Prévia do material em texto
1 Prova de Análise Dimensional – ITA 1 - (ITA-05) Quando camadas adjacentes de um fluido viscoso deslizam regularmente umas sobre as outras, o escoamento resultante é dito laminar. Sob certas condições, o aumento da velocidade provoca o regime de escoamento turbulento, que é caracterizado pelos movimentos irregulares (aleatórios) das partículas do fluido. Observa-se, experimentalmente, que o regime de escoamento (laminar ou turbulento) depende de um parâmetro adimensional (Número de Reynolds) dado por R= vd, em que é a densidade do fluido, v, sua velocidade, , seu coeficiente de viscosidade, e d, uma distância característica associada à geometria do meio que circula o fluido. Por outro lado, num outro tipo de experimento, sabe-se que uma esfera, de diâmetro D, que se movimenta num meio fluido, sofre a ação de uma força de arrasto viscos dada por F = 3Dv. Assim sendo, com relação aos respectivos valores de , , e , uma das soluções é a) = 1, = 1, = 1 e = –1. b) = 1, = –1, = 1 e = 1. c) = 1, = 1, = –1 e = 1. d) = –1, = 1, = 1 e = 1. e) = 1, = 1, = 0 e = 1. 2 - (ITA-02) Em um experimento verificou-se a proporcionalidade existente entre energia e a freqüência de emissão de uma radiação característica. Neste caso, a constante de proporcionalidade, em termos dimensionais, é equivalente a: a) Força. b) Quantidade de Movimento. c) Momento Angular. d) Pressão. d) Potência. 3 - (ITA-00) A figura abaixo representa um sistema experimental utilizado para determinar o volume de um líquido por unidade de tempo que escoa através de um tubo capilar de comprimento L e seção transversal de área A . Os resultados mostram que a quantidade desse fluxo depende da variação de pressão ao longo do comprimento L do tubo por unidade de comprimento ( LP ), do raio do tubo ( a ) e da viscosidade do fluído ( ) na temperatura do experimento. Sabe-se que o coeficiente de viscosidade ( ) de um fluído tem a mesma dimensão do produto de uma tensão (força por unidade de área) por um comprimento dividido por uma velocidade. Recorrendo à análise dimensional, podemos concluir que o volume do fluído coletado por unidade de tempo é proporcional a: (A) L PA (B) 4a L P (C) 4aP L (D) AL P (E) 4a P L 4 - (ITA-99) Os valores de x, y e z para que a equação: (força)x (massa)y = (volume) (energia)z seja dimensionalmente correta, são, respectivamente: a) (-3, 0, 3) b) (-3, 0, -3) c) (3, -1, -3) d) (1, 2, -1) e) (1, 0, 1) 5 - (ITA-98) A velocidade de uma onda transversal em uma corda depende da tensão F a que está sujeita a corda, da massa m e do comprimento d da corda. Fazendo uma análise dimensional, concluímos que a velocidade poderia ser dada por : a) md F b) 2 d Fm c) 2 1 d Fm d) 2 1 m Fd e) 2 F md 6 - (ITA-91) Para efeito de análise dimensional, considere as associações de grandezas apresentadas nas alternativas e indique qual delas não tem dimensão de tempo. Sejam: R = resistência elétrica, C = capacitância, M = momento angular, E = energia, B = indução magnética, S = área e I = corrente elétrica. a) R.C b) )R.I( )S.B( c) E M d) I )C.S.B( e) todas as alternativas têm dimensão de tempo 2 GABARITO 1 A 2 C 3 B 4 B 5 D 6 E 1 Prova de Cinemática – ITA 1 - (ITA-13) Ao passar pelo ponto O, um helicóptero segue na direção norte com velocidade v constante. Nesse momento, um avião passa pelo ponto P, a uma distância de O, e voa para oeste, em direção a O, com velocidade u também constante, conforme mostra a figura. Considerando t o instante em que a distância d entre o helicóptero e o avião for mínima, assinale a alternativa correta. a) A distância percorrida pelo helicóptero no instante em que o avião alcança o ponto O é u v b) A distância do helicóptero ao ponto O no instante t é igual a 2 2 v u v c) A distância do avião ao ponto O no instante t é igual a 2 2 2 v u v d) O instante t é igual a 2 2 v u v e) A distância d é igual a 2 2 u u v 2 - (ITA-13) Uma pequena bola de massa m é lançada de um ponto P contra uma parede vertical lisa com uma certa velocidade v0, numa direção de ângulo em relação à horizontal. Considere que após a colisão a bola retorna ao seu ponto de lançamento, a uma distância d da parede, como mostra a figura. Nestas condições, o coeficiente de restituição deve ser a) 20/ 2e gd v sen gd b) 202 / cos2 2e gd v gd c) 203 / 2 2 2e gd v