listas [Física 3

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 ====== Listas de Exercícios Sugeridos ======    <note important>** Todos os exercícios são do livro [[bibliografia|Curso de Física, vol 2 (Randall D. Knight)]]. As listas têm a finalidade de aprimoramento do conteúdo estudado em classe e servirão de base para os testes em sala.**</note>    <note important>** Para aqueles interessados em desafios, sugerimos também alguns exercícios mais avançados (esses __não__ serão cobrados nos testes em sala).**</note>      ==== Cap 15 ====    **Lista**: Q11, Exs 22, 35, 36, 41, 47, 52, 57, 61, 63, 65, 66, 67      **Exs desafiadores (veja acima)**: 74, 75    ==== Cap 16 ====    **Lista**: Q6, Exs 21, 42, 45, 46, 59, 62, 64, 70    **Errata / esclarecimentos**         * na Q6, deve-se assumir que o pistão está **parado, em equilíbrio**, apesar de ser livre para se mover. A pergunta é: o que tem de ocorrer para isso ser possível, nas condições indicadas?         * no ex. 62 item (a): o enunciado deveria dizer 'o gás, então, passa por uma **compressão** isotérmica ...' (e não 'expansão'). Obs: é um erro de tradução, o original em inglês está correto.    **Exs desafiadores (veja acima)**: 73, 74    ==== Cap 17 ====    **Lista**: Q13, Exs 37, 42, 47, 53, 61, 63, 64, 65, 69, 73    **Errata / esclarecimentos**         * no ex. 53, atenção para quem usa o 'gabarito' do Randall, pois a solução do item (b) está incorreta... (Dica: neste processo, a temperatura **não** será conservada). O item (a) está correto.         * no item c) dos exs. 63 e 64, o enunciado deveria dizer: 'Quanto **calor** é transferido ...' (e não 'energia térmica'). Obs: é um erro de tradução, o original em inglês está correto. Aliás, este mesmo erro está infelizmente presente também no texto, em muitos lugares. Postei uma errata sobre isso na seção de bibliografia.          * No ex. 63 a resposta dos itens (b) e ( c) dada no Randall também está incorreta (o erro vem de assumir que o gás hidrogênio é monoatômico, quando na verdade a molécula H_2 é diatômica). O item (a) está correto.    **Exs desafiadores (veja acima)**: 79, 81      ==== Cap 18 ====    **Lista**: Exs 10, 16, 32, 35, 38 (v. abaixo), 40, 45, 47, 48, 49+65 (v abaixo), 54, 64    **Errata / esclarecimentos**         * no ex. 10, há um erro na tradução do enunciado - o correto é 'um gás muito pequeno' (no sentido de que tem apenas 10 moléculas), e não 'um gás que ocupa um volume muito pequeno'.          * no ex. 38, acrescentar os seguintes itens:                * (b) Um recipiente contendo oxigênio a T = 300K tem 1m de altura. Considere uma molécula de oxigênio localizada junto à base do recipiente, e outra próxima ao topo. Suponha ainda que ambas têm energia térmica igual ao valor médio para esta temperatura. Baseado no resultado do item (a), discuta (sem fazer mais cálculos) como a diferença de energia potencial gravitacional dessas moléculas se compara, em magnitude, com a sua energia térmica.               * %%(c)%% O que você pode concluir sobre a necessidade de se levar em conta a força gravitacional sobre as moléculas ao se analisar o comportamento de um gás num recipiente como este?         * nos exs. 48 e 49, o item %%(c)%% deveria dizer 'quanto **calor** é transferido (...)' (mesmo erro de tradução que ocorreu no cap. anterior)         * no ex. 49, acrescentar, ANTES dos itens (a - d), os itens (a) e (b) do ex. 65. (Observe que o item %%(c)%% do ex. 65 repete o ex. 49!). Note que as eqs. 18.41 - 18.43 **não** se aplicam neste caso!         * no ex. 64, acrescentar o seguinte item ANTES do enunciado presente no livro (o qual pode ser considerado o item (b) ).                * (a) Um recipiente contém uma mistura de n1 mols de um gás monoatomico e n2 mols de um gás diatômico, ambos à temperatura T. Queremos esquentar essa mistura a volume constante, fazendo-a aumentar sua temperatura em ΔT. Quanto calor temos de fornecer? Escreva uma expressão para o calor específico (CV) da mistura na forma de um múltiplo de R.      ==== Cap 19 ====  **Lista**: Exs  9, 13, 20, 31, 43 (v. abaixo), 44 (v. abaixo), 45, 48, 53, 59, 62    **Errata / esclarecimentos**         * No ex. 43, o item (a) deveria ser: determine **W**, Q2, Q3 e Q4.         * Ainda no ex. 43: dica para entender o item %%(c)%% : considere se é possível ou não reverter o funcionamento desta máquina como um todo.         * O ex. 44 é interessante mas tem um enunciado desnecessariamente confuso. Substitua o enunciado do livro pelo abaixo:                    <code>44)(Versão modificada) Num local de clima frio, uma forma simples de aquecer uma casa é usando um aquecedor elétrico, no qual passamos uma corrente elétrica por uma resistencia, convertendo diretamente 100% do trabalho elétrico em calor. Outra maneira, porém, é usar uma chamada 'bomba de calor' (em inglês: 'heat pump'). Este é um aparelho que funciona da mesma forma que um refrigerador, no sentido de que usa trabalho para retirar calor de um ambiente mais frio e o depositar em outro mais quente. A diferença é que, agora, o lado de fora da casa é o ambiente frio, e o interior da casa o ambiente quente. (obs: alguns aparelhos de ar-condicionado disponíveis no Brasil possuem um chamado 'modo quente', que funciona justamente desta forma.)              a) Uma casa possui uma bomba de calor, com coeficiente de rendimento K = 5.0 (que é um valor realista). Qual é a potência (em kW) que ela precisa consumir para bombear 15kW de calor de fora para dentro da casa? Qual a potência que um aquecedor elétrico comum precisaria consumir para gerar os mesmos 15kW de calor?              b) Suponha que, num mês frio, o aquecedor ou bomba de calor tenha de ficar ligado durante 200h, fornecendo continuamente 15kW, e que o preço médio de energia elétrica doméstica seja R$0,70 por kWh. Qual seria a economia obtida com o uso da bomba de calor em comparação com o aquecedor elétrico ao longo deste mês?          </code>             * No ex. 53, o gás deve ser **diatômico**, e não monoatômico, para as respostas coincidirem com o gabarito no fim do livro [e também para o enunciado ficar igual ao original em inglês].         *   Apesar de termos selecionado apenas os exs. 59 e 62 para a lista, todos os exs do 56 ao 63 são semelhantes, com pequenas diferenças de foco ou estilo.         **Exs desafiadores (veja acima)**: 71,72      ==== Cap 20 ====  **Lista**: Q4, 6, 13, 17, 24, 35, 42, 52, 59, 60, 66, 67     **Errata / esclarecimentos**         * Atenção com o 'gabarito' do ex. 6 disponível em um 'manual de soluções' que acompanha o texto - o qual está errado (está com o sentido invertido). Aliás, os 'gabaritos', seja no fim do livro ou nesse 'manual', para os exs 4,5 e 7 também estão todos incorretos.         * O enunciado do ex. 17 está um pouco confuso, substitua pelos itens abaixo          * <code>17)(Versão modificada) Um alto-falante localizado na origem de coordenadas emite ondas sonoras de uma frequência específica, num dia em que a velocidade do som é de 340 m/s. Num dado instante, cristas de onda distintas atingem simultaneamente observadores localizados nas coordenadas (x,y) = (40, 0m) e (0m, 30m)              a) Qual a distância radial entre as frentes de onda esféricas que correspondem a cada crista?              b) Que condição o comprimento de onda dessas ondas precisa satisfazer para que a situação descrita no item (a) possa ocorrer?              