Questões de Física - IME | Gabarito e resoluções

(IME - 2009/2010 - 1 fase) Na figura, o frasco de vidro no condutor trmico e eltrico contm 0,20 kg de um lquido isolante eltrico que est inicialmente a 20C. Nesse lquido est mergulhado um resistor R1 de 8 Ω. A chave K est inicialmente na vertical e o capacitor C, de 16 F, est descarregado. Ao colocar a chave no Ponto A verifica-se que a energia do capacitor de 0,08 J. Em seguida, comutando a chave para o Ponto B e ali permanecendo durante 5 s, a temperatura do lquido subir para 26C. Admita que todo o calor gerado pelo resistor R1 seja absorvido pelo lquido e que o calor gerado nos resistores R2 e R3 no atinja o frasco. Nessas condies, correto afirmar que o calor especfico do lquido, em cal.g -1C-1, Dado: 1 cal = 4,2 J

(IME - 2009/2010) Um soldado em p sobre um lago congelado (sem atrito) atira horizontalmente com uma bazuca. A massa total do soldado e da bazuca 100 kg e a massa do projtil 1 kg. Considerando que a bazuca seja uma mquina trmica com rendimento de 5% e que o calor fornecido a ela no instante do disparo 100 kJ, a velocidade de recuo do soldado , em m/s,

(IME - 2009/2010)Trs satlites orbitam ao redor da Terra: o satlite S1em uma rbita elptica com o semi-eixo maior a1 e o semi-eixo menor b1; o satlite S2em outra rbita elptica com semi-eixo maior a2e semi-eixo menor b2; e o satlite S3em uma rbita circular com raio r. Considerando que r = a1 = b2, a1 b1 e a2 b2, correto afirmar que

(IME - 2009/2010)Uma partcula emite um som de frequncia constante e se desloca no plano XY de acordo com as seguintes equaes de posio em funo do tempo t: x = a cos(wt) y = b sen(wt) onde: a, b e w so constantes positivas, com a b. Sejam as afirmativas: I) o som na origem percebido com a mesma frequncia quando a partcula passa pelas coordenadas (a,0) e (0,b). II) o raio de curvatura mximo da trajetria ocorre quando a partcula passa pelos pontos (0,b) e (0,-b). III) a velocidade mxima da partcula ocorre com a passagem da mesma pelo eixo Y. A(s) afirmativa(s) correta(s) (so):

(IME - 2009/2010) A figura ilustra uma mola feita de material isolante eltrico, no deformada, toda contida no interior de um tubo plstico no condutor eltrico, de altura h = 50 cm. Colocando-se sobre a mola um pequeno corpo (raio desprezvel) de massa 0,2 kg e carga positiva de 9 x 10-6C, a mola passa a ocupar metade da altura do tubo. O valor da carga, em coulombs, que dever ser fixada na extremidade superior do tubo, de modo que o corpo possa ser posicionado em equilbrio esttico a 5 cm do fundo, Dados: Acelerao da Gravidade: g = 10 m/s2 Constante Eletrosttica: K = 9 x 109N.m2/C

(IME - 2009/2010) Um raio de luz monocromtica incide em um lquido contido em um tanque, como mostrado na figura. O fundo do tanque espelhado, refletindo o raio luminoso sobre a parede posterior do tanque exatamente no nvel do lquido. O ndice de refrao do lquido em relao ao ar :

(IME - 2008/2009)Considere o sistema mostrado abaixo onde um recipiente cilndrico com gs ideal mantido a uma temperatura T por ao de uma placa quente. A tampa do recipiente, com massa m, equilibrada pela ao do gs. Esta tampa est conectada, por meio de uma haste no deformvel, ao mbolo de um tubo de ar, aberto na extremidade inferior. Sabendo-se que existe um diapaso vibrando a uma freqncia f na extremidade aberta, determine o menor nmero de mols do gs necessrio para que seja observado o modo fundamental de ressonncia do tubo de ar. Dado: velocidade de propagao do som no ar: v Observao: o conjunto haste-mbolo possui massa desprezvel.

(IME - 2008/2009)Um bloco B, de material isolante eltrico, sustenta uma fina placa metlica P1, de massa desprezvel, distante 8 cm de outra placa idntica, P2, estando ambas com uma carga Q = 0,12 C. Presa parede A e ao bloco est uma mola de constante k = 80 N/m, inicialmente no deformada. A posio de equilbrio do bloco depende da fora exercida pelo vento. Esta fora uma funo quadrtica da velocidade do vento, conforme apresenta o grfico abaixo. Na ausncia de vento, a leitura do medidor de tenso ideal de 16 mV. Calcule a velocidade do vento quando o bloco estiver estacionrio e a leitura do medidor for de 12 mV. Despreze o atrito.

