Questões de Física - IME 2016

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2016Física

(Ime 2016) Uma fonte sonora está situada no ponto de coordenadas x = 0 e y = 0 m e outra no ponto de coordenadas x = 0 m e y = 4 m. As ondas produzidas pelas duas fontes têm a mesma frequência e estão em fase. Um observador situado no ponto de coordenadas x= 3 m e y = 0 m nota que a intensidade do som diminui quando ele se move paralelamente ao eixo y no sentido positivo ou no sentido negativo. Se a velocidade do som no local é 340 m/s a menor frequência das fontes, em Hz, que pode explicar essa observação é

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(IME 2016) Um gás ideal e monoatômico contido em uma garrafa fechada com 0,1 m3 está inicialmente a 300 K e a 100 kPa. Em seguida, esse gás é aquecido, atingindo 600 K. Nessas condições, o calor fornecido ao gás, em kJ, foi:

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(IME 2016) Um patinador em velocidade constante de 18 km/h vai ao encontro de uma escadaria, batendo palma. O som produzido pela palma é refletido horizontalmente em cada degrau de 1m de largura, fazendo com que o patinador perceba um som composto por vários tons. A menor componente de frequência da onda sonora refletida percebida com um máximo de intensidade pelo patinador, em Hz, é: Dado: velocidade de propagação do som: 340 m/s. 

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(IME 2016) Um corpo preso a uma corda elástica é abandonado em queda livre do topo de um edifício, conforme apresentado na figura acima. Ao atingir o solo, penetra numa distância x abaixo do nível do solo até atingir o repouso. Diante do exposto, a força de resistência média que o solo exerce sobre o corpo é: Dados: aceleração gravitacional: g; constante elástica da corda: k; massa do corpo: M; altura do edifício em relação ao solo: H; comprimento da corda: L; distância que o corpo penetra no solo até atingir o repouso: x. Observação: a corda elástica relaxada apresenta comprimento menor que a altura do edifício. 

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(IME 2016) A figura acima apresenta uma estrutura em equilíbrio, formada por uma barra horizontal CE e duas barras verticais rotuladas AC e BD . Todas as barras possuem material uniforme e homogêneo e as barras AC e BD têm peso desprezível, enquanto a barra CE tem densidade linear de massa μ . Na extremidade da barra CE , há uma carga concentrada vertical, de cima para baixo, de 1,8 kN. Para que a força de tração na barra BD seja 8,1 kN, a densidade linear de massa μ da barra CE , em kg/m, e a força em módulo na barra AC , em kN, devem ser iguais a: Dado: aceleração da gravidade: g = 10 m/s2.

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(IME 2016) A figura acima apresenta um bloco preso a um cabo inextensível e apoiado em um plano inclinado. O cabo passa por uma roldana de dimensões desprezíveis, tendo sua outra extremidade presa à estrutura de um sistema de vasos comunicantes. Os vasos estão preenchidos com um líquido e fechados por dois pistões de massas desprezíveis e equilibrados à mesma altura. O sistema é montado de forma que a força de tração no cabo seja paralela ao plano inclinado e que não haja esforço de flexão na haste que prende a roldana. A expressão da força F que mantém o sistema em equilíbrio, em função dos dados a seguir, é: Dados: Aceleração da gravidade: g; Massa do corpo: m; Inclinação do plano de apoio: θ; Áreas dos pistões: A1 e A2.

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(IME 2016) Uma corda mista sobre o eixo horizontal tem uma densidade linear para a coordenada x , onde 7 é o instante de tempo, propaga-se na região onde x  e , respectivamente, onde , k1 e k2 são constantes, então a razão entre as amplitudes da onda refletida e da incidente, dada por |B/A|, é igual a: Obs: considere , para |x| próximo a zero.

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(IME 2016) A figura acima apresenta uma placa fotovoltaica em forma de hexágono sustentada por uma estrutura em forma de cubo, que pode girar em torno do eixo de rotação assinalado. Esta placa tem a capacidade máxima de 100 W de potência e sua tensão de saída é constante em 10 V. A potência máxima é atingida quando a radiação solar incide na placa perpendicularmente. Sabe-se que a radiação incide perpendicularmente à aresta e ao eixo de rotação (=0 na figura). A inclinação que a estrutura cúbica pode sofrer, diminuindo a potência fornecida pela placa, e ainda assim permitindo que a mesma alimente um resistor de 2,5 Ω, é:

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(IME 2016) Uma partícula de carga positiva +Q penetra numa região de comprimento d1 sujeita a um campo magnético de baixa intensidade e ortogonal ao plano da figura acima. Em seguida, penetra numa região de comprimento d2, onde não existe campo magnético. Ao longo das regiões de comprimento d1 e d2, a partícula percorre a trajetória indicada pela linha tracejada da figura acima. Dadas as informações a seguir, a distância a, indicada na figura entre a origem e o ponto de passagem da partícula pelo eixo Y, é aproximadamente: Dados: velocidade inicial da partícula: ortogonal ao eixo Y e de módulo ; módulo do campo magnético da região: B; distância entre o fim da região do campo magnético e o eixo Y: d2; massa da partícula: m; d2 ≫ d1; deslocamento vertical da partícula dentro da região magnetizada 1.

