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Considere que você está lecionando Termodinâmica para uma turma de Engenharia e deseja demonstrar formalmente que nenhuma máquina térmica operando entre duas fontes térmicas fixas pode apresentar rendimento superior ao de uma máquina reversível de Carnot.

Considere:

• 𝐓 𝐇 : a temperatura absoluta da fonte quente;
• 𝐓 𝐂 : a temperatura absoluta da fonte fria, com 𝑻 𝑯 > 𝑻 𝑪 ;
• 𝑸 𝑯 : o calor absorvido da fonte quente por uma máquina térmica;
• 𝑸 𝑪 : o calor rejeitado à fonte fria;
• 𝑾: o trabalho realizado pela máquina térmica;
• 𝜼 = Q H ​ W ​ o rendimento da máquina térmica;
• 𝜼𝑪 = 𝟏 − T H ​ T C ​ ​ o rendimento de uma máquina reversível de Carnot operando entre as mesmas temperaturas.

Admita que uma máquina térmica genérica 𝐌 opere entre essas mesmas fontes com rendimento 𝛈 e suponha, por hipótese, que

𝛈 > 𝛈 𝐂

Para demonstrar que essa hipótese conduz a uma contradição com a Segunda Lei da Termodinâmica, pode-se acoplar a máquina 𝑴 a um ciclo reversível de Carnot operando como refrigerador entre os mesmos reservatórios.

Assinale a alternativa que apresenta corretamente a estrutura lógica da demonstração de que o ciclo de Carnot possui rendimento máximo.

A Se η > η C , é possível ajustar o acoplamento entre a máquina M e um refrigerador reversível de Carnot de modo que o efeito líquido do conjunto seja a transferência de calor da fonte fria para a fonte quente sem trabalho externo líquido, violando o enunciado de Clausius da Segunda Lei.
B Se η > η C , a Primeira Lei da Termodinâmica seria violada, pois o trabalho produzido excederia o calor absorvido da fonte quente.
C A hipótese η > η C implica necessariamente que a entropia do universo permaneça constante, o que contraria a Segunda Lei.
D O rendimento de Carnot é máximo porque o ciclo possui duas transformações isotérmicas, o que maximiza a área no diagrama pressão versus volume.
E A suposição η > η C apenas indicaria que a máquina M é irreversível com perdas internas menores, não implicando qualquer violação de princípio termodinâmico.
Órgão: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará Cargo: Professor - Área: Física Geral E Experimental Prova: Instituto AOCP - IFCE - Professor - Área: Física Geral E Experimental - 2026

Um objeto luminoso é colocado diante de um espelho côncavo esférico, ao longo do eixo principal, em uma posição situada entre o centro de curvatura (C) e o foco (F). Considerando as leis da óptica geométrica e o comportamento dos raios notáveis, assinale a alternativa que descreve corretamente as características da imagem formada.

A Imagem real, invertida e maior que o objeto, formada além do centro de curvatura.
B Imagem real, invertida e menor que o objeto, formada entre o foco e o vértice do espelho.
C Imagem virtual, direita e maior que o objeto, formada atrás do espelho.
D Imagem real, direita e do mesmo tamanho do objeto, formada no centro de curvatura.
E Imagem virtual, invertida e menor que o objeto, formada entre o foco e o vértice.
Órgão: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará Cargo: Professor - Área: Física Geral E Experimental Prova: Instituto AOCP - IFCE - Professor - Área: Física Geral E Experimental - 2026

Durante uma perícia balística, um físico foi solicitado a analisar o impacto de um projétil de massa m contra uma porta metálica homogênea de massa M , largura L , inicialmente em repouso e presa por dobradiças ideais ao longo de uma de suas extremidades verticais (com atrito desprezível nas dobradiças). O projétil incide horizontalmente com velocidade v , atinge a porta a uma distância d do eixo das dobradiças e ricocheteia, retornando na mesma direção, porém com velocidade de módulo u.

Durante o curto intervalo de colisão:

• despreza-se o peso;
• a reação nas dobradiças pode exercer impulso linear;
• não há torque impulsivo externo em relação ao eixo das dobradiças;
• o projétil não permanece na porta.

Considere que a porta pode girar livremente em torno do eixo das dobradiças e que seu momento de inércia em relação a esse eixo é I.
Após o impacto, a porta adquire velocidade angular ω.

Com base nas leis de conservação apropriadas, determine a expressão correta para ω imediatamente após o impacto e assinale a alternativa correta.

A 𝜔 = I m ( v − u ) d ​
B 𝜔 = I m ( v + u ) d ​
C 𝜔 = I m ( v − u ) ​
D 𝜔 = I d m ( v + u ) ​
E 𝜔 = I + m d 2 m ( v − u ) d ​
Órgão: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará Cargo: Professor - Área: Física Geral E Experimental Prova: Instituto AOCP - IFCE - Professor - Área: Física Geral E Experimental - 2026

Em uma olimpíada científica, um foguete experimental percorre um trilho retilíneo inclinado, de comprimento L, que faz ângulo θ com a horizontal. Durante o movimento no trilho, o empuxo médio pode ser considerado constante e atua ao longo do trilho, no sentido ascendente. Considere:

• massa do foguete: m;
• empuxo médio ao longo do trilho: F;
• coeficiente de atrito cinético entre foguete e trilho: μ;
• aceleração da gravidade: g;
• o foguete parte do repouso na base do trilho;
• cabos/atuadores não existem, apenas empuxo, peso, normal e atrito;
• despreze resistência do ar e variações de massa.

Com base nessas informações, determine, em termos das variáveis dadas, a velocidade v do foguete ao sair do trilho e assinale a alternativa correta.

A v = m 2 L ​ ( F − m g s i n θ − μ m g c o s θ ) ​
B v = m 2 L ​ ( F − m g c o s θ − μ m g s i n θ ) ​
C v = m 2 L ​ ( F − m g − μ m g c o s θ ) ​
D v = m L ​ ( F − m g s i n θ − μ m g c o s θ ) ​
E v = m 2 L ​ ( F − m g s i n θ + μ m g c o s θ ) ​
Órgão: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará Cargo: Professor - Área: Física Geral E Experimental Prova: Instituto AOCP - IFCE - Professor - Área: Física Geral E Experimental - 2026