15
Movimento de Assistência Estudantil (M.A.E.) Física – Pré-PAAES – 2ª etapa (HIDROSTÁTICA) 1) A construção de grandes embarcações influenciou profundamente a história da humanidade, uma vez que, a partir delas, o homem pode se lançar nos oceanos, ampliando sua própria visão a respeito da geografia mundial. Para tal, foi necessário o emprego de princípios fundamentais da flutuação dos corpos na fabricação de tais artefatos. Imagine que, para a construção de uma antiga caravela, fossem empregados 12.800 Kg de madeira os quais, após acrescidos os equipamentos de bordo e a tripulação, fizessem com que a embarcação atingisse massa total de 14.400 Kg. Considere que a densidade da água doce é de 1,0 g/cm3 e a da água salgada é de 1,2 g/cm3. A partir desses dados, assinale a alternativa correta. A) Essa caravela só flutuará se o volume de água doce que seu casco deslocar for de, no mínimo, 12.000 litros. B) Essa caravela só flutuará se o volume de água salgada que seu casco deslocar for de, no mínimo, 12.000 litros. C) Essa caravela flutuará mais facilmente quando colocada em água doce, pois seu casco deslocará um volume de água menor se comparado a quando ela é colocada em água salgada. D) Se toda a madeira usada na caravela for compactada em um cubo maciço de 2m de aresta, pode-se dizer que tal cubo flutuará quando colocado na água salgada. 2) Dois corpos de mesma massa m e volumes V 1 e V 2 encontram-se totalmente submersos em um líquido de densidade ρ às profundidades h 1 e h 2 , respectivamente, conforme figura a seguir. Estando os dois corpos totalmente submersos e em equilíbrio (parados) no líquido, pode-se afirmar que. A) h 1 = h 2 , única maneira dos dois corpos estarem simultaneamente em equilíbrio. B) se V 1 = 2V 2 , então, h 2 = 2h 1 . C) V 1 = V 2 , e h1 e h2 podem assumir quaisquer valores (h 1 =h 2 ; ou h 1 <h 2 ; ou h1>h2). D) as profundidades dos corpos (totalmente submersos) em equilíbrio no líquido (h 1 e h 2 ) aumentam com a diminuição da densidade ρ do líquido. 3) Um iceberg (bloco de gelo com densidade volumétrica = 0,92 g/cm3) de volume Vo cm 3 (onde Vo é uma constante) bóia na água do mar (de densidade volumétrica = 1,03 g/cm 3 ). Esse iceberg derrete-se completamente e se mistura com a água do mar. A) Determine o volume do iceberg que se encontra submerso (parte que se encontra abaixo do nível da água do mar), antes de ele derreter. B) Encontre o volume total de água líquida (de densidade volumétrica = 1,0 g/cm 3 ), resultante da transformação do iceberg ao se derreter. C) Desprezando qualquer outro fator (como as variações de temperatura, salinização, densidade da água do mar, por exemplo) e utilizando apenas a comparação das respostas dos itens A e B, explique o que ocorrerá com o nível da água do mar (subirá, descerá, ou permanecerá inalterado) se icebergs boiando nessa água derreterem. 1

Lista de exercício 2ª etapa

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Page 1: Lista de exercício 2ª etapa

Movimento de Assistência Estudantil (M.A.E.)

Física – Pré-PAAES – 2ª etapa(HIDROSTÁTICA)

1) A construção de grandes embarcações influenciou profundamente a história da humanidade, uma vez que, a partirdelas, o homem pode se lançar nos oceanos, ampliando sua própria visão a respeito da geografia mundial. Para tal, foinecessário o emprego de princípios fundamentais da flutuação dos corpos na fabricação de tais artefatos. Imagine que,para a construção de uma antiga caravela, fossem empregados 12.800 Kg de madeira os quais, após acrescidos osequipamentos de bordo e a tripulação, fizessem com que a embarcação atingisse massa total de 14.400 Kg. Considereque a densidade da água doce é de 1,0 g/cm3 e a da água salgada é de 1,2 g/cm3.A partir desses dados, assinale a alternativa correta.A) Essa caravela só flutuará se o volume de água doce que seu casco deslocar for de, no mínimo, 12.000 litros.B) Essa caravela só flutuará se o volume de água salgada que seu casco deslocar for de, no mínimo, 12.000 litros.C) Essa caravela flutuará mais facilmente quando colocada em água doce, pois seu casco deslocará um volume deágua menor se comparado a quando ela é colocada em água salgada.D) Se toda a madeira usada na caravela for compactada em um cubo maciço de 2m de aresta, pode-se dizer que talcubo flutuará quando colocado na água salgada.

2) Dois corpos de mesma massa m e volumes V

1 e V 2 encontram-se totalmente submersos em

um líquido de densidade ρ às profundidades h

1 e h 2 , respectivamente, conforme figura a

seguir.

Estando os dois corpos totalmente submersos e em equilíbrio (parados) no líquido, pode-se afirmar que.

A) h1 = h 2 , única maneira dos dois corpos

estarem simultaneamente em equilíbrio.

B) se V1 = 2V 2 , então, h 2 = 2h1 .

C) V1 = V 2 , e h1 e h2 podem assumir

quaisquer valores (h1 =h 2 ; ou h1 <h 2 ; ou

h1>h2).D) as profundidades dos corpos (totalmente

submersos) em equilíbrio no líquido (h1 e h 2 )

aumentam com a diminuição da densidade ρdo líquido.

3) Um iceberg (bloco de gelo com densidade

volumétrica = 0,92 g/cm3) de volume Vo cm 3

(onde Vo é uma constante) bóia na água do

mar (de densidade volumétrica = 1,03 g/cm 3 ).

Esse iceberg derrete-se completamente e se mistura com a água do mar.A) Determine o volume do iceberg que se encontra submerso (parte que se encontra abaixo do nível da água do mar),antes de ele derreter.B) Encontre o volume total de água líquida (de

densidade volumétrica = 1,0 g/cm 3 ), resultante

da transformação do iceberg ao se derreter.C) Desprezando qualquer outro fator (como as variações de temperatura, salinização, densidade da água do mar, por exemplo) e utilizando apenas a comparação das respostas dos itens A e B, explique o que ocorrerá com o nível da água do mar (subirá, descerá, ou permanecerá inalterado) se icebergs boiando nessa água derreterem.

1

Page 2: Lista de exercício 2ª etapa

4) Considere um tubo em forma de U, aberto em ambas as extremidades, como o representado abaixo. Coloca-se em cada uma das extremidades do tubo um líquido diferente, não miscíveis: um, com massa

específica 1ρ e o outro, com massa

específica 2ρ , sendo 2ρ > 1ρ .

A pressão atmosférica é dada por Patm e a aceleração da gravidade é dada por g.Tendo como referência as informações dadas e as afirmações abaixo, assinale com (V) aquelas que são verdadeiras e com (F) aquelas que são falsas.1 ( ) A pressão em um ponto situado no meio de separação entre os dois líquidos (ponto A) será dada por

atmA PghP += 22ρ .

2 ( ) A pressão no ponto C é maior do que a pressão no ponto B.3 ( ) O valor da pressão no ponto B é

igual a gHPB 1ρ= .

4 ( ) A pressão no ponto C é maior do que a pressão no ponto A de uma

quantidade igual a 11ghP ρ=∆ .

5) Uma esfera está presa a um fio esticado, de massa desprezível, fixo no fundo de um recipiente com água, como mostra a figura abaixo.

Dados: Pressão atmosférica = 1 atm = 1 × 105 Pa

Aceleração da gravidade = 10 m/s2

Massa específica da água = 103 kg/m3

Com relação às informações apresentadas, assinale (V) para as afirmativas verdadeiras e (F) para as falsas.1 ( ) Uma vez que o objeto está totalmente submerso, podemos concluir que sua densidade é maior do que a da água.2 ( ) A tensão no fio é dada pela diferença entre o empuxo e o peso da esfera.3 ( ) A pressão atmosférica pode ser entendida como o peso de uma coluna de ar dividido pelo volume dessa coluna.4 ( ) A pressão total na base da esfera é de 1,1 atm.

6) Para incentivar os alunos a compreender melhor os conceitos da física que estavam estudando, um professor distribuiu entre seus estudantes dois blocos idênticos (cada um com 0,5 kg e 100 cm3), um recipiente com água, um pedaço de barbante, uma barra muito leve de 1 m de comprimento e um apoio. Quando todos possuíam seus “kits”, o professor pediu aos alunos que eles montassem um sistema de acordo com o diagrama abaixo e anotassem suas conclusões.

As conclusões de um dos estudantes, ao desprezar a massa da barra, estão listadas abaixo. Marque para cada uma delas (V) verdadeira ou (F) falsa.Dados: aceleração da gravidade: g = 10 m/s2

densidade da água: ρ = 1 g/cm3

1 ( ) Para que o sistema fique em

equilíbrio, 2 = 0,3 m.2 ( ) No equilíbrio, a força vertical feita pelo apoio sobre a barra é de 9 N.

2

H

1,0 m

h1

B C

AAA

ρ2

1

2

Page 3: Lista de exercício 2ª etapa

3 ( ) No equilíbrio, a tensão no fio que sustenta o corpo submerso é de 3 N.4 ( ) Se apoiarmos a barra, de modo

que 1 = 0,4 m, o sistema iniciará um movimento de rotação no sentido horário.

7) Um recipiente cilíndrico aberto, cuja área de base é A, contém água em seu interior. Uma barra cilíndrica maciça cuja área de base é S encontra-se em equilíbrio, parcialmente imersa na água, de modo que um comprimento da barra igual a h/2 está dentro do líquido. Nessa situação, a altura da coluna de água no recipiente é h, conforme figura abaixo.

Considerando as informações acima e sendo ρ a densidade da água, g o módulo da aceleração da gravidade local e patm a pressão atmosférica, marque para as alternativas abaixo (V) verdadeira, (F) falsa ou (SO) sem opção.1 ( ) O volume de água contida no recipiente é igual a Ah.

2 ( ) O empuxo aplicado à barra cilíndrica

imersa na água é igual a 2

gShρ.

3 ( ) A pressão total na base da barra cilíndrica imersa na água é: (patm + ρgh/2).4 ( ) Ao se retirar a barra cilíndrica da água haverá uma diminuição da altura da coluna de água igual a Sh/2A.8) Uma empresa de construção de estradas montou uma ponte desmontável flutuante de 4m de largura com uma massade 2.400Kg, sobre um rio de 60m de largura. Notou-se que, quando 10 caminhões iguais passavam ao mesmo temposobre a ponte, esta afundava mais 25cm.

Considerando que a densidade da água é 1000 kg/m3 e desprezando a pressão atmosférica, marque para as alternativasabaixo (V) verdadeira, (F) falsa ou (SO) sem opção.1 ( ) A ponte está 1cm imersa na água quando não há nenhum caminhão sobre ela.2 ( ) A massa de cada caminhão é de 6.000 kg.3 ( ) A força resultante sobre a ponte é maior quando há caminhões sobre ela do que quando ela está vazia (sem caminhões).4 ( ) À medida que a temperatura da água diminui (entre 4ºC e 0ºC ), a parte imersa da ponte aumenta. Obs: a densidadeda água decresce com a diminuição de temperatura nesse intervalo (anomalia da água).

9)Julgue verdadeiros(V) ou falsos (F) o itens abaixo. ( ) A figura abaixo mostra uma prensa hidráulica cujos êmbolos têm seções A1 = 20 cm2 e A2 = 40 cm2. Sobre o primeiro êmbolo, aplica-se uma força F

de

módulo igual a 20 N e, desta forma, mantém-se em equilíbrio uma bola de peso desconhecido, colocada sobre o segundo êmbolo.

Podemos afirmar que o peso dessa bola vale 20 N.

Movimento de Assistência Estudantil (M.A.E.)

Física – Pré-PAAES – 2ª etapa(TERMOLOGIA)

3

A1

bola

A2

→F

líquido

Page 4: Lista de exercício 2ª etapa

1) (UFU) O gráfico abaixo corresponde à reta de calibração de um termômetro na escala X versus a escala Celsius:

Podemos afirmar que:a) A temperatura de fusão da água, sob pressão de 1 atm, é 20ºC.b) Na temperatura de 50ºC, a leitura, na escala X, é de 30ºX.c) A temperatura de ebulição da água, sob pressão de 1 atm, é 80ºC.d) 77 K corresponde, na escala X, ao valor de -196ºX.e) Um paciente, na temperatura de 20ºX, não estaria com febre.

