Questões de Física - IME | Gabarito e resoluções

[IME- 2010/2011 - 1a fase] A figura acima apresenta um perfil metlico AB, com dimenses AC = 0,20 m e CB = 0,18 m, apoiado em C por meio de um pino sem atrito. Admitindo-se desprezvel o peso do perfil AB, o valor da fora vertical F, em newtons, para que o sistema fique em equilbrio na situao da figura : Dados: sen(15) = 0,26 cos(15) = 0,97

[IME- 2010/2011 - 1a fase] A figura acima apresenta um pequeno corpo de massa m em queda livre na direo do centro de um planeta de massa M e de raio r sem atmosfera, cujas superfcies distam D. correto afirmar que a acelerao do corpo Observaes: D r; M m;

[IME- 2010/2011 - 1a fase] A figura acima apresenta um circuito composto por dois solenoides com resistncias desprezveis e dois resistores de 2 Ω ligados a uma bateria. Uma corrente induzida em uma espira situada entre os dois solenoides quando esta se desloca da direita para a esquerda, a partir da posio equidistante em relao aos solenoides. Sabendo-se que as influncias mtuas dos campos magnticos no interior de cada solenoide so desprezveis, pode-se afirmar que o valor da tenso da bateria em volts e o sentido da corrente induzida na espira para o observador so: Dados: Campo magntico no interior de cada solenoide: Permeabilidade magntica no vcuo: Nmero de espiras de cada solenoide: 10 Comprimento de cada solenoide: 4 cm

[IME- 2010/2011 - 1a fase] Considere um meio estratificado em N camadas com ndices de refrao , como mostrado na figura acima, onde esto destacados os raios traados por uma onda luminosa que os atravessa, assim como seus respectivos ngulos com as normais a cada interface. Se para , ento N igual a: Observaes: A escala da figura no est associada aos dados. Admite-se que sempre ocorrer a refrao.

[IME- 2010/2011 - 1a fase] A figura acima apresenta uma fonte sonora pontual que emite uma onda harmnica esfrica em um meio no dispersivo. Sabendo que a mdia temporal da intensidade da onda diretamente proporcional ao quadrado da sua amplitude, pode-se afirmar que a amplitude a uma distncia r da fonte proporcional a:

[IME- 2010/2011 - 1a fase] Uma fina placa metlica , apoiada em um tablete de cortia no fundo de um frasco cilndrico, dista 5 metros de uma placa idntica , fixa no teto, conforme a figura acima. As duas placas formam um capacitor carregado com Q coulombs. Enche-se o referido frasco com um lquido de ndice de refrao n = 2,5, at a altura de h metros. Em seguida, lana-se sobre o centro da superfcie um raio de luz monocromtica, sob um ngulo de 30 com a vertical. Sabendo que a energia armazenada no capacitor fica reduzida a 0,6 do valor inicial, que o raio refratado atinge um ponto situado a x metros do centro do fundo do frasco e desprezando o efeito de borda do capacitor, podemos dizer que o valor aproximado de x : Observao: A espessura da cortia desprezvel em relao altura h.

[IME- 2010/2011 - 1a fase] Uma pedra est presa a um fio e oscila da maneira mostrada na figura acima. Chamando T a trao no fio e o ngulo entre o fio e a vertical, considere as seguintes afirmativas: I) O mdulo da fora resultante que atua na pedra igual a T sen. II) O mdulo da componente, na direo do movimento, da fora resultante que atua na pedra mximo quando a pedra atinge a altura mxima. III) A componente, na direo do fio, da fora resultante que atua na pedra nula no ponto em que a pedra atinge a altura mxima. Est(o) correta(s) a(s) afirmativa(s):

[IME- 2010/2011 - 1a fase] A figura acima representa o sistema de bombeamento de gua de uma residncia. As alturas de suco () e recalque () valem, respectivamente, 10 e 15 m. O sistema projetado para trabalhar com uma vazo de . A bomba que efetua o recalque da gua acionada por um motor eltrico, de corrente contnua, que alimentado por uma tenso de 200 V. A corrente de operao do motor, em ampres, para que o sistema opere com a vazo projetada , aproximadamente: Observao: as perdas internas do motor eltrico e da bomba so desprezveis. Dados: as perdas devido ao acoplamento entre o motor e a bomba so de 30%; acelerao da gravidade: massa especfica da gua: 1 kg/L

[IME- 2010/2011 - 1a fase] Um sistema composto por dois geradores denominados e , cuja tenso de sada , apresentado na figura acima. Este sistema alimenta uma carga que opera com uma tenso V e demanda da rede uma corrente I. O valor de em funo de , de modo que o gerador atenda 40% da potncia da carga, :

