Questões de Física - IME | Gabarito e resoluções

(IME - 2008/2009)A figura apresenta um plano inclinado, sobre o qual esto dois blocos, e, em sua parte inferior, uma mola com massa desprezvel. A superfcie deste plano apresenta coeficiente de atrito esttico e coeficiente de atrito cintico . O bloco A est fixado na superfcie. O bloco B possui massa de 1kg e encontra-se solto. Sabe-se que a superfcie abaixo da mola no possui atrito e que os blocos A e B esto eletricamente carregados com, respectivamente, e . Desconsiderando as situaes em que, ao atingir o equilbrio, o bloco B esteja em contato com o bloco A ou com a mola, determine: a) as alturas mxima e mnima, em relao referncia de altura, que determinam a faixa em que possvel manter o bloco B parado em equilbrio; b) a velocidade inicial mxima v com que o bloco B poder ser lanado em direo a mola, a partir da altura hb = 20 m, para que, aps comear a subir o plano inclinado, atinja uma posio de equilbrio e l permanea. Dados: acelerao da gravidade: 10 m/s2 ; constante eletrosttica: 9 x 109 Nm2 /C2 Observao: desconsidere as dimenses dos blocos para os clculos

(IME - 2008/2009) Um raio de luz de freqncia 5 x 1014 Hz passa por uma pelcula composta por 4 materiais diferentes, com caractersticas em conformidade com a figura acima. O tempo gasto para o raio percorrer toda a pelcula, em ns,

(IME - 2008/2009) A figura apresenta uma barra metlica de comprimento L = 12 m, inicialmente na temperatura de 20 oC, exatamente inserida entre a parede P1 e o bloco B feito de um material isolante trmico e eltrico. Na face direita do bloco B est engastada uma carga Q1 afastada 20 cm da carga Q2, engastada na parede P2. Entre as duas cargas existe uma fora eltrica de F1 newtons. Substitui-se a carga Q2 por uma carga Q3 = 2 Q2 e aquece-se a barra at a temperatura de 270 oC. Devido a esse aquecimento, a barra sofre uma dilatao linear que provoca o deslocamento do bloco para a direita. Nesse instante a fora eltrica entre as cargas F2 = 32 F1. Considerando que as dimenses do bloco no sofrem alteraes e que no exista qualquer fora eltrica entre as cargas e a barra, o coeficiente de dilatao trmica linear da barra, em oC -1,

(IME - 2008/2009) Uma chapa de metal com densidade superficial de massa foi dobrada, formando as quatro faces laterais de um cubo de aresta L. Na parte inferior, fixou-se uma pea slida em forma de paraleleppedo com dimenses h x L x L e massa especfica P , de maneira a compor o fundo de um recipiente. Este colocado em uma piscina e 25 % do seu volume preenchido com gua da piscina, de massa especfica a . Observa-se que, em equilbrio, o nvel externo da gua corresponde metade da altura do cubo, conforme ilustra a figura. Neste caso, a dimenso h da pea slida em funo dos demais parmetros

(IME - 2008/2009) Um objeto com massa de 1 kg largado de uma altura de 20 m e atinge o solo com velocidade de 10 m/s. Sabe-se que a fora F de resistncia do ar que atua sobre o objeto varia com a altura, conforme o grfico acima. Considerando que g = 10 m/s2 , a altura h, em metros, em que a fora de resistncia do ar passa a ser constante

(IME - 2008/2009) Um reservatrio possui duas faces metlicas que se comportam como placas de um capacitor paralelo. Ao ligar a chave Ch, com o reservatrio vazio, o capacitor fica com uma carga Q1 e com uma capacitncia C1. Ao repetir a experincia com o reservatrio totalmente cheio com um determinado lquido, a carga passa a ser Q2 e a capacitncia C2. Se a relao Q1/Q2 0,5, a capacitncia no momento em que o lquido preenche metade do reservatrio

(IME - 2008/2009) A resistncia equivalente entre os terminais A e B da figura acima

(IME - 2008/2009)Uma viga de 8,0 m de comprimento, apoiada nas extremidades, tem peso de 40 kN. Sobre ela, desloca-se um carro de 20 kN de peso, cujos 2 eixos de roda distam entre si 2,0 m. No instante em que a reao vertical em um apoio 27,5 kN, um dos eixos do carro dista, em metros, do outro apoio

(IME - 2008/2009) Na figura dada, o bloco realiza o movimento descrito a seguir: Em t = 0, desloca-se para a direita, com velocidade constante; Em t = t1, cai da plataforma; Em t = t2, atinge o solo e continua a se mover para a direita, sem quicar; Em t = t3, lanado para cima, pela ao do impulso ; Em t = t4, volta a atingir o solo. Nestas condies, a opo que melhor representa graficamente a energia cintica do bloco em funo do tempo

(IME - 2008/2009) Considere o sistema acima, onde um objeto PP colocado sobre um carrinho de massa m que se move, em movimento harmnico simples e sem atrito, ao longo do eixo ptico de um espelho esfrico cncavo de raio de curvatura R. Este carrinho est preso a uma mola de constante k fixada ao centro do espelho, ficando a mola relaxada quando o objeto passa pelo foco do espelho. Sendo x a distncia entre o centro do carrinho e o foco F, as expresses da frequncia w de inverso entre imagem real e virtual e do aumento M do objeto so

(IME - 2008/2009) Um feixe de eltrons passa por um equipamento composto por duas placas paralelas, com uma abertura na direo do feixe, e penetra em uma regio onde existe um campo magntico constante. Entre as placas existe uma d.d.p. igual a V e o campo magntico perpendicular ao plano da figura. Considere as seguintes afirmativas: I. O vetor quantidade de movimento varia em toda a trajetria. II. Tanto o trabalho da fora eltrica quanto o da fora magntica fazem a energia cintica variar. III. A energia potencial diminui quando os eltrons passam na regio entre as placas. IV. O vetor fora eltrica na regio entre as placas e o vetor fora magntica na regio onde existe o campo magntico so constantes. As afirmativas corretas so apenas:

(IME - 2008/2009) Duas partculas A e B de massas mA = 0,1 kg e mB = 0,2 kg sofrem coliso no frontal. As componentes x e y do vetor quantidade de movimento em funo do tempo so apresentadas nos grficos acima. Considere as seguintes afirmativas: I. A energia cintica total conservada. II. A quantidade de movimento total conservada. III. O impulso correspondente partcula B 2i + 4j. IV. O impulso correspondente partcula A -3i + 2j. As afirmativas corretas so apenas:

(IME - 2008/2009) Uma estaca de comprimento L de um determinado material homogneo foi cravada no solo. Suspeita-se que no processo de cravao a estaca tenha sido danificada, sofrendo possivelmente uma fissura abrangendo toda sua seo transversal conforme ilustra a figura acima. Para tirar a dvida, foi realizada uma percusso em seu topo com uma marreta. Aps t1 segundos da percusso, observou-se um repique (pulso) no topo da estaca e, t2 segundos aps o primeiro repique, percebeu-se um segundo e ltimo repique de intensidade significativa (tambm no topo da estaca), sendo t1 t2. Admitindo-se que a estaca esteja danificada em um nico ponto, a distncia do topo da estaca em que se encontra a fissura

(IME - 2008/2009)Ao analisar um fenmeno trmico em uma chapa de ao, um pesquisador constata que o calor transferido por unidade de tempo diretamente proporcional rea da chapa e diferena de temperatura entre as superfcies da chapa. Por outro lado, o pesquisador verifica que o calor transferido por unidade de tempo diminui conforme a espessura da chapa aumenta. Uma possvel unidade da constante de proporcionalidade associada a este fenmeno no sistema SI

(IME - 2008/2009) Um planeta de massa m e raio r gravita ao redor de uma estrela de massa M em uma rbita circular de raio R e perodo T. Um pndulo simples de comprimento L apresenta, sobre a superfcie do planeta, um perodo de oscilao t. Dado que a constante de gravitao universal G e que a acelerao da gravidade, na superfcie do planeta, g, as massas da estrela e do planeta so, respectivamente: