Física - Semana 84

Escrito por Matheus Ponciano

Iniciante:

Um recipiente com massa desprezível, contém $0,250$ $kg$ de água a uma temperatura $75,0$ $^o C$. Quantos quilogramas de gelo a uma temperatura $-20,0$ $^o C$ devem ser colocados na água para que a temperatura final do sistema seja igual a $30,0$ $^o C$.

Dados:

Calor específico da água: $c_a = 1,0$ $\frac{cal}{ g ^o C}$

Calor específico do gelo: $c_g = 0,5$ $\frac{cal}{g ^o C}$

Calor latente de fusão do gelo: $L_f=80$ $\frac{cal}{g}$

Calor latente de ebulição da água: $L_e=540$ $\frac{cal}{g}$

Intermediário:

Na figura abaixo, está representada uma tábua encima de duas rodas, girando em sentido contrário, de forma a manter a tábua em equilíbrio. Sabendo que a distância entre os centros das rodas é $l$, a massa da barra é $m$ e o coeficiente de atrito entre a tábua e as rodas é $\mu$. Se deslocarmos a barra de um certo $x<<l$, determine o período de oscilações do centro de massa da barra.

Avançado:

Considere um capacitor de placas paralelas, conforme a figura. A área de cada placa $A$ e a distância entre as duas placas é $d$. Uma das placas está em contato com uma parede através de uma mola de constante $k$ e a outra placa é fixa. Quando a distância entre as placas é $d$, a mola está em seu tamanho natural. Assuma que a permissividade do ar entre as placas é $\varepsilon _o$. Colocam-se cargas $+Q$ e $-Q$ sobre as placas e deixa o sistema alcançar o equilíbrio mecânico. Despreze os efeitos gravitacionais.

a) Calcule a força elétrica, $F_E$, entre as placas.

b) Determine a deformação da mola.

c) Determine a diferença de potencial em função de $Q$, $A$, $d$, $k$.

d) Determine a razão entre as capacitâncias $\dfrac{C}{C_o}$, onde $C_o$ é a capacitância antes da colocação das cargas nas placas e $C$ após a colocação das cargas.

e) Determine a energia armazena no sistema em função de $Q$, $A$, $d$, $k$.