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(IME 2016) Uma mancha de óleo em forma circular, de raio inicial 0, flutua em um lago profundo com água cujo índice de refração é n. Considere que a luz que atinge a mancha e a superfície da água seja difusa e que o raio da mancha cresça com a aceleração constante a. Partindo do repouso em t = 0, o volume de água abaixo da mancha que não recebe luz, após um intervalo de tempo t, é:

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(IME 2016) Um projétil é lançado obliquamente de um canhão, atingindo um alcance igual a 1000 m no plano horizontal que contém a boca do canhão. Nesse canhão, o projétil parte do repouso executando um movimento uniformemente variado dentro do tubo até sair pela boca do canhão. Ademais, a medida que o projétil se desloca no interior do tubo, ele executa um movimento uniformemente variado de rotação, coaxial ao tubo. Tendo sido o projétil rotacionado de 1 rad durante seu deslocamento dentro do canhão, sua aceleração angular, em rad/s2, ao deixar o canhão é: Dados: ângulo do tubo do canhão em relação à horizontal: 45º; comprimento do tubo: 2 m; aceleração da gravidade: C = 10 m/s2. Consideração: despreze a resistência do ar. 

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(IME 2016) Considere um feixe homogêneo de pequenos projéteis deslocando-se na mesma direção e na mesma velocidade constante até atingir a superfície de uma esfera que está sempre em repouso. A esfera pode ter um ou dois tipos de superfícies: uma superfície totalmente refletora (colisão perfeitamente elástica entre a esfera e o projétil) e/ou uma superfície totalmente absorvedora (colisão perfeitamente inelástica entre a esfera e o projétil). Em uma das superfícies (refletora ou absorvedora), o ânguloda figura pertence ao intervalo , enquanto na outra superfície (absorvedora ou refletora)pertence ao intervalo. Para que a força aplicada pelos projéteis sobre a esfera seja máxima, o(s) tipo(s) de superfície(s) é(são):

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(Ime 2016) Um circuito elétrico tem uma resistência de 2ligada entre seus terminais Ae BEssa resistência é usada para aquecer o Corpo I durante 21minutos, conforme apresentado na Figura 1. Após ser aquecido, o Corpo Ié colocado em contato com o Corpo IIe a temperatura se estabiliza em 50 Cconforme apresentado na figura 2. Determine o valor da fonte de tensão U Dados: - massa do Corpo I: 0,4 Kg - massa do Corpo II: 1,0 Kg - calor específico dos Corpos I e II: 0,075Kcal/Kg C - temperatura inicial do Corpo I: 20 C - temperatura inicial do Corpo II: 30 C Considerações: - 1 cal = 4,2 J - não há perda de calor no sistema.

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(Ime 2016) Um circuito é alimentado por uma bateria através de uma chave temporizada CHque após o seu fechamento, abrir-se-á depois de transcorrido um período de tempo igual a T Esse circuito é formado por segmentos de condutores com a mesma seção, mesma resistividade e comprimentos indicados na figura. Também estão inseridos cinco fusíveis f1a f5que têm a função de manter a continuidade do fluxo de corrente e de manter os segmentos conectados. Sempre que um dos fusíveis queimar, o segmento imediatamente à esquerda vai girar no sentido horário, fechando o contato, através de um batente, após decorridos T/4Sabe-se que cada fusível necessita de T/4 para se romper diante de uma corrente maior ou igual à corrente de ruptura. A partir do fechamento da chave temporizada CHaté a sua abertura, a energia consumida pelo circuito é igual a Dados: correntes de ruptura para cada fusível a partir da direita: - f1: 0,9l - f2: 1,1l - f3:1,5l - f4: 1,8l - f5: 2,11 resistividade do segmento: p seção do fio: S diferença de potencial da bateria: U Observações: - lcorresponde à corrente elétrica com todos os fusíveis ligados; - desconsidere a resistência dos fusíveis, da chave, dos fios e dos engates que conectam a fonte ao circuito.

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(Ime 2016) O circuito magnético apresentado na Figura 1 é constituído pelas bobinas B1e B2,formadas por 100e 10espiras, respectivamente, e por um material ferromagnético que possui a curva de magnetização apresentada na Figura 2. Considerando que seja aplicada no lado de B1a corrente i1(t)apresentada na Figura 3, desenhe: a) o gráfico do fluxo magnético (t)indicado na Figura 1; b) o gráfico da tensão induzida e2indicada na Figura 1. Consideração: - todo o fluxo magnético criado fica confinado ao material ferromagnético.

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