sen gd d) 204 / cos2e gd v gd e) 202 / tan2e gd v gd 3 - (ITA-12) Considere uma rampa plana, inclinada de um ângulo em relação à horizontal, no início da qual encontra-se um carrinho. Ele então recebe uma pancada que o faz subir até uma certa distância, durante o tempo ts, descendo em seguida até sua posição inicial. A “viagem” completa dura um tempo total t. Sendo o coeficiente de atrito cinético entre o carrinho e a rampa, a relação t/ts é igual a A ( ) 2 B ( ) 1+ tan tan C ( ) 1+ cos cos D ( ) 1+ s cos en E ( ) 1 - cos cos 4 - (ITA-12) Apoiado sobre patins numa superfície horizontal sem atrito, um atirador dispara um projétil de massa m com velocidade v contra um alvo a uma distância d. Antes do disparo, a massa total do atirador e seus equipamentos é M. Sendo vs a velocidade do som no ar e desprezando a perda de energia em todo o processo, quanto tempo após o disparo o atirador ouviria o ruído do impacto do projétil no alvo? a) – – s s s d v v M m v Mv m v v b) s s s d v v M m v Mv m v v c) –s s s d v v M m v Mv m v v d) – – – s s s d v v M m v Mv m v v 2 e) – –s s s d v v M m v Mv m v v 5 - (ITA-12) Um funil que gira com velocidade angular uniforme em torno do seu eixo vertical de simetria apresenta uma superfície cônica que forma um ângulo 𝜽 com a horizontal, conforme a figura. Sobre esta superfície, uma pequena esfera gira com a mesma velocidade angular mantendo-se a uma distância 𝓭 do eixo de rotação. Nestas condições, o período de rotação do funil é dado por a) 2𝜋√𝑑/𝑔𝑠𝑒𝑛𝜃. b) 2𝜋√𝑑/𝑔𝑐𝑜𝑠𝜃. c) 2𝜋√𝑑/𝑔𝑡𝑎𝑛𝜃. d) 2𝜋√2𝑑/𝑔𝑠𝑒𝑛2𝜃. e) 2𝜋√𝑑𝑐𝑜𝑠𝜃/𝑔𝑡𝑎𝑛𝜃. 6 - (ITA-12) Um corpo movimenta-se numa superfície horizontal sem atrito, a partir do repouso, devido à ação continua de um dispositivo que lhe fornece uma potencia mecânica constante. Sendo v sua velocidade após certo tempo t, pode-se afirmar que A ( ) a aceleração do corpo é constante. B ( ) a distancia percorrida é proporcional a v2. C ( ) o quadrado da velocidade é proporcional a t. D ( ) a força que atua sobre o corpo é proporcional a t . E ( ) a taxa de variação temporal da energia cinética não é constante. 7 - (ITA-12) No interior de um elevador encontra-se um tubo de vidro fino, em forma de U, contendo um líquido sob vácuo na extremidade vedada, sendo a outra conectada a um recipiente de volume V com ar mantido à temperatura constante. Com o elevador em repouso, identifica-se uma altura h de 10 cm entre os níveis do líquido em ambos os braços do tubo. Com o elevador subindo com aceleração constante (ver figura), os níveis do líquido sofrem um deslocamento de altura de 1 cm. Pode-se dizer então que a aceleração do elevador é igual a a) -1,1 m/s2 b) -0,91 m/s2 c) 0,91 m/s2 d) 1,1 m/s2 e) 2,5 m/s2 8 - (ITA-12) Um problema clássico da cinemática considera objetos que, a partir de certo instante, semovem conjuntamente com a velocidade de módulo constante a partir dos vértices de um polígono regular, cada qual apontando à posição instantânea do objeto vizinho em movimento. A figura mostra a configuração desse movimento múltiplo no caso de um hexágono regular. Considere que o hexágono tinha 10,0 m de lado no instante inicial e que os objetos se movimentam com velocidade de módulo constante de 2,00 m/s. Após quanto tempo estes se encontrarão e qual deverá ser a distância percorrida por cada um dos seis objetos? a) 5,8 s e 11,5 m b) 11,5 s e 5,8 m c) 10,0 s e 20,0 m d) 20,0 s e 10,0 m e) 20,0 s e 40,0 m 9 - (ITA-11) Um corpo de massa M, inicialmente em repouso, é erguido por uma corda de massa desprezível até uma altura H, onde fica novamente em repouso. Considere que a maior tração que a corda pode suportar tenha módulo igual a nMg, em que n > 1. Qual deve ser o menor tempo possível para ser feito o erguimento desse corpo? a) 2 ( 1) H n g b) 2 ( 1) nH n g c) 22( 1) nH n g d) 4 ( 2) nH n g e) 4 ( 1) nH n g 10 - (ITA-11) Um prisma regular hexagonal homogêneo com peso de 15 N e aresta da base de 2,0 m é mantido de pé graças ao apoio de um dos seus vértices da base 3 inferior (ver figura) e à ação de uma força vertical de suspensão de 10 N (não mostrada). Nessas condições, o ponto de aplicação da força na base superior do prisma encontra-se a) sobre o segmento RM a 2,0 m de R. b) sobre o segmento RN a 4,0 m de R. c) sobre o segmento RN a 3,0 m de R. d) sobre o segmento RN a 2,0 m de R. e) sobre o segmento RP a 2,5 m de R. 11 - (ITA-11) Um relógio tem um pêndulo de 35 cm de comprimento. Para regular seu funcionamento, ele possui uma porca de ajuste que encurta o comprimento do pêndulo de 1 mm a cada rotação completa à direita e alonga este comprimento de 1 mm a cada rotação completa à esquerda. Se o relógio atrasa um minuto por dia, indique o número aproximado de rotações da porca e sua direção necessários para que ele funcione corretamente. a) 1 rotação à esquerda b) 1/2 rotação à esquerda c) 1/2 rotação à direita d) 1 rotação à direita e) 1 e 1/2 rotação à direita. 