Questões de Física - ITA | Gabarito e resoluções

(ITA - 2024) Ao redor de uma carga eltrica Q, localizada no ponto (0, R/2), existe uma casca metlica aterrada de raio R e com centro localizado na origem do sistema de coordenadas, conforme ilustrado na figura. A respeito dessa situao fsica, so feitas as seguintes afirmaes. I. O campo eltrico no exterior da casca metlica nulo. II. A carga eltrica induzida na casca metlica igual a -Q. III. O campo eltrico no ponto (0,3R/4) mais intenso do que o campo eltrico no ponto (0,R/4). Assinale a alternativa que contm todas as afirmaes corretas com respeito ao sistema descrito.

(ITA - 2024) Um painel solar um gerador eltrico capaz de converter energia luminosa em energia eltrica. Uma vez exposto luz solar, processos fsicos geram uma diferena de potencial eltrico capaz de gerar corrente eltrica. Uma curva caracterstica I V de um dispositivo como esse fornecida abaixo. Faa o que se pede nos itens a seguir. a) Obtenha a fora eletromotriz do painel solar. b) Determine a corrente eltrica gerada pela clula solar quando seus terminais so ligados por resistncias de 2,5, 5 e 10, respectivamente. Descreva o procedimento usado para chegar resposta. c) Faa um esboo do grfico da potncia eltrica P fornecida pela clula solar em funo da tenso V entre os terminais do gerador. Indique os pontos de potncia nula e se h algum ponto de operao de potncia mxima.

(ITA - 2024) Em um acelerador cclotron uma partcula 1 carregada com carga q, massa m0 e energia cintica K, submetida a um campo magntico , percorre uma trajetria curvilnea de raio r1 em um plano xy. No mesmo acelerador, uma partcula 2 carregada com carga 2q, massa 2m0 e energia cintica 4K, submetida ao mesmo campo magntico, percorre outra trajetria curvilnea de raio r2. Considerando efeitos relativsticos, estime a razo r2/r1 em termos das energia cintica K, massa m0 e velocidade da luz c. Dado: No referencial do acelerador, a expresso equivalente resultante centrpeta no contexto da mecnica relativstica , onde p o momento relativstico, o fator de Lorentz e r o raio da trajetria circular.

QUESTO ANULADA!! (ITA - 2024) Um prton com posio inicial x = R e velocidade inicial na direo adentra uma regio ( x 0 e y 0) onde atua um campo magntico perpendicular ao plano xy, conforme mostra a figura. Considere que logo aps acessar esta regio a trajetria do prton apresenta um raio de curvatura R(L / 2 R L) e que um detetor suficientemente estreito posicionado para sua contagem em y = L/2. Determine a posio em x que o detetor deve estar para a contagem deste prton. a) b) 0 c) d) e) QUESTO ANULADA!!

(ITA - 2024) Uma sonda composta por um conjunto de m espiras de raior colocada no interior de um solenoide de n espiras circulares e comprimento L. O solenoide conectado a um circuito C composto por uma fonte de tenso varivel U e um resistor de resistncia eltrica R. A tenso da fonte cresce linearmente com o tempo t, conforme a relao: , A sonda conectada a um voltmetro e orientada de modo que o eixo axial de suas espiras seja paralelo ao campo magntico. Considere que R muito maior do que a resistncia/impedncia proporcionada pelo solenoide e que a permeabilidade magntica do interior do solenoide 0. A magnitude da tenso medida pelo voltmetro :

(ITA - 2024) Um foguete de 700 m de comprimento se afasta de uma estao espacial a uma velocidade de . Em cada extremo do foguete h um emissor de ondas de rdio que, para um observador no foguete, emitem pulsos simultneos. Determine o intervalo temporal entre as emisses dos sinais observado por um astronauta na estao espacial.