[IME- 2010/2011 - 1a fase] A gua que alimenta um reservatrio, inicialmente vazio, escoa por uma tubulao de 2 m de comprimento e seo reta circular. Percebe-se que uma escala no reservatrio registra um volume de 36 L aps 30 min de operao. Nota-se tambm que a temperatura na entrada da tubulao 25 C e a temperatura na sada 57 C. A gua aquecida por um dispositivo que fornece 16,8 kW para cada metro quadrado da superfcie do tubo. Dessa forma, o dimetro da tubulao, em mm, e a velocidade da gua no interior do tubo, em cm/s, valem, respectivamente: Dados: /4 = 0,8; massa especfica da gua: 1 kg/L; calor especfico da gua: 4200 J/ kgC

(IME - 2009/2010) Um dispositivo ptico de foco automtico, composto por uma lente biconvexa delgada mvel, posiciona automaticamente a lente, de modo a obter no anteparo fixo a imagem focada do objeto, conforme apresentado na figura. Sobre esse dispositivo, instalou-se um circuito eltrico alimentado por 12 V, composto de dois resistores fixos de 200 Ω e dois resistores variveis de 2,5 Ω/mm. Quando a distncia entre o objeto e a lente 1,2 m, a ddp no circuito entre os pontos A e B zero. Determine a distncia d entre o objeto e a lente do dispositivo para a ddp VB - VA, medida pelo voltmetro V, de 2,4 V.

(IME - 2009/2010) Um capacitor de capacitncia inicial C0 tem suas placas metlicas mantidas paralelas e afastadas de uma distncia d pelos suportes e conectadas a uma fonte de V0 volts, conforme a figura (SITUAO 1). No interior de tal capacitor, encostada s placas, se encontra uma mola totalmente relaxada, feita de material isolante e massa desprezvel. Em determinado instante a fonte desconectada e, em seguida, a placa superior liberada dos suportes, deslocando-se no eixo vertical. Considerando que a placa superior no entre em oscilao aps ser liberada e que pare a uma distncia L da placa inferior (SITUAO 2), determine: a) a energia total em cada uma das duas situaes, em funo de C0 , V0 , d e L; b) a constante elstica da mola em funo de C0 , V0 e d que resulte em um afastamento de L = d/2 entre as placas do capacitor. Observaes: Despreze o peso da placa superior, o efeito de borda no capacitor e o efeito da mola sobre a capacitncia. Os suportes so de material isolante.

(IME - 2009/2010)Dois vages esto posicionados sobre um trilho retilneo, equidistantes de um ponto de referncia sobre o trilho. No primeiro vago existe um tubo sonoro aberto onde se forma uma onda estacionria com 4 ns, cuja distncia entre o primeiro e o ltimo n 255 cm, enquanto no segundo vago existe um observador. Inicialmente, apenas o vago do observador se move e com velocidade constante. Posteriormente, o vago do tubo sonoro tambm passa a se mover com velocidade constante, distinta da velocidade do vago do observador. Sabendo que a frequncia percebida pelo observador na situao inicial 210 Hz e na situao posterior 204 Hz, determine: a) a frequncia do som que o tubo emite; b) a velocidade do vago do observador, na situao inicial; c) a velocidade do vago da fonte, na situao final. Dado: velocidade do som no ar: vsom = 340 m/s.

(IME - 2009/2010) A figura mostra o perfil de um par de espelhos planos articulado no ponto O e, inicialmente, na vertical. Ao centro do espelho OB colado um pequeno corpo, cuja massa muito maior que a do espelho. O espelho OA encontra-se fixo e, frente ao mesmo, colocado um objeto P. Em um dado instante, aplicado um impulso no espelho OB, conferindo a extremidade B uma velocidade inicial v0, no sentido de fechar os espelhos face contra face. Tomando como referncia o eixo x, determine: a) a altura mxima atingida pela extremidade B. b) os mdulos dos vetores velocidade da extremidade B, para cada instante em que uma imagem adicional do objeto P formada, at que B atinja sua altura mxima. Dados: L = 90 cm vo = 7 m/s g = 10 m/s2

(IME - 2009/2010) Atendendo a um edital do governo, um fabricante deseja certificar junto aos rgos competentes uma geladeira de baixos custo e consumo. Esta geladeira apresenta um coeficiente de desempenho igual a 2 e rejeita 9/8 kW para o ambiente externo. De acordo com o fabricante, estes dados foram medidos em uma situao tpica de operao, na qual o compressor da geladeira se manteve funcionando durante 1/8 do tempo a temperatura ambiente de 27 C. O edital preconiza que, para obter a certificao, necessrio que o custo mensal de operao da geladeira seja, no mximo igual a R$ 5,00 e que a temperatura interna do aparelho seja inferior a 8 C. O fabricante afirma que os dois critrios so atendidos, pois o desempenho da geladeira 1/7 do mximo possvel. Verifique, baseado nos princpios da termodinmica, se esta assertiva do fabricante est tecnicamente correta. Considere que a tarifa referente ao consumo de 1 kWh R$ 0,20.