Questões de Física - ITA | Gabarito e resoluções

(ITA - 2004 - 1a Fase) Um recipiente cilndrico vertical fechado por meio de um pisto, com 8,00 kg de massa e 60,0cm2 de rea, que se move sem atrito. Um gs ideal, contido no cilindro, aquecido de 30C a 100C, fazendo o pisto subir 20,0 cm. Nesta posio, o pisto fixado, enquanto o gs resfriado at sua temperatura inicial. Considere que o pisto e o cilindro encontram-se expostos presso atmosfrica. Sendo Q1 o calor adicionado ao gs durante o processo de aquecimento e Q2, o calor retirado durante o resfriamento, assinale a opo correta que indica a diferena Q1 - Q2.

(ITA -2004 - 1a Fase) A linha das neves eternas encontra-se a uma altura h0 acima do nvel do mar,onde a temperatura do ar 0C. Considere que, ao elevar-se acima do nvel do mar, o ar sofre uma expanso adiabtica queobedece relao p/p = (7/2) (T/T) , em que p a presso e T, a temperatura. Considerandoo ar um gs ideal de massa molecular igual a 30u (unidade de massa atmica) e a temperaturaao nvel do mar igual a 30C, assinale a opo que indica aproximadamente a altura h0 da linhadas neves.

(ITA - 2004 - 1a Fase) Uma estrela mantm presos, por meio de sua atrao gravitacional, os planetas Alfa, Beta e Gama. Todos descrevem rbitas elpticas, em cujo foco comum se encontra a estrela, conforme a primeira Lei de Kepler. Sabe-se que o semieixo maior da rbita de Beta o dobro daquele da rbita de Gama. Sabe-se tambm que o perodo de Alfa vezes maior que o perodo de Beta. Nestas condies, pode-se afirmar que a razo entre o perodo de Alfa e o de Gama :

(ITA - 2004 - 1a Fase) Na figura, F1e F2so fontes sonoras idnticas que emitem, em fase, ondas de frequnciafe comprimento de onda. A distnciadentre as fontes igual a 3. Pode-se ento afirmar que a menor distncia no nula, tomada a partir de F2, ao longo do eixox, para a qual ocorre interferncia construtiva, igual a

(ITA - 2004 - 1a Fase) Num experimento de duas fendas de Young, com luz monocromtica de comprimento de onda , coloca-se uma lmina delgada de vidro (nv = 1,6) sobre uma das fendas. Isto produz um deslocamento das franjas na figura de interferncia. Considere que o efeito da lmina alterar a fase da onda. Nestas circunstncias, a espessura d da lmina, que provoca o deslocamento da franja central brilhante (ordem zero) para a posio que era ocupada pela franja brilhante de primeira ordem, igual a

(ITA - 2004 - 1a Fase) Um tubo sonoro de comprimento ℓ, fechado numa das extremidades, entra em ressonncia, no seu modo fundamental, com o som emitido por um fio, fixado nos extremos, que tambm vibra no modo fundamental. Sendo L o comprimento do fio, m sua massa e c, a velocidade do som no ar, pode-se afirmar que a tenso submetida ao fio dada por:

(ITA - 2004 - 1a Fase) O tomo de hidrognio no modelo de Bohr constitudo de um eltron de carga e que se move em rbitas circulares de raio r, em torno do prton, sob influncia da fora de atrao coulombiana. O trabalho efetuado por esta fora sobre o eltron ao percorrer rbita do estado fundamental :

(ITA - 2004 - 1a Fase) Num experimento que usa o efeito fotoeltrico, ilumina-se sucessivamente asuperfcie de um metal com luz de dois comprimentos de onda diferentes, 1 e 2,respectivamente. Sabe-se que as velocidades mximas dos fotoeltrons emitidos so,respectivamente, v1 e v2 , em que v1 = 2v2 . Designando C a velocidade da luz no vcuo, e hconstante de Planck, pode-se, ento, afirmar que a funo trabalho Wdo metal dada por:

