Questões de Física - ITA 2009 | Gabarito e resoluções

[ITA - 1 FASE -2009] Na figura, o circuito consiste de uma bateria de tenso V conectada a um capacitor de placas paralelas, de rea S e distncia d entre si, dispondo de um dieltrico de permissividade eltrica que preenche completamente o espao entre elas. Assinale a magnitude da carga q induzida sobre a superfcie do dieltrico.

[ITA - 1 FASE -2009] Luz monocromtica, com 500 nm de comprimento de onda, incide numa fenda retangular em uma placa, ocasionando a dada figura de difrao sobre um anteparo a 10 cm de distncia. Ento, a largura da fenda

[ITA - 1 FASE -2009] Dentro de um elevador em queda livre num campo gravitacional g, uma bola jogada para baixo com velocidade v de uma altura h. Assinale o tempo previsto para a bola atingir o piso do elevador.

[ITA - 1 FASE -2009] Um cubo de 81,0 kg e 1,00 m de lado flutua na gua cuja massa especfica = 1000 kg/m3. O cubo ento calcado ligeiramente para baixo e, quando liberado, oscila em um movimento harmnico simples com uma certa freqncia angular. Desprezando-se as foras de atrito e tomando g = 10 m/s2, essa freqncia angular igual a

[ITA - 1 FASE -2009] Considere um pndulo simples de comprimento L e massa m abandonado da horizontal. Ento, para que no arrebente, o fio do pndulo deve ter uma resistncia trao pelo menos igual a

(ITA - 2009- 2 fase) Um feixe de laser com energia E incide sobre um espelho de massa m dependurado por um fio. Sabendo que o momentum do feixe de luz laser E/c, em que c a velocidade da luz, calcule a que altura h o espelho subir.

(ITA - 2009- 2 fase) Chapas retangulares rgidas, iguais e homogneas, so sobrepostas e deslocadas entre si, formando um conjunto que se apoia parcialmente na borda de uma calcada. A figura ilustra esse conjunto com n chapas, bem como a distncia D alcanada pela sua parte suspensa. Desenvolva uma frmula geral da mxima distnciaD possvel de modo que o conjunto ainda se mantenha em equilbrio. A seguir, calcule essa distncia D em funo do comprimento L de cada chapa, para n = 6 unidades.

(ITA - 2009- 2 fase) Em 1998, a hidreltrica de Itaipu forneceu aproximadamente 87600 GWh de energia eltrica. Imagine ento um painel fotovoltaico gigante que possa converter em energia eltrica, com rendimento de 20%, a energia solar incidente na superfcie da Terra, aqui considerada com valor mdio diurno (24 h) aproximado de 170 W/m. Calcule: a) a rea horizontal (em km2) ocupada pelos coletores solares para que o painel possa gerar, durante um ano, energia equivalente quela de Itaipu, e, b) o percentual mdio com que a usina operou em 1998 em relao sua potncia instalada de 14000 MW.

(ITA - 2009- 2 fase) Num filme de fico, um foguete de massa m segue uma estao espacial, dela aproximando-se com aceleraorelativa a. Para reduzir o impacto do acoplamento, na estao existe uma mola de comprimento L e constante k. Calcule a deformaomxima sofrida pela mola durante o acoplamento sabendo-se que o foguete alcanou a mesma velocidade da estaoquando dela se aproximou de uma certa distncia d L, por hiptese em sua mesma rbita.

(ITA - 2009- 2 fase) Lua e Sol so os principais responsveis pelas forcas de mar. Estas so produzidas devido s diferenas na acelerao gravitacional sofrida por massas distribudas na Terra em razo das respectivas diferenas de suas distncias em relao a esses astros. A figura mostra duas massas iguais, m1 = m2 = m,dispostas sobre a superfcie da Terra em posies diametralmente opostas e alinhadas em relao Lua, bem como uma massa m0 = msituada no centro da Terra. Considere G a constante de gravitao universal, M a massa da Lua, r o raio da Terra e R a distncia entre os centros da Terra e da Lua. Considere, tambm,as foras produzidas pela Lua respectivamente sobre as massas m0, m1 e m2. Determine as diferenassabendo que devera usar a aproximao , quando x 1.

(ITA - 2009- 2 fase) Para ilustrar os princpios de Arquimedes e de Pascal, Descartes emborcou na gua um tubo de ensaio de massa m, comprimento L e rea da seo transversal A. Sendo g a acelerao da gravidade, p a massa especfica da gua, e desprezando variaes de temperatura no processo, calcule: a) o comprimento da coluna de ar no tubo, estando o tanque aberto sob presso atmosfrica Pa, e b) o comprimento da coluna de ar no tubo, de modo que a presso no interior do tanque fechado possibilite uma posio de equilbrio em que o topo do tubo se situe no nvel da gua (ver figura).

(ITA - 2009- 2 fase) Trs esferas condutoras, de raio a e carga Q, ocupam os vrtices de um triangulo equiltero de lado b a, conforme mostra a figura (1). Considere as figuras (2), (3) e (4), em que, respectivamente, cada uma das esferas se liga e desliga da Terra, uma de cada vez. Determine, nas situaes (2), (3) e (4) a carga das esferas Q1, Q2 e Q3, respectivamente, em funo de a, b e Q.

(ITA - 2009- 2 fase) Um longo solenide de comprimento L, raio a e com n espiras por unidade de comprimento, possui ao seu redor um anel de resistncia R. O solenoide estligado a uma fonte de corrente I, de acordo com a figura. Se a fonte variar conforme mostra o grfico, calcule a expresso da corrente que flui pelo anel durante esse mesmo intervalo de tempo e apresente esse resultado em um novo grfico.

(ITA - 2009- 2 fase) Considere um circuito constitudo por um gerador de tenso E = 122,4 V, pelo qual passa uma corrente I = 12 A, ligado a uma linha de transmisso com condutores de resistncia r = 0,1 . Nessa linha encontram-se um motor e uma carga de 5 lmpadas idnticas, cada qual com resistncia R = 99 , ligadas em paralelo, de acordo com a figura. Determinar a potncia absorvida pelo motor, PM, pelas lmpadas, PL, e a dissipada na rede, PR.

(ITA - 2009- 2 fase) Trs processos compem o ciclo termodinmico ABCA mostrado no diagrama P V da figura. O processo AB ocorre a temperatura constante. O processo BC ocorre a volume constante com decrscimo de 40 J de energia interna e, no processo CA, adiabtico, um trabalho de 40 J e efetuado sobre o sistema. Sabendo-se tambm que em um ciclo completo o trabalho total realizado pelo sistema e de 30 J, calcule a quantidade de calor trocado durante o processo AB.