Questões de Física

O Princípio de Arquimedes, conceito fundamental no estudo da hidrostática, pode ser enunciado da seguinte forma: “ Um corpo total ou parcialmente imerso em um fluido recebe desse fluido um empuxo igual e contrário ao peso da porção do fluido deslocado e aplicado no centro de gravidade do mesmo “ . Com base nesse princípio, se um cubo de gelo flutua sobre água gelada num copo, estando a temperatura dessa água próxima a 0 o C, o gelo derrete sem que haja mudança apreciável de temperatura. Nesse contexto, analise as afirmações a seguir. I - Se o cubo de gelo for uniforme, o nível da água no copo não se altera. II - Se o cubo de gelo estiver com um volume de ar aprisionado, o nível de água no copo desce. III - Se o cubo de gelo possuir uma pequena massa de ferro em seu interior, o nível de água no copo sobe. Está correto o que se afirma em

A viscosidade é uma propriedade dos fluidos relacionada a forças volumétricas de atrito interno que aparecem em um escoamento devido ao deslizamento das camadas fluidas, umas sobre as outras. Para um fluido newtoniano, a viscosidade é fixada em função do estado termodinâmico em que o fluido se encontra. A propriedade que mais influencia na viscosidade de líquidos e gases é a temperatura. Para a maioria dos fluidos industriais, à medida que a temperatura aumenta, a viscosidade

Considere uma viga reta, homogênea e de seção transversal constante, inicialmente na posição horizontal. A seção transversal em cada extremidade é vertical, ou seja, cada elemento longitudinal possui, inicialmente, o mesmo comprimento. A viga é fletida única e exclusivamente pela aplicação de momentos fletores, e a ação pode ser considerada elástica. Para essa situação, com as hipóteses consideradas, analise as afirmações a seguir. I - Qualquer seção plana da viga, antes da flexão, permanece plana após essa flexão. II - Existem elementos longitudinais da viga que não sofrem deformação, ou seja, alteração em seu comprimento. III - Todos os elementos longitudinais da viga encontram-se submetidos a tensões de tração. Está correto o que se afirma em

Em uma área industrial, um duto de seção reta retangular transporta uma corrente de gás a 250 o C através de um ambiente a 30 o C. Os valores do coeficiente de convecção associados ao escoamento da corrente de gás e ao movimento do ar no meio exterior são, respectivamente, . Visando a garantir a integridade física dos trabalhadores envolvidos na operação, é necessário instalar uma camada de isolamento térmico (condutividade térmica: ), de forma que a temperatura da superfície exposta para o ambiente não ultrapasse 50 o C. Considerando- se a resistência térmica condutiva na parede do duto e a perda de calor por radiação desprezíveis, a espessura mínima dessa camada de isolamento é, aproximadamente,

Em um forno tubular de uma refinaria, uma corrente de petróleo é aquecida por meio da queima de óleo combustível. Nesse forno, os tubos por onde escoa a corrente de petróleo são mantidos em contato com os gases oriundos da combustão a uma temperatura da ordem de 800 o C. Analisando-se o circuito térmico entre os gases de combustão e a corrente de petróleo, identifica-se a seguinte sequência de mecanismos de transferência de calor:

Em um secador de esteira transportadora, ar úmido na pressão de 101,325 kPa é usado para remover água de uma torta contendo um novo catalisador. O ar entra no secador nas seguintes condições: temperatura de bulbo seco = 47 o C;

temperatura de bulbo úmido = 21 o C; e vazão = 100 m 3 /min. Na saída, as condições são: temperatura de bulbo seco = 22 o C; e umidade relativa = 60%. De acordo com a carta psicrométrica a 101,325 kPa mostrada na página anterior, o ponto de orvalho e a vazão volumétrica do ar na saída do secador e a vazão de água removida da torta são, respectivamente,

O diagrama de blocos acima representa um sistema de controle por realimentação de um determinado processo, cuja variável perturbadora é designada por u(t) e sua transformada de Laplace é U(s), em termos de variável-desvio. As funções de transferência do controlador, da válvula de controle e do sensor-transmissor estão representadas, respectivamente, por Considere que o controlador é proporcional puro e de ação reversa. Na hipótese de ocorrer uma perturbação degrau de 2 unidades em u, analise as decorrências abaixo. I - A resposta da variável controlada será estável para qualquer valor de . II - Não haverá desvio permanente da variável controlada em relação ao valor desejado. III - O desvio permanente da variável controlada em relação ao valor desejado será de 2 unidades, se o valor de for igual a 4. IV - O desvio permanente na variável controlada em relação ao valor desejado será maior quanto menor for o valor do ganho do controlador. São corretas APENAS a(s) decorrência(s)