(ITA - 2004 - 1a Fase) Uma lente convergente tem distncia focal de 20 cm quando est mergulhada em ar. A lente feita de vidro, cujo ndice de refrao nv = 1,6. Se a lente mergulhada em um meio, menos refringente do que o material da lente, cujo ndice de refrao n, considere as seguintes afirmaes: I. A distncia focal no varia se o ndice de refrao do meio for igual ao do material da lente. II. A distncia focal torna-se maior se o ndice de refrao n for maior que o do ar. III. Neste exemplo, uma maior diferena entre os ndices de refrao do material da lente e do meio implica numa menor distncia focal. Ento, pode-se afirmar que:

(ITA - 2004 - 1a Fase) Ao olhar-se num espelho plano, retangular, fixado no plano de uma parede vertical, um homem observa a imagem de sua face tangenciando as quatro bordas do espelho, isto , a imagem de sua face encontra-se ajustada ao tamanho do espelho. A seguir, o homem afasta-se, perpendicularmente parede, numa certa velocidade em relao ao espelho, continuando a observar sua imagem. Nestas condies, pode-se afirmar que essa imagem:

(ITA - 2004 - 1a Fase) Um bloco homogneo de massa m e densidade d suspenso por meio de umfio leve e inextensvel preso ao teto de um elevador. O bloco encontra-se totalmente imerso emgua, de densidade , contida em um balde, conforme mostra a figura. Durante a subida doelevador, com uma acelerao constante a, o fio sofrer uma tenso igual:

(ITA - 2004- 2 FASE ). Uma mquina trmica opera com um mol de um gs monoatmico ideal. O gs realiza o ciclo ABCA, representado no plano PV, conforme mostra a figura. Considerando que a transformao BC adiabtica, calcule: a) a eficincia da mquina; b) a variao da entropia na transformao BC.

(ITA - 2004 - 2 FASE )Tubos de imagem de televiso possuem bobinas magnticas defletoras que desviam eltrons para obter pontos luminosos na tela e, assim, produzir imagens. Nesses dispositivos, eltrons so inicialmente acelerados por uma diferena de potencial U entre o catodo e o anodo. Suponha que os eltrons so gerados em repouso sobre o catodo. Depois de acelerados, so direcionados, ao longo do eixo x, por meio de uma fenda sobre o anodo, para uma regio de comprimento L onde atua um campo de induo magntica uniforme B, que penetra perpendicularmente o plano do papel, conforme mostra o esquema. Suponha, ainda, que a tela delimita a regio do campo de induo magntica. Se um ponto luminoso detectado a uma distncia b sobre a tela, determine a expresso da intensidade de B necessria para que os eltrons atinjam o ponto luminoso P, em funo dos parmetros e constantes fundamentais intervenientes. (Considere b L ).

(ITA - 2004 - 2 FASE )Dois tubos sonoros A e B emitem sons simultneos de mesma amplitude, de freqncias fA = 150Hz e fB = 155Hz, respectivamente. a) Calcule a freqncia do batimento do som ouvido por um observador que se encontra prximo aos tubos e em repouso em relao aos mesmos. b) Calcule a velocidade que o tubo B deve possuir para eliminar a freqncia do batimento calculada no item a), e especifique o sentido desse movimento em relao ao observador

(ITA - 2004 - 2 FASE )Atualmente, vrios laboratrios, utilizando vrios feixes de laser, so capazes de resfriar gases a temperaturas muito prximas do zero absoluto, obtendo molculas e tomos ultrafrios. Considere trs tomos ultrafrios de massa M, que se aproximam com velocidades desprezveis. Da coliso tripla resultante, observada de um referencial situado no centro de massa do sistema, forma-se uma molcula diatmica com liberao de certa quantidade de energia B. Obtenha a velocidade final do tomo remanescente em funo de B e M.