Questões de Física - ITA 2012 | Gabarito e resoluções

(ITA 2012- 2 fase -Questo 1) 100 capsulas com gua, cada uma de massa m = 1,0 g, so disparadas a velocidade de 10,0 m/s perpendicularmente a uma placa vertical com a qual colidem inelasticamente. Sendo as cpsulas enfileiradas com espaamento de 1,0 cm, determine a fora mdia exercida pelas mesmas sobre a placa.

(ITA - 2012- 2fase) O arranjo de polias da figura preso ao teto para erguer uma massa de 24 kg, sendo os fios inextensveis, e desprezveis as massas das polias e dos fios. Desprezando os atritos, determine: a) O valor do mdulo da fora necessrio para equilibrar o sistema. b) O valor do mdulo da fora necessrio para erguer a massa com velocidade constante. c) A fora (ou peso?) que realiza maior trabalho, em mdulo, durante o tempo T em que a massa est sendo erguida com velocidade constante.

(ITA 2012- 2 fase -Questo 3) A figura mostra uma chapa fina de massa M com o formato de um tringulo equiltero, tendo um lado na posio vertical, de comprimento a, e um vrtice articulado numa barra horizontal contida no plano da figura. Em cada um dos outros vrtices encontra-se fixada uma carga eltrica q e, na barra horizontal, a uma distncia do ponto de articulao, encontra-se fixada uma carga Q. Sendo as trs cargas de mesmo sinal e massa desprezvel, determine a magnitude da carga Q para que o sistema permanea em equilbrio.

(ITA 2012- 2 fase -Questo 4) A figura mostra um sistema formado por dois blocos, A e B, cada um com massa m. O bloco A pode deslocar-se sobre a superfcie plana e horizontal onde se encontra. O bloco B est conectado a um fio inextensvel fixado parede, e que passa por uma polia ideal com eixo preso ao bloco A. Um suporte vertical sem atrito mantm o bloco B descendo sempre paralelo a ele, conforme mostra a figura. Sendo o coeficiente de atrito cintico entre o bloco A e a superfcie, g a acelerao da gravidade, e mantido constante, determine a trao no fio aps o sistema ser abandonado do repouso.

(ITA 2012- 2 fase -Questo 5) tomos neutros ultrafrios restritos a um plano sao uma realidade experimental atual em armadilhas magneto-pticas. Imagine que possa existir uma situacao na qual tomos do tipo A e B esto restritos respectivamente aos planos e , perpendiculares entre si, sendo suas massas tais que mA = 2mB. Os tomos A e B colidem elasticamente entre si nao saindo dos respectivos planos, sendo as quantidades de movimento iniciais, as finais,. forma um angulo com o plano horizontal e = 0. Sabendo que houve transferncia de momento entre A e B, qual e a razo das energias cinticas de B e A apos a coliso?

(ITA 2012- 2 fase -Questo 6) Dois capacitores em srie, de capacitncia C1 e C2, respectivamente, esto sujeitos a uma diferena de potencial V . O Capacitor de capacitncia C1 tem carga Q1 e esta relacionado com C2 atravs de C2 = xC1, sendo x um coeficiente de proporcionalidade. Os capacitores carregados so ento desligados da fonte e entre si, sendo a seguir religados com os respectivos terminais de carga de mesmo sinal. Determine o valor de x para que a carga Q2 final do capacitor de capacitncia C2 seja Q1/4.

(ITA 2012- 2 fase -Questo 7) O momento angular uma grandeza importante na Fsica. O seu modulo definido como L = rp sen , em que r o modulo do vetor posio com relao origem de um dado sistema de referncia, p o modulo do vetor quantidade de movimento e o angulo por eles formado. Em particular, no caso de um satlite girando ao redor da Terra, em rbita elptica ou circular, seu momento angular (medido em relacao ao centro da Terra) conservado. Considere, ento, trs satlites de mesma massa com rbitas diferentes entre si, I, II e III, sendo I e III circulares e II elptica e tangencial a I eIII, como mostra a figura. Sendo LI , LII e LIII os respectivos mdulos do momento angular dos satlites em suas rbitas, ordene, de forma crescente,LI , LII e LIII. Justifique com equaes a sua resposta.