(IME - 2008/2009)Dois corpos A e B encontram-se sobre um plano horizontal sem atrito. Um observador inercial O est na origem do eixo x. Os corpos A e B sofrem coliso frontal perfeitamente elstica, sendo que o corpo A tem velocidade vA = 2 m/s (na direo x com sentido positivo) e o corpo B est parado na posio x = 2 m. Considere um outro observador inercial O, que no instante da coliso tem a sua posio coincidente com a do observador O. Se a velocidade relativa de O em relao a O vO = 2 m/s (na direo x com sentido positivo), determine em relao a O: a) as velocidades dos corpos A e B aps a coliso; b) a posio do corpo A dois segundos aps a coliso. Dados: massa de A = 100 g massa de B = 200 g

(IME - 2008/2009)Um dispositivo fotovoltaico circular de raio produz uma tenso proporcional intensidade de luz incidente. Na experincia da figura 1, um feixe largo de luz, bem maior que a rea do dispositivo fotovoltaico, incide ortogonalmente sobre o mesmo, provocando a tenso V1 entre os terminais do resistor. Na experincia da figura 2, mantendo-se as mesmas condies de iluminao da primeira experincia, uma lente convergente de distncia focal f colocada a uma distncia p do dispositivo fotovoltaico, provocando um aumento da tenso sobre o resistor. Calcule a corrente que circular pelo resistor durante a segunda experincia nos seguintes casos: a) p f; b) f p 2f. Observaes: o feixe de luz incide paralelamente ao eixo ptico da lente da segunda experincia; o feixe de luz tem intensidade uniformemente distribuda no plano incidente.

(IME - 2008/2009)Os pontos A e B da malha de resistores da figura 2 so conectados aos pontos x e y do circuito da figura 1. Nesta situao, observa-se uma dissipao de P watts na malha. Em seguida, conecta-se o ponto C ao ponto F e o ponto E ao ponto H, o que produz um incremento de 12,5% na potncia dissipada na malha. Calcule a resistncia R dos resistores da malha.

(IME - 2008/2009)A figura mostra uma estrutura em equilbrio, formada por uma barra BD, dois cabos AD e DE, e uma viga horizontal CF. A barra fixada em B. Os cabos, de seo transversal circular de 5 mm de dimetro, so inextensveis e fixados nos pontos A, D e E. A viga de material uniforme e homogneo apoiada em C e sustentada pelo cabo DE. Ao ser colocado um bloco de 100 kg de massa na extremidade F da viga, determine: a) a fora no trecho ED do cabo; b) as reaes horizontal e vertical no apoio C da viga; c) as reaes horizontal e vertical no apoio B da barra. Dados: acelerao da gravidade: 10 m/s2 ; densidades lineares de massa: 1 = 30 kg/m, 2 = 20 kg/m, 3 = 10 kg/m; 20 5,4 .

(IME - 2008/2009)Um industrial possui uma mquina trmica operando em um ciclo termodinmico, cuja fonte de alimentao advm da queima de leo combustvel a 800 K. Preocupado com os elevados custos do petrleo, ele contrata os servios de um inventor. Aps estudo, o inventor afirma que o uso do leo combustvel pode ser minimizado atravs do esquema descrito a seguir: um quarto do calor necessrio para acionar a mquina seria originado da queima de bagao de cana a 400 K, enquanto o restante seria proveniente da queima de leo combustvel aos mesmos 800 K. Ao ser inquirido sobre o desempenho da mquina nesta nova configurao, o inventor argumenta que a queda no rendimento ser inferior a 5%. Voc julga esta afirmao procedente? Justifique estabelecendo uma anlise termodinmica do problema para corroborar seu ponto de vista. Considere que, em ambas as situaes, a mquina rejeita parte da energia para o ar atmosfrico, cuja temperatura 300 K.

(IME - 2008/2009)Um motociclista de massa m1 deseja alcanar o topo de uma plataforma. Para isso, ele faz uso de uma moto de massa m2, uma corda inextensvel de massa desprezvel e uma rampa de inclinao . Ao saltar da rampa, o motociclista atinge a corda na situao em que esta permanece esticada e o esforo despendido por ele o menor possvel. Para evitar ruptura por excesso de peso, o motociclista libera a moto no momento do contato com a corda, que o conduz para o topo da plataforma. Nestas condies, determine o vetor velocidade do motociclista na sada da rampa.

(IME - 2008/2009)Na figura abaixo, h um espelho com a face refletora para baixo, tendo uma de suas extremidades presa a um eixo que permite um movimento pendular, e um canho, que emite concomitantemente um raio de luz. Abaixo do espelho existem dois corpos de massa m e cargas de mesmo mdulo e sinais opostos. Os corpos esto apoiados sobre um trilho sem atrito, fixados em suas extremidades e no mesmo plano vertical que o canho de luz. Os corpos esto imersos no campo eltrico uniforme existente entre as placas de um capacitor, que energizado por uma fonte varivel U(x). No momento em que o espelho inicia o movimento, a partir da posio inicial e com acelerao tangencial de mdulo constante, o corpo de carga negativa liberado. Para que a acelerao deste corpo seja constante e mxima no sentido do eixo X, determine: a) a expresso de U(x), onde x representa a posio do corpo de carga negativa relativa origem O do eixo X; b) o mdulo da acelerao tangencial da extremidade livre do espelho, para que o raio de luz atinja a carga de prova negativa no momento em que o deslocamento angular do espelho seja de 50. Dados: Q = 10-4 C; m = 20 g, l = 1,0 m, d = 0,5 m, g = 10 m/s2