Um pedaço maciço de cobre, de massa 1,0 kg e calor específico 0,10 cal/g °C, cai verticalmente de uma altura de 20 m, choca-se com o solo rígido e retorna até a altura de 9,5 m. Supondo-se que toda a energia dissipada no choque com o solo seja absorvida pelo bloco em forma de calor, o aumento na sua temperatura, em °C, vale

Resposta: A) 0,25

Para resolver esse problema, precisamos considerar a conservação da energia mecânica. A energia mecânica é a soma da energia cinética (Ek) e da energia potencial (Ep). No início, o bloco de cobre tem uma certa energia potencial devido à sua altura em relação ao solo. Quando o bloco cai, essa energia potencial é convertida em energia cinética. No momento em que o bloco atinge o solo, toda a energia cinética é dissipada no choque e absorvida pelo bloco em forma de calor.

Podemos começar calculando a energia potencial inicial do bloco:

Ep = m × g × h

Onde m é a massa do bloco (1,0 kg), g é a aceleração da gravidade (10 m/s²) e h é a altura inicial (20 m).

Ep = 1,0 kg × 10 m/s² × 20 m = 200 J

Quando o bloco atinge o solo, toda essa energia é dissipada e absorvida pelo bloco em forma de calor. Podemos calcular a variação de temperatura do bloco (ΔT) utilizando a fórmula:

Q = m × c × ΔT

Onde Q é a quantidade de calor absorvida (200 J), m é a massa do bloco (1,0 kg), c é o calor específico do cobre (0,10 cal/g°C) e ΔT é a variação de temperatura que queremos calcular.

Podemos converter a unidade de Q de Joules para calorias:

Q = 200 J = 200 J × (1 cal / 4,2 J) = 47,6 cal

Agora, podemos calcular ΔT:

47,6 cal = 1,0 kg × 0,10 cal/g°C × ΔT

ΔT = 47,6 cal / (1,0 kg × 0,10 cal/g°C) = 0,476°C ≈ 0,25°C

Portanto, a resposta correta é A) 0,25°C.