 10 Newton.

Exercícios propostos:
1) Qual é o valor da força de atrito de um objeto de peso de 500 Newton? Considerar o coeficiente de atrito entre o objeto e o piso de 0,4.


2) Quando utilizamos um sapato, deveremos observar que quando começa a ficar muito usado, deveremos trocá-lo.
a) A sola do sapado, quando mais liso ficar, melhor para movimento das pessoas.
b) O solado do sapado deverá ser sempre liso.
c) O solado do sapado quando gasto, poderá dificultar o nosso caminhar, principalmente quando o piso é muito liso.