Questões de Física - IME | Gabarito e resoluções

(IME - 2017/2018 - 1 FASE ) Como mostra a figura acima, um microfone Mest pendurado no teto, preso a uma mola ideal, verticalmente acima de um alto-falante A, que produz uma onda sonora cuja frequncia constante. O sistema est inicialmente em equilbrio. Se o microfone for deslocado para baixo de uma distncia d e depois liberado, a frequncia captada pelo microfone ao passar pela segunda vez pelo ponto de equilbrio ser: Dados: - frequncia da onda sonora produzida pelo alto-falante: f; - constante elstica da mola: k; - massa do microfone: m; e - velocidade do som: vs.

(IME - 2017/2018 - 1 FASE ) Considere as afirmaes abaixo, relativas a uma mquina trmica que executa um ciclo termodinmico durante o qual h realizao de trabalho. I. Se as temperaturas das fontes forem 27 Ce 427 Ca mquina trmica poder apresentar um rendimento de 40%. II. Se o rendimento da mquina for 40% do rendimento ideal para temperaturas das fontes iguais a 27 Ce 327 Ce se o calor rejeitado pela mquina for 0,8 kJ,o trabalho realizado ser 1,8 kJ. III. Se a temperatura de uma das fontes for 727 Ce se a razo entre o calor rejeitado pela mquina e o calor recebido for 0,4,a outra fonte apresentar uma temperatura de 23 Cno caso de o rendimento da mquina ser 80%do rendimento ideal. Est(o) correta(s) a(s) seguinte(s) afirmao(es):

(IME - 2017/2018 - 2 FASE ) Durante um turno de 8horas, uma fbrica armazena 200 kgde um rejeito na fase vapor para que posteriormente seja liquefeito e estocado para descarte seguro. De modo a promover uma melhor eficincia energtica da empresa, um inventor prope o seguinte esquema: a energia proveniente do processo de liquefao pode ser empregada em uma mquina trmica que opera em um ciclo termodinmico de tal forma que uma bomba industrial de potncia 6,4 HPseja acionada continuamente 8 horas por dia. Por meio de uma anlise termodinmica, determine se a proposta do inventor vivel, tomando como base os dados abaixo. Dados: - calor latente do rejeito: - temperatura do rejeito antes de ser liquefeito: 127C; - temperatura do ambiente onde a mquina trmica opera: 27C - rendimento da mquina trmica: 80% do mximo terico; - perdas associadas ao processo de acionamento da bomba: 20%e - 1HP = 3/4 KW

(IME - 2017/2018 - 2 FASE ) A figura acima mostra uma estrutura em equilbrio formada por onze barras. Todas as barras tm peso desprezvel. O apoio Aimpede deslocamentos nas direes horizontal e vertical, enquanto o apoio Bsomente impede deslocamentos na direo vertical. Nos pontos Ce Dh cargas concentradas verticais e no ponto F aplicada uma carga horizontal. Determine os valores das foras, em KNa que esto submetidas as barras BGe EG Dados: - e -

(IME - 2017/2018 - 1 FASE ) Considere uma corda pendurada no teto de uma sala. O intervalo de tempo para um pulso ondulatrio percorrer toda a corda dado por: Dados: - comprimento da corda: L; - densidade linear da corda:;e - acelerao da gravidade: g.

(IME - 2017/2018 - 2 FASE )Determine a energia total armazenada pelos capacitores do circuito infinito da figura abaixo. Dados: - - -

(IME - 2017/2018 - 1 FASE ) Um veculo de combate tem, como armamento principal, um canho automtico eletromagntico, o qual est municiado com 50 projteis. Esse veculo se desloca em linha reta, inicialmente, em velocidade constante sobre um plano horizontal. Como o veculo est sem freio e descontrolado, um engenheiro sugeriu executar disparos a fim de reduzir a velocidade do veculo. Aps realizar 10 disparos na mesma direo e no mesmo sentido da velocidade inicial do veculo, este passou a se deslocar com metade da velocidade inicial. Diante do exposto, a massa do veculo, em kg,: Dados: - velocidade inicial do veculo: 20 m/s; - velocidade do projtil ao sair do canho: 800 m/s;e - massa do projtil: 2kg.

