Questões de Física - IME 2015 | Gabarito e resoluções

[IME- 2015/2016 - 2 fase] Um copo est sobre uma mesa com a boca voltada para cima. Um explosivo no estado slido preenche completamente o copo, estando todo o sistema a 300 K.O copo e o explosivo so aquecidos. Nesse processo, o explosivo passa ao estado lquido, transbordando para fora do copo. Sabendo que a temperatura final do sistema 400 K,determine: a) a temperatura de fuso do explosivo; b) o calor total fornecido ao explosivo. Dados: - volume transbordado do explosivo lquido: 10-6m3; - coeficiente de dilatao volumtrica do explosivo no estado lquido: 10-4K-1; - coeficiente de dilatao volumtrica do material do copo: 4 x 10-5K-1; - volume inicial do interior do copo: 10-3m3; - massa do explosivo: 1,6 kg; - calor especfico do explosivo no estado slido: 103J . kg-1. K-1; - calor especfico do explosivo no estado lquido: 103J . kg-1. K-1;e - calor latente de fuso do explosivo: 105J . kg-1. Considerao: - o coeficiente de dilatao volumtrica do explosivo no estado slido muito menor que o coeficiente de dilatao volumtrica do material do copo.

[IME- 2015/2016 - 2 fase] Os pulsos emitidos verticalmente por uma fonte sonora situada no fundo de uma piscina de profundidade d so refletidos pela face inferior de um cubo de madeira de aresta a que boia na gua da piscina, acima da fonte sonora. Um sensor situado na mesma posio da fonte capta as reflexes dos pulsos emitidos pela fonte sonora. Se o intervalo de tempo entre a emisso e captao de um pulso ∆t, determine a massa especfica da madeira. Dados: velocidade do som na gua:1500m/s massa especfica da gua:103kg/m3 profundidade da piscina: d = 3,1 m; aresta do cubo: a = 0,2 m; acelerao da gravidade: g=10m/s2; ∆t = 4 ms. Considerao: o cubo boia com sua base paralela superfcie da gua da piscina.

[IME- 2015/2016 - 2 fase] Uma mola presa ao corpo A est distendida. Um fio passa por uma roldana e tem suas extremidades presas ao corpo A e ao corpo B, que realiza um movimento circular uniforme horizontal com raio R e velocidade angular . O corpo A encontra-se sobre uma mesa com coeficiente de atrito esttico e na iminncia do movimento no sentido de reduzir a deformao da mola. Determine o valor da deformao da mola. Dados: massa do corpo A: ; massa do corpo B: ; constante elstica da mola: k; acelerao da gravidade: g. Considerao: A massa mA suficiente para garantir que o corpo A permanea no plano horizontal da mesa.

[IME- 2015/2016 - 2 fase] Um canho movimenta-se com velocidade constante ao longo do eixo Y de um sistema de coordenadas e dispara continuamente um feixe de eltrons com vetor velocidade inicial constante e paralelo ao eixo X. Ao deixar o canho, o feixe de eltrons passa a sofrer exclusivamente a ao do campo eltrico indicado nas duas situaes das figuras. a) Na situao 1, sabendo que, em t = 0, o canho est em y = yo, determine a equao da curva de y em funo de x e t do feixe de eltrons que observada momentaneamente no instante t, resultante do disparo contnuo de eltrons. b) Na situao 1, determine a mxima coordenada y da curva observada no instante t. c) Repita o item (a) para o campo eltrico em conformidade com a situao 2, determinando a equao da curva de x em funo de y e t. Dados: - mdulo do campo eltrico do plano XY: E; - massa do eltron: m; - carga do eltron: -q; - velocidade escalar do canho e velocidade de sada do feixe: v.

[IME-2 2015/2016- 2 fase] A figura acima mostra uma estrutura em equilbrio, formada por nove barras AB, AC, AD, AE, BC, BE, CD, CE e DE conectadas por articulaes e apoiadas nos pontos A, B e C. O apoio A impede as translaes nas direes dos eixos x, y e z, enquanto o apoio B impede as translaes nas direes x e y. No ponto C, h um cabo CF que s restringe a translao da estrutura na direo do eixo y. Todas as barras possuem material uniforme e homogneo e peso desprezvel. No ponto E h uma carga concentrada, paralela ao eixo z, de cima para baixo, de 60 kN. Determine, em kN: a) as componentes da reao do apoio B. b) as componentes da reao do apoio A. c) o mdulo da fora do cabo CF. d) os mdulos das foras das barras BE, BC, AB e AC.

[IME- 2015/2016 - 2 fase] Um circuito eltrico tem uma resistncia de 2 Ω ligada entre seus terminais A e B. Essa resistncia usada para aquecer o Corpo I durante 21 minutos, conforme apresentado na Figura 1. Aps ser aquecido, o Corpo I colocado em contato com o Corpo II e a temperatura se estabiliza em 50o C, conforme apresentado na figura 2. Determine o valor da fonte de tenso U. Dados: massa do Corpo I: 0,4 kg; massa do Corpo II: 1,0 kg; calor especfico dos Corpos I e II: 0,075 kcal/kg oC; temperatura inicial do Corpo I: 20o C; temperatura inicial do Corpo II: 30o C. Consideraes: 1 cal = 4,2 J; no h perda de calor no sistema.