12 - (ITA-10) No plano inclinado, o corpo de massa m é preso a uma mola de constante elástica k, sendo barrado à frente por um anteparo. Com a mola no seu comprimento natural, o anteparo, de alguma forma, inicia seu movimento de descida com uma aceleração constante a. Durante parte dessa descida, o anteparo mantém contato com o corpo, dele se separando somente após um certo tempo. Desconsiderando quaisquer atritos, podemos afirmar que a variação máxima do comprimento da mola é dada por A) [ (2 )]/mgsen m a gsen a k . B) [ cos (2 cos )]/mg m a g a k . C) [ (2 )]/mgsen m a gsen a k . D) m(g sen-a)/k. E) mg sen/k. 13 - (ITA-10) Uma jovem encontra-se no assento de um carrossel circular que gira a uma velocidade angular constante com período T. Uma sirene posicionada fora do carrossel emite um som de freqüência f0 em direção ao centro de rotação. No instante t = 0, a jovem está à menor distância em relação a sirene. Nesta situação, assinale a melhor representação da frequência ouvida pela jovem. 4 14 - (ITA-10) Considere uma balança de braços desiguais, de comprimentos 1 e 2 conforme mostra a figura. No lado esquerdo encontra-se pendurada uma carga de magnitude Q e massa desprezível, situada a uma certa distância de outra carga, q. No lado direito encontra-se uma massa m sobre um prato de massa desprezível. Considerando as cargas como puntuais e desprezível a massa do prato da direita, o valor de q para equilibrar a massa m é dado por A) -mg2d²/(k0Q1). B) -8mg2d²/(k0Q1). C) -4mg2d²/(3k0Q1). D) -2mg2d²/( 3 k0Q1). E) -8mg2d²/( 3 3 k0Q1). 15 - (ITA-09) Um barco leva 10 horas para subir e 4 horas para descer um mesmo trecho do rio Amazonas, mantendo constante o módulo de sua velocidade em relação à água. Quanto tempo o barco leva para descer esse trecho com os motores desligados? a) 14 horas e 30 minutos b) 13 horas e 20 minutos c) 7 horas e 20 minutos d) 10 horas e) Não é possível resolver porque não foi dada a distância percorrida pelo barco. 16 - (ITA-09) Na figura, um ciclista percorre o trecho AB com velocidade escalar média de 22,5 km/h e, em seguida, o trecho BC de 3,00 km de extensão. No retorno, ao passar em B, verifica ser de 20,0 km/h sua velocidade escalar média no percurso então percorrido, ABCB. Finalmente, ele chega em A perfazendo todo o percurso de ida e volta em 1,00 h, com velocidade escalar média de 24,0 km/h. Assinale o módulo v do vetor velocidade média referente ao percurso ABCB. A v = 12,0 km/h- B v = 12,00 km/h C v = 20,0 km/h D v = 20,00 km/h E v = 36,0 km/h 17 - (ITA-09) A partir do repouso, um carrinho de montanha russa desliza de uma altura 20 3H m sobre uma rampa de 60° de inclinação e corre 20m num trecho horizontal antes de chegar em um loop circular, de pista sem atrito. Sabendo que o coeficiente de atrito da rampa e do plano horizontal é 1/2, assinale o valor do raio máximo que pode ter esse loop para que o carrinho faça todo o percurso sem perder o contato com a sua pista. A 8 3R m B 4( 3 1)R m C 8( 3 1)R m D 4(2 3 1)R m E 40( 3 1) / 3R m 18 - (ITA-09) Considere hipoteticamente duas bolas lançadas de um mesmo lugar ao mesmo tempo: a bola 1, com velocidade para cima de 30 m/s, e a bola 2, com velocidade de 50 m/s formando um ângulo de 30o com a horizontal. Considerando g = 10 m/s2, assinale a distância entre as bolas no instante em que a primeira alcança sua máxima altura. a) 6250d m b) 7217d m c) 17100d m d) 19375d m e) 26875d m 19 - (ITA-09) Dentro de um elevador em queda livre num campo gravitacional g , uma bola é jogada para baixo com velocidade v de uma altura h . Assinale o tempo previsto para a bola atingir o piso do elevador. a) /t v g b) /t h v c) 2 /t h g d) 2 2 /t v gh v g e) 2 2 /t v gh v g 20 - (ITA-09) Considere um pêndulo simples de comprimento L e massa m abandonado da horizontal. 