UFRGS - 2025 - Questão 17

 17. Um estudante de peso P, interessado em verificar a segunda Lei de Newton, coloca uma balança calibrada em newtons no chão de um elevador, que está inicialmente parado. Ele se posiciona sobre a balança e aciona o elevador para subir. A figura abaixo representa a situação descrita

No movimento ascendente do elevador, o estudante constata que: 

– no intervalo de tempo 0 ≤ t ≤ t₁, o elevador sobe com aceleração constante de módulo a < g, onde g é o módulo da aceleração da gravidade, e a balança indica um valor F₁; 

– no intervalo de tempo t₁ < t < t₂, o elevador sobe com movimento uniforme, e a balança indica um valor F₂;

– no intervalo de tempo t₂ ≤ t ≤ t₃, o elevador continua subindo, freando até parar, com uma aceleração constante de módulo a, e a balança indica um valor F₃; 

– para t > t₃, o elevador está parado. 

Qual dos gráficos abaixo melhor representa os valores de F₁, F₂ e F₃ em função do tempo t, comparativamente ao peso P do estudante?

Resolução:

Quando o elevador está em movimento de subida acelerada, o corpo aperta mais a balança aumentando a leitura, quando o corpo está subindo com velocidade constante a força normal da balança se iguala ao peso do corpo. Porém na descida acelerada do corpo a ação da gravidade é diminuida sobre a balança. 

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Resposta:

Item (B)

ITA 2014 - Questão 15

15.  Pode-se associar a segunda lei da Termodinâmica a um princípio de degradação da energia.
Assinale a alternativa que melhor justifica esta associação.

A ( ) A energia se conserva sempre.
B ( ) O calor não flui espontaneamente de um corpo quente para outro frio.
C ( ) Uma máquina térmica operando em ciclo converte integralmente trabalho em calor.
D ( ) Todo sistema tende naturalmente para o estado de equilíbrio.
E ( ) É impossível converter calor totalmente em trabalho.

A Segunda lei da termodinâmica foi arquitetada em cima de dois enunciados básicos:

1) O enunciado de Kelvin - Plank que estabelece a assimetria entre trabalho e calor definindo que é impossível construir uma máquina, operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar energia sob forma de calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em Trabalho ou seja nenhuma máquina converte Calor em Trabalho com eficiência total, alguma energia é sempre perdida por dissipação para uma região de menor temperatura. 

2) O enunciado de Clausius, mostra uma implicação na direção dos processos naturais: O Calor não pode nunca passar de um corpo mais frio para um corpo mais quente sem que ocorram ao mesmo tempo mudanças associadas, pois o Calor em toda parte manifesta uma tendência em igualar diferenças de temperaturas ou seja o Calor sempre flui de objetos quentes em direção aos frios. 

Assim as implicações destes dois enunciados para o problema segue analisando cada item:

A ( ) A energia se conserva sempre.

A energia não pode ser totalmente conservada se não há como converter "calor" de uma fonte quente totalmente em trabalho, sem perdas.

Item falso.

B ( ) O calor não flui espontaneamente de um corpo quente para outro frio.

O fluxo natural de energia sob forma de calor se dá no sentido do corpo de maior temperatura (mais quente) para o corpo de menor temperatura (mais frio).

Item falso.

C ( ) Uma máquina térmica operando em ciclo converte integralmente trabalho em calor.

O enunciado de Kelvin-Plank contradiz exatamente este item. Pois sempre há perdas em um sistema.

Item falso.

D ( ) Todo sistema tende naturalmente para o estado de equilíbrio.

Entropia é a característica de desorganização do sistema. A segunda lei confere que qualquer sistema, inclusive o universo tende para o estado de maior entropia.

Item falso.

E ( ) É impossível converter calor totalmente em trabalho.

Como sempre há perdas, o "calor" retirado de uma fonte quente, além de realizar trabalho sempre é perdido em parte para uma fonte fria.

Item verdadeiro.