c) Calcule os dois menores valores de frequência para o som, que sejam compatíveis com a condição do item (b).          </code>      **Exs desafiadores (veja acima)**: 79, 81    ==== Cap 21 ====  **Lista**: 40, 43, 49, 52, 57, 60, 66, 69, 73, 74, 75, 76. Para o Miniteste acrescentar ainda os exs. 37 e 72 do cap. 20    **Exs desafiadores (veja acima)**: 82, 84    ==== Cap 22 ====  **Lista**: Q1 (v. abaixo), Q2, Q4, Q5, 20, 27 (v. abaixo), 38, 40, 58, 59, 61, 65    **Errata / esclarecimentos**:         * Para ficar mais claro o que se espera na Q1, substituir o enunciado pela versão abaixo:       <code> A FIGURA Q22.1 mostra ondas luminosas que passam por duas fendas estreitamente espaçadas. O gráfico representa a intensidade da luz que incide nos pontos de uma tela atrás das fendas.    Suponha que a fenda da direita seja bloqueada. Responda, explicando em cada caso seu raciocínio, as seguintes perguntas sobre o novo padrão de intensidade que incidirá na tela após isto ter ocorrido.    a) Em que ponto da tela a luz incidirá mais intensamente?    b) A intensidade nesse ponto será igual, maior ou menor que aquela que incidia no ponto x = 0 (ponto central da tela) quando as duas fendas estavam abertas? Caso seja igual, por que isso ocorre? Caso seja maior/menor, qual a porcentagem de aumento/queda?    c) Saindo para os lados a partir deste ponto, como esta intensidade variará? Descreva em palavras como será a nova distribuição de intensidade da luz na mesma região representada na figura.    d) Reproduza no papel eixos iguais à da figura, incluindo o zero e as marcas que indicam a localização das franjas de fenda dupla, e depois esboce um gráfico para este novo padrão de intensidade de luz, levando em conta todas as suas respostas acima.  </code>       * Da mesma forma, para clarificar o enunciado do ex. 27, substituir pelo texto abaixo:   <code>  Um interferômetro de Michelson usa luz vermelha com comprimento de onda igual a 656,45 nm, emitida por uma lâmpada de hidrogênio. Ele é inicialmente calibrado de modo a produzir uma franja central clara na sua saída. O espelho M2 é então lentamente deslocado, de modo que se pode observar as alterações na franja central, de clara para escura e vice-versa.    a) Qual deslocamento no espelho M2 produzirá uma alteração na franja central de maximamente clara (intensidade máxima) para maximamente escura (intensidade zero), ou vice-versa?    b) Quantas alterações de clara para escura na franja central devem ser observadas, se queremos deslocar o espelho M2 o mais próximo possível da distância d=1 cm?    c) Chamemos de d_min o menor deslocamento de M2 que é possível detectar com segurança observando as mudanças na franja central. O valor calculado no item (a) certamente pode ser detectado com segurança (é fácil notar uma variação de claro para escuro), de modo que ele é uma estimativa razoável, embora ainda um pouco exagerada, para d_min. Podemos definir ainda a *precisão relativa* com que determinamos um deslocamento d do espelho como a razão d_min / d.  Se tomarmos d = 1cm e d_min como o valor encontrado no item (a) , de quanto será a precisão relativa neste caso? (Obs: arredonde o valor encontrado para o primeiro algarismo significativo)  </code>      ==== Cap 23 ====    **Lista**: 10, 22, 35, 41, 49 (v, abaixo), 52, 54, 70, 71    **Errata / esclarecimentos**:         * No ex. 49, o enunciado do item (a) está confuso, deveria ser: <code> a) Que conjunto de marcas você consegue ver? Um que inclui as marcas do topo do tanque (começando com a marca de 0cm) até uma certa profundidade limite, ou um que inclui as do fundo do tanque (começando com a marca de 80cm) até uma certa profundidade limite? Explique </code>