(IME - 2017/2018 - 2 FASE ) A Figura 1 mostra um material ferromagntico envolto por um solenoide, ao qual aplicado o pulso de tenso senoidal de durao T conforme mostrado na Figura 2. O pulso produz um aquecimento no material ferromagntico, cuja energia, em joules, dada por: onde: - energia de aquecimento: E - durao do pulso de tenso senoidal aplicado ao solenoide: T - densidade mxima do fluxo magntico: Bmax A energia proveniente do aquecimento do material ferromagntico usada para aquecer 15Lde gua de 20Cpara 100Csendo que o rendimento desse processo de transferncia de calor 90%. De acordo com os dados do problema, determine: a) a densidade mxima do fluxo magntico Bmax b) a energia produzida no aquecimento do material ferromagntico E c) a durao do pulso de tenso senoidal T Dados: - comprimento do solenoide: 40 cm - nmero de espiras do solenoide: 2.000 espiras; - calor especfico da gua: - 1 cal = 4,2Je - permeabilidade magntica do material ferromagntico:20 x 10-7 Consideraes: - o comprimento do solenoide consideravelmente maior que seu raio interno; e - despreze o efeito indutivo do solenoide.

(IME - 2017/2018 - 1 FASE ) A figura acima mostra um circuito formado por quatro resistores e duas baterias. Sabendo que a diferena de potencial entre os terminais do resistor de zero, o valor da tenso U, em volts, :

(IME - 2017/2018 - 2 FASE ) A atmosfera densa de um planeta hipottico possui um ndice de refrao dependente das condies meteorolgicas do local, tais como presso, temperatura e umidade. Considere um modelo no qual a regio da atmosfera formada por K + 1camadas de ndice de refrao diferentes, n0,n1, ..., nkde 1 KMde altura cada, onde o ndice de refrao decai 10%a cada quilmetro de aumento na altitude. Considerando somente os efeitos da reflexo e da refrao na atmosfera, se um raio luminoso, proveniente de um laser muito potente for disparado da superfcie do planeta, formando um ngulo de 60com a tangente superfcie, verifique se este raio alcanar o espao, e, em caso negativo, determine qual ser a altitude mxima alcanada pelo raio. Dados: - o planeta esfrico com raio Rp = 6.370 km; - log10(9) = 0,95e log10(2) = 0,3e - K = 9

(IME - 2017/2018 - 1 FASE ) Conforme a figura acima, duas lanternas muito potentes, cilndricas, com dimetro D = 4 cm, esto alinhadas no plano vertical. Ambas possuem lentes nas extremidades, cujos centros pticos Oesto alinhados verticalmente e cujas distncias focais so f = 3 cm.Uma das lentes convergente e a outra divergente. Suas lmpadas geram raios de luz horizontais, que encontram as lentes das respectivas lanternas e so projetados at um anteparo vertical. Sabendo que a distncia entre os centros pticos das duas lentes y = 12 cm,a distncia mxima x entre os centros pticos das lentes O e o anteparo, em centmetros, que faz com que a luz projetada pelas lanternas no se sobreponha :

(IME - 2017/2018 - 1 FASE ) Duas partculas A e B carregadas eletricamente com mesmos valores de cargas positivas, partem da origem em velocidade nula no instante t = 0,e tm suas componentes de acelerao em relao aos eixos X e Y regidas pelas seguintes equaes temporais: Partcula A: Partcula B: O instante tmin, onde, em que a fora de repulso entre as cargas mnima

(IME - 2017/2018 - 1 FASE ) O sistema mostrado na figura acima encontra-se em equilbrio esttico, sendo composto por seis cubos idnticos, cada um com massa especfica uniformemente distribuda e de aresta a, apoiados em uma alavanca composta por uma barra rgida de massa desprezvel. O comprimento L da barra para que o sistema esteja em equilbrio :

(IME - 2017/2018 - 1 FASE ) O sistema mostrado na figura gira em torno de um eixo central em velocidade angular constante . Dois cubos idnticos, de massa uniformemente distribuda, esto dispostos simetricamente a uma distncia r do centro ao eixo, apoiados em superfcies inclinadas de ngulo . Admitindo que no existe movimento relativo dos cubos em relao s superfcies, a menor velocidade angular para que o sistema se mantenha nessas condies : Dados: - acelerao da gravidade: g; - massa de cada cubo: m; - aresta de cada cubo: a;e - coeficiente de atrito entre os cubos e as superfcies inclinadas:.

(IME - 2017/2018 - 1 FASE ) Uma partcula eltrica de carga unitria, dotada de massa e inicialmente parada, sofre a ao de um impulso, entrando imediatamente em uma regio do espao na qual o campo magntico uniforme, passando a realizar um movimento no sistema de coordenadas XYZ,descrito pelas seguintes funes do tempo t: Considerando todas as grandezas no Sistema Internacional de Unidades, o mdulo do campo magntico : Dado: - impulso: 10. Observao: despreze a fora gravitacional.