(ITA 2012- 2 fase -Questo 8) Uma partcula de massa m est sujeita exclusivamente ao da fora F = F(x).x, que varia de acordo com o grfico da figura, sendo x o versor no sentido positivo de x. Se em t = 0, a partcula se encontra em x = 0 com velocidade v no sentido positivo de x, pedem-se: 1. O perodo do movimento da partcula em funo de F1, F2, L e m. 2. A mxima distncia da partcula origem em funo de F1, F2, L, m e v. 3. Explicar se o movimento descrito pela partcula do tipo harmnico simples.

(ITA 2012- 2 fase -Questo 9) Considere dois fios paralelos, muito longos e finos, dispostos horizontalmente conforme mostra a figura. O fio de cima pesa 0,080 N/m, percorrido por uma corrente I1 = 20 A e se encontra dependurado por dois cabos. O fio de baixo encontra-se preso e percorrido por uma correnteI2 = 40 A, em sentido oposto. Para qual distncia r indicada na figura, a tenso T nos cabos sera nula?

(ITA 2012- 2 fase -Questo 10) Considere uma espira com N voltas de rea A, imersa num campo magntico B~ uniforme e constante, cujo sentido aponta para dentro da pgina. A espira estsituada inicialmente no plano perpendicular ao campo e possui uma resistncia R. Se a espira gira 180em torno do eixo mostrado na figura, calcule a carga que passa pelo ponto P.

(ITA - 2012) Considere as seguintes afirmaes: I. As energias do tomo de Hidrognio do modelo de Bohr satisfazem a relao, En= 13,6/n2eV, com n = 1, 2, 3, ...; portanto, o eltron no estado fundamental do tomo de Hidrognio pode absorver energia menor que 13,6 eV. II. No existe um limiar de frequncia de radiao no efeito fotoeltrico. III. O modelo de Bohr, que resulta em energias quantizadas, viola o princpio da incerteza de Heisenberg. Ento, pode-se afirmar que

[ITA 2012 - 1 FASE] Assinale em qual das situaes descritas nas opes abaixo as linhas de campo magntico formam circuferncias no espao.

[ITA 2012 - 1 FASE] Acredita-se que a coliso de um grande asteroide com a Terra tenha causado a extino dos dinossauros. Para se ter uma ideia de um impacto dessa ordem, considere um asteroide esfrico de ferro, com 2 km de dimetro, que se encontra em repouso quase no infinito, estando sujeito somente ao da gravidade terrestre. Desprezando as foras de atrito atmosfrico, assinale a opo que expressa a energia liberada do impacto, medida em nmero aproximado de bombas de hidrognio de 10 megatons de TNT.

[ITA 2012 - 1 FASE] Um funil que gira com velocidade angular uniforme em torno do seu eixo vertical de simetria apresenta uma superfcie cnica que forma um ngulo com horizontal, conforme a figura. Sobre esta superfcie, uma pequena esfera gira com a mesma velocidade angular mantendo-se a uma distncia d do eixo de rotao. Nestas condies, o perodo de rotao do funil dado por

[ITA 2012 - 1 FASE] No interior de um elevador encontra-se um tubo de vidro fino, em forma de U, contendo um lquido sob vcuo na extremidade vedada, sendo a outra conectada a um recipiente de volume V com ar mantido temperatura constante. Com o elevador em repouso, verifica-se uma altura h de 10 cm entre os nveis do lquido em ambos os braos do tubo. Com o elevador subindo com acelerao constante (ver figura), os nveis do lquido sofrem um deslocamento de altura de 1,0 cm. Pode-se dizer ento que a acelerao