PF de Física 2 da UFPE - 2018.2

Considere uma corda de comprimento e densidade , presa nas duas extremidades.

1. Qual é, em newtons, o valor da tensão que deve ser aplicada na corda para que seu primeiro harmônico ocorra em ?
2. Suponha que uma extremidade da corda está em e a outra . A onda do item (a) pode ser descrita como . Para cm, determine, em , a velocidade máxima de um ponto no meio da corda.

Dados:

Considere dois reservatórios térmicos com temperaturas .

1. Os reservatórios são colocados em contato térmico durante um intervalo de tempo suficiente para que troquem de calor. Determine a variação de entropia do conjunto, , em .
2. Os mesmos reservatórios são utilizados para operar uma máquina de Carnot. Se de calor são absorvidos pelo reservatório frio em cada ciclo, qual a variação de entropia dos dois reservatórios, , em , ao final de um ciclo?

(Lembrete: Um reservatório térmico é, por definição, um sistema capaz de ceder ou absorver uma quantidade arbitrária de calor sem sofrer qualquer variação em sua temperatura).

(a) A água de um porão inundado é bombeada verticalmente com uma velocidade através de uma mangueira com seção transversal de área . A mangueira passa por uma janela acima do nível da água e segue horizontalmente pelo jardim, onde também está a bomba. Qual é a potência da bomba em watts? (Sugestão: Uma porção do fluido de massa tem energias cinética e potencial. O trabalho da bomba deve ser igual à soma das duas no mesmo intervalo de tempo ).

(b) A mangueira e a bomba estão conectadas por um tubo de seção. Em , qual é o módulo da diferença de pressão na água ao passar da mangueira para o tubo de conexão com a bomba?

Dados:

A figura ao lado mostra um ciclo de Stirling, composto por dois processos isotérmicos nas temperaturas , intercalados por dois processos isocóricos nos volumes . Este ciclo descreve a termodinâmica de uma máquina que opera , com 1de um gás ideal monoatômico. Suponha que , , , onde a base neperiana, e que , por simplicidade.

1. Determine a potência da máquina em megawatts.
2. Uma máquina de Carnot operando entre os mesmos reservatórios retira 300 de calor do reservatório a em cada ciclo. Quantos joules de trabalho a máquina de Carnot realiza por ciclo?