5 Então, para que não arrebente, o fio do pêndulo deve ter uma resistência à tração pelo menos igual a A ( ) mg. B ( ) 2mg. C ( ) 3mg D ( ) 4mg E ( ) 5mg 21 - (ITA-08) Na figura, um bloco sobe um plano inclinado, com velocidade inicial V0. Considere o coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície. Indique a sua velocidade na descida ao passar pela posição inicial. A) coscos sensen V0 B) cossen cossen V0 C) cossen cossen V0 D) cossen cossen V0 E) cossen cossen V0 22 - (ITA-08) Na figura, um gato de massa m encontra- se parado próximo a uma das extremidades de uma prancha de massa M que flutua em repouso na superfície de um lago. A seguir, o gato salta e alcança uma nova posição na prancha, à distância L. Desprezando o atrito entre a água e a prancha, sendo o ângulo entre a velocidade inicial do gato e a horizontal, e g a aceleração da gravidade, indique qual deve ser a velocidade u de deslocamento da prancha logo após o salto. A) cossenm m M 1 gLM u B) 2senm2 m M 1 gLM u C) 1 2 gLM u M msen m D) 1 2 Lgm u M Mtg m E) 2 1 tan gLm u M M m 23 - (ITA-08) Um aro de 1 kg de massa encontra-se preso a uma mola de massa desprezível, constante elástica k = 10N/m e comprimento inicial L0 = 1 m quando não distendida, afixada no ponto O. A figura mostra o aro numa posição P em uma barra horizontal fixa ao longo da qual o aro pode deslizar sem atrito. Soltando o aro do ponto P, qual deve ser sua velocidade,em m/s, ao alcançar o ponto T, a 2 m de distância? A) 0,30 B) 0,40 C) 4,23 D) 5,69 E) 2,8 24 - (ITA-07) Sobre um corpo de 2,5kg de massa atuam, em sentidos opostos de uma mesma direção, duas formas de intensidades 150,40N e 50,40N, respectivamente. A opção que oferece o módulo da aceleração resultante com o número correto de algarismos significativos é: a) 40,00m/s2 b) 40m/s2 c) 0,4 x 102m/s2 d) 40,0m/s2 e) 40,000m/s2 25 - (ITA-07) A partir do ponto P, com velocidade inicial de 5 m/s, um corpo sobe a superfície de um plano inclinado PQ de 0,8 m de comprimento. Sabe-se que o coeficiente de atrito cinético entre o plano e o corpo é igual a 1/3. Considere a aceleração da gravidade g = 10m/s2, sen = 0,8, cos = 0,6 e que o ar não oferece resistência. O tempo mínimo de percurso do corpo para que se torne nulo o componente vertical de sua velocidade é a) 0,20 s b) 0,24 s c) 0,40 s d) 0,44s e) 0,48s 6 26 - (ITA-07) A figura mostra uma pista de corrida A B C D E F, com seus trechos retilíneos e circulares percorridos por um atleta desde o ponto A, de onde parte do repouso, até a chegada em F, onde pára. Os trechos BC, CD e DE são percorridos com a mesma velocidade de módulo constante. Considere as seguintes informações: I. O movimento do atleta é acelerado nos trechos AB, BC, DE e EF. II. O sentido da aceleração vetorial média do movimento do atleta é o mesmo nos trechos AB e EF. III. O sentido da aceleração vetorial média do movimento do atleta é para sudeste no trecho BC e para sudoeste, no DE. A B C D E F O L S N x y Então, está(ão) corretas(s) a) apenas a I. b) apenas a I e II. c) apenas a I e III. d) apenas a II e III. e) todas. 27 - (ITA-07) Considere que num tiro de revólver, a bala percorre trajetória retilínea com velocidade V constante, desde o ponto inicial P até o alvo Q. Mostrados na figura, o aparelho M1 registra simultaneamente o sinal sonoro do disparo e o do impacto da bala no alvo, o mesmo ocorrendo com o aparelho M2. Sendo V, a velocidade do som no ar, então a razão entre as respectivas distâncias dos aparelhos M1 e M2 em relação ao alvo Q é a) VS(V-VS) /(V2 -VS2). b) VS(VS -V) / (V2 -VS2). c) V(V – VS) /(VS2 – V2). d) VS(V+VS)/(V2 -VS2). e) VS(V+VS) /(V2 -VS2). 