2) Considere duas barras metálicas, A e B, de comprimentos LoA e LoB a uma dada temperatura t o, com coeficientes de dilatação linear d A e e B, respectivamente. Nessa condição, o comprimento da barra A é 0,01 % maior do que o comprimento da barra B, conforme figura abaixo.

Com base nessas informações, marque para as alternativas abaixo (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção.1 ( ) Para que as duas barras tenham o mesmo comprimento ao serem aquecidas, é necessário que é B seja maior do que A.2 ( ) Conhecendo-se os valores de CA, B, LoA, LoB e e o, a temperatura , na qual as duas barras terão o mesmo comprimento é dada por

ABBA

AB

LL

LL

ααθθ

00

000 −

−+=

3 ( ) Se o coeficiente de dilatação linear da barra A for igual a 5 x 10 6− 10 −C , ao se aumentar a temperatura da barra em 100

C0 , o seu comprimento irá aumentar 0,05%.4 ( ) Se SA for maior do que f B, é possível que as duas barras tenham o mesmo comprimento ao serem esfriadas (( < < o).

3) (UFU) Uma ponte de aço tem 1000 m de comprimento. O coeficiente de dilatação linear do aço é 11.10 - 6 / 0C. A expansão da ponte, quando a temperatura sobe de 0 0C para 30 0C, é:a) 33 cmb) 37 cmc) 41 cmd) 52 cme) 99 cm

4) (UFU) Um orifício numa panela de ferro, a 0ºC, tem área de 5 cm2. Se o coeficiente de dilatação linear do ferro é de 1,2 × 10-5

ºC-1, a área deste orifício a 300ºC será, em cm2:a) 5,018b) 10,036c) 10,072d) 5,036e) 4,964

5) (UFU) Um frasco tem volume de 2000 cm3 a 0ºC e está completamente cheio de mercúrio a essa temperatura. Aquecendo-se o conjunto até 100ºC, entornam 30,4 cm3 de mercúrio. O coeficiente de dilatação volumétrica do mercúrio é 18,2 . 10-5 ºC-1. Calcule o coeficiente de dilatação linear do frasco.

6)A tabela abaixo apresenta o coeficiente de dilatação volumétrica (a ) de algumas substâncias. Já, as quatro retas (A, B, C e D) do gráfico representam o volume (V) de uma determinada substância (não necessariamente as substâncias da tabela) em função de sua temperatura (T). As retas B e C são paralelas. Cruzando

Cruzando as informações fornecidas pela tabela e pelo gráfico, marque a alternativa correta.A) Se a reta D representar a glicerina, então a reta C pode representar o álcool etílico ou o petróleo.

4

C (Celsius)

X

-20

0

80

100

Page 5: Lista de exercício 2ª etapa

B) Se a reta B representar o álcool etílico, então a reta C pode representar o mercúrio ou a glicerina.C) As retas C e D representam uma única substância.D) A reta A pode representar qualquer uma das substâncias da tabela.

7)2.000 g de uma determinada substância está inicialmente na fase sólida. É fornecido calor a essa substância e, com isso, sua temperaturavaria, conforme mostra o gráfico abaixo.

Considere as informações apresentadas e determine para essa substância.A) O calor específico quando essa substância se encontrar no estado sólido.B) O calor específico quando essa substância se encontrar no estado de vapor.C) O calor latente de vaporização.D) A máxima velocidade (em km/h) que um veículo de massa 2.100 kg, inicialmente em repouso, atingiria se todo o calor fornecido a essa substância lhe fosse dado e convertido em energia cinética.Dado: Utilize 1 cal = 4,2 J

8) (UFU-PAIES) 100 gramas de água (calor específico = 1,0 cal/g.oC) a 27oC são totalmente transformados em gelo (calor específico = 0,5 cal/g.oC) a 0oC. Posteriormente, o gelo é levado a uma temperatura igual a –3oC. O calor latente de solidificação da água é Ls = −80 cal/g.Assinale cada afirmativa abaixo com (V) se verdadeira, ou com (F) se falsa.1 ( ) A quantidade de calor retirada da água no estado líquido foi de 2400 cal.

2 ( ) Para abaixar a temperatura do gelo, foram retiradas 150 cal de calor.3 ( ) Para solidificar completamente a água, à temperatura de 0oC, foi necessário retirar 8000 cal de calor.4 ( ) A capacidade térmica dessa massa de água é de 100 cal/oC.

9) (UFU) Tem-se 40 g de gelo a -10ºC e deseja-se transformá-lo em vapor d’água superaquecido a 200ºC.São dados:cgelo = 0,55 cal/g ºCcágua = 1,00 cal/g ºCcvapor = 0,5 cal/g ºCLfusão = 80 cal/gLvaporização = 540 cal/gAssinale a alternativa VERDADEIRA.a) É possível fundir o gelo, fornecendo-lhe 2,2 × 102 calorias.b) A quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do vapor d’água até 200ºC é 21,6 × 103 calorias.c) Para vaporizar os 40 g de água é preciso fornecer 2,0 × 103 calorias.d) A quantidade de calor necessária para elevar a temperatura da água resultante da fusão até a temperatura de vaporização é 4,0 × 103 calorias.e) A quantidade de calor necessária para transformar 40 g de gelo a -10ºC em vapor a 200ºC é 6,22 × 103 calorias

10) (UFU-PAIES) Considere dois líquidos: o primeiro, de massa m1, calor específico c1, que está inicialmente à temperatura T1; o segundo, com massa m2, calor específico c2, que está inicialmente à temperatura T2. Suponha T2 > T1 e que só há troca de calor entre os dois líquidos. Com base nessas informações, decida se cada afirmação abaixo é (V) verdadeira ou (F) falsa.1 ( ) Ao misturar os dois líquidos, a temperatura em que o sistema adquire equilíbrio térmico será, necessariamente, maior que T2.2 ( ) Ao misturar os dois líquidos e atingido o equilíbrio térmico à temperatura T, o ganho de calor para o primeiro líquido é Q1=m1c1(T-T1).3 ( ) A temperatura T de equilíbrio térmico, após a mistura dos dois líquidos, é dada por (m1c1T1 + m2c2T2)/(m1c1 + m2c2).4 ( ) Se os dois líquidos possuem densidades diferentes e não se misturam, não haverá troca de calor, pois para haver troca de calor sempre deve haver troca de partículas.

