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Questão sobre Trabalho: Sistemas não Conservativos

Física

Originais Teachy

'EM13CNT101'

Trabalho: Sistemas não Conservativos

Média

(Originais Teachy 2023) - Questão Média de Física

Ao empurrar uma caixa sobre um piso irregular, para que ela não pare devido ao atrito cinético, é necessário realizar trabalho. Sendo a força de atrito entre a caixa e o piso um exemplo de força dissipativa, podemos afirmar que:
a.
O trabalho realizado pela força de atrito cinético é variável, dependendo da superfície e das características da caixa.
b.
O trabalho realizado pela força de atrito cinético é sempre negativo.
c.
O trabalho realizado pela força de atrito cinético é inversamente proporcional à velocidade da caixa.
d.
O trabalho realizado pela força de atrito cinético é sempre nulo.
e.
O trabalho realizado pela força de atrito cinético é sempre positivo.

Gabarito:

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Um bloco de massa 2 kg é empurrado por uma força horizontal constante de 10 N ao longo de uma superfície horizontal sem atrito. O bloco é acelerado a partir do repouso e desloca-se por 5 metros antes de encontrar uma superfície áspera. A força de atrito cinético entre a superfície áspera e o bloco é de 4 N. Determine o trabalho realizado pela força de atrito durante o deslocamento do bloco sobre a superfície áspera, e relacione esse trabalho com a variação da energia cinética do bloco durante esse processo. Considere a aceleração da gravidade como 10 m/s² e adote g = 10 m/s² para simplificar seus cálculos.

Trabalho: Sistemas não Conservativos • 'EM13CNT101'

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Dificuldade Média

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Um objeto de 2 kg é puxado com uma força de 30 N a uma distância de 5 m em uma superfície horizontal com coeficiente de atrito cinético de 0,2. Determine o trabalho total realizado na superfície e a variação da energia cinética do objeto. Explique o motivo da força de atrito ser considerada uma força não conservativa.

Trabalho: Sistemas não Conservativos • 'EM13CNT101'

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Considere um gás ideal confinado em um cilindro com um pistão móvel. O gás passa por um ciclo termodinâmico composto por duas etapas: uma expansão isotérmica e uma compressão adiabática. Na primeira etapa, o gás é mantido em contato com um reservatório térmico mantido a uma temperatura T1 e expande, realizando um trabalho W1 sobre o pistão. Na segunda etapa, o gás é isolado termicamente e comprimido adiabaticamente, reduzindo seu volume de V1 para V2, realizando um trabalho W2. O calor Q1 trocado na primeira etapa e Q2 na segunda etapa são dados pelas equações Q1 = nRT1ln(V2/V1) e Q2 = nCv(T1 - T2), onde n é a quantidade de matéria do gás, R é a constante dos gases ideais e Cv é o calor específico molar a volume constante. Se o ciclo termodinâmico é reversível e o gás realiza um trabalho líquido sobre o ambiente de 200 J, calcule o valor de T2 em termos de T1, considerando que o gás inicialmente está em equilíbrio térmico com o reservatório a temperatura T1.

Termodinâmica: Ciclo Termodinâmico • 'EM13CNT102'

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