Leis de Newton

Questão: (P.258 – Os Fundamentos da Física) Um operário usa uma empilhadeira de massa total igual a uma tonelada para levantar verticalmente uma caixa de massa igual a meia tonelada, com uma aceleração inicial de 0,5 m/s², que se mantém constante durante um curto intervalo de tempo. Use g = 10 m/s² e calcule, nesse curto intervalo de tempo:

a) intensidade da força que a empilhadeira exerce sobre a caixa;

b) a intensidade da força que o chão exerce sobre a empilhadeira (despreze a massa das partes móveis da empilhadeira).

Dicas:

            — Faça um desenho com as forças (peso e normal/contato) que atuam tanto na empilhadeira, como na caixa.  

            — Como a empilhadeira está em repouso, então a força resultante que atua nela vale zero. Matematicamente, F_RE = 0.

            — Para a caixa, utilize F_R = m×a.

Resolução:

a) F_RC = m_C×a_C

a) N_C – 5000 = 500×0,5

a) N_C = 5250 N

b) Repouso Þ F_RE = 0

b)                      N_E = P_E + N_C

b)                      N_E = 10000 + 5250 = 15250 N

MA

Calorimetria e Equilíbrio Térmico

Questão: 400 g de água a 22ºC são colocados em contato com 150 g de gelo a – 20º C. Descrever o sistema no equilíbrio térmico.

 

Dados:
        - PF = 0ºC e PE = 100ºC.
        - c_{água no estado líquido} = 1,0 cal/gºC.
        - c_{água no estado sólido} = 0,5 cal/gºC.
        - L_fusão = 80 cal/g.

Dica: Em um sistema termicamente isolado, a soma dos Q_trocadas é igual a 0. Matematicamente, temos que:

SQ_trocadas = 0

Obs.: essa propriedade é válida mesmo que os corpos não tenham atingido o equilíbrio térmico. É uma decorrência do Princípio da Conservação de Energia. 

Resolução:

Resolução 1: Supondo que a água esfrie até 0ºC:

            1) Q_água = (m×c×Dq)_água = 400×1×(0 – 22) ÞQ_água = – 8800 cal
          2) Q_sól = (m×c×Dq)_sól = 150×0,5×[0 – (–20)] ÞQ_sól = 1500 cal (dá para esquentar o gelo até 0ºC)

            3)Q_f = m×L_f = 150×80 ÞQ_f = 12000 cal

            4) Q_T = Q_sól + Q_f= 13500 cal

            Como |Q_f| < |Q_água| < |Q_T|, apenas uma fração de gelo derreterá e a temperatura final será de 0ºC.

Das 8800 cal fornecidas pela água, 1500 são usadas para elevar a temperatura do gelo a 0ºC. Sobra 7300 cal (8800 – 1500) para derreter o gelo:    

5) Q_f= m×L_fÞ 7300 = m×80 Þ m = 91,25 g

Então, no equilíbrio térmico, teremos 491,25 g (91,25 + 400) de água a 0ºC e 58,75 g (150 – 91,25) de gelo a 0ºC.

Resolução 2: Construir a curva de resfriamento da água e a curva de aquecimento do gelo. No ponto em que elas se encontrarem, ter-se-á o equilíbrio térmico.

MA

Movimento Uniforme

Questão: (UFPE) Um caminhão se desloca com velocidade constante de 144 km/h. Suponha que o motorista cochile durante 1,0 s. Qual o espaço, em metros, percorrido pelo caminhão nesse intervalo de tempo se ele não colidir com algum obstáculo?

Dicas:

            ● Para converter uma velocidade em km/h para m/s basta dividi-la por 3,6.

            ● Lembre-se que no MU (Movimento Uniforme) é válida a fórmula  Ds = v_cte×Dt.

Resolução:

            1) Cálculo da velocidade em m/s

            v = 144 km/h = 40 m/s

            2) Cálculo do espaço percorrido em 1,0 s

Ds = v_cte×Dt.

Ds = 40×1

Ds = 40 m

MA