Avaliação-2022 2

Questão 1: [2,5]: Uma bola de massa m = 0,50 kg é conectada a dois elásticos de comprimento L = 2,5 m, cada um sob tensão T = 40 N, como mostrado na figura abaixo. A bola é deslocada por uma pequena distância y perpendicular ao comprimento dos elásticos. Supondo que a tensão não muda devido ao deslocamento da bola e considerando g = 10 m/s^2 determine: (a) A constante da força restauradora que atua na bola na direção do eixo y. (b) A frequência angular do movimento harmônico simples. Questão 2: [2,5]: Um bloco com um alto-falante é conectado a uma mola com constante elástica de k = 50 N/m, conforme mostrado na Figura abaixo. A massa total do bloco e falante é de 5 kg e a amplitude do movimento do sistema é de 0,50 m. Considere a velocidade do som no ar de 340 m/s. Determine: (a) A frequência angular de oscilação ω e a velocidade máxima do sistema alto-falante e bloco. (b) Se o alto-falante emitir ondas sonoras de frequência 180 Hz, determine a frequência máxima e mínima ouvida por uma pessoa à direita do alto-falante. (c) Quando o alto-falante está localizado mais próximo do observado, ou seja, a mola está completamente alongada para direita. E a distância ao observador é de 3,5 m, o nível sonoro máximo ouvido é de 50 dB. A partir das informações acima determine a potência média emitida pela fonte. Obs: Considere que a fonte emite frentes de ondas esféricas correspondente à metade de uma casca esférica, com a potência distribuída igualmente na superfície da casca e o nível de intensidade mínima audível é de I_0 = 10^-12 W/m^2. Questão 3: [2,5]: Uma amostra de 1,2 kg de água e uma amostra de gelo são colocadas em recipientes termicamente isolados. Os recipientes contêm um dispositivo permite a transferência calor da água para o gelo a uma taxa constante P, até que o equilíbrio térmico seja estabelecido. As temperaturas da água e do gelo são mostradas na figura abaixo em função do tempo, onde T_a = 36 °C e T_b = -27 °C. A escala do eixo horizontal é definida por t_s = 144,0 min. (a) Qual é o módulo da taxa de transferência de energia P, entre o recipiente com água e o recipiente com gelo. (b) Qual é a massa inicial de gelo no recipiente? (c) Quando o equilíbrio térmico é atingido, qual é a massa do gelo produzido no recipiente com água? Questão 4: [2,5]: Um gás ideal sofre uma compressão adiabática do estado inicial: p_0 = 1 atm, V_0 = 360 m^3 e T_0 = 350 K para o estado final p_f = 1,638 \times 10^4 atm, V_f = 0,352 m^3. (a) Determine se o gás é monatômico, diatômico ou poliatômico. (b) Determine o número de mols de gás e a temperatura final do sistema. (c) Qual é a energia interna do gás por mol antes e após a compressão. (d) Determine a v_RMS, v_méd (velocidade média) e v_p (velocidade mais provável) antes e depois da compressão. Considere a massa molar do gás de 4,0 g/mol.