IME 2001 Física - Questões

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Um dispositivo para ser acionado necessita exatamente de $ 4 \ V$. Com esta tensão, o dispositivo drena da bateria $100 \ mA$. Com o objetivo de acioná-lo, montou-se o experimento ilustrado na figura, onde as barras verticais possuem resistividade $\rho = 1 \ \Omega \cdot cm$ e seção reta $a = 2 \ cm^2$. A mola possui constante elástica $k = 100 \ N / m$.

Determine:

a) O valor total da resistência que as barras devem apresentar para acionar o dispositivo.

b) De que altura $h$ uma esfera de massa $m = 0{,}1\ kg$ deve ser solta para que o dispositivo seja acionado.

Dado: aceleração local da gravidade: $g = 10 \ m / s^2$
OBS: não há perdas nos contatos elétricos.

Em grandes edifícios dotados de sistema de exaustão, a abertura de uma porta pode se tornar uma tarefa difícil devido à diferença de pressão entre o ambiente interno e o externo. Suponha que você esteja no interior de uma sala no primeiro andar de um prédio que se encontra ao nível do mar e um barômetro localizado nesse ambiente forneça uma leitura de $735 \ mm$ de $\ce{Hg}$. Nesta sala encontra-se uma porta cujas dimensões são de $2 \ m \times 1 \ m$ e que dá acesso ao exterior do prédio. É possível que uma pessoa usando somente sua força muscular consiga abrir naturalmente essa porta sem fazer uso de nenhum artifício? Justifique sua resposta. Considere que a maçaneta esteja situada na extremidade da porta.

Massa específica do $\ce{Hg}$: $15 \ g / cm^3$
Aceleração local da gravidade: $g = 10 \ m / s^2$
Pressão atmosférica ao nível do mar: $760 \ mm$ de $\ce{Hg}$

Um sistema ótico é constituído por duas lentes convergentes, $1$ e $2$, cujas distâncias focais são $f$ e $2f$, respectivamente. A lente $1$ é fixa; a lente $2$ está presa à lente $1$ por uma mola cuja constante elástica é $k$. Com a mola em repouso, a distância entre as lentes é $2{,}5f$.

Determine o menor valor da força $F$ para que o sistema produza uma imagem real de um objeto distante situado à esquerda da lente $1$.

Obs.: Despreze a força de atrito.

A velocidade de um corpo de $20 \ g$ está ilustrada nos gráficos abaixo, onde $v_x$ representa a componente de velocidade na direção $x$, $v_y$ a componente na direção $y$ e $t$ o tempo decorrido em segundos. Sabe-se que toda a energia perdida pelo corpo serve para aquecer $300 \ g$ de água. Determine a variação da temperatura da água durante os $4$ primeiros segundos de observação.

$10^{3} \ J = 0{,}24 \ cal$
OBS.: Questão Anulada

Considere a figura abaixo. Um feixe laser sofre difração após ter atravessado normalmente a fenda na placa. Sabendo que ao variar a temperatura na placa altera-se a figura de difração no anteparo, determine a variação de temperatura na placa de forma que o primeiro mínimo de difração passe a ocupar a posição do terceiro mínimo.

Coeficiente de dilatação linear da placa: $3 \times 10^{-3}\ ^{\circ}\text{C}^{-1}$ .

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