(ITA - 2024) Um microscpio ptico, formado por duas lentes convergentes, utilizado para observar uma amostra biolgica em laboratrio. A lente objetiva tem uma distncia focal de 5 mm, enquanto a ocular tem uma distncia focal de 70 mm. A distncia entre a objetiva e a ocular ajustada para 190 mm. Sabendo quea amostra encontra-se a 5,2 mm da lente objetiva, assinale a alternativa que contm o mdulo do aumento linear do microscpio descrito.

(ITA - 2023 - 1 FASE) Uma partcula lanada horizontalmente de uma determinada altura em relao ao solo em duas situaes: uma em vcuo e outra em ar atmosfrico esttico, mantendo todas as outras caractersticas, como altura e velocidade inicial idnticas. O grfico do mdulo de sua velocidade v em funo da distncia horizontal x, no caso do lanamento no vcuo, mostrado na figura pela curva em linha tracejada, juntamente com mais outras quatro curvas. O ponto no extremo de cada curva indica a posio em que a partcula atingiu o solo. Pode(m) descrever de maneira correta o lanamento em ar atmosfrico apenas a(s) curva(s)

(ITA - 2023 - 2 FASE) Um bloco cbico de aresta l= 4,5 cm desliza, sob o efeito da gravidade, sobre um plano inclinado de ngulo relativamente horizontal. O deslizamento acontece com as normais de duas de suas faces sempre paralelas direo do movimento. Para estudar o movimento, um observador usa uma mquina fotogrfica que captura em uma mesma imagem a posio do bloco em instantes diferentes. Para isso, a cmera programada para abrir e fechar o diafragma periodicamente, a cada intervalo de tempo . O tempo de exposio , isto , o tempo em que o diafragma permanece aberto, tal que . O disparo da cmera sincronizado com o movimento, de modo que a primeira exposio acontece no instante em que o bloco solto. A foto registra quatro pontos, que correspondem posio do objeto em diferentes instantes. O experimentador extrai da foto a distncia entre pontos adjacentes, , com n = 1, 2 e 3. Considere que a foto capta o perfil lateral do plano inclinado sem distorres pticas ou efeitos de paralaxe. Em seguida, faa o que se pede: a)se , determine os valores de , e o deslocamento total do bloco; b)estime o valor do coeficiente de atrito cintico entre a superfcie do bloco e do plano inclinado; c)considere agora que ainda pequeno, mas seu efeito j no mais desprezvel. Determine o valor de para que, na quarta captura, a imagem seja um retngulo de dimenses l por 2l.

(ITA - 2023 - 2 FASE) Considere uma partcula , de massa , inicialmente em repouso. Em seguida, essa partcula acelerada por uma fora constante , durante um intervalo de tempo . Aps este intervalo de tempo, move-se livremente sem atrito por um plano, atcolidir com uma partcula , de massa . Aps a coliso, sai em uma trajetria que faz um ngulo de com relao trajetria inicial (pr-coliso) de . Aps um breve deslocamento, uma fora constante , com direo contrria da velocidade da partcula , atua durante um intervalo de tempo ata parada total de. Sabendo que a coliso entre e inelstica e resulta em uma perda de 25% da energia mecnica do sistema, determine a magnitude da fora em termos da magnitude de .

(ITA - 2023 - 1 FASE) Um disco de raio R com centro em O pode girar livremente em um plano horizontal sem atrito em torno de um eixo fixo que passa por O. Uma mola de comprimento natural L tem uma das suas extremidades articuladas a um ponto fixo na parede. Este ponto est localizado a uma distncia L do ponto O. A outra extremidade est articulada borda do disco, em uma posio cujo movimento ser analisado a seguir. Inicialmente, a mola se encontra em orientao perpendicular parede e seu comprimento est reduzido a x = L R, como mostra a figura. Considere que os pontos A e B so pontos fixos do espao e que R L. A seguir, so feitas algumas afirmaes sobre esse sistema. 1. O sistema tem apenas dois pontos de equilbrio, A e B, sendo ambos instveis. 2. Se um pequeno torque impulsivo for aplicado ao disco, este ltimo continuar completando voltas inde finidamente, contanto que no haja nenhuma dissipao de energia. 4. Se um pequeno torque impulsivo for aplicado ao disco, este pode no completar uma volta se a sua massa for muito grande e a constante elstica for muito pequena, mesmo sem haver dissipao de energia. 8. Seja C um ponto fixo no espao a uma distncia R de O. Se |AOC| 30, C nunca ser um ponto de equilbrio estvel. Assinale a alternativa que contm a soma dos nmeros correspondentes s afirmaes verdadeiras.

(ITA - 2023 - 2 FASE) Considere um recipiente que contm uma coluna de gua de altura H. Um pequeno furo feito na parede a uma altura h, de tal forma que um filete de gua expelido horizontalmente, como na figura. Considere a gua um fluido incompressvel e de viscosidade desprezvel. A acelerao local da gravidade vale g. Determine: a)a trajetria y(x) do filete de gua descrito; b)o lugar geomtrico dos pontos P(x, y) que podem ser atingidos por um filete de gua, considerando que a altura h possa ser escolhida entre 0 e H.

(ITA - 2023 - 1 FASE) Considere um recipiente, sobre uma plataforma, sujeito presso atmosfrica Patm. Esse recipiente contm um volume inicial Vi de um gs monoatmico ideal em equilbrio e tem um mbolo de seo transversal de rea A e de massa m. Para monitorar a acelerao do sistema, a plataforma foi suspensa por um dinammetro, como ilustrado na figura. Por causa de uma ao de uma fora externa vertical, o mbolo atinge uma nova posio de equilbrio. Nessa posio a leitura do dinammetro indica que a acelerao do sistema de 1/10 de g para cima. Determine o mdulo do deslocamento x do mbolo, com relao ao fundo do recipiente, considerando que a transformao do gs isentrpica.

(ITA - 2023 - 2 FASE) Considere uma nave espacial esfrica, de raio , com paredes de espessura . No espao profundo, existe uma radiao csmica de fundo de temperatura (aproximadamente 2,7 K). Seja a temperatura da parede interna da nave , e a temperatura da parede externa , com . A condutividade trmica do material que compe a parede da nave ; o seu calor especfico e sua densidade de massa . A emissividade da nave unitria e a constante de Stefan-Boltzmann dada por . Quando ocorrem pequenas variaes de temperatura na parede interna da nave, a condio de fluxo estacionrio de calor perturbada e o sistema tende a uma nova situao de fluxo estacionrio de energia. A constante de tempo caracterstica desse processo pode ser estimada apenas em termos das caractersticas do material que compem o revestimento da nave , e bem como sua espessura . Faa o que se pede: a)obtenha a equao polinomial cuja raiz fornea com os coeficientes em termos de , considerando a condio de fluxo de calor estacionrio; b)estime, por anlise dimensional, uma expresso para .

(ITA - 2023 - 1 FASE) Um corpo de massa m lanado em um plano horizontal sem atrito, sob ao da gravidade g, e, ao entrar em um tubo, executa uma trajetria circular de raio R. A fora exercida no corpo pelo tubo logo aps o incio do movimento circular tem intensidade F. Aps meia volta, o corpo percorre uma trajetria retlinea em movimento uniforme at certa distncia e depois sobe at certa altura h. O corpo sai do tubo em movimento vertical e imediatamente passa a se mover dentro de um fluido viscoso at atingir altura mxima H, conforme mostra a figura. Considere que o corpo se desloca pelo tubo sem atrito; que o dimetro do tubo desprezvel em relao a R, h e H; e que o mdulo do trabalho realizado pela fora de atrito viscoso at a massa atingir H equivalente a um tero da energia cintica da partcula, quando esta adentra o fluido. Assinale a alternativa que expressa H em funo das variveis fornecidas.