Questões de Física - IME 2018 | Gabarito e resoluções

(IME - 2018/2019 - 1 FASE) A figura mostra uma haste de massa desprezvel com um apoio articulado em uma extremidade. A outra extremidade possui um recipiente apoiado em uma mola e amarrado ao solo por um fio. A haste mantida na posio horizontal e a mola comprimida. Uma bola colocada nesse recipiente e, aps o corte do fio, o sistema liberado com distenso instantnea da mola. A constante elstica da mola, em N/m, para que, quando a prancha estiver perpendicular ao solo, a bola seja lanada e acerte o cesto : Dados: comprimento da prancha: 1 m; distncia do apoio ao cesto: 5 m; massa da bola: 200 g; deformao inicial da mola: 10 cm; e acelerao da gravidade: 10 m/s2 . Observao: despreze as dimenses da bola.

(IME - 2018/2019 - 2 FASE) Alguns animais tm mecanismos de defesa muito curiosos. Os besouros-bombardeiros, por exemplo, so insetos que disparam jatos de uma substncia superquente pelos seus traseiros quando se sentem ameaados. Seus corpos so equipados com duas glndulas nas extremidades de seus abdomens e essas estruturas contm diferentes substncias qumicas. Quando os insetos so provocados, essas substncias so combinadas em uma cmara de reao e so produzidas exploses na forma de um intenso jato aquecido de 20 C para 100 C pelo calor da reao para afugentar suas presas. A presso elevada permite que o composto seja lanado para fora com velocidade de 240 cm/s. Uma formiga se aproxima do besouro, pela retaguarda deste e em linha reta, a uma velocidade mdia de 0,20 cm/s e o besouro permanece parado com seu traseiro a uma distncia de 1 mm do cho. Quando pressente o inimigo, o besouro lana o jato em direo formiga. Determine: a) o calor latente da reao das substncias, em J/kg; b) o rendimento da mquina trmica, representada pelo besouro; c) a distncia mnima, em cm, entre os insetos, para que o jato do besouro atinja a formiga; e d) a velocidade, em cm/s, que a formiga adquire ao ser atingida pelo jato do besouro (assumindo que todo o lquido fique impregnado na formiga). Dados: calores especficos das substncias e do lquido borrifado: c = 4,19 x 103J/kg․K ; massa da formiga: mformiga= 6,0 mg; massa do besouro: mbesouro = 290 mg; massa do jato: mjato = 0,30 mg; velocidade mdia da formiga: vformiga = 0,20 cm/s; e acelerao da gravidade: g = 10 m/s2.

(IME - 2018/2019 - 2 FASE) A figura acima mostra um sistema em equilbrio composto por trs corpos presos por tirantes de comprimento L cada, carregados com cargas iguais a Q. Os corpos possuem massas m1 e m2, conforme indicados na figura. Sabendo que o tirante conectado massa m2 no est tensionado, determine os valores de m1 e m2 em funo de k e Q. Dados: constante dieltrica do meio:k[Nm2/C2]; carga eltrica dos corpos: Q[C]; comprimento dos tirantes: L = 2 m; altura:; acelerao da gravidade: g = 10 m/s2; e a = 30

(IME - 2018/2019 - 1 FASE) Um cilindro de raio R rola, sem deslizar, em velocidade angular , sobre uma superfcie plana horizontal at atingir uma rampa. Considerando tambm que o rolamento na rampa seja sem deslizamento e chamando de g a acelerao da gravidade, a altura mxima, h, que o eixo do cilindro alcana na rampa em relao superfcie plana :

(IME - 2018/2019 - 1 FASE) Duas pessoas executam um experimento para medir o raio da Terra a partir da observao do pr do Sol. No momento em que uma pessoa, deitada, observa o pr do Sol a partir do nvel do mar, uma outra pessoa, de p, inicia a contagem do tempo at que ela observe o pr do Sol a partir da altura dos seus olhos. Sabendo-se que o intervalo de tempo entre as duas observaes ∆t, o raio da Terra obtido por meio desse experimento Observaes: considere a terra uma esfera perfeita; considere o eixo de rotao do planeta perpendicular ao plano de translao; o experimento foi executado na linha do Equador; e desconsidere o movimento de translao da Terra. Dados: perodo de rotao da Terra: T; e distncia vertical entre os olhos do segundo observador e o nvel do mar: h.

(IME - 2018/2019 - 1 FASE ) Considere as seguintes grandezas e suas dimensionais: Calor especfico [c] Coeficiente de dilatao trmica [] Constante eletrosttica [k] Permeabilidade magntica [] A alternativa que expressa uma grandeza adimensional :

(IME - 2018/2019 - 1 FASE ) Ummanmetrode reservatrio composto por dois tubos verticais comunicantes pelas respectivas bases e abertos em suas extremidades. Esse conjunto preenchido parcialmente por um fludo e como o dispositivo encontra-se no ar presso atmosfrica padro, o nvel de fludos dos dois tubos o mesmo. Em um dado momento, no tubo esquerda adicionada uma presso manomtrica equivalente a 12 mm de coluna de gua. Considerando que no haja vazamento nomanmetro, a ascenso de fluxo no tubo a direita em mm, igual a: Dados: dimetro do tubo a esquerda: 20 mm; dimetro do tubo a direita: 10 mm; e densidade do fludo:1,2

(IME - 2018/2019 - 1 FASE ) Uma fonte de tenso com tenso interna E e resistncia interna Rint = 0,05 , protegida por um fusvel, alimenta uma carga por meio de dois cabos com resistncia linear igual a 1 /km, como mostra a Figura 1. A Figura 2 mostra a aproximao da reta caracterstica de operao do fusvel utilizado na fonte. Inicialmente, a carga que consome 10 kW e opera com tenso terminal VT igual a 100 V, mas, subitamente, um curto circuito entre os cabos que alimentam a carga faz com que o fusvel se rompa, abrindo o circuito. Sabendo-se que o tempo de abertura do fusvel foi de 1,25 ms, a energia total dissipada nos cabos, em joules, durante o perodo de ocorrncia do curto circuito , aproximadamente:

(IME - 2018/2019 - 1 FASE ) A figura mostra uma estrutura composta pelas barras AB, AC, AD e CD e BD articuladas em suas extremidades. O apoio no ponto A impede os deslocamentos nas direes x e y, enquanto o apoio no ponto C impede o deslocamento apenas na direo x. No ponto D dessa estrutura encontra-se uma partcula eltrica de carga positiva q. Uma partcula eltrica de carga positiva Q encontra-se posicionada no ponto indicado na figura. Uma fora de 10 N aplicada no ponto B, conforme indicada na figura. Para que a fora de reao no ponto C seja zero, o produto q.Q deve ser igual a: Observao: as barras e partculas possuem massa desprezvel; e as distncias nos desenhos esto representadas em metros. Dado: constante eletrosttica do meio: k.

(IME - 2018/2019 - 1 FASE ) Um tubo sonoro de comprimento total de L= 1 m, aberto nas duas extremidades, possui uma parede mvel em seu interior, conforme a figura. Essa parede composta de material refletor de ondas sonoras e pode ser transladada para diversas posies, dividindo o tubo em duas cmeras de comprimento L1e L2. Duas ondas sonoras adentram nesse tubo, pela abertura da esquerda, com f1= 2,89 kHz, e outra pela abertura da direita, com f2= 850 Hz. Em relao s ondas sonoras, os valores de L1e L2 em cm, que possibilitaro a formao de ondas ressonantes em ambas as cavidades so respectivamente: Dado: O meio do interior tudo ar, onde o som se propaga com velocidade de 340 m/s.