Na análise termodinâmica de motores reais, frequentemente utiliza-se o conceito de processo politrópico, no qual PVⁿ = constante, onde n é o índice politrópico. Este modelo generaliza processos termodinâmicos básicos: n = 0 (isobárico), n = 1 (isotérmico), n = γ (adiabático), n → ∞ (isocórico).

Um professor ao lecionar termodinâmica avançada apresenta um ciclo termodinâmico composto por quatro processos politrópicos sucessivos formando um ciclo fechado: (1→2) expansão com n₁ = 1,2; (2→3) resfriamento com n₂ = 1,5; (3→4) compressão com n₃ = 1,3; (4→1) aquecimento com n₄.

Para que este ciclo seja termodinamicamente possível (retorne ao estado inicial), qual deve ser aproximadamente o valor de n₄, sabendo que P₁V₁¹'² = P₂V₂¹'², P₂V₂¹'⁵ = P₃V₃¹'⁵, P₃V₃¹'³ = P₄V₄¹'³?

Um estudante de física realiza um experimento com ondas estacionárias em uma corda de comprimento L = 2,0 m, fixa em ambas as extremidades e submetida a uma tensão T. Ele observa que o terceiro harmônico (n = 3) ressoa à frequência f₃ = 120 Hz. Ao modificar apenas a tensão da corda para um novo valor T', o estudante observa que a frequência de ressonância do quarto harmônico (n = 4) no novo sistema coincide exatamente com a frequência do quinto harmônico (n = 5) do sistema original.

Considerando que a massa linear da corda μ permanece constante, a razão T'/T entre as tensões é:

Em um experimento de laboratório, um tubo capilar de vidro com raio interno r = 0,5 mm é inserido verticalmente em um recipiente contendo água a 20°C. A altura h que a água sobe no capilar é medida. Em seguida, o mesmo experimento é repetido, mas desta vez a água do recipiente está a 80°C.

Dados: Tensão superficial da água a 20°C: γ₁ = 72,8 mN/m; a 80°C: γ₂ = 62,6 mN/m Ângulo de contato água-vidro: θ ≈ 0° (molhamento completo) Densidade da água a 20°C: ρ₁ = 998 kg/m³; a 80°C: ρ₂ = 972 kg/m³

Sobre os resultados deste experimento, um professor de Física deve compreender que:

A precessão do periélio de Mercúrio foi um dos testes cruciais da Relatividade Geral. Observa-se um avanço de aproximadamente 574″ por século, dos quais cerca de 531″/século decorrem de perturbações gravitacionais de outros planetas. O excedente de ~43″/século não é explicado pela mecânica newtoniana.

Considerando a origem física desse excedente, assinale a alternativa que descreve corretamente por que a Relatividade Geral é necessária nesse fenômeno.

No estudo de forças centrais conservativas, considere uma partícula de massa m movendo-se sob a ação de uma força F = -k/r³, onde k é uma constante positiva e r é a distância ao centro de força. Analise as seguintes afirmações sobre o movimento desta partícula.

I. O momento angular da partícula em relação ao centro de força é sempre conservado.

II. A energia potencial efetiva do sistema apresenta um mínimo para um valor específico de r, permitindo órbitas circulares estáveis.

III. Para órbitas circulares, a velocidade angular ω é proporcional a r^(-3/2).

Está correto o que se afirma em: