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Física

ITA 2007 Física — Questão 12

A água de um rio encontra-se a uma velocidade inicial V constante, quando despenca de uma altura de 80 m, convertendo toda a sua energia mecânica em calor. Este calor é integralmente absorvido pela água, resultando em um aumento de 1 K de sua temperatura. Considerando 1 cal≅4 J1\ \mathrm{cal} \cong 4\ \mathrm{J}, aceleração da gravidade g=10 m/s2g = 10\ \mathrm{m/s^2} e calor específico da água c=1,0 cal g−1 ∘C−1c = 1{,}0\ \mathrm{cal\,g^{-1}\,{}^\circ C^{-1}}, calcula-se que a velocidade inicial da água V é de

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Só quero ver o gabarito

Gabarito do ITA 2007 Física, questão 12: alternativa E

80 m/s.

O que a questão pede

Aqui o ITA quer ver se você soma as duas parcelas de energia mecânica (cinética inicial e potencial da queda) e converte calorias em joules sem tropeçar.

Por onde começar · passo 1 de 4

Escreva a conservação por unidade de massa

Que energias a água tem no alto, em relação ao pé da queda? Para onde vão?

No alto, cada quilograma tem energia cinética V2/2V^2/2 e potencial ghgh (referência no pé da queda). Toda essa energia mecânica vira calor absorvido pela própria água: c ΔTc\,\Delta T por quilograma. A massa se cancela.

A armadilha

Duas armadilhas: esquecer a conversão cal → J (calor de 1000 J/kg em vez de 4000 J/kg) leva a V = 20 m/s; esquecer o 1/2 da energia cinética leva a V² = 3200, isto é, 10√32 m/s.

Quem cai nela marca B, D.

0J por kg de água1000J por kg de água2000J por kg de água3000J por kg de água4000J por kg de água80032004000
potencial (gh)
cinética (V²/2)
calor (cΔT)
A queda de 80 m supre só 800 J/kg; os 3200 J/kg restantes vêm da velocidade inicial, que precisa ser 80 m/s.

Na resolução completa vêm os outros 3 passos, o motivo de cada alternativa estar certa ou errada.

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