Questões de Física - IME | Gabarito e resoluções

[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

[IME-2015 / 2016 - 1 fase] Na Figura 1, o corpo A, constitudo de gelo, possui massa m e solto em uma rampa a uma altura h.Enquanto desliza pela rampa, ele derrete e alcana o plano horizontal com metade da energia mecnicae metade da massa iniciais. Aps atingir o plano horizontal, o corpo A se choca, no instante 4T, com ocorpo B, de massa m, que foi retirado do repouso atravs da aplicao da fora f(t), cujo grfico exibido na Figura 2. Para que os corpos parem no momento do choque, F deve ser dado por Dado: acelerao da gravidade: g. Observaes: o choque entre os corpos perfeitamente inelstico; o corpo no perde massa ao longo de seu movimento no plano horizontal.

[IME-2015 / 2016 - 1 fase] Considerando o esquema acima, um pesquisador faz trs afirmaes que se encontram listadas aseguir: Afirmao I. Se a diferena de presso entre os dois reservatrios (PA - PB) for equivalente a 20 mm decoluna de gua, a variao de massa especfica entre os dois fluidos (r1 - r2) igual a 0,2 kg/L. Afirmao II. Se o Fluido 1 for gua e se a diferena de presso (PA - PB) for de 0,3 kPa, a massaespecfica do Fluido 2 igual a 0,7 kg/L. Afirmao III. Caso o Fluido 1 tenha massa especfica igual metade da massa especfica da gua, oFluido 3 (que substitui o Fluido 2 da configurao original) deve ser mais denso do que a gua para quea diferena de presso entre os reservatrios seja a mesma da afirmao I. Est(o) correta(s) a(s) afirmao(es) Dados: massa especfica da gua: 1 kg/L; acelerao da gravidade: 10 m/s2; Para as afirmaes I e II: L1 = 0,30 m e L2 = 0,40 m; Para a afirmao III apenas: L1 = 0,60 m e L2 = 0,80 m. Considerao: os fluidos so imiscveis.

[IME-2015 / 2016 - 1 fase] Um corpo rgido e homogneo apresenta seo reta com dimenses representadas na figura acima. Considere que uma fora horizontal F, paralela ao eixo x, aplicada sobre o corpo a uma distncia de1,5 u.c. do solo e que o corpo desliza sem atrito pelo solo plano horizontal. Para que as duas reaesdo solo sobre a base do corpo sejam iguais, a distncia y, em u.c., dever ser Considerao: u.c. unidade de comprimento.

[IME-2015 / 2016 - 1 fase] A figura acima apresenta o esquema de ligao de um instrumento usado para medir a potnciafornecida a uma carga. Sabe-se que a leitura de potncia do instrumento em regime permanente Pinstrumento = CIpIc e que o erro relativo . Diante do exposto, o valor daresistncia Rp do instrumento deve ser igual a Dados: potncia medida na resistncia R empregando-se o instrumento: Pinstrumento; potncia real dissipada na resistncia R: Preal; constante do instrumento: C; tenso de alimentao do circuito: V; corrente da bobina de potencial (Bp): Ip; corrente da bobina de corrente (Bc): Ic. Consideraes: Rp; e RRc.