Três mols de um certo gás ideal, cujo calor molar a pressão constante vale 5,00 cal/mol.k, está no interior do cilindro da figura abaixo. O gás recebe calor de uma fonte térmica (não indicada na figura) de tal maneira que a sua temperatura aumenta de 10,0°C. Ao absorver calor verifica-se que o pistão, adiabático e de massa desprezível, se eleva de 2,00 metros. Sobre o pistão temos o bloco 1 de massa m=20,0 kg.
Considere: |S|= 10m/s² e 1,00 cal= 4,18J.
a) Calcule a variação da energia interna (em joules) do gás.
b) No final da expansão do gás, o bloco 1 em repouso sobre a superfície horizontal AB, de atrito desprezível, é atingido pelo bloco 2 de massa m,=10,0 kg e velocidade igual a 5,00 m/s. Calcule a velocidade de recuo do bloco 2, sabendo-se que o coeficiente de restituição vale 0,800.
c) Após a colisão, o bloco 1 entra em movimento e desce a rampa BC, perdendo 280J de energia devido ao atrito entre as superfícies em contato. Em seguida, com velocidade constante, percorre o trecho horizontal CD e, no ponto D, colide com a mola de constante elástica k=1620N/m e a ela acopla-se executando um M.H.S. Calcule a amplitude e a frequência do M.H.S.
d) Um fio de comprimento /=1,50m e de massa igual a 0,500kg, está preso na extremidade da mola e também ao teto. Suponha que o conjunto mola + fio + bloco 2 , em M.H.S , não sofra deslocamento vertical devido a rigidez da mola. Sabendo-se que a onda estacionária no fio segue o padrão da figura abaixo, calcule o módulo da tragédia (em newtons) no fio.