Questões de Física - ITA 2003 | Gabarito e resoluções

(ITA - 2003 - 1a fase) A figura mostra dois capacitores, 1 e 2, inicialmente isolados um do outro, carregados com uma mesma carga Q. A diferena de potencial (ddp) do capacitor 2 a metade da ddp do capacitor 1. Em seguida, as placas negativas dos capacitores so ligadas Terra e, as positivas, ligadas uma a outra por um fio metlico, longo e fino. Pode-se afirmar que

(ITA - 2003 - 1a fase) Na figura, uma barra condutora MN (de comprimento ℓ, resistncia desprezvel epeso)puxada por um peso , desloca-se com velocidade constante , apoiada em doistrilhos condutores retos, paralelos e de resistncia desprezvel, que formam um ngulo com oplano horizontal. Nas extremidades dos trilhos est ligado um gerador de fora eletromotriz Ecom resistncia r. Desprezando possveis atritos, e considerando que o sistema est imerso emum campo de induo magntica constante, vertical e uniforme , pode-se afirmar que:

(ITA - 2003 - 1a fase) Experimentos de absoro de radiao mostram que arelao entre a energia E e a quantidade de movimento p de um fton E = pc. Considere um sistema isolado formado por dois blocos demassa m1 e m2, respectivamente, colocados no vcuo e separados entresi de uma distncia L. No instante t = 0, o bloco de massa m1 emiteum fton que posteriormente absorvido inteiramente por m2, nohavendo qualquer outro tipo de interao entre os blocos (ver figura).Suponha que m1 se torne m1 em razo da emisso do fton e, analogamente,m2 se torne m2 devido absoro desse fton. Lembrando queesta questo tambm pode ser resolvida com recursos da Mecnicaclssica, assinale a opo que apresenta a relao correta entre a energiado fton e as massas dos blocos.

(ITA - 2003 - 1a fase) Considere as seguintes afirmaes: I. No efeito fotoeltrico, quando um metal iluminado por um feixe de luz monocromtica, aquantidade de eltrons emitidos pelo metal diretamente proporcional intensidade do feixeincidente, independentemente da frequncia da luz. II. As rbitas permitidas ao eltron em um tomo so aquelas em que o momento angularorbital nh/2, sendo n = 1, 3, 5... . III. Os aspectos corpuscular e ondulatrio so necessrios para a descrio completa de umsistema quntico. IV. A natureza complementar do mundo quntico expressa, no formalismo da MecnicaQuntica, pelo princpio de incerteza de Heisenberg. Quais esto corretas ?

(ITA - 2003 - 1a fase) Utilizando o modelo de Bohr para o tomo, calcule o nmero aproximado de revolues efetuadas por um eltron no primeiro estado excitado do tomo de hidrognio, se o tempo de vida do eltron, nesse estado excitado, de 10-8 s. So dados: o raio da rbita do estado fundamental de 5,3 10-11 m e a velocidade do eltron nesta rbita de 2,2 106 m/s .

(ITA - 2003 - 2 FASE)Na figura, o carrinho com rampa movimenta-se com uma acelerao constante . Sobre a rampa repousa um bloco de massa m. Se o coeficiente de atrito esttico entre o bloco e a rampa, determine o intervalo para o mdulo de , no qual o bloco permanecer em repouso sobre a rampa.

(ITA - 2003 - 2 FASE) Quando solto na posio angular de 45 (mostrada na figura), um pndulo simples de massa m e comprimento L colide com um bloco de massa M. Aps a coliso, o bloco desliza sobre uma superfcie rugosa, cujo coeficiente de atrito dinmico igual a 0,3. Considere que aps a coliso, ao retornar, o pndulo alcance uma posio angular mxima de 30. Determine a distncia percorrida pelo bloco em funo de m, M e L.

(ITA - 2003 - 2 FASE)Calcule a variao de entropia quando, num processo presso constante de 1,0 atm, se transforma integralmente em vapor 3,0 kg de gua que se encontram inicialmente no estado lquido, temperatura de 100C. Dado: calor de vaporizao da gua: Lv = 5,4 x 105 cal/ kg

(ITA - 2003 - 2 FASE)A figura mostra um recipiente, com mbolo, contendo um volume inicial Vi de gs ideal, inicialmente sob uma presso Pi igual presso atmosfrica, Pat. Uma mola no deformada fixada no mbolo e num anteparo fixo. Em seguida, de algum modo fornecida ao gs uma certa quantidade de calor Q. Sabendo que a energia interna do gs U = (3/2)PV, a constante da mola k e a rea da seo transversal do recipiente A, determine a variao do comprimento da mola em funo dos parmetros intervenientes. Despreze os atritos e considere o mbolo sem massa, bem como sendo adiabticas as paredes que confinam o gs.

(ITA - 2003 - 2 FASE)Num barmetro elementar de Torricelli, a coluna de mercrio possui uma altura H, que se altera para X quando este barmetro mergulhado num lquido de densidade D, cujo nvel se eleva a uma altura h, como mostra a figura. Sendo d a densidade do mercrio, determine em funo de H, D e d a altura do lquido, no caso de esta coincidir com a altura X da coluna de mercrio.

(ITA - 2003 - 2 FASE)Uma onda acstica plana de 6,0 kHz, propagando-se no ar a uma velocidade de 340 m/s, atinge uma pelcula plana com um ngulo de incidncia de 60. Suponha que a pelcula separa o ar de uma regio que contm o gs CO2, no qual a velocidade de propagao do som de 280 m/s. Calcule o valor aproximado do ngulo de refrao e indique o valor da freqncia do som no CO2.

(ITA - 2003 - 2 FASE)Uma flauta doce, de 33 cm de comprimento, temperatura ambiente de 0C, emite sua nota mais grave numa freqncia de 251 Hz. Verifica-se experimentalmente que a velocidade do som no ar aumenta de 0,60 m/s para cada 1C de elevao da temperatura. Calcule qual deveria ser o comprimento da flauta a 30C para que ela emitisse a mesma freqncia de 251 Hz.

(ITA - 2003 - 2 FASE)Em sua aventura pela Amaznia, Joo porta um rdio para comunicar-se. Em caso de necessidade, pretende utilizar clulas solares de silcio, capazes de converter a energia solar em energia eltrica, com eficincia de 10%. Considere que cada clula tenha 10 cm2 de rea coletora, sendo capaz de gerar uma tenso de 0,70 V, e que o fluxo de energia solar mdio incidente da ordem de 1,0 x 103 W/m2. Projete um circuito que dever ser montado com as clulas solares para obter uma tenso de 2,8 V e corrente mnima de 0,35 A, necessrias para operar o rdio.

(ITA - 2003 - 2 FASE)Um gerador de fora eletromotriz e resistncia interna r = 5 R est ligado a um circuito conforme mostra a figura. O elemento R(s) um reostato, com resistncia ajustada para que o gerador transfira mxima potncia. Em um dado momento o resistor R1 rompido, devendo a resistncia do reostato ser novamente ajustada para que o gerador continue transferindo mxima potncia. Determine a variao da resistncia do reostato, em termos de R.

(ITA - 2003 - 2 FASE)Situado num plano horizontal, um disco gira com velocidade angular constante, em torno de um eixo que passa pelo seu centro O. O disco encontra-se imerso numa regio do espao onde existe um campo magntico constante , orientado para cima, paralelamente ao eixo vertical de rotao. A figura mostra um capacitor preso ao disco (com placas metlicas planas, paralelas, separadas entre si de uma distncia L) onde, na posio indicada, se encontra uma partcula de massa m e carga q 0, em repouso em relao ao disco, a uma distncia R do centro. Determine a diferena de potencial eltrico entre as placas do capacitor, em funo dos parmetros intervenientes.