Questões de Física - IME 2008

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Questão
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(IME 2008) Um raio de luz de freqüência  passa por uma película composta por 4 materiais diferentes, com características em conformidade com a figura acima. O tempo gasto para o raio percorrer toda a película, em ns, é 

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(IME 2008) A figura apresenta uma barra metálica de comprimento L = 12 m, inicialmente na temperatura de 20 °C, exatamente inserida entre a parede e o bloco B feito de um material isolante térmico e elétrico. Na face direita do bloco B está engastada uma carga afastada 20 cm da carga , engastada na parede . Entre as duas cargas existe uma força elétrica de newtons. Substitui-se a carga  por uma carga e aquece-se a barra até a temperatura de  270 °C. Devido a esse aquecimento, a barra sofre uma dilatação linear que provoca o deslocamento do bloco para a direita. Nesse instante a força elétrica entre as cargas é  Considerando que as dimensões do bloco não sofrem alterações e que não exista qualquer força elétrica entre as cargas e a barra, o coeficiente de dilatação térmica linear da barra, em , é 

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(IME 2008) Uma chapa de metal com densidade superficial de massa foi dobrada, formando as quatro faces laterais de um cubo de aresta L. Na parte inferior, fixou-se uma peça sólida em forma de paralelepípedo com dimensões h × L × L e massa específica , de maneira a compor o fundo de um recipiente. Este é colocado em uma piscina e 25% do seu volume é preenchido com água da piscina, de massa específica . Observa-se que, em equilíbrio, o nível externo da água corresponde à metade da altura do cubo, conforme ilustra a figura. Neste caso, a dimensão h da peça sólida em função dos demais parâmetros é 

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(IME 2008) Um reservatório possui duas faces metálicas que se comportam como placas de um capacitor paralelo. Ao ligar a chave Ch, com o reservatório vazio, o capacitor fica com uma carga  e com uma capacitância . Ao repetir a experiência com o reservatório totalmente cheio com um determinado líquido, a carga passa a ser e a capacitância . Se a relação  é 0,5, a capacitância no momento em que o líquido preenche metade do reservatório é 

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(IME 2008) A resistência equivalente entre os terminais A e B da figura acima é 

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Na figura dada, o bloco realiza o movimento descrito a seguir: Em t = 0, desloca-se para a direita, com velocidade constante; Em , cai da plataforma; Em , atinge o solo e continua a se mover para a direita, sem quicar; Em , é lançado para cima, pela ação do impulso ; Em , volta a atingir o solo. Nestas condições, a opção que melhor representa graficamente a energia cinética do bloco em função do tempo é

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(IME 2008) Considere o sistema acima, onde um objeto PP´ é colocado sobre um carrinho de massa m que se move, em movimento harmônico simples e sem atrito, ao longo do eixo óptico de um espelho esférico côncavo de raio de curvatura R. Este carrinho está preso a uma mola de constante k fixada ao centro do espelho, ficando a mola relaxada quando o objeto passa pelo foco do espelho. Sendo x a distância entre o centro do carrinho e o foco F, as expressões da freqüência w de inversão entre imagem real e virtual e do aumento M do objeto são 

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(IME 2008) Um feixe de elétrons passa por um equipamento composto por duas placas paralelas, com uma abertura na direção do feixe, e penetra em uma região onde existe um campo magnético constante. Entre as placas existe uma d.d.p. igual a V e o campo magnético é perpendicular ao plano da figura. Considere as seguintes afirmativas: I. O vetor quantidade de movimento varia em toda a trajetória. II. Tanto o trabalho da força elétrica quanto o da força magnética fazem a energia cinética variar. III. A energia potencial diminui quando os elétrons passam na região entre as placas. IV. O vetor força elétrica na região entre as placas e o vetor força magnética na região onde existe o campo magnético são constantes. As afirmativas corretas são apenas:

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(IME 2008) Duas partículas A e B de massas  = 0,1 kg e = 0,2 kg sofrem colisão não frontal. As componentes x e y do vetor quantidade de movimento em função do tempo são apresentadas nos gráficos acima. Considere as seguintes afirmativas: I. A energia cinética total é conservada. II. A quantidade de movimento total é conservada. III. O impulso correspondente à partícula B é 2i + 4j. IV. O impulso correspondente à partícula A é –3i + 2j. As afirmativas corretas são apenas: 

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(IME 2008) Uma estaca de comprimento L de um determinado material homogêneo foi cravada no solo. Suspeita-se que no processo de cravação a estaca tenha sido danificada, sofrendo possivelmente uma fissura abrangendo toda sua seção transversal conforme ilustra a figura acima. Para tirar a dúvida, foi realizada uma percussão em seu topo com uma marreta. Após segundos da percussão, observou-se um repique (pulso) no topo da estaca e,  segundos após o primeiro repique, percebeu-se um segundo e último repique de intensidade significativa (também no topo da estaca), sendo .  Admitindo-se que a estaca esteja danificada em um único ponto, a distância do topo da estaca em que se encontra a fissura é

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(IME 2008)  Ao analisar um fenômeno térmico em uma chapa de aço, um pesquisador constata que o calor transferido por unidade de tempo é diretamente proporcional à área da chapa e à diferença de temperatura entre as superfícies da chapa. Por outro lado, o pesquisador verifica que o calor transferido por unidade de tempo diminui conforme a espessura da chapa aumenta. Uma possível unidade da constante de proporcionalidade associada a este fenômeno no sistema SI é 

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(IME 2008) Um planeta de massa m e raio r gravita ao redor de uma estrela de massa M em uma órbita circular de raio R e período T. Um pêndulo simples de comprimento L apresenta, sobre a superfície do planeta, um período de oscilação t. Dado que a constante de gravitação universal é G e que a aceleração da gravidade, na superfície do planeta, é g, as massas da estrela e do planeta são, respectivamente:  

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(IME 2008) Um corpo está a 40 cm de distância de uma lente cuja distância focal é –10 cm. A imagem deste corpo é 

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(IME 2008)  Uma viga de 8,0 m de comprimento, apoiada nas extremidades, tem peso de 40 kN. Sobre ela, desloca-se um carro de 20 kN de peso, cujos 2 eixos de roda distam entre si 2,0 m. No instante em que a reação vertical em um apoio é 27,5 kN, um dos eixos do carro dista, em metros, do outro apoio

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