Questões de Física - ITA | Gabarito e resoluções

Questão 1
2022Física

(ITA - 2022 - 1 Fase) Em 2019, no 144 aniversrio da Conveno do Metro, as unidades bsicas de SI foram redefinidas pelo Escritrio Internacional de Pesos e Medidas (BIPM). A seguir, so feitas algumas afirmaes sibre as modificaes introduzidas de 2019. 1. So apenas as constantes da natureza definidas como exatas, a saber: a velocidade da luz (c), a frequncia de transio de estruta hiperfina de Csio-133(vcs ), a constante de planck (h), a carga elementar (e), e contante de Boltzmann (kb), o nmero de avogrado (NA) e a eficcia luminosa da radiao monocromtica na frequncia de 540 THz (Ked). 2. So apenas seis as constantes da natureza definidas como exatas , a saber: a velocidade da luz (c), a constante de Planck (h), a carga elementar (e) a constante de Boltzmann (Kb) o nmero de Avogrado (NA) e a eficcia luminosa da radiao monocromtica de frequncia de 683 THz(Kcd) 4. O prottipo de platina irdio, conservado como padro de Kg, tronou-se obsoleto e o quilograma passou a ser definido apenas em termos de constantes fundamentais exatas. 8. As sete unidades bsicas na redefinio de SI so: segundo, metro, quilograma, coulomb, mol, Kevin e candela. Assinale a alternativa que contm a soma dos nmeros correspondente s afirmaes verdadeiras.

Questão 1
2022Física

(ITA - 2022 - 2 fase) Um bloco de massa mA encontra-se sobre a superfcie de uma cunha de massa mB, que desliza sem atrito em uma superfcie plana devido ao de uma fora horizontal. O ngulo de inclinao da cunha dado por . Sabendo que o coeficiente de atrito entre o bloco e a cunha , calcule em funo de mA, mB, , e g: (a) a acelerao mnima qual a cunha deve ser submetida para que o bloco inicie um movimento de subida. (b) a intensidade da fora de contato entre o bloco e a cunha.

Questão 2
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(ITA - 2022 - 2 fase) Existe um limite inferior da distncia Terra-Lua para que o nosso satlite no se desintegre por efeitos de mar. Para determinar uma expresso aproximada dessa distncia, considera a Lua como a composio de dois semi-satlites esfricos idnticos, homogneos e em contato. Os corpos descritos realizam um movimento circular ao redor da Terra, cuja massa dada por , com os trs centros sempre colineares. A estabilidade da Lua associada tendncia natural dessas duas metades manterem o contato entre si por efeitos gravitacionais. Considerando que o raio da lua muito menor do que a distncia Terra-Luae que muito maior que a massa da Lua, faa o que se pede. Caso necessrio, use:, se. (a) Considerando que os semi-satlites tm a mesma densidade da Lua, determine os seus raiose massas. Deixe sua resposta em termos dos dados do enunciado. (b) Estime o valor mnimo depara que a Lua no se desintegre. Deise sua resposta em termos de,e.

Questão 2
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(ITA - 2022 - 1 fase) A bola A, de massa m, liberada a partir do repouso de um edifcio exatamente quando a boa B de massa 3m, lanada verticalmente para cima a partir do solo. As duas bolas colidem quando a bola A tem o dobro da velocidade de B e sentido oposto. O coeficiente de restituio da coliso dado por e = 0,5. Determine a razo das velocidades, |vA/ vB|, logo aps o choque.

Questão 3
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QUESTO ANULADA!! (ITA - 2022 - 1 Fase) Uma ponte levadia uniforme com peso P e comprimento L sustentada por uma corda vertical na sua extremidade B, que pode sustentar uma tenso mxima de 1,5 P. A ponte articulada no pontofixo A. Um homem de peso Ph comea a subir a ponte a partir do ponto A at causar o rompimento da corda. Assinale a alternativa que contm a distncia percorrida pelo homem ao longo da ponte. QUESTO ANULADA!! *Questo anulada por erro de digitao, provavelmente a justificativa para termos duas alternativas idnticas.*

Questão 3
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(ITA - 2022 - 2 fase) As fontes F1 e F2 contm duas buzinas que geram rudos de frequncias prprias f1 e f2 (f2 f1), respectivamente. A fonte F1 matm-se em repouso, enquanto a fonte F2 realiza um movimento harmnico simples de frequncia fm e amplitude A ao longo da reta que une os dois corpos. Um observador vizinho a F1 registra um intervalo acstico entre os dois sons captados que varia de 5/4 at 3/2. Considere o tempo de propagao do som desprezvel. Com base nas informaes fornecidas, determine: (a) o intervalo acstico entre f1 e f2; (b) a relao entre fm, A e a velocidade do som v0.

Questão 4
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(ITA - 2022 - 1 fase) Um garoto de massa m desliza sobre um escorregador de superfcie lisa e com raio de curvatura constante dado por R. o plat superior de onde o menino inicia a sua descida encontra-se altura Hdo cho. Calcule a reao normal de contato que a arampa exerce sobre o garoto no instante iminentemente anterior chegada aproixmadamente horizontal dele ao acho.

Questão 4
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(ITA - 2022 - 2 fase) Considere um cubo de lado a, que contm n mols de um gs ideal em equilbrio termodinmico, sobre o qual colocado um recipiente cilndrico de altura h e raio r, completamente preenchido de um fludo de densidade . O cilindro e o cubo so separados por uma membrana flexvel. No topo do cilindro, h uma outra membrana flexvel sobre a qual colocada um corpo de massa m. Sabendo que a velocidade de propagao do som v0 a uma temperatura T0, que a presso atmosfrica vale Patm e que uma fonte sonora gera uma onda com frequncia f no interior do cubo, determine: (a) a temperatura do gs no interior do cubo; (b) uma expresso para o comprimento de onda dessa onda no meio gasoso.

