Questões de Física - ITA 2023 | Gabarito e resoluções

(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 - 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 - 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) 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