Questões de Concurso sobre Engenharia Física

Um violão é um instrumento sonoro de seis cordas de diferentes propriedades, fixas em ambas as extremidades, acompanhadas de uma caixa de ressonância. Diferentes notas musicais são produzidas tangendo uma das cordas, podendo-se ou não alterar o seu comprimento efetivo, pressionando-a com os dedos em diferentes pontos do braço do violão. A respeito da geração de sons por esse instrumento são feitas quatro afirmações:

I. Cordas mais nas, mantidas as demais propriedades constantes, são capazes de produzir notas mais agudas.

II. O aumento de 1,00% na tensão aplicada sobre uma corda acarreta um aumento de 1,00% na frequência fundamental gerada.

III. Uma corda de nylon e uma de aço, afinadas na mesma frequência fundamental, geram sons de timbres distintos.

IV. Ao pressionar uma corda do violão, o musicista gera um som de frequência maior e comprimento de onda menor em comparação ao som produzido pela corda tocada livremente.

Considerando V como verdadeira e F como falsa, as afirmações I, II, III e IV são, respectivamente,

Uma bola de gude de raio r e uma bola de basquete de raio R são lançadas contra uma parede com velocidade horizontal v e com seus centros a uma altura h. A bola de gude e a bola de basquete estão na iminência de contato entre si, assim como ambas contra a parede. Desprezando a duração de todas as colisões e quaisquer perdas de energia, calcule o deslocamento horizontal $\Delta$S da bolinha de gude ao atingir o solo.

Deseja-se estimar o tempo necessário para realizar a operação de filtração de 2 m³ de uma suspensão de CaCO₃ em água nas condições ambientes (T = 25 C, $\mu$ = 8.95 x 10^-5 Pa s) em um filtro industrial de 1.5 m²de área. Para isso foi realizado um experimento, para levantamento da curva de filtração, nas seguintes condições: Queda de pressão constante de (-$\Delta$P) = 340 kN/m²; Área do filtro prensa de placa-quadro A = 0.044 m² e a Concentração de alimentação da suspensão C_t = 23.5 kg/m³.

Com os dados de Volume (V) do filtrado em função do tempo (t), chegou-se à equação $\frac{t}{V}$ = 3 $\times$ 10⁶$V$ + 6800, com t em segundos e V em m³.

Um trocador de calor de tubo duplo operando em contracorrente é usado para aquecer a água de 15 C a 80 C a uma taxa de 1.5 kg/s. O aquecimento deve ser realizado por água geotérmica disponível a 150 C com um fluxo de massa de 2.6 kg/s. O tubo interno é de parede fina e tem um diâmetro de 1.6 cm. Se o coeficiente global de transferência de calor for de 660 W/m² C, determine o calor trocado, o comprimento do trocador necessário para o processo e verifique sua viabilidade. Dados: Calor específico da água = 4200 J/kg K.

Em um reator descontínuo opera-se uma reação exotérmica em fase líquida. Para manter o processo isotérmico a uma temperatura de 50 C, se faz necessário a adição de um reagente inerte. Admitindo que a reação obedece a cinética $A\stackrel{k}{\to }B$, calcule a vazão mássica de inerte adicionada ao reator se a operação durar 3 horas. Dados: Temperatura do inerte T_i = 25 C, k = 1.3 x 10^-4 1/s, Cp_A = Cp_B = Cp_C = 0.35 cal/g C, $\rho$_A = $\rho$_B = $\rho$_C = 0.9 g/cm³, $\Delta$H_R = 15000 cal/mol de A convertido, C_A0 = 0.01 mol/cm³, V_0A = 1.5 m³.

Um experimento é desenvolvido para se determinar o coeficiente de troca térmica entre o ar e uma superfície aquecida. Neste experimento, uma esfera, de diâmetro D = 13 mm, de cobre puro é exposta a uma corrente de ar a 25 ºC durante um tempo t₁ = 70 s, onde sua temperatura foi medida por um termômetro digital infravermelho, registrando T₁ = 54 ºC, conforme o esquema abaixo. A temperatura inicial da esfera foi registrada em T(0) = 70 ºC. Encontre coeficiente de transferência de calor entre a esfera e o fluxo de ar e o número de Biot associado. Considere: (1) A temperatura da esfera é espacialmente uniforme, (2) Troca de radiação insignificante, (3) Propriedades do cobre constantes: $\rho$ = 8933 kg/m³, Cp = 389 J/kg K, k = 398 W/m K.

Um Engenheiro Químico deseja construir uma instalação hidráulica para transportar 0,025 m³/s de um fluido de processo ($\rho$ = 1200 kg/m³, $\mu$ = 1,1 × 10⁻³ Pa s) entre dois reservatórios (conforme esquema). Sendo que estes estão distantes 120 m um do outro. A tubulação escolhida tem 100 mm de diâmetro e deve ser considerada lisa. Nas condições do sistema, o fator de atrito de Darcy correspondente ao escoamento pode ser estimado por: f = 64/Re – regime laminar ou f = 0.345 Re^0.25 – regime turbulento. Considerando-se a aceleração da gravidade como 10 m/s² e desprezando-se as perdas de carga localizadas, a potência mínima de uma bomba, com eficiência de 85%, necessária para essa instalação, é, aproximadamente, igual a

Os instrumentos ópticos são utilizados no nosso cotidiano e baseiam-se nos princípios da óptica para permitir, facilitar ou aperfeiçoar a visualização de determinados objetos, que vão desde seres minúsculos, como alguns tipos de bactérias, até enormes planetas e estrelas. Analise as afirmativas seguintes, relacionadas aos instrumentos ópticose marque a alternativa CORRETA.

I. O microscópio e a lupa representam instrumentos ópticos, utilizados em laboratório.

II. A máquina fotográfica é um instrumento óptico que projeta e armazena uma imagem sobre um anteparo e funciona de forma semelhante ao olho humano.

III. A lupa é o instrumento óptico mais simples, sendo constituída por uma lente divergente que produz uma imagem virtual e ampliada de um objeto.