Escola Naval - MHS

Escola Naval - 2005 

Três mols de um certo gás ideal, cujo calor molar a pressão constante vale 5,00 cal/mol.k, está no interior do cilindro da figura abaixo. O gás recebe calor de uma fonte térmica ( não indicada na figura ) de tal maneira que a sua temperatura aumenta de 10,0 º . Ao absorver calor verifica-se que o  pistão, adiabático e de massa desprezível, se eleva de 2,00 metros. Sobre o pistão temos o bloco 1 de massa m₁ = 20,0 kg.

Considere : |g| = 10 m / s^2 e 1,00 cal = 4,18 J.




A) Calcule a variação da energia  interna ( em joules ) do gás.

B) No final da expansão do gás, o bloco 1 em repouso sobre a superfície horizontal AB, de atrito desprezível, é atingido pelo bloco 2 de massa m₂ = 10,0 kg e velocidade igual a 5,00 m/s. Calcule a velocidade de recuo do bloco 2, sabendo-se que o coeficiente de restituição vale 0,800

c) Após a colisão, o bloco 1 entra em movimento e desce a rampa BC, perdendo 280 J de energia devido ao atrito entre as superfícies em contato. em seguida, com velocidade constante, percorre o trecho horizontal CD e, no ponto D, colide com a mola de constante elástica k = 1620 N/m e a ela acopla-se executando um M.H.S. Calcula a amplitude e a frequência do M.H.S

D) Um fio de comprimento  L = 1,50 m e massa igual a 0,500 kg, está preso na extremidade da mola e também ao teto. Suponha que o conjunto mola + fio +bloco 2, em M.H.S, não sogra descolamento  vertical  devido à rigidez da mola. Sabendo-se que a onda estacionária no fio segue o padrão da figura abaixo, calcule o módulo da tração (em newtons ) no fio.



GABARITO:

a - 378 J b - 1 m/s c - 1/9 m e 9/2∏ Hz d - 3/∏² N

Cara tem certeza de que a A está certa? pois não tem muita coisa pra calcular a variação de energia interna de um gás basta aplicar a 1 lei da termodinâmica:
DU=Q-T como o a expansão é isobárica (pois há expansão ocorre devido a diferença de pressão na parte de fora e de dentro do embolo, que quando aquecido o gás vai provocar um leve aumento de pressão dentro do embolo, assim surge uma força que faz o embolo subir devido a essa diferença de pressão, mas pode se considerar constante em todo o processo) basta substitui os valores
DU=627J-400J=227J tá estranho -378J  

O resto não li depois tento ajudar, mas confere a A acho que não está correto

viniciusrts escreveu:Cara tem certeza de que a A está certa? pois não tem muita coisa pra calcular a variação de energia interna de um gás basta aplicar a 1 lei da termodinâmica:
DU=Q-T como o a expansão é isobárica (pois há expansão ocorre devido a diferença de pressão na parte de fora e de dentro do embolo, que quando aquecido o gás vai provocar um leve aumento de pressão dentro do embolo, assim surge uma força que faz o embolo subir devido a essa diferença de pressão, mas pode se considerar constante em todo o processo) basta substitui os valores
DU=627J-400J=227J tá estranho -378J  

O resto não li depois tento ajudar, mas confere a A acho que não está correto

É a letra A, quando postei a questão  prestei atenção a isso.  Mas a questão pode ter erro.

Na A, parece que o examinador adotou a Constante de Clapeyron como R=1,987 cal/mol.k e não 2cal/mol.k tal como estamos habituados a trabalhar. O resultado utilizando o valor anterior é modificado em algo próximo de 2 unidades.

a)



Da Relação da Mayer:



b) Da conservação do momento linear:



De (eq1) e (eq2), segue v1= 3,0 m/s e v2= 1,0 m/s, que é a velocidade de recuo do bloco 2 solicitada na alternativa B.

c) Como age força dissipativa na dinâmica do movimento, implica que: 



WFNC= Trabalho das forças não conservativas.



Velocidade esta na qual o bloco 1 percorrerá o trecho BC. Toda a energia cinética do bloco é armazenada na mola como energia potencial elástica:


A deformação comunicada a mola é igual a elongação do Movimento Harmônico Simples, calculada acima. Para a frequência:
  Hz

d) Da relação geométrica depreendida na questão e lembrando que a distância entre dois nós numa onda estacionária é igual a metade do comprimento da onda propagada:



RamonLucas, onde o sr. conseguiu essas provas com o gabarito? Procuro que só e não acho .