Questão 5
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(ITA - 2022 - 2 fase) Uma cidade localiza-se ao nvel do mar, prxima costa ocenica oeste e a poucos quilmetros de uma cordilheira. Durante o dia, uma brisa constante mida de ar flui da costa para a montanha. Um barmetro localizado na cidade indica uma presso de 100 kPa a temperatura de 25C. Por sua vez, um outro barmetro localizado no ponto mais alto da cordilheira indica uma presso de 80 kPa. Considere que o calor especfico molar do ar a volume constante vale 2R. Se necessrio, considere22 1,26 e310 2,15. (a) Estime a temperatura no ponto mais alto da cordilhera em Kelvin. (b) Considerando uma umidade relativa 0 = 50% a nvel do mar e 1 = 10% no ponto mais alto da cordilheira, estime o volume de gua em m3 que precipita por hora na trajetria da brisa entre a cidade e o pico se o fluxo mdio de ar seco que alcana o topo da cordilheira for de 2,0 x 109 kg/h. (c) Explique qualitativamente a razo pela qual desertos se formam no lado continental das cordilheiras.

Questão 5
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(ITA - 2022 - 1 fase) Em seu experimento para medir a constante gravitacional G, Henry Cavendish utilizou uma balana de toro composta por uma haste leve e longa, de comprimento L, com duas massas m em suas extremidades, suspensa por um fio fixado ao seu centro. Dois objetos de massa M foram aproximados s extremidades da haste, conforme mostra a figura abaixo, de tal forma que a haste sofreu um pequeno ngulo de deflexoa partir da posio inicial de repouso, e foi medida a distncia b entre os centros das massas m e M mais prximos. Quando torcido de um ngulo, o fio gera um torque restaurador. Determine a expresso aproximada de G, em termos dos parmetros do sistema.

Questão 6
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(ITA - 2022 - 2 fase) O LIGO um observatrio de ondas gravitacionais baseado em interfermetros de Michelson-Morley. Considere um interfermetro no qual um feixe LASER monocromtico de 300 nm dividido em dois feixes que percorrem dois caminhos pticos de 4,0 km. Quando uma onda gravitacional atravessa esse sistema com velocidadec, o espao-tempo perturbado. Esse efeito pode ser aproximado como movimentos harmnicos simples do espelho 1 e do espelho 2 ao longo dos caminhos pticos de seus respectivos feixes incidentes. Enquanto um comprimento de um brao do interfermetro contrai, o outro se dilata na mesma amplitude. Durante a passagem da onda gravitacional, o sinal medido no detector, originalmente igual a I0, passa a descrever um comportamento como o representado no grfico abaixo. Faa o que se pede nos itens a seguir. (a) Determine o comprimento de onda da onda gravitacional detectada. (b) Qual a mxima variao do comprimento de cada brao do interfermetro?

Questão 6
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(ITA - 2022 - 1 fase) Um fluido de densidade, incompressvel e homogneo, move-se por um tubo horizontal com dua seces transversais de reas A1e A2= kA1, em que k uma constante real positiva menor que 1. Um elemento de volume de fluido enra no tubo com velocidade v1na regio onde a seco transversal de rea A1e sai atravs da outra extremidade. O estreitamento do tubo acontece em um curto intervalo de comprimento, muito menor do que o seu comprimento total. Assinale a alternativa que contm a diferena de presso do fluido entre os pontos de entrada e sada do tubo.

Questão 7
2022Física

(ITA - 2022 - 2 fase) Considere o circuito ilustrado abaixo com uma fonte de tenso alternada senoidal de 60 Hz e tenso de pico de 120 V, um diodo ideal sujeito a uma diferena de potencial Vd, dois resistores, cujas resistncias eltricas valem 50 e 100 , e um reostato de resistncia varivel R. Um diodo um dispositivo eletrnico que permite a passagem de corrente em apenas um sentido (Vd 0). Faa o que se pede nos itens a seguir. a) Descreva e esboce o grfico da corrente i(t) que atravessa o restato quando este est configurado para oferecer uma resistncia eltrica de R = 25 . b) Determine o valor de R que proporciona uma transferncia mxima de potncia da fonte alternada ao reostato.

Questão 7
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(ITA - 2022 - 1 fase) No laboratrio de mecnica, carrinhos de massa M e 2M so unidos por uma mola elstica ideal e oscilam livremente em um plano liso com perodo T. A seguir, o sistema comprimido contra uma parede por uma fora F atuando sobre a massa M, conforme ilustra a figura abaixo. Nessa situao, a mola sujeita a uma compresso l com respeito ao seu comprimento natural. Em um determinado instante, a massa M liberada e o sistema entra em movimento. Assinale a alternativa que contm a mxima velocidade atingida pelo centro de massa o movimento subsequente.

Questão 8
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(ITA - 2022 - 1 Fase) Um pesquisador mergulha uma lmina biometlica de lato e ferro de 5cm de comprimento, 0,3 mm de espessura e perfeitamente plana a 20Cem um fludo para estimar a sua temperatura. A extremina inferior mantida fixa e sempre vertical. A lmina biometlica encontra-se distncia d=20,0 cm de uma das paredes do recipiente, atravessada pelo feixe no ponto P1. O laser reflete na extremidade da lmina biometlica e volta a incidir sobre a mesma parede no ponto P2 distnte de L= 11,4 cm do ponto P1. As lminas superpostas tm a mesma espessura, o coeficiente de dilatao linear do lato igual a a1 = 18 x 10-6k-1 e do ferro igual a a2 = 2x 10-6k-1. Assinale a alternativa que apresenta o intervalo contendo a melhor estimativa da temperatura da temperatura do fluido.