TD 2 IME CG

7/17/2019 TD 2 IME CG

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TD DE FÍSICA - IME

01. Uma câmara de refrigeração opera de acordo com um ciclo termodinâmico no qual se retiram 13

kJ. A energia necessária para acionar o ciclo de refrigeração é obtida atraés de uma outra máquina

térmica que opera em um ciclo termodinâmico! cu"o rendimento é #$% do má&imo admiss'el.

(esse caso! )$ kJ oriundos da queima de *leo combust'el a #)+,- são cedidos ao motor térmico.

upon/a que ambos os ciclos re"eitem energia para o ambiente! cu"a temperatura é )+,-! e que o

rendimento do ciclo de refrigeração se"a 0$% do má&imo admiss'el. etermine a temperatura! em

graus -elsius! no interior da câmara! considerando que 2$% da energia disponibiliada pelo ciclo

motor é efetiamente utiliada para o acionamento do ciclo de refrigeração.

A456A(75 -A8549

PROFESSOR (A): SÉRIE: ENSINO: APLICAÇÃO:

ALUNO(A): Nº QUESTÕES: TURNO: UNIDADE(S):

ETAPA:

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$).

Uma placa de #$ cm de largura por 0$ cm de altura possui uma carga positia de 1$ :- distribu'da

uniformemente em sua superf'cie. Um dispositio possui uma /aste feita de material isolante de 1$cm de comprimento! com um dos e&tremos conectado a uma mola espiral e o outro conectado a

uma carga positia pontual de 1 :-. 5ste dispositio está montado em frente a uma escala graduada

em graus! na qual a posição $; corresponde ao ponto de equil'brio no qual nen/uma força elétrica é

aplicada < carga de 1 :-. 9 torque de reação da mola = 7 é dado por =7 > k?! onde k é uma constante

de proporcionalidade e ? é o ângulo de deslocamento. etermine@

a o alor de k! sabendo que o ângulo de equil'brio do sistema nas condiçBes iniciais é 0#;C

b a corrente que circulou na c/ae ! não ideal! de resistDncia igual a $!1 mE! sabendo que ela foi

fec/ada durante 1$ s! que durante esse per'odo o flu&o de carga pela c/ae se mantee

apro&imadamente constante e que! ap*s a c/ae ser aberta! o sistema atingiu o equil'brio em um

ângulo de 3$;Cc a energia dissipada na c/ae! para as condiçBes do item b.

-onsideraçBes@ F para o problema em questão! a placa possui dimensBes infinitasC F despree a

massa da carga pontual e da /aste. ado@ F Germissiidade elétrica do meio@ H $ > 2!2#.1$I1) Km

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$3.

A figura acima apresenta um sistema composto por uma barra condutora que deslia com

elocidade uniforme de m*dulo ! mantendo o contato sobre dois tril/os /oriontais formados por

um fio metálico em forma de U. 5sse sistema está imerso em um campo magnético e&terno!

constante e uniforme! com direção e sentido indicados na figura. (o instante t > $! a barra

condutora encontraIse a uma distância &$ da e&tremidade fec/ada da barra em U. 9s tril/os e a

barra condutora desliante são fios cil'ndricos de raio r. abendo que a barra desliante funcionará

no circuito como um fus'el! determine@

a a corrente elétrica m'nima que a barra desliante deerá suportar para não se romperC

b a potDncia dissipada pelo fus'el aos 0# s.

ados@ F / > 1$!$ cmC F &$ > #!$ cmC F > #!$ cmKsC F Lmetal em U > M.1$I2 E.m para a temperatura localC

F L barra condutora > 3M .1$I2 E.m para a temperatura localC F r > $!# mmC F N > $!# 8.

9bseração@ F Antes de t > $! o sistema não tem corrente induida.

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$0. Um corpo ferromagnético de massa m é mantido parado sobre um plano inclinado sem atrito

com ângulo ? com o plano /oriontal. Ao final do plano inclinado e&iste um eletro'mã conectado a

uma fonte elétrica! que impBe uma força F

→

igual a)

B

x

α

→

no sentido do plano inclinado. 5sta força

sobre o corpo é mantida constante! mediante controle da corrente elétrica da fonte. 9 corpo é

liberado da sua posição inicial e! ap*s a /aste! que é solidária ao corpo! passar pelo ponto A! a c/ae

-/ do circuito! que se encontraa aberta! é fec/ada. etermine a e&pressão da corrente elétrica iO&!a fim de permitir que a elocidade do corpo no momento em que ele atinge o ponto N se"a # ees a

sua elocidade no ponto A.

9bseraçBes@ F etor indução magnética@ B

→

C F parâmetro associado < caracter'stica do corpo e

demais caracter'sticas do meio@ P. ados@ F nQmero de espiras do eletro'mã@ n > 1$C F altura do

plano inclinado@ / > $!$R mC F comprimento da bobina@ l > $!1 mC F Aceleração da graidade@ g > 1$

mKs)C F comprimento do plano inclinado@ 4 > 1!$ mC F constante@ P > O1$3KM kg.m3K8s)C F massa do

corpo@ m > $!1 kgC F distância entre os pontos@ d > $!1 mC F permeabilidade magnética do meio@ : >

0M.1$I+ 8mKA.

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05. Um ban/ista resole medir a quantidade de energia solar absorida pelo seu corpo! deitado na

areia da praia! em um dia de sol! no momento em que a temperatura ambiente é #$ o-. Gara tal! ele

estima a área do corpo e&posta < radiação em 1 m ) e mede o tempo de e&posição como sendo 3S$$

ees o per'odo de um pDndulo simples. e o per'odo deste pDndulo é 1 s < temperatura de )$ o- e o

coeficiente de dilatação linear do fio do pDndulo é 1!$ & 1$ I) o-I1! determine o alor da energia

calculada pelo ban/ista. -onsidere que@ F o ban/ista absore toda a radiação incidenteC F o processo

de dilatação é instantâneo. ados@ aceleração da graidade@ 1$ mKs )C intensidade da 7adiação olar@

13)$ TKm

)

.

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