[IME- 2015/2016 - 2 fase] Seis blocos idnticos, identificados conforme a figura, encontram-se interligados por um sistema de cordas e polias ideais, inicialmente em equilbrio esttico sob ao de uma fora F, paralela ao plano de deslizamento do bloco II e sentido representado na figura. Considere que: o conjunto de polias de raios r e R so solidrias entre si; no existe deslizamento entre os cabos e as polias; e existe atrito entre os blocos I e II e entre os blocos II e IV com as suas respectivas superfcies de contato. Determine: a) o menor valor do mdulo da fora F para que o sistema permanea em equilbrio esttico; b) o maior valor do mdulo da fora F para que o sistema permanea em equilbrio esttico quando a vlvula for aberta e o lquido totalmente escoado; c) o maior valor do mdulo da fora F para que no haja deslizamento entre os blocos I e II, admitindo que a vlvula tenha sido aberta, o tanque esvaziado e a fora F aumentado de modo que o sistema tenha entrado em movimento. Dados: acelerao da gravidade: g; massa especfica de cada bloco: ; volume de cada bloco: ; massa especfica do lquido: ; coeficiente de atrito entre os blocos I e II: ; coeficiente de atrito esttico entre o bloco II e o solo: 1,5 ; coeficiente de atrito dinmico entre o bloco II e o solo: 1,4 ; coeficiente de atrito esttico entre o bloco IV e a superfcie com lquido: 0,5 ; coeficiente de atrito esttico entre o bloco IV e a superfcie sem lquido: 0,85 ; coeficiente de atrito dinmico entre o bloco IV e a superfcie sem liquido: 0,75 ; ngulo entre a superfcie de contato do bloco IV e a horizontal: .

[IME- 2015/2016 - 2 fase] Uma fenda iluminada com luz monocromtica cujo comprimento de onda igual a 510 nm. Em um grande anteparo, capaz de refletir toda a luz que atravessa a fenda, so observados apenas cinco mnimos de intensidade de cada lado do mximo central. Sabendo que um dos mnimos encontra-se em , tal que e, determine a largura da fenda.

[IME- 2015/2016- 2 fase] O circuito magntico apresentado na Figura 1 constitudo pelas bobinas B1 e B2, formadas por 100 e 10 espiras, respectivamente, e por um material ferromagntico que possui a curva de magnetizao apresentada na Figura 2. Considerando que seja aplicada no lado de B1 a corrente i1(t) apresentada na Figura 3, desenhe: a) o grfico do fluxo magntico (t) indicado na Figura 1; b) o grfico da tenso induzida e2(t) indicada na Figura 1. Considerao: todo o fluxo magntico criado fica confinado ao material ferromagntico.

[IME- 2015/2016- 2 fase] A figura acima mostra uma fonte luminosa e uma lente convergente, presas a molas idnticas, de massas desprezveis e relaxadas. A fonte e a lente so colocadas em contato, provocando a mesma elongao nas trs molas. Em seguida so soltas e movimentam-se sem atrito. Do instante inicial at o instante em que a fonte e a lente se encontram novamente, determine o tempo total em que a imagem formada virtual. Dados: constante elstica das molas: ; massa da fonte luminosa + suporte: 20 g; massa da lente: 10 g; elongao das molas no instante do contato: 10 cm; distncia focal da lente: 26,25 cm.

[IME-2015 / 2016 - 1 fase] A figura acima apresenta um desenho esquemtico de um projetor de imagens, onde A um espelho eB e C so lentes. Com relao aos elementos do aparelho e imagem formada, pode-se afirmar que

[IME-2015 / 2016 - 1 fase] Um corpo de carga positiva, inicialmente em repouso sobre uma rampa plana isolante com atrito, est apoiado em uma mola, comprimindo-a. Aps ser liberado, o corpo entra emmovimento e atravessa uma regio do espao com diferena de potencial V, sendo acelerado. Para que o corpo chegue ao final da rampa com velocidade nula, a distncia d indicada nafigura : Dados: deformao inicial da mola comprimida: x; massa do corpo: m; carga do corpo: + Q; acelerao da gravidade: g; coeficiente de atrito dinmico entre o corpo e a rampa: ; ngulo de inclinao da rampa: ; constante elstica da mola: K. Consideraes: despreze os efeitos de borda; a carga do corpo permanece constante ao longo da trajetria.

[IME-2015 / 2016 - 1 fase] Uma partcula de massa m e carga + Q encontra-se confinada no plano XY entre duas lminasinfinitas de vidro, movimentando-se sem atrito com vetor velocidade (v,0,0) no instante t = 0, quandoum dispositivo externo passa a gerar um campo magntico dependente do tempo, cujo vetor (f(t),f(t),B), onde B uma constante. Pode-se afirmar que a fora normal exercida sobre as lminas nula quando t Considerao: desconsidere o efeito gravitacional.

[IME-2015 / 2016 - 1 fase] A figura acima, cujas cotas esto em metros, exibe uma estrutura em equilbrio formada por trs barrasrotuladas AB, BC e CD. Nos pontos B e C existem cargas concentradas verticais. A maior fora detrao que ocorre em uma barra, em kN, e a altura h, em metros, da estrutura so Considerao: as barras so rgidas, homogneas, inextensveis e de pesos desprezveis.

[IME-2015 / 2016 - 1 fase] Uma fonte sonora est situada no ponto de coordenadas x = 0 m e y = 0 m e outra no ponto decoordenadas x = 0 m e y = 4 m. As ondas produzidas pelas duas fontes tm a mesma frequncia eesto em fase. Um observador situado no ponto de coordenadas x = 3 m e y = 0 m nota que aintensidade do som diminui quando ele se move paralelamente ao eixo y no sentido positivo ou nosentido negativo. Se a velocidade do som no local 340 m/s, a menor frequncia das fontes, em Hz,que pode explicar essa observao