IME 2016 Física - Questões

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Um corpo de carga positiva, inicialmente em repouso sobre uma rampa plana isolante com atrito, está apoiado em uma mola, comprimindo-a. Após ser liberado, o corpo entra em movimento e atravessa uma região do espaço com diferença de potencial $V$, sendo acelerado. Para que o corpo chegue ao final da rampa com velocidade nula, a distância $d$ indicada na figura é

Dados: • deformação inicial da mola comprimida: $x$; • massa do corpo: $m$; • carga do corpo: $+ Q$; • aceleração da gravidade: $g$; • coeficiente de atrito dinâmico entre o corpo e a rampa: $\mu$; • ângulo de inclinação da rampa: $\theta$; • constante elástica da mola: $K$.

Considerações: • despreze os efeitos de borda; • a carga do corpo permanece constante ao longo da trajetória.

Um copo está sobre uma mesa com a boca voltada para cima. Um explosivo no estado sólido preenche completamente o copo, estando todo o sistema a $300\ K$. O copo e o explosivo são aquecidos. Nesse processo, o explosivo passa ao estado líquido, transbordando para fora do copo. Sabendo que a temperatura final do sistema é $400\ K$, determine:

a) a temperatura de fusão do explosivo;

b) o calor total fornecido ao explosivo.

Dados: • volume transbordado do explosivo líquido: $10^{-6}\ m^3$; • coeficiente de dilatação volumétrica do explosivo no estado líquido: $10^{-4}\ K^{-1}$; • coeficiente de dilatação volumétrica do material do copo: $4 \times 10^{-5}\ K^{-1}$; • volume inicial do interior do copo: $10^{-3}\ m^3$; • massa do explosivo: $1,6\ kg$; • calor específico do explosivo no estado sólido: $10^3\ J.kg^{-1}.K^{-1}$; • calor específico do explosivo no estado líquido: $10^3\ J.kg^{-1}.K^{-1}$; e • calor latente de fusão do explosivo: $10^5\ J.kg^{-1}$.

Consideração: • o coeficiente de dilatação volumétrica do explosivo no estado sólido é muito menor que o coeficiente de dilatação volumétrica do material do copo.

Uma partícula de massa $m$ e carga $+ Q$ encontra-se confinada no plano $XY$ entre duas lâminas infinitas de vidro, movimentando-se sem atrito com vetor velocidade $(v,0,0)$ no instante $t = 0$, quando um dispositivo externo passa a gerar um campo magnético dependente do tempo, cujo vetor é $(f(t),f(t),B)$, onde $B$ é uma constante. Pode-se afirmar que a força normal exercida sobre as lâminas é nula quando $t$ é

Consideração: • desconsidere o efeito gravitacional.

Os pulsos emitidos verticalmente por uma fonte sonora situada no fundo de uma piscina de profundidade $d$ são refletidos pela face inferior de um cubo de madeira de aresta a que boia na água da piscina, acima da fonte sonora. Um sensor situado na mesma posição da fonte capta as reflexões dos pulsos emitidos pela fonte sonora. Se o intervalo de tempo entre a emissão e captação de um pulso é $\Delta t$, determine a massa específica da madeira.

Dados: • velocidade do som na água: $v_s = 1500\ m/s$; • massa específica da água: $ρ_a = 10^3\ kg/m^3$; • profundidade da piscina: $d = 3,1\ m$; • aresta do cubo: $a = 0,2\ m$; • aceleração da gravidade: $g = 10\ m/s^2$; • $\Delta t = 4\ ms$.

Consideração: • o cubo boia com sua base paralela à superfície da água da piscina.

A figura acima, cujas cotas estão em metros, exibe uma estrutura em equilíbrio formada por três barras rotuladas $AB$, $BC$ e $CD$. Nos pontos $B$ e $C$ existem cargas concentradas verticais. A maior força de tração que ocorre em uma barra, em $kN$, e a altura $h$, em metros, da estrutura são

Consideração: • as barras são rígidas$,$ homogêneas$,$ inextensíveis e de pesos desprezíveis.

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