28 - (ITA-07) Uma bala de massa m e velocidade v0 é disparada contra um bloco de massa M, que inicialmente se encontra em repouso na borda de um poste de altura h, conforme mostra a figura. M h V0 m A bala aloja-se no bloco que, devido ao impacto, cai no solo. Sendo g a aceleração da gravidade, e não havendo atrito e nem resistência de qualquer outra natureza, o módulo da velocidade com que o conjunto atinge o solo vale: a) gh2 Mm mv 2 0 b) 2 2 2 0 Mm ghm2 v c) M mgh2 v 2 0 d) gh2v 2 0 e) gh2 Mm mv 2 0 29 - (ITA-07) Projetado para subir com velocidade média constante a uma altura de 32m em 40s, um elevador consome a potência de 8,5 kW de seu motor. Considere seja de 370 kg a massa do elevador vazio e a aceleração da gravidade g = 10m/s2. Nessas condições, o número máximo de passageiros, de 70 kg cada um, a ser transportado pelo elevador é: a) 7 b) 8 c) 9 d) 10 e) 11 30 - (ITA-06) À borda de um precipício de um certo planeta, no qual se pode desprezar a resistência do ar, um astronauta mede o tempo t1 que uma pedra leva para atingir o solo, após deixada cair de uma altura H. A seguir, ele mede o tempo t2 que uma pedra também leva para atingir o solo, após ser lançada para cima até uma altura h, como mostra a figura. Assinale a expressão que dá a altura H. 7 a) H 22122 2 2 2 1 tt2 htt b) H = 2122 21 tt4 htt c) H = 22122 2 2 2 1 tt htt2 d) H = 2122 21 tt htt4 e) H = 22122 2 2 2 1 tt htt4 31 - (ITA-06) Uma gota do ácido CH3 (CH2)16 COOH se espalha sobre a superfície da água até formar uma camada de moléculas cuja espessura se reduz à disposição ilustrada na figura. Uma das terminações deste ácido é polar, visto que se trata de uma ligação O- H, da mesma natureza que as ligações (polares) O-H da água. Essa circunstância explica a atração entre as moléculas de ácido e da água. Considerando o volume 1,56x10-10 m3 da gota do ácido, e seu filme com área de 6,25x10-2m2, assinale a alternativa que estima o comprimento da molécula do ácido. a) 0,25 x 10-9m b) 0,40 x 10-9m c) 2,50 x 10-9m d) 4,00 x 10-9m e) 25,0 x 10-9m 32 - (ITA-06) Uma estação espacial em forma de um toróide, de raio interno R1, e externo R2, gira, com período P, em torno do seu eixo central, numa região de gravidade nula. O astronauta sente que seu “peso” aumenta de 20%, quando corre com velocidade constante V no interior desta estação, ao longo de sua maior circunferência, conforme mostra a figura.Assinale a expressão que indica o módulo dessa velocidade. a) v = P R2 1 5 6 2 b) v = P R2 6 5 1 2 c) v = P R2 1 6 5 2 d) v = P R2 1 6 5 2 e) v = P R2 1 5 6 2 33 - (ITA-06) Animado com velocidade inicial v0, o objeto X, de massa m, desliza sobre um piso horizontal ao longo de uma distância d, ao fim da qual colide com o objeto Y, de mesma massa, que se encontra inicialmente parado na beira de uma escada de altura h. Com o choque, o objeto Y atinge o solo no ponto P. Chamando k o coeficiente de atrito cinético entre o objeto X e o piso, g a aceleração da gravidade e desprezando a resistência do ar, assinal a expressão que dá a distância d. a) d = h2 gs v g2 1 22 0 k b) d = h2 gs v g2 1 22 0 k c) d = h2 g sv g2 v 0 k 0 d) d = h2 gs v2 g2 1 22 0 k e) d = h2 g sv g v 0 k 0 34 - (ITA-05) Um projétil de densidade p é lançado com um ângulo em relação à horizontal no interior de um recipiente vazio. A seguir, o recipiente é preenchido com um superfluido de densidade s, e o mesmo projétil é novamente lançado dentro dele, só que sob um ângulo em relação à horizontal. Observa-se, então, que, para uma velocidade inicial v do projétil, de mesmo módulo que a do experimento anterior, não se altera a distância alcançada pelo projétil (veja figura). Sabendo que são nulas as forças de atrito num 8 i d B F E C D H A G i Q P L superfluido, podemos então afirmar, com relação ao ângulo de lançamento do projétil, que a) cos = (1 – s / p) cos . b) sen 2 = (1 – s / p) sen 2. c) sen 2 = (1 + s / p) sen 2. d) sen2 = sen 2 / (1 + s / p). e) cos 2 = cos / (1 + s / p). 35 - (ITA-05) Um avião de vigilância aérea está voando a uma altura de 5,0 km, com velocidade de 50 10 m/s no rumo norte, e capta no radiogoniômetro um sinal de socorro vindo da direção noroeste, de um ponto fixo no solo. O piloto então liga o sistema de pós-combustão da turbina, imprimindo uma aceleração constante de 6,0 m/s2. Após 40 s3/10 , mantendo a mesma direção, ele agora constata que o sinal está chegando da direção oeste. Neste instante, em relação ao avião, o transmissor do sinal se encontra a uma distância de a) 5,2 km b) 6,7 km c) 12 km d) 13 km e) 28 km. 36 - (ITA-05) A pressão exercida pela água no fundo de um recipiente aberto que a contém é igual a Patm + 10 X 103 Pa. Colocado o recipiente num elevador hipotético em movimento, verifica-se ue a pressão no seu fundo passa a ser de Patm + 4,0 X 103. Considerando que Patm é a pressão atmosférica,que a massa específica da água é de 1,0 g/cm3 e que o sistema de