O diagrama de blocos acima representa um sistema de controle por realimentação de um determinado processo, cuja variável perturbadora é designada por u(t) e sua transformada de Laplace é U(s), em termos de variável-desvio. As funções de transferência do controlador, da válvula de controle e do sensor-transmissor estão representadas, respectivamente, por De acordo com as funções de transferência representadas no diagrama de blocos, analise as afirmativas a seguir. I - O sensor-transmissor é muito rápido se comparado ao processo e, por isso, a sua função de transferência é

representada apenas por um ganho. II - A válvula de controle é do tipo ar-abre (ou falha fechada), porque o seu ganho é positivo. III - Se , o controlador é do tipo PI, e a sua ação é reversa. Está correto o que se afirma em

Em relação à transferência de calor entre uma corrente quente e uma corrente fria em um trocador de calor, analise as afirmativas a seguir. I - Sempre haverá variação de temperatura nas correntes fria e quente, devido à transferência de calor. II - A temperatura de saída da corrente fria pode ser superior à temperatura de entrada da corrente quente em um trocador de calor contracorrente, mas nunca em um trocador co-corrente. III - Em um trocador de calor contracorrente, é possível que a diferença de temperatura entre a corrente quente e a corrente fria permaneça constante ao longo da área de transferência. IV - Em um trocador sem mudança de fase, para que a temperatura de saída da corrente quente seja igual à temperatura de saída da corrente fria, um trocador co-corrente deve possuir área infinita. V - O limite termodinâmico da taxa de transferência de calor corresponde ao produto da vazão mássica pela capacidade térmica específica da corrente fria, multiplicada pela diferença entre as temperaturas de entrada das correntes. São corretas APENAS as afirmativas

O diagrama ternário abaixo representa o equilíbrio dos componentes A e C com um solvente B, no qual as composições estão em fração mássica.

Em um processo de separação, 96 kg do componente B puro são adicionados a uma carga de 104 kg com iguais quantidades dos componentes A e C. Como resultado dessa mistura, duas fases líquidas denominadas genericamente por P e Q serão obtidas em quantidades e composições diferentes. As quantidades e composições de P e Q serão, aproximadamente,

Um determinado sistema hidráulico é formado por um trecho reto de tubulação na qual escoa uma determinada vazão de fluido em regime turbulento na região completamente rugosa. Se, nesse sistema, o diâmetro da tubulação for reduzido à metade, mantendo, no entanto, a vazão volumétrica constante, a queda de pressão por atrito será multiplicada por um fator igual a

O diagrama de blocos acima representa um sistema de controle por realimentação de um determinado processo, cuja variável perturbadora é designada por u(t) e sua transformada de Laplace é U(s), em termos de variável-desvio. As funções de transferência do controlador, da válvula de controle e do sensor-transmissor estão representadas, respectivamente, por A função de transferência em malha fechada entre a variável controlada y e a variável perturbadora u é definida por

Considere que o controlador usado no sistema representado no diagrama de blocos seja do tipo PI (proporcional + integral), cuja equação descritiva é dada por Para respostas do sistema à variação degrau, tanto na variável perturbadora como no valor de referência (set-point), com esse tipo de controlador, conclui-se que o(a)

O coeficiente global de transferência de calor de um trocador, incluindo as resistências de depósito, é igual a , e o valor correspondente da resistência total de depósito é . Na hipótese de haver condições de deposição muito mais severas, com a resistência total de depósito sendo multiplicada por 6 e mantidas as demais condições constantes, o novo valor do coeficiente global de transferência de calor será reduzido em

Caso uma bomba em operação sofra cavitação, uma das medidas que deve ser adotada para corrigir o problema é

Usando um dinamômetro, verifica-se que um corpo de densidade dC e de volume V = 1,0 litro possui um peso que é o triplo do “peso aparente” quando completamente mergulhado em um líquido de densidade dL. Qual é a razão dC/dL?

Aplica-se uma tensão de 0,1 GPa a uma barra metálica de 5,0 m de comprimento. Considere os módulos de Young e de cisalhamento iguais a 200,0 GPa e 80,0 GPa, respectivamente. A variação de comprimento da barra, em mm, é

A soma dos 11 primeiros termos de ordem par de uma progressão aritmética vale 209. A soma dos 23 primeiros termos dessa progressão vale

Uma barra de cobre de 10,0 cm e seção reta de 1,0 cm 2 é colocada em uma de suas extremidades, aquecida à temperatura de 100,0 ºC, enquanto a outra extremidade encontra-se à temperatura de 20,0 ºC. A taxa de transferência de calor, em watts, de uma extremidade à outra da barra é

Um dos procedimentos experimentais para se obter sódio metálico é a eletrólise do cloreto de sódio fundido (eletrólise ígnea) em uma cuba eletrolítica. Considerando que a quantidade de eletricidade (carga) de 1 mol de elétrons é igual a 96.500 C, qual o tempo, em s, necessário para se obter 9,2 g de sódio, por esse processo, utilizando uma corrente constante e igual a 10 A?

O número de Reynolds, Re, é uma quantidade adimensional para um fluido em fluxo, obtida pela combinação (apenas usando potências do tipo 0, 1 ou -1) da viscosidade ?, da densidade do fluido ?, de uma velocidade típica V e um comprimento típico L, e apenas pela combinação dessas quatro variáveis. Para um dado sistema, tem-se Sabendo que Re é proporcional a V, o valor de Re para esse sistema é

Um fluido de densidade dL = 1,0 x 10 3 kg/m 3 e velocidade V = 10 m/s passa ao redor de uma esfera de raio R = 0,10 m. A ordem de grandeza da força dinâmica que o fluido exerce sobre a esfera, em N, é

Considere o texto abaixo para responder às questões de nº s 56 e 57. A gasolina e o óleo diesel são exemplos de combustíveis obtidos a partir do petróleo. No Brasil, a gasolina, juntamente com o etanol, é a opção de combustível de veículos de pequeno porte, como carros de passeio e motocicletas. Já veículos pesados, como caminhões e ônibus, normalmente operam com o diesel. Apesar da mesma origem, os motores que usam diesel são bem diferentes daqueles que usam gasolina. Nos motores a diesel, a combustão ocorre sem a necessidade de uma centelha, papel das velas nos motores que usam gasolina e etanol. Sobre essas características, considere as afirmações abaixo. I - O diesel deve ter uma alta octanagem para que o motor apresente maior eficiência. II - No Brasil, o etanol é misturado à gasolina para favorecer a ignição espontânea. III - A octanagem está relacionada à capacidade do combustível em resistir à ignição espontânea. É correto APENAS o que se afirma em

Um cabo de 10,0 cm, cuja densidade linear é de 0,25 kg/m, é tensionado com a ação de uma força de 100,0 N. A frequência fundamental de vibração desse cabo, em hertz, é

O biodiesel pode ser produzido a partir da reação direta entre etanol e óleos vegetais, os triacilglicerídeos. Essa reação é classificada como

A energia cinética molecular média de 2,0 mol de um gás monoatômico ideal é 6,0 × 10 -21 J. Dados: R = 8,3 J/molK NA = 6,0 × 10 23 mol -1 kB = 1,4 × 10 -23 J/K A energia interna total em kJ desse gás é

Um sistema é composto por uma peça de cobre contendo um orifício e um cilindro de chumbo presos num encaixe perfeito, conforme mostra a figura.

O cobre possui coeficiente de dilatação linear igual a 1,7 x 10 -5 °C-1, enquanto o chumbo possui coeficiente linear igual a 2,9 x 10-5 °C -1 . Sabendo-se que os dois metais são ótimos condutores de calor, um modo para separar as peças metálicas será o

O potencial eletrostático entre duas placas paralelas condutoras varia de acordo com a posição, como mostra a figura. O módulo do campo elétrico, em N/C, entre as placas na posição x = 2,0 cm é

Em 30,00 g de prata, a quantidade de calor, em calorias, necessária para elevar a sua temperatura, de 30,00 oC para 100,0 ºC, é Dado: calor específico de 0,056 cal/g. ºC

Uma mola, sem massa, de constante k = 5.000 N/m é comprimida a partir do repouso por uma distância x = 2,0 cm. O trabalho, em J, realizado sobre a mola, durante a compressão, é