Questões de Física - ITA 2005 | Gabarito e resoluções

(ITA - 2005 - 1 FASE ) Quando camadas adjacentes de um fluido viscoso deslizam regularmente umas sobre as outras, o escoamento resultante dito laminar. Sob certas condies, o aumento da velocidade provoca o regime de escoamento turbulento, que caracterizado pelos movimentos irregulares (aleatrios) das partculas do fluido. Observa-se, experimentalmente, que o regime de escoamento (laminar ou turbulento) depende de um parmetro adimensional (Nmero de Reynolds) dado por: R =vdt em que a densidade do fluido, v, sua velocidade, , seu coeficiente de viscosidade, e d, uma distncia caracterstica associada geometria do meio que circunda o fluido. Por outro lado, num outro tipo de experimento, sabe-se que uma esfera, de dimetro D, que se movimenta num meio fluido, sofre a ao de uma fora de arrasto viscoso dada por F = 3Dv. Assim sendo, com relao aos respectivos valores de , , e t, uma das solues ,:

(ITA - 2005 - 1 FASE )Um projtil de densidade lanado com um ngulo em relao horizontal no interior de um recipiente vazio. A seguir, o recipiente preenchido com um superfluido de densidade , e o mesmo projtil novamente lanado dentro dele, s que sob um ngulo em relao horizontal. Observa-se, ento, que para uma velocidade inicial do projtil, de mesmo mdulo que a do experimento anterior, no se altera a distncia alcanada pelo projtil (veja a figura). Sabendo que so nulas as foras de atrito num superfluido, podemos ento afirmar, com relao ao ngulo de lanamento do projtil que:

(ITA - 2005 - 1 FASE )Considere uma rampa de ngulo com a horizontal sobre a qual desce um vago, com acelerao a, em cujo teto est dependurada uma mola de comprimento l, de massa desprezvel e constante de mola k, tendo uma massa m fixada na sua extremidade. Considerando que l0 o comprimento natural da mola e que o sistema est em repouso com relao ao vago, pode-se dizer que a mola sofreu uma variao de comprimento l = l l0dado por:

(ITA - 2005 - 1 FASE ) Um objeto pontual de massa m desliza com velocidade inicial, horizontal, do topo de uma esfera em repouso, de raio R. Ao escorregar pela superfcie, o objeto sofre uma fora de atrito de mdulo constante dado por f = 7mg/4. Para que o objeto se desprenda da superfcie esfrica aps percorrer um arco de 60 (veja figura), sua velocidade inicial deve ter o mdulo de:

(ITA - 2005 - 1 FASE ) Um vago-caamba de massa M se desprende da locomotiva e corre sobretrilhos horizontais com velocidade constante v = 72,0 km/h (portanto, sem resistncia dequalquer espcie ao movimento). Em dado instante, a caamba preenchida com uma cargade gros de massa igual a 4M, despejada verticalmente a partir do repouso de uma altura de6,00 m (veja figura). Supondo que toda a energia liberada no processo seja integralmenteconvertida em calor para o aquecimento exclusivo dos gros, ento, a quantidade de calor porunidade de massa recebido pelos gros :

(ITA - 2005 - 1 FASE ) Dois corpos esfricos de massa M e 5M e raios R e 2R, respectivamente, so liberados no espao livre. Considerando que a nica fora interveniente seja a da atrao gravitacional mtua, e que seja de 12R a distncia de separao inicial entre os centros dos corpos, ento, o espao percorrido pelo corpo menor at a coliso ser de:

(ITA - 2005 - 1 FASE ) Considere um pndulo de comprimento ℓ, tendo na sua extremidade uma esfera de massa m com uma carga eltrica positiva q. A seguir, esse pndulo colocado num campo eltrico uniforme E que atua na mesma direo e sentido da acelerao da gravidade g . Deslocando-se essa carga ligeiramente de sua posio de equilbrio e soltando-a, ela executaum movimento harmnico simples, cujo perodo