referência tem seu eixo vertical apontado parar cima, conclui-se que a aceleração do elevador éde a) –14 m/s2. b) –10 m/s2. c) –6 m/s2. d) 6 m/s2. e) 14 m/s2 37 - (ITA-04) Durante as Olimpíadas de 1968, na cidade do México, Bob Beamow bateu o recorde de salto em distância, cobrindo 8,9 m de extensão. Suponha que, durante o salto, o centro de gravidade do atleta teve sua altura variando de 1,0 m no início, chegando ao máximo de 2,0 m e terminando a 0,20 m no fim do salto. Desprezando o atrito com o ar, pode-se afirmar que o componente horizontal da velocidade inicial do salto foi de: a) 8,5 m/s b) 7,5 m/s c) 6,5 m/s d) 5,2 m/s e) 4,5 m/s 38 - (ITA-04) Em 1879, Edwin Hall mostrou que, numa lâmina metálica, os elétrons de condução podem ser desviados por um campo magnético, tal que no regime estacionário, há um acúmulo de elétrons numa das faces da lâmina, ocasionando uma diferença de potencial VH entre os pontos P e Q, mostrados na figura. Considere, agora, uma lâmina de cobre de espessura L e largura d, que transporta uma corrente elétrica de intensidade i, imersa no campo magnético uniforme B que penetra perpendicularmente a face ABCD, no mesmo sentido de C para E. Assinale a alternativa correta. a) O módulo da velocidade dos elétrons é BL V V He . b) O ponto Q está num potencial mais alto que o ponto P. c) Elétrons se acumulam na face AGHD. d) Ao se imprimir à lâmina uma velocidade Bd V V He no sentido indicado pela corrente, o potencial em P torna- se igual ao potencial em Q. e) N.d.a. 39 - (ITA-03) A partir do repouso, uma pedra é deixada cair da borda no alto de um edifício. A figura mostra a disposição das janelas, com as pertinentes alturas h e distância L que se repetem igualmente para as demais janelas, até o térreo. Se a pedra percorre a altura h da primeira janela em t segundos, quanto tempo levará para percorrer, em segundos, a mesma altura h da quarta janela? (Despreze a resistência do ar). L L L h h 1ª janela 2ª janela pedra 9 a) t h 2L - 2h 2LL - h L b) t L - h Lh 2L - 2h 2L c) t L - h LL h) (L 3 - h) (L 4 d) t h 2L - 2h 2LL h) (L 3 - h) (L 4 e) t L - h LL h) (L 2 - h) (L 3 40 - (ITA-01) Uma partícula move-se ao longo de uma circunferência circunscrita em um quadrado de lado L com velocidade angular constante. Na circunferência inscrita nesse mesmo quadrado, outra partícula move- se com a mesma velocidade angular. A razão entre os módulos das respectivas velocidades tangenciais dessas partículas é: a) 2 b) 2 2 c) 2 2 d) 2 3 e) 2 3 41 - (ITA-01) Uma partícula, partindo do repouso, percorre no intervalo de tempo t, uma distância d. Nos intervalos de tempo seguintes, todos iguais a t, as respectivas distâncias percorridas são iguais a 3D, 5D, 7D etc. a respeito desse movimento pode-se afirmar que: a) a distância da partícula desde o ponto em que inicia seu movimento cresce exponencialmente com o tempo. b) a velocidade da partícula cresce exponencialmente com o tempo. c) a distância da partícula desde o ponto em que inicia seu movimento é diretamente proporcional ao tempo elevado ao quadrado. d) a velocidade da partícula é diretamente proporcional ao tempo elevado ao quadrado. e) nenhuma das opções acima é correta. 42 - (ITA-01) No sistema convencional de tração de bicicletas, o ciclista impele os pedais, cujo eixo movimenta a roda dentada (coroa) e a ele solidária. Esta, por sua vez, aciona a corrente responsável pela transmissão do movimento a outra roda dentada (catraca), acoplada ao eixo traseiro da bicicleta. Considere agora um sistema duplo de tração, com 2 coroas, de raios R1 e R2 (R1 < R2) e 2 catracas R3 e R4 (R3 < R4), respectivamente. Obviamente, a corrente só toca uma coroa e uma catraca de cada vez, conforme o comando da alavanca de câmbio. A combinação que permite máxima velocidade da bicicleta, para uma velocidade angular dos pedais fixa, é a) coroa R1 e catraca R3. b) coroa R1 e catraca R4. c) coroa R2 e catraca R3. d) coroa R2 e catraca R4 e) é indeterminada já que não se conhece o diâmetro da roda traseira da bicicleta. 