11) (UFU) O recipiente de paredes adiabáticas, apresentado na figura abaixo, está completamente cheio com 51 gramas de água a uma temperatura de 20ºC.

5

Page 6: Lista de exercício 2ª etapa

Uma chave de ferro de massa 40 gramas e com temperatura inicial de 220ºC é totalmente imersa nesse recipiente, de forma muito rápida. Após um longo intervalo de tempo, o sistema entra em equilíbrio térmico. Conhecendo-se a densidade do ferro, 8 g/cm3, a densidade da água, 1 g/cm3, o calor específico do ferro, 0,1 cal/g ºC e o calor específico da água, 1 cal/g ºC, calcule:

A) o volume inicial da chave.B) a temperatura final do sistema.C) a variação volumétrica da chave após entrar em equilíbrio térmico com a água, sabendo-se que o coeficiente de dilatação volumétrica do ferro é igual a 4,0 × 10-5 ºC-1.

12) (UFU) Colocam-se 400 g de um sólido a 70ºC em um recipiente onde existe uma mistura de 100 g de água e 20 g de gelo a 0ºC. Desprezando-se as trocas de calor com o recipiente e com o meio externo, sendo 80 cal/g o calor de fusão do gelo e sabendo-se que a temperatura de equilíbrio é 20ºC, pode-se afirmar que o calor específico do sólido, em cal/g ºC, é:a) 0,2 b) 0,8 c) 8,5 d) 12,4 e) 80,0

13) (UFU) Um calorímetro contém 90 g de água à temperatura ambiente de 25ºC. Coloca-se em seu interior um bloco de ferro, cuja massa é de 100 g e cuja temperatura é de 90ºC. Após atingido o equilíbrio térmico, o termômetro acusou 30ºC para a temperatura da mistura. Sendo 0,11 cal/g ºC o calor específico do ferro, determine a capacidade térmica do calorímetro.

14)São Paulo teve hoje piora na qualidade do ar devido à inversão térmica (fenômeno que dificultaa dispersão de poluentes) no nível da superfície. Segundo a Cetesb (Companhia de Tecnologiade Saneamento Ambiental), quanto mais baixa a inversão, pior a qualidade do ar.Fonte: Folha Online, de 21/08/2003.

Fenômenos que acarretam mudanças no clima local ou global são cada vez mais constantes, sendo umdeles a “inversão térmica”. O esquema abaixo indica as condições térmicas de duas camadas da atmosfera em umasituação de dia normal (A), e em outro em que ocorre a “inversão térmica” (B).

Marque, para as afirmativas abaixo, (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção.1 ( ) Na inversão térmica, os gases poluentes não se dispersam, porque se tornam menos densos que os gasesdas mais altas camadas da atmosfera, o que faz com que fiquem aprisionados próximos ao solo.2 ( ) Em dias em que ocorre inversão térmica, o gases poluentes que estão mais próximos ao solo se tornam frios,assim como os das camadas superiores, o que não favorece a formação das correntes de convecção.3 ( ) Em dias sem inversão térmica, os gases poluentes se dispersam por meio de correntes de convecção nosentido do solo para as mais altas camadas da atmosfera.4 ( ) Em dias em que ocorre inversão térmica, o regime de trocas de calor entre as camadas da atmosfera funcionado mesmo modo que no interior de uma geladeira, que possui o congelador em sua parte superior

15)Uma certa quantidade de um gás ideal monoatômico realiza um ciclo A → B → C → A, conforme o diagrama de pressão (P) x volume (V), abaixo.

6

Page 7: Lista de exercício 2ª etapa

Com base nessas informações, marque para as alternativas abaixo (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção.1 ( ) A temperatura do gás em C é vinte vezes maior do que a temperatura em A.2 ( ) A pressão do gás em A é quatro vezes menor do que a pressão do gás em B.3 ( ) A temperatura do gás em B é maior do que a temperatura do gás em C.4 ( ) Na transformação isobárica, A → B, todo o calor fornecido ao gás é convertido em trabalho, que é igual a 3PV.

16) (UFU) Comprimindo-se um gás isotermicamente:a) a pressão diminuirá, mas a temperatura aumentará.b) o produto da pressão pelo volume (PV) aumentará.c) a pressão aumentará e a temperatura permanecerá constante.d) a pressão e a temperatura não alterarão.e) a pressão e a temperatura diminuirão.

17) (UFU) Constitui transformação adiabática aquela em que:a) a energia interna do sistema não varia.b) a energia interna do sistema aumenta.c) não há troca de calor do sistema com o meio.d) há troca de calor do sistema com o meio.e) a temperatura do sistema não varia.

18) (UFU) Um gás ideal sofre a transformação pressão x volume abaixo:

O trabalho realizado pelo gás, em atm.l, é:a) 2 b) 8 c) 14 d) 26 e) 54

19) (UFU) Sob uma pressão constante de 5 N/m2, uma massa de gás se dilata, conforme o gráfico abaixo. O trabalho externo realizado pelo gás é, em joules:

a) 2 b) 20 c) 0,2 d) 0,4 e) 0,005

20) (UFU-PAIES) Certa massa gasosa, comportando-se como um gás ideal, está contida num recipiente fechado, inicialmente a uma temperatura T, pressão P e volume V. Considerando a constante universal dos gases R = 0,08 atm . l / mol . K, assinale (V) para cada afirmativa verdadeira e (F) para cada afirmativa falsa.1 ( ) Se a massa for aquecida de forma que sua temperatura aumente, tanto sua pressão como seu volume obrigatoriamente aumentarão.2 ( ) Se a massa de gás duplicar de volume, mantendo a mesma pressão, sua temperatura também duplicará.3 ( ) O gás é expandido isotermicamente, partindo da pressão P e do volume V até a pressão P’. Posteriormente, é comprimido isobaricamente até o volume V e finalmente aquecido isometricamente até a pressão P. O gráfico que representa essas transformações é o seguinte.

4 ( ) Se a massa de gás for de hidrogênio (massa molecular M = 2,0 g) e o recipiente de volume 4 m3 estiver a uma pressão de 3 atm e temperatura 27ºC, a massa total do gás será de 1,0 g.

21) (UFU) O gráfico abaixo representa um ciclo termodinâmico reversível, (A → B → C → A), experimentado por um mol de um

7

3 70

2

5

V (l)

P (atm)

V (m3)

1,4

200 280 T (K)

1,0

Page 8: Lista de exercício 2ª etapa

gás ideal. Dado: Constante universal dos gases R = 8,3 J/mol.K.

De acordo com o gráfico, analise as afirmativas abaixo e responda de acordo com o código.I- A variação da energia interna no ciclo completo (A → B → C → A) é nula.II- Em um ciclo completo entrou 124,5 J de calor no sistema.III- A temperatura do sistema no ponto A é 300 K.A) I e III são corretas. B) I e II são corretas.C) II e III são corretas. D) Apenas I é correta.22) (UFU) Um gás ideal é comprimido tão rapidamente que o calor trocado com o meio é desprezível. É correto afirmar que:

a) A temperatura do gás diminuiu.

b) O gás realiza trabalho para o meio exterior.

c) A energia interna do gás aumenta.

d) O volume do gás aumenta.

e) A pressão do gás diminui.

23) (UFU) Para uma amostra fechada de um gás ideal assinale a alternativa FALSA.

A) Se em uma transformação adiabática o volume da amostra aumenta, concluímos que a energia interna da amostra aumenta.B) Se em uma transformação isotérmica a pressão do gás aumenta, concluímos que a energia interna do gás permanece constante.C) Se em uma transformação isobárica o volume do gás aumenta, concluímos que a energia interna do gás aumenta.D)Seem uma transformação isovolumétrica a pressão do gás aumenta, concluímos que a energia interna do gás aumenta.24) (UFU) Um mol de gás ideal monoatômico está inicialmente no estado I, com um volume de 18 litros e à temperatura de 270 K, como mostra o diagrama V x T abaixo.

Esse gás é então expandido até o estado II, com 20 litros e temperatura 300 K.Dado: R = 0,08 atm.litro/mol.KCalcule:A) o trabalho realizado pelo gás no processo de expansão.B) a variação da energia interna do gás.

25) (UFU) O gráfico representa a variação de energia interna de um gás ideal a volume constante.

a) Qual o trabalho feito no intervalo de 200 K a 300 K?

b) Qual o calor que o gás absorveu?

26) Um tanque de 0,1 m 3 de volume está cheio com gás hélio a 120 atm e à temperatura ambiente. O gás é usado para encher balões de borracha, cada um, com um volume de 1 litro (1

litro = 1.000 cm 3 ), a uma pressão de 1,2 atm e

à temperatura ambiente.Se todo esse gás do tanque for utilizado para encher os balões, a quantidade de balões que será preenchida é.A) 1.200 balões.B) 10.000 balões.C) 12.000 balões.D) 100.000 balões

27) A teoria termodinâmica estabelece que uma máquina térmica necessita de duas fontes de trabalho, as quais são

8

U (Cal)

1500

200 300T (K)

1000

Page 9: Lista de exercício 2ª etapa

caracterizadas pelas suas respectivas temperaturas. A figura abaixo esquematiza o caso de um automóvel, em que a fontequente, à temperatura Tq, está vinculada à combustão da mistura combustível+ar (regulados pelas injeções eletrônicas), quefornece o calor Qq, enquanto a atmosfera faz o papel de fonte fria à temperatura Tf, recebendo o calor Qf através dosescapamentos dos veículos. Dessa forma, infelizmente, o meio ambiente é gradativamente mais comprometido a partir da existência de umnúmero excessivo de automóveis em circulação nas grandes cidades.Admita que no ciclo motor do referido automóvel tem-se:Qq = 3000 cal - Tq = 1200 KQf = 2100 cal - Tf = 300 K

Marque, para as afirmativas abaixo, (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção.1 ( ) O trabalho realizado pelo motor, em cada ciclo é :2 ( ) O rendimento térmico desse automóvel é: 70%3 ( ) Segundo as leis da termodinâmica, o máximo rendimento teórico possível desse automóvel é 75%.4 ( ) Em um ciclo termodinâmico de uma máquina térmica motora, a variação da energia interna do gás que processa o cicloé positiva.

Movimento de Assistência Estudantil (M.A.E.)

Física – Pré-PAAES – 2ª etapa

( ONDULATÓRIA)1) (UFV-PASES) O bloco de massa m da figura abaixo oscila, ligado a uma mola de constante elástica K, entre os pontos A e A’ de uma superfície horizontal sem atrito, sendo O a posição de equilíbrio.

a) Se o tempo gasto pelo bloco no deslocamento entre A e A’ é 2,0 s, determine, então, o período e a freqüência do seu movimento oscilatório.b) O gráfico abaixo ilustra a variação das energias cinética e potencial elástica do bloco, quando o mesmo se desloca entre os pontos A e A’.

Identifique as curvas apresentadas, completando com as palavras cinética ou potencial elástica, no próprio gráfico, os respectivos espaços. c) Relacione graficamente, abaixo, a energia mecânica total do bloco em função de sua posição entre os pontos A e A’.

d) Sendo 0,20 m a distância entre os pontos O e A e sabendo-se que m = 0,040 kg e K = 16 N/m, calcule o módulo da velocidade máxima do bloco na oscilação.

2) (UFU-PAIES) Um bloco, preso na extremidade de uma mola, é puxado para baixo e imediatamente liberado, de forma que o sistema oscile verticalmente. Com um cronômetro, zerado no instante em que o bloco atingiu sua posição mais baixa, mediu-se 2 s para que o bloco retornasse mais 4 vezes a esta mesma posição.Tendo como base estas informações, marque para cada afirmação abaixo (V) verdadeira ou (F) falsa.

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A O A’

A O A’

A O A’

Energia___________

Energia___________

Page 10: Lista de exercício 2ª etapa

1 ( ) O bloco oscila, porque há duas forças atuando nele: a força peso, para baixo, e a força da mola, para cima.2 ( ) O período de oscilação do bloco é ½ segundo.3 ( ) A freqüência de oscilação do bloco é 2 Hz.4 ( ) O período de oscilação do bloco depende de quanto a mola é alongada inicialmente.

3) (UFU-PAIES) Duas massas m1 e m2

pontuais (volumes desprezíveis) encontram-se ligadas a molas de constantes elásticas idênticas e iguais a k. Este conjunto massas-molas encontra-se em equilíbrio sobre um plano sem atrito alinhado com o eixo X, conforme figura abaixo. Então a mola com a massa m1 é comprimida de 20 cm e solta. Ao se deslocar para a direita, a massa m1 acopla-se à massa m2 formando um único corpo de massa m1 + m2 que passa a realizar uma oscilação completa a cada 2 segundos. Sendo x a variável que representa a posição no sistema de referência dado, ao longo do eixo X, marque para as alternativas abaixo (V) verdadeira, (F) falsa ou (SO) sem opção.

1 ( ) A velocidade máxima da massa m1

ocorrerá quando ela passar pela primeira vez por x = 50 cm, após ser abandonada.2 ( ) Quando m1 ficar conectada a m2, o módulo da força resultante que atuará sobre as duas massas será F = 2kx.3 ( ) A aceleração do sistema (m1+m2), após as duas massas ficarem conectadas, será a = 2k(60-x)/(m1+m2).4 ( ) Após as duas massas ficarem conectadas, o sistema (m1+m2) oscilará com freqüência de 2 Hz.

4) (UFU-PAIES) Considere o movimento de um pêndulo que oscila num plano vertical entre os pontos I e F, passando pelo ponto O, mostrado na figura abaixo.

Desprezando a massa do fio que sustenta o objeto de massa m e o amortecimento do sistema, marque para as afirmativas abaixo (V) verdadeira ou (F) falsa.

1 ( ) Sobre o princípio de conservação de energia, é correto afirmar que a energia cinética que o objeto de massa m possui no ponto O transforma-se totalmente em energia potencial quando o objeto encontra-se no ponto F.2 ( ) Se o objeto gasta 0,2 s para ir do ponto O ao ponto F, o período de oscilação do pêndulo é 0,8 s.3 ( ) Se o comprimento do fio L for duplicado, o período de oscilação do pêndulo também será duplicado.4 ( ) Uma das formas de aumentarmos a freqüência de oscilação do pêndulo é aumentar o comprimento L do fio.

5)partícula de massa M. Abandona-se esse pêndulo na posição horizontal, no ponto A, a partir do repouso, conforme figura abaixo. Esse pêndulo realiza um movimento no plano vertical, sob ação da aceleração gravitacional g.

Com base nessas informações, determine:A) A velocidade da partícula no exato instante em que ela passa no ponto mais baixo de sua trajetória (ponto B).B) A intensidade, a direção e o sentido da tensão com que o fio atua sobre a partícula, nesse ponto B.C) A velocidade da partícula (em função de q) no exato instante em que a força de

tensão sobre a partícula é 2

3Mg, ponto c.

6) (UFU-PAIES) Nas afirmativas abaixo considere a aceleração da gravidade g = 10 m/s2, quando necessário, assinalando (V) para cada afirmativa verdadeira e (F) para falsa.1 ( ) Um pêndulo descrevendo um movimento harmônico simples não conserva a energia, pois a velocidade do corpo que oscila varia constantemente.

2 ( ) No espaço onde não há matéria alguma (nem atmosfera), não podemos nos comunicar com ondas sonoras (a fala, por exemplo), pois as ondas sonoras

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F

O

I

Page 11: Lista de exercício 2ª etapa

necessitam de um meio para se propagarem.3( )Uma das características básicas das ondas é que elas não transportam matéria, mas transportam energia.4 ( ) O intervalo de tempo entre a emissão da onda no ponto A, representada abaixo, e sua chegada no ponto B é de 3 s. Logo, a freqüência dessa onda é de 1,5 Hz.

7) (UFV-PASES) Uma onda transversal propaga-se para a direita numa corda que tem uma marca próxima à extremidade fixa na parede. A figura abaixo ilustra um “flash” dessa onda, que se propaga com velocidade constante e de módulo 20 m/s.

Após análise da figura acima:a) Determine a amplitude (A), o comprimento da onda (λ), bem como a freqüência (f) e o período (T), completando o quadro abaixo:

A ( m ) λ ( m ) f ( hertz ) T ( s )

b) Determine o tempo, a partir do “flash” ilustrado acima, gasto pela frente de onda para atingir a parede.c) Descreva o movimento da marca da corda durante a passagem da onda por ela.

8) (UFU-PAIES – modificado)

( ) Quando uma onda de comprimento de onda λ, freqüência f e velocidade de propagação v passa de um meio homogêneo menos refringente para outro meio homogêneo mais refringente, podemos afirmar que λ aumenta, f aumenta e v permanece constante.( ) Um feixe de luz azul (comprimento de onda 480 nm) penetra em um líquido com índice de refração igual a 1,2. O comprimento de onda desta luz diminui

para 400 nm ao entrar no líquido, e a sua cor muda. [Considere 1nm (nanômetro) = 10 - 9 m.]( ) Um objeto de cor azul mantém-se azul quando mergulhado na água, que possui um índice de refração maior do que o do ar. Isso ocorre porque, apesar da velocidade de propagação da luz na água ser menor, a freqüência da onda luminosa se conserva.( ) Podemos perceber as ondas no mar contornando barcos e pedras, assim como podemos ouvir o som produzido em determinado recinto, mesmo que nos encontremos em outro. Isso é denominado reflexão.( ) A experiência de Young mostrou ser possível obter interferência com a luz, estabelecendo, de maneira praticamente definida, que a luz é um movimento ondulatório. Repetindo a sua experiência com luz de cores diferentes, Young verificou que a separação entre as franjas de interferência variava conforme a cor utilizada. Sabe-se que em uma figura de interferência é possível estabelecer a seguinte relação entre a separação, ∆x, de duas linhas nodais consecutivas e o comprimento de onda λ usado na

experiência: d

LλΔx = e constante

d

L = ,

onde d é a separação entre as fontes e L é a distância destas fontes ao anteparo. Então, como para cada cor corresponde um valor diferente de ∆x, podemos afirmar que Young concluiu que para cada cor corresponde um comprimento de onda λ diferente.

( ) Em shows musicais, comícios e desfiles carnavalescos, é possível identificar regiões onde o som é mais intenso e outras onde ele é praticamente inaudível. Do mesmo modo, é possível observar que, após o encontro de duas ou mais ondas na água, em certas regiões as ondas ficam mais altas, enquanto em outras elas desaparecem. Podemos afirmar que isso é interpretado como interferência entre as ondas.

( ) A figura abaixo é uma representação esquemática de propagação de ondas, na superfície da água de um tanque, de profundidade uniforme. Podemos afirmar que o fenômeno ondulatório representado

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0,40 m

Parede

1,0 m

0,40 m

marca

Page 12: Lista de exercício 2ª etapa

na figura, que ocorre quando a onda passa pela fenda,

chama-se difração.

( ) Nosso ouvido é capaz de distinguir dois sons de mesma freqüência e mesma intensidade, desde que as formas das ondas sonoras correspondentes a estes sons sejam diferentes. Então, podemos afirmar que os dois sons têm timbres diferentes.( ) Em uma reportagem de junho de 2000 foi relatada a morte de baleias nos Estados Unidos. Tais mortes foram causadas por um dispositivo, existente em navios, denominado sonar que, ao provocar danos no aparelho auditivo das baleias, desorientou-as. Com isso ocorreram encalhamentos na areia e a morte de algumas delas. Podemos afirmar, então, que o sonar é um dispositivo que utiliza, de modo semelhante aos morcegos, a reflexão dos ultra-sons, com freqüência superior a 20000 hertz, para localizar a posição de objetos tais como: cardumes, submarinos ou pontos no fundo do mar.( ) Você já deve ter notado que as sirenes dos carros de polícia e ambulância, quando se aproximam de nós, têm som mais agudo do que quando se afastam. Quem já foi a uma corrida de fórmula 1, por exemplo, sabe que o ruído do motor dos carros também se comporta assim: muda de agudo (maior freqüência) para grave (menor freqüência) quando os carros passam em nossa frente. Isto acontece sempre que a fonte de um som está em movimento. Podemos afirmar que esse fenômeno chama-se efeito Doppler.

9)Um sonar é um dispositivo que emite ondas sonoras e utiliza seu eco para localizar objetos. Suponha que um sonar emita ondas na freqüência de 40 kHz. Obs. Considere as velocidades da onda no ar e na água como 320 m/s e 1280 m/s, respectivamente.

A) Para a onda emitida pelo sanar, determine: A 1 - a freqüência no ar;A 2 - o comprimento de onda no ar; A 3 - o comprimento de onda na água.B) Se o dispositivo está fixo no fundo de um navio e o eco de uma onda que "bateu" no fundo do oceano retornou ao navio 0,8 segundos após sua emissão, qual é a profundidade do oceano nesse ponto?

10)João e Maria estão, cada um, em um brinquedo de “pula-pula”. João sopra um apito que emite ondas sonoras com uma freqüência fo bem definida.As figuras abaixo mostram as diversas situações em que o casal João e Maria pode estar posicionado. As velocidades de João e Maria são representadas por vJ e vM, respectivamente.

Com base nessas informações, marque para as alternativas abaixo (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção.1 ( ) Se João e Maria estiverem subindo com a mesma velocidade, vJ = vM na Figura 1, a freqüência do som do apito que Maria irá escutar será maior do que aquela de quando eles estiverem descendo, também com a mesma velocidade.2 ( ) Na Figura 2, com João descendo e Maria subindo, a freqüência do som do apito que Maria irá escutar será maior do que fo.3 ( ) No instante em que João e Maria se cruzam, entre as situações da Figura 2 e da Figura 3 – João descendo e Maria subindo –, a freqüência do som que Maria ouve é igual fo.4 ( ) Na Figura 3, com João descendo e Maria subindo, Maria irá notar que o som do apito se torna mais grave, isto é, a freqüência do som será menor do que fo.

Movimento de Assistência Estudantil (M.A.E.)

Física – Pré-PAAES – 2ª etapa (ÓPTICA)

1) (UFU-PAIES) Com relação à natureza da luz e sua propagação, marque para cada afirmativa abaixo (V) verdadeira ou (F) falsa.

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1 ( ) As estrelas, como por exemplo, o Sol, emitem luz enquanto os planetas somente refletem a luz que recebem.2 ( ) Para que um farol de automóvel, composto de um pequeno filamento emissor de luz e de um espelho, funcione bem, é necessário que o espelho seja côncavo e o filamento esteja no centro de curvatura do espelho.3 ( ) Sendo a velocidade da luz no vácuo de 300000 km/s, ao entrar na água (índice de refração da água n = 1,33) sua velocidade aumenta para 399000 km/s.4 ( ) A capa de um livro apresenta a cor vermelha quando iluminada por luz branca. Quando iluminada por luz azul, esta capa aparenta cor verde.

2) (UFU-PAIES) Assinale (V) para cada afirmativa verdadeira e (F) para cada afirmativa falsa.1 ( ) Um feixe de luz de raios paralelos refletido num espelho côncavo é transformado num feixe de raios convergentes, onde todos os raios passarão por um ponto, chamado foco.2 ( ) A luz emitida pelo Sol contém todas as freqüências da faixa visível, por isso conseguimos distinguir as diferentes cores dos objetos durante o dia.3 ( ) Sendo a velocidade da luz no vácuo c, sua velocidade num meio com índice de refração n continua sendo c, pois o que muda é sua trajetória e não o módulo da sua velocidade.4 ( ) A figura abaixo representa um sistema composto por um objeto O e uma lente convergente, onde F é o foco e V é a posição do vértice da lente. A imagem do objeto será real, invertida e menor.

3) (UFU-PAIES) As questões abaixo referem-se à óptica geométrica. Com relação a esse assunto, marque para as alternativas abaixo (V) verdadeiras ou falsas.1 ( ) A imagem de um objeto real que se encontra entre o observador e um espelho plano é sempre virtual.2 ( ) Para aumentar a imagem de um objeto com o uso de espelhos, usamos um

espelho convexo ou colocamos o objeto a uma distância maior que o centro de curvatura de um espelho côncavo.3 ( ) Um raio de luz que se propaga no ar incide sobre a superfície da água, formando um ângulo de 60º com a horizontal. O raio é refratado formando um ângulo maior que 60º com a horizontal.4 ( ) Nunca podemos usar uma lente convergente para aumentar a imagem de um objeto, pois esse tipo de lente sempre produz imagens virtuais.

4)Um raio de luz monocromática caminha no vidro na direção da interface vidro/água. Sabendo que o ângulo de incidência é tal que ocorre uma reflexão total e que nvidro > nágua > nar, marque para as alternativas abaixo (V) verdadeira, (F) falsa ou (SO) sem opção.1 ( ) Se trocarmos a água por ar, o ângulo limite de incidência para reflexão total diminuirá.2 ( ) Enquanto ocorrer reflexão total, um observador na água não verá a fonte de luz.3 ( ) A reflexão total se dá apenas quando o raio viaja de um meio de índice de refração menor para um outro meio de índice de refração maior.4 ( ) Na condição de reflexão total na interface vidro/água, a soma do ângulo limite de incidência mais o ângulo de refração é igual a 90°.

5) (UFU-PAIES – modificado)

( ) Um corpo de cor preta é aquele que não reflete e nem emite luz visível.( ) Num recinto fechado, à prova de luz externa, é feita uma exposição de quadros, sendo que todas as telas são pintadas com pigmentos puros, nas cores verde e vermelho. Se os quadros forem iluminados com luz amarela monocromática, as telas irão aparecer nas cores laranja e azul.( ) Desejando destacar alguns detalhes e produzir alguns efeitos necessários a uma cena, um iluminador dirige um facho de luz vermelha para uma região do palco onde há uma cortina que, sob luz branca, é branca, azul e vermelha. Podemos afirmar que sob luz vermelha, a cortina será vista pelo público em dois tons de vermelho e preto.( ) Podemos afirmar que, para fotografar um objeto de 1,5 m de altura, com uma máquina de 4,0 cm de profundidade, que permite fotos de 3,0 cm de altura, devemos nos colocar a uma distância de 2 m desse objeto.( ) Quando uma pessoa se aproxima diretamente de um espelho plano fixo, com uma velocidade v, podemos afirmar que ela

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Page 14: Lista de exercício 2ª etapa

aproxima-se de sua imagem com uma velocidade, também igual a v.( ) Um espelho côncavo para barbear tem 240 mm de raio. Olhando para ele de uma distância de 60 mm, podemos afirmar que o tamanho de um detalhe de 5 mm de seu rosto será 5 mm.( ) Os espelhos convexos são usados como retrovisores em motos, garagens, elevadores, do lado direito de carros e em outros locais onde se faça necessário o seu uso. Por exemplo, o ascensorista, olhando através de um espelho convexo, pode saber se já é possível fechar a porta do elevador. Podemos afirmar que esses espelhos são usados com o objetivo de ampliar o campo visual.( ) A velocidade da luz no vácuo é c. Podemos afirmar que a velocidade da luz em um meio, com índice de refração

3

4=n é c3

4.

( ) A velocidade da luz no vácuo é C. A velocidade da luz em um determinado meio

é 5

3 da velocidade da luz no vácuo. Assim,

podemos afirmar que o valor do índice de

refração absoluto desse meio é 5

3.

( ) A imagem de um objeto real, conjugada por uma lente delgada, é real e três vezes maior que o objeto. Essa imagem forma-se a 90 cm da lente. Então, podemos afirmar que se trata de uma lente do tipo convergente.( ) A intensidade de luz e calor concentrada num ponto é suficiente para queimar um pedaço de madeira ou de papel. Isso já era conhecido na Antigüidade. Alguns barcos que navegavam, naquela época, próximos aos pólos, carregavam formas destinadas a construir lentes de gelo que eram usadas para fazer fogo, aproveitando os raios solares. Podemos afirmar que isso é uma propriedade das lentes divergentes.( ) Pessoas míopes possuem o globo ocular longo. Para corrigir esse defeito da visão, usam-se lentes convergentes.( ) Olho hipermétrope: o feixe de luz converge “atrás” da retina. Para corrigir esse defeito de visão, usam-se lentes divergentes.

6)A figura abaixo apresenta um feixe de luz branca viajando no ar e incidindo sobre um pedaço de vidro crown. A tabela apresenta os índices de refração (n) para algumas cores nesse vidro.

Nesse esquema, o feixe refratado 3 corresponde à cor.A) branca.B) violeta.C) verde.D) vermelha.

7)Considere o filamento de uma lâmpada, de 0,5 cm de altura, que se encontra a 10 cm de um espelho (em seu eixo).Esse filamento tem sua imagem projetada sobre uma parede a 3 m de distância desse espelho.DetermineA) o tipo da imagem (real, virtual, ou imprópria). Explique.B) o tipo do espelho (plano, côncavo, ou convexo). Explique.C) a altura da imagem. Explique se a imagem é invertida ou não.D) a distância focal do espelho.

8)Em um dado experimento de óptica, um grupo de estudantes tem como tarefa determinar a distância focal de uma lente delgada de bordas finas, feita de um material transparente, com índice de refração igual a 1,5. Para isso, eles colocam o objeto em diversas posições (p) ao longo do eixo principal da lente e determinam a posição p’ da imagem em relação à lente.A tabela indica os módulos dos valores medidos (em cm) e a figura representa um esquema do aparato experimental.

Com base nas informações dadas, marque para as alternativas abaixo (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção.1 ( ) Para as posições do objeto (p) à esquerda da lente, indicadas na tabela acima, a imagem irá se formarem um anteparo à direita da lente, pois se trata de uma imagem real.

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2 ( ) A distância focal obtida pelo grupo de alunos é igual a 20 cm.3 ( ) Ao se colocar o objeto em uma posição (p) menor do que 10 cm, a imagem desse objeto deixará de se formar em um anteparo.4 ( ) Se o experimento fosse realizado dentro da água (nágua = 1,3) para o mesmo conjunto de posições do objeto (p), as posições das imagens (p’) seriam maiores, resultando em um maior valor da distância focal para a mesma lente.

9)Carlos e André são estudantes e, em sala de aula, enfrentam situações distintas. Carlos precisa se sentar maispróximo à lousa, pois não enxerga nitidamente do fundo da sala. André, por outro lado, só enxerga nitidamente o que estáescrito no quadro quando se senta longe dele, no fundo da sala.A) Explique que provável defeito de visão cada um deles possui, em que aspectos seus globos oculares diferem dos deuma pessoa de visão normal e que tipo de lentes é recomendado a cada um.

B) Ao recebermos a receita médica do oftalmologista para podermos providenciar os óculos, o grau das lentes é dadoem dioptrias (di). Quantas dioptrias possui uma lente convergente, cujos raios que a atravessam convergem em umponto localizado a 10 cm dela?

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