(ITA - 2005 - 1 FASE ) Um pequeno objeto de massa m desliza sem atrito sobre um bloco de massa Mcom o formato de uma casa (veja figura). A rea da base do bloco S e o ngulo que o planosuperior do bloco forma com a horizontal . O bloco flutua em um lquido de densidade ,permanecendo, por hiptese, na vertical durante todo o experimento. Aps o objeto deixar oplano e o bloco voltar posio de equilbrio, o decrscimo da altura submersa do bloco iguala:

(ITA - 2005 - 1 FASE ) Situa-se um objeto a uma distncia p diante de uma lente convergente de distncia focal f, de modo a obter uma imagem real a uma distncia p da lente. Considerando a condio de mnima distncia entre imagem e objeto, ento correto afirmar que:

(ITA - 2005 - 1 FASE )Uma banda de rock irradia uma certa potncia em um nvel de intensidade sonora igual a 70 decibis. Para elevar esse nvel a 120 decibis, a potncia irradiada dever ser elevada de

(ITA - 2005 - 1 FASE ) Um pescador deixa cair uma lanterna acesa em um lago a 10,0 m de profundidade. No fundo do lago, a lanterna emite um feixe luminoso formando um pequeno ngulo com a vertical (veja figura). Considere: tg sen , o ndice de refrao do ar n1 = 1,00e o ndice de refrao da gua n2 = 1,33. Ento, a profundidade aparente h vista pelo pescador igual a:

(ITA - 2005 - 1 FASE )So de 100 Hz e 125 Hz, respectivamente, as frequncias de duas harmnicas adjacentes de uma onda estacionria no trecho horizontal de um cabo esticado, de comprimento l = 2 m e densidade linear de massa igual a 10 g/m (veja figura). Considerando a acelerao da gravidade g = 10 m/s2, a massa do bloco suspenso deve ser de

(ITA - 2005 - 1 FASE )Considere o vo existente entre cada tecla de um computador e a base do seu teclado. Em cada vo existem duas placas metlicas, uma delas presa na base do teclado e outra, na tecla. Em conjunto, elas funcionam como um capacitor de placas planas paralelas imersas no ar. Quando se aciona a tecla, diminui a distncia entre as placas e a capacitncia aumenta. Um circuito eltrico detecta a variao da capacitncia, indicativa do movimento da tecla. Considere ento um dado teclado, cujas placas metlicas tm 40 mm2 de rea e 0,7 mm de distncia inicial entre si. Considere ainda que a permissividade do ar seja 0 = 9 . 10-12 F/m. Se o circuito eletrnico capaz de detectar uma variao da capacitncia a partir de 0,2 pF, ento, qualquer tecla deve ser deslocada de pelo menos

(ITA - 2005 - 1 FASE ) O circuito da figura a seguir, conhecido como ponte deWheatstone, est sendo utilizado para determinar a temperatura doleo de um reservatrio, no qual est inserido um resistor de fio detungstnio RT. O resistor varivel R ajustado automaticamente demodo a manter a ponte sempre em equilbrio, passando de 4,00 para 2,00 . Sabendo que a resistncia varia linearmente com a temperaturae que o coeficiente linear de temperatura para o tungstnio vale = 4,00 103 C1, a variao da temperatura do leo deve ser de:

(ITA - 2005 - 1 FASE ) Quando uma barra metlica se desloca num campo magntico, sabe-se que seus eltrons se movem para uma das extremidades, provocando entre elas uma polarizao eltrica. Desse modo, criado um campo eltrico constante no interior do metal, gerando uma diferena de potencial entre as extremidades da barra. Considere uma barra metlica descarregada, de 2,0 m de comprimento, que se desloca com velocidade constante de mdulo v = 216 km/h num plano horizontal (veja figura), prximo superfcie da Terra. Sendo criada uma diferena de potencial (ddp) de 3,0x10-3V entre as extremidades da barra, o valor do componente vertical do campo de induo magntica terrestre nesse local de: