Questões de Física - ITA | Gabarito e resoluções

(ITA - 2023 - 2 FASE) Um emissor de onda sonora esfrica de frequncia executa um movimento circular uniforme com velocidade angular e raio em torno da origem do plano , de acordo com a figura. Ao mesmo tempo, um receptor sonoro executa um movimento no eixo y de forma que sua posio sempre coincida com a coordenada y do emissor. A velocidade do som designada como . Sabe-se que o grfico da frequncia da onda sonora detectada no receptor, f, em funo da coordenada x do emissor, aproxima-se de uma cnica para o caso em que . Determine: a)a velocidade mxima alcanada pelo receptor; b)a cnica e sua equao.

(ITA - 2023 - 1 FASE) Considere um recipiente tubular fino, com rea transversal constante, que contm dois lquidos imissveis A e B. As hastes verticais deste recipiente distam 20 cm uma da outra (L = 20 cm). Quando o recipiente est em repouso, o lquido A atinge uma altura de 80 cm em relao linha de separao dos lquidos. Quando o recipiente colocado em movimento retilneo uniformemente variado, a altura de A com relao linha de separao dos lquidos passa a ser H = 76 cm, conforme mostra a figura. Considerando-se que o sistema parta do repouso, a distncia percorrida pelo recipiente aps um intervalo de 3,0 s

[QUESTO ANULADA] (ITA - 2023 - 1 FASE) Considere uma mquina trmica que opera com um ciclo termodinmico composto de quatro etapas: (i) expanso isotrmica, temperatura , saindo do volume inicial at o volume final ; (ii) resfriamento isocrico de at ; (iii) compresso isotrmica, temperatura , de at ; e (iv) aquecimento isocrico de at . A mquina inicialmente preparada para operar com o ar atmosfrico como fluido de trabalho. Sobre esse sistema, so feitas as seguintes afirmaes: I. Aumentando-se a razo de expanso, , possvel aumentar o rendimento da mquina mantendo os demais parmetros fixos. II. Se o fluido de trabalho fosse substitudo por um gs nobre, ento o rendimento dessa mquina seria aumentado. III. Considerando os parmetros , e , o valor do rendimento da mquina superior a . Sobre as afirmaes I, II e III pode-se afirmar que a)todas esto corretas. b)apenas I est incorreta. c)apenas II est incorreta. d)apenas III est incorreta. e)apenas I e III esto incorretas.

(ITA - 2023 - 2 FASE) Considere um metamaterial, de ndice de refrao e espessura , depositado sobre um meio de ndice de refrao . Nesse meio, um objeto A dista da interface com o metamaterial, como na figura. Considere pequeno o ngulo que se forma entre o raio ptico que vai do objeto ao observador e a normal da interface entre o metamaterial e o ar. Nesse caso, vale a aproximao . Determine em funo de , e para que a imagem final do objeto se forme na interface entre o ar e o metamaterial.

(ITA - 2023 - 2 FASE) Uma roda de raio pode girar livremente com relo ao seu centro , a partir de , partindo do repouso. Na roda, so fixadas oito cargas eltricas de magnitude , equiespaadas, como na figura da direita. Na regio, hum campo eltrico no uniforme no sentido positivo do eixo x. A magnitude desse campo dada pelo grfico esquerda, sendo y = 0 a extremidade inferior da roda, como na figura da direita. A respeito do movimento, determine: a)o sentido de rotao da roda imediatamente aps o incio do movimento, justificando sua resposta; b)o mdulo do torque por causa da fora eltrica, em , relativamente ao centro da roda.

(ITA - 2023 - 1 FASE) Em eventos esportivos, comum que os espectadores realizem a coreografia da ola. Os participantes erguem seus braos e os abaixam logo em seguida, em fileiras sucessivas, criando o efeito visual de uma onda. Os espectadores gritam juntos ola seguindo a propagao da onda. Assuma que a distncia D entre as cadeiras e o tempo de deslocamento de brao so constantes. Assuma que um participante s inicia o movimento da ola quando o participante na fileira ao lado o encerra. A respeito da situao fsica descrita, so feitas as seguintes afirmaes: I. Se um estdio com 30.000 pessoas gritando resulta em um rudo sonoro de 90 dB, o rudo de 60.000 pessoas gritando de aproximadamente 93 dB. II. A onda resultante da coreografia longitudinal. III. A velocidade da onda diretamente proporcional a T e inversamente proporcional a D. Sobre as afirmaes 1, II e III pode-se afirmar que

(ITA - 2023 - 1 FASE) Considere um filtro polarizador linear no plano S, cuja polarizao paralela ao eixo x. Uma onda eletromagntica com polarizao linear no eixo z propaga-se na direo do eixo y. Um pndulo colocado na frente do filtro. A ponta do pndulo contm uma pequena placa circular feita de um filtro de polarizao linear. Quando o pndulo est em repouso, a polarizao paralela ao eixo x. O pndulo oscila no plano S, de 90 a 90, conforme mostra a figura. Uma chapa fotogrfica capaz de absorver a onda eletromagntica colocada atrs dos filtros de polarizao. Despreze efeitos de difrao e interferncia. Considere que os planos S e S so paralelos ao plano xz. Assinale a alternativa que melhor representa o que vai ser visto na chapa fotogrfica.

(ITA - 2023 - 2 FASE) Um laboratrio de paredes adiabticas possui N computadores de alta performance que precisam ser mantidos a uma temperatura T. Para isso, instalado um ar-condicionado que atua como uma mquina trmica de mxima eficincia possvel, operando entre a temperatura do laboratrio e a temperatura do meio externo . Cada computador possui circuitos. A Figura 1 o esquema de um circuito. Cada resistor de cada circuito formado por um fio de cobre de diametro , com voltas por unidade de comprimento, enrolado em um cilindro de cermica de raio e comprimento , como na Figura 2. Determine: a)a potncia dissipada pelos computadores, considerando a resistividade do cobre a uma temperatura padro e o seu coeficiente de temperatura; b)a energia consumida pelo ar-condicionado em 1 dia.

(ITA - 2023 - 2 FASE) Considere duas barras metlicas longas, 1 e 2, dispostas paralelamente uma outra, em um plano horizontal sem atrito. Seja o comprimento das barras; , o dimetro da seo transversal circular; , a densidade volumtrica de massa; e , a condutividade eltrica. A barra 1 est conectada a uma fonte de tenso contnua . A barra 2 presa em seu centro de massa por uma mola de constante elstica . Inicialmente, a barra 2 est conectada a uma fonte de corrente I e encontra-se em equilbrio esttico a uma distncia da barra 1. No instante , a fonte de corrente desconectada da barra 2, a qual passa a mover-se livremente no plano. Calcule a velocidade mxima adquirida pela barra 2.

(ITA - 2023 - 1 FASE) Em vrios ramos da cincia e da engenharia, sistemas de interesse so modelados por circuitos eltricos a eles equivalentes. Na biologia, por exemplo, a membrana de um neurnio modelada por elementos de circuitos eltricos. Considere apenas as seguintes caractersticas: I. A membrana neuronal constituda de duas camadas de lipdeos que separam os meios condutores intra e extracelular por uma fina camada isolante. II. As protenas que cruzam a membrana de um neurnio atuam como poros, canais inicos no seletivos. Com base nessas consideraes, o sistema entre o interior e o exterior da membrana pode ser representado pelos seguintes elementos de circuitos eltricos:

(ITA - 2023 - 1 FASE) Considere um sistema de coordenadas x, y, z com respectivos vetores de base , sendo z acoordenada vertical. Uma partcula de massa m e carga eltrica de mdulo q colocada em movimento no vcuo, com velocidade , em um espao tridimensional. Nesse espao, existem um campomagntico uniforme, , e um campo gravitacional constante, . O ngulo escolhido de tal forma que a energia cintica da partcula seja conservada. Dadas essas informaes, possvel inferir que a energia cintica da partcula igual a

(ITA - 2023 - 2 FASE) Feixes de luz de comprimentos de onda 590 nm, 450 nm e 380 nm incidem sobre uma superfcie metlica. Com um aparato experimental, so medidas as velocidades dos fotoeltrons ejetados. Sabendo que a maior velocidade detectada foi de 640 km/s, faa o que se pede: a)determine a funo trabalho do material; b)determine a frequncia de corte; c)justifique se possvel que um eltron livre absorva um fton, tal como ocorre no efeito fotoeltrico em um material. Um eltron livre um eltron sem interaes com outros corpos, alm do referido fton.

(ITA - 2023 - 1 FASE) Considere um arranjo experimental, representado na figura, em que um m pode se movimentar ao longo das retas ou , sempre com velocidade constante . Uma espira retangular de auto-indutncia desprezvel posicionada perpendicularmente a . Pelo centro da espira, o ponto P, passam as retas e . A corrente eltrica na espira, observada desde a perspectiva de um observador no ponto A, positiva, por conveno, se estiver no sentido horrio. O polo norte do m sempre aponta ou para A ou para A. A respeito da situao fsica descrita, so feitas as seguintes afirmaes: I. Quando o m se desloca de A para P, a corrente na espira negativa. II. No momento em que o centro do m passa pelo ponto P, a corrente na espira zero. III. Durante a passagem do m de A para B, haver dois picos de corrente medidos. IV. Quando o m passa por , a corrente mxima na espira maior do que a corrente mxima quando o m passa por . Das afirmaes I a IV, acima destacadas, esto corretas

(ITA - 2023 - 1 FASE) A todo instante, raios csmicos atingem a atmosfera terrestre e colidem com ncleos atmicos. Dessas interaes, formada uma cascata de partculas que permeia nossa atmosfera. Muitas dessas partculas so instveis, o que significa que, aps determinado intervalo de tempo (tempo de vida), elas decaem. Seja um mon criado a uma altitude de 100 km e que se movimenta com uma velocidade vertical em direo ao solo de 0,9999c. Sabendo que seu tempo de vida, em repouso, de 2,2 s, a mnima altitude que essa partcula atinge, aproximadamente, de

(ITA - 2022 - 1 Fase) Em 2019, no 144 aniversrio da Conveno do Metro, as unidades bsicas de SI foram redefinidas pelo Escritrio Internacional de Pesos e Medidas (BIPM). A seguir, so feitas algumas afirmaes sibre as modificaes introduzidas de 2019. 1. So apenas as constantes da natureza definidas como exatas, a saber: a velocidade da luz (c), a frequncia de transio de estruta hiperfina de Csio-133(vcs ), a constante de planck (h), a carga elementar (e), e contante de Boltzmann (kb), o nmero de avogrado (NA) e a eficcia luminosa da radiao monocromtica na frequncia de 540 THz (Ked). 2. So apenas seis as constantes da natureza definidas como exatas , a saber: a velocidade da luz (c), a constante de Planck (h), a carga elementar (e) a constante de Boltzmann (Kb) o nmero de Avogrado (NA) e a eficcia luminosa da radiao monocromtica de frequncia de 683 THz(Kcd) 4. O prottipo de platina irdio, conservado como padro de Kg, tronou-se obsoleto e o quilograma passou a ser definido apenas em termos de constantes fundamentais exatas. 8. As sete unidades bsicas na redefinio de SI so: segundo, metro, quilograma, coulomb, mol, Kevin e candela. Assinale a alternativa que contm a soma dos nmeros correspondente s afirmaes verdadeiras.