Questões de Concurso

Em um laboratório de termodinâmica, um docente de Física propõe aos seus alunos a análise de um protótipo de máquina térmica que opera em regime cíclico utilizando gás hélio como substância de trabalho. O dispositivo realiza trocas de calor com dois reservatórios térmicos mantidos a temperaturas constantes de 27,0 o C (fonte fria) e 127 o C (fonte quente). O ciclo operacional do protótipo é composto pelas seguintes etapas sucessivas:

1. uma expansão isotérmica em contato com a fonte quente;

2. uma expansão adiabática até que o gás atinja a temperatura da fonte fria;

3. uma compressão isotérmica em contato com a fonte fria;

4. uma compressão adiabática que retorna o gás ao seu estado inicial.

Com base nos princípios da Segunda Lei da Termodinâmica e considerando-se que o hélio se comporta como um gás ideal nas condições descritas, a fração máxima do calor absorvido da fonte quente que pode ser convertida em trabalho útil por essa máquina é de

Em um laboratório de testes de combustíveis e lubrificantes militares, um engenheiro projeta um sistema de aquecimento controlado para simular as condições de operação de um fluido hidráulico. O dispositivo consiste em um cano isolado termicamente, no interior do qual o fluido escoa com vazão volumétrica constante. Em uma seção do cano, o fluido atravessa um resistor elétrico de imersão que eleva sua temperatura de forma estável. Os resultados das medidas realizadas no teste foram resumidos na Tabela a seguir. Adotando-se a conversão 1,00 cal = 4,00 J e considerando- -se desprezíveis as trocas de calor entre o fluido e o cano, o valor da resistência elétrica do resistor, em Ω, utilizado nesse sistema é

Durante um exercício de tiro de artilharia de campanha em um campo de treinamento do Exército Brasileiro, uma guarnição utiliza um canhão de massa 2,00 x 103 kg para disparar um projétil de massa 10,0 kg. O disparo ocorre horizontalmente e o projétil abandona a boca do canhão com uma velocidade de 400 m/s em relação ao solo horizontal. O sistema de amortecimento do canhão é projetado para dissipar a energia cinética de recuo por meio de uma força de resistência mecânica constante exercida por freios hidráulicos, conforme esquematizado na Figura a seguir. Considerando-se que o sistema canhão-projétil está inicialmente em repouso e que a força média de resistência ao recuo é de 8,00 x 10³ N, a distância em metros percorrida pelo canhão durante o seu recuo até parar totalmente é de, aproximadamente

O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é uma das tecnologias modernas que mais dependem de correções para funcionar com precisão. Os satélites que compõem o GPS orbitam a Terra a velocidades de aproximadamente 14.000 km/h. Devido a essa alta velocidade escalar em relação à superfície terrestre, os engenheiros e físicos responsáveis pelo sistema observam que os relógios atômicos a bordo dos satélites sofrem um atraso sistemático de cerca de 7,0 ms por dia em comparação com os relógios idênticos situados nas estações de controle no solo.

Considerando-se apenas o efeito descrito de atraso devido à velocidade orbital, a causa fundamental desse fenômeno é a

Uma professora de Física está gravando uma aula experimental. Ela está sentada em um banco que pode girar livremente em torno de um eixo vertical e segura um giroscópio didático (uma roda de bicicleta com manoplas no eixo) que gira rapidamente no sentido mostrado na Figura a seguir.
Na cena inicial, a professora está em repouso, de perfil para a câmera. Para concluir a gravação, ela precisa girar com o banco para sua esquerda, ou seja, no sentido anti-horário como visto de cima.
Para atingir esse objetivo utilizando apenas as propriedades de conservação do momento angular, a professora deve