P4 de Física 2- FIS1041 da PUCRIO - 2015.1

I. Uma esfera oca de massa igual a e raio , contendo no seu interior um objeto de massa e volume desconhecidos, flutua sem afundar nas águas de um lago, com um quarto de seu volume submerso.

Dados:

a) Determine a massa do objeto no interior da esfera.

b) Considere agora que o objeto desconhecido seja colocado diretamente na água, com velocidade inicial nula. Observa-se que o objeto afunda com uma aceleração constante de. Determine o volume e a densidade do objeto.

II. Um cano no porão de uma casa, com um diâmetro de , transporta água auma velocidade de e pressão de O cano se estreita para esobe para o segundo piso, acima do porão. Encontre a velocidade e a pressão da água no cano do segundo piso.

II-Considere agora a onda sonora de produzida pelo violino com potência média de ). (Suponha que o som seja emitido isotropicamente).

Dados:

1. Calcule o comprimento de onda, a intensidade e o nível sonoro da onda sonora na posição de um ouvinte a 10 m de distância do violino.
2. Escreva a função , que descreve o deslocamento doselementos de ar na posição desse ouvinte.

I-Num violino a parte vibrante das cordas, entre os pontos fixos A e B (ver figura), tem de comprimento. Considere que a corda com densidade linear de massa de emite uma nota Sol () quando tocada sem que se coloque o dedo nela.

1. Calcule a tensão na corda, considerando que as cordas vibram no harmônicofundamental.
2. Determine onde se deve colocar o dedo pressionando a corda, com respeito ao ponto B, para que a corda passe a emitir uma nota Ré () como frequência fundamental? Suponha que a tensão não muda.

A figura abaixo mostra um cilindro contendo um mol do gás nitrogênio (), fechado por um pistão móvel e submerso numa mistura de gelo com água (). O gás sofre as seguintes transformações (diagrama ao lado da figura):

(1) O pistão, inicialmente na posição , é empurrado rapidamente para baixo, até a posição (processo adiabático), comprimindo o gás até ;(2) É, então, mantido na posição até que o gás esteja novamente na temperatura da mistura gelo-água (considere este processo como reversível isovolumétrico).(3) Em seguida, o pistão é erguido lentamente de volta à posição (processo isotérmico).

Observa-se que de gelo são derretidos durante o ciclo. (Calor de fusão do gelo ).

Dados:

Tabela:

1. Calcule o calor trocado entre o gás e a mistura gelo-água durante o ciclo. Obtenha o trabalho realizado sobre o gás durante o ciclo e complete a última linha da tabela acima.
2. Calcule o trabalho realizado pelo gás na etapa (3) e complete, na tabela, a linha correspondente a essa etapa.
3. Obtenha o trabalho realizado sobre o gás na etapa (2) e coloque o valor na tabela. Em seguida, calcule o trabalho na etapa (1) e complete a linha (1) da tabela.
4. Calcule o calor cedido pelo gás na etapa (2) e Complete a linha (2) da tabela.