43 - (ITA-01) Uma bola é lançada horizontalmente do alto de um edifício, tocando o solo decorridos aproximadamente 2 s. Sendo de 2,5 m a altura de cada andar, o número de andares do edifício é a) 5 b) 6 c) 8 d) 9 e)indeterminado pois a velocidade horizontal de arremesso da bola não foi fornecida 44 - (ITA-01) Uma partícula descreve um movimento cujas coordenadas são dadas pelas seguintes equações: X (t) = X0 cos (w t) e Y (t) = Y0 sen (w t + /6), em que w, X0 e Y0 sao constantes positivas. A trajetória da partícula é a) Uma circunferência percorrida no sentido anti- horário. b) Uma circunferência percorrida no sentido horário. c) Uma elipse percorrida no sentido anti-horário. d) Uma elipse percorrida no sentido horário. e) Um segmento de reta. 45 - (ITA-01) Uma partícula está submetida a uma força com as seguintes características: seu módulo é proporcional ao módulo da velocidade da partícula e atua numa direção perpendicular àquela do vetor velocidade. Nestas condições, a energia cinética da partícula deve a) crescer linearmente com o tempo. b) crescer quadraticamente com o tempo. c) diminuir linearmente com o tempo. d) diminuir quadraticamente com o tempo. e) permanecer inalterada. 46 - (ITA-01) Um elevador está descendo com velocidade constante. Durante este movimento, uma lâmpada, que o iluminava, desprende-se do teto e cai. Sabendo que o teto está a 3,0 m de altura acima do piso do elevador, o tempo que a lâmpada demora para atingir o piso é a) 0,61 s b) 0,78 s c) 1,54 s d) infinito, pois a lâmpada só atingirá o piso se o elevador sofrer uma desaceleração. 10 e) indeterminado, pois não se conhece a velocidade do elevador. 47 - (ITA-00) Deixa-se cair continuamente areia de um reservatório a uma taxa de 3,0 kg/s diretamente sobre uma esteira que se move na direção horizontal com velocidade V . Considere que a camada de areia depositada sobre a esteira se locomove com a mesma velocidade V , devido ao atrito. Desprezando a existência de quaisquer outros atritos. Conclui-se que a potência em watts, requerida para manter a esteira movendo-se a 4,0 m/s, é: (A) 0 (B) 3 (C) 12 (D) 24 (E) 48 48 - (ITA-00) A figura mostra duas regiões nas quais atuam campos magnéticos orientados em sentidos opostos de magnitudes 1B e 2B , respectivamente. Um próton de carga q e massa m é lançado do ponto A com velocidade V perpendicular às linhas de campo magnético. Após um certo tempo t , o próton passa por um ponto B com a mesma velocidade inicial V (em módulo, direção e sentido). Qual é o menor valor desse tempo? (A) 21 21 BB BB q m (B) 1 2 Bq m (C) 2 2 Bq m (D) )( 4 21 BBq m (E) 1qB m 49 - (ITA-00) O raio do horizonte de eventos de um buraco negro corresponde à esfera dentro da qual nada, nem mesmo a luz, escapa da atração gravitacional por ele exercida. Por coincidência, esse raio pode ser calculado não-relativisticamente como o raio para o qual a velocidade de escape é igual a velocidade da luz. Qual deve ser o raio do horizonte de eventos de um buraco negro com uma massa igual à massa da Terra? (A) 9 m (B) 9 mm (C) 30 cm (D) 90 cm (E) 3 km 50 - (ITA-00) Uma bola de 0,50 kg é abandonada a partir do repouso a uma altura de 25 m acima do chão. No mesmo instante, uma segunda bola, com massa de 0,25 kg, é lançada verticalmente para cima, a partir do chão, com uma velocidade inicial de 15 m/s. As duas bolas movem-se ao longo de linhas muito próximas,mas que não se tocam. Após 2,0 segundos, a velocidade do centro de massa do sistema constituído pelas duas bolas é de: (A) 11 m/s, para baixo. (B) 11 m/s, para cima. (C) 15 m/s, para baixo. (D) 15 m/s, para cima. (E) 20 m/s, para baixo. 51 - (ITA-99) Um balão preenchido com gás tem como hóspede uma mosca. O balão é conectado a uma balança por meio de um fio inextensível e de massa desprezível, como mostra a figura abaixo. Considere que o balão se move somente na direção vertical e que a balança fica em equilíbrio quando a mosca não está voando. Sobre a condição de equilíbrio da balança, pode- se concluir que: a) se a mosca voar somente na direção horizontal, a balança ficará em equilíbrio b) o equilíbrio da balança independe da direção de vôo da mosca. c) a balança só ficará em equilíbrio se a mosca permanecer no centro do balão. d) se a mosca voar somente na direção vertical da balança jamais ficará em equilíbrio. e) a balança só ficará em equilíbrio se a mosca não estiver voando. 52 - (ITA-98) Considere uma partícula maciça que desce uma superfície côncava e sem atrito, sob a influência da 11 gravidade, como mostra a figura. Na direção do movimento da partícula, ocorre que: a) a velocidade e a aceleração crescem. b) a velocidade cresce e a aceleração decresce. c) a velocidade decresce e a aceleração cresce. d) a velocidade e a aceleração decrescem. e) a velocidade e a aceleração permanecem constantes. 53 - (ITA-98) Um 'bungee jumper' de 2 m de altura e 100 kg de massa pula de uma ponte usando uma 'bungee cord', de 18 m de comprimento quando não alongada, constante elástica de 200 N/m e massa desprezível, amarrada aos seus pés. Na sua descida, a partir da superfície da ponte, a corda atinge a extensão máxima sem que ele toque nas rochas embaixo. Das opções abaixo, a menor distância entre a superfície da ponte e as rochas é: a) 26 m. b) 31 m. c) 36m. d) 41 m. e) 46m. 54 - (ITA-98) No inicio do século, Albert Einstein propôs que forças inerciais, como aquelas que aparecem em referenciais acelerados, sejam equivalentes às forças gravitacionais. Considere um pêndulo de comprimento L suspenso no teto de um vagão de trem em movimento retilíneo com aceleração constante de módulo a, como mostra a figura. Em relação a um observador no trem, o período de pequenas oscilações do pêndulo ao redor da sua posição de equilíbrio 0 é: a) g L 2 b) a+g L 2 c) 22 a-g L 2 d) 22 a+g L 2 e) ag L 2 55 - (ITA-98) O módulo da velocidade das águas de um rio é de 10 m/s pouco antes de uma queda de água. Ao pé da queda existe um remanso onde a velocidade das águas é praticamente nula. Observa-se que a temperatura da água no remanso é 0,1 °C maior do que a da água antes da queda. Conclui-se que a altura da queda de água é: a) 2,0 m. b) 25m. c) 37m. d) 42m. e) 50m. 56 - (ITA-97) No arranjo mostrado a seguir, do ponto A largamos com velocidade nula duas pequenas bolas que se moverão sob a influência da gravidade em um plano vertical, sem rolamento ou atrito, uma pelo trecho ABC e outra pelo pelo trecho ADC. As partes AD e BC dos trechos são paralelas e as partes AB e DC também. Os vértices B de ABC e D de ADC são suavemente arredondados para que cada bola não sofra uma mudança brusca na sua trajetória. Pode-se afirmar que: a) A bola que se move pelo trecho ABC chega ao ponto C primeiro. b) A bola que se move pelo trecho ADC chega ao ponto C primeiro. c) As duas bolas chegam juntas ao ponto C. d) A bola de maior massa chega primeiro (e se tiverem a mesma massa, chegam juntas). e) É necessário saber as massas das bolas e os ângulos relativos à vertical de cada parte dos trechos para responder. 57 - (ITA-97) Um violinista deixa cair um diapasão de freqüência 440 Hz. A freqüência que o violinista ouve na iminência do diapasão tocar no chão é de 436 Hz. Desprezando o efeito da resistência do ar, a altura da queda é: a) 9,4 m. b) 4,7 m. c) 0,94 m. d) 0,47 m. e) Inexistente, pois a freqüência deve aumentar a medida que o diapasão se aproxima do chão. 58 - (ITA-97) Uma massa puntual se move, sob a influência da gravidade e sem atrito, com velocidade angular em um circulo a uma altura h 0 na superfície interna de um cone que forma um ângulo com seu eixo central, como mostrado na figura. A altura h da massa em relação ao vértice do cone é: a) g/2. b) (g/2)/ sen. c) g cotg / 2 sen. d) [g/2] cotg2 . e) Inexistente, pois a única posição de equilíbrio é h = 0. 59 - (ITA-96) Na figura acima, numa experiência hipotética, o eixo x delimita a separação entre duas regiões com valores diferentes de campo de indução A C D B 12 magnética, B1 para y < 0 e B2 para y > 0, cujos sentidos são iguais (saindo da página). Uma partícula de carga positiva, +q, é lançada de um ponto do eixo x com velocidade v no sentido positivo do eixo y. Nessas condições pode-se afirmar que: a) A partícula será arrastada com o passar do tempo para a esquerda (valores de x decrescentes) se B1 < B2. b) A partícula será arrastada com o passar do tempo, para a esquerda (valores de x decrescentes) se B1 > B2. c) A partícula seguirá trajetória retilínea. d) A partícula descreverá uma trajetória circular. e) Nenhuma das afirmativas acima é correta 60 - (ITA-96) Um automóvel a 90 Km/h passa por um guarda num local em que a velocidade máxima é de 60 Km/h. O guarda começa a perseguir o infrator com sua motocicleta, mantendo aceleração constante até que atinge 108 Km/h em 10 s e continua com essa velocidade até alcançá-lo, quando lhe faz sinal para parar. Pode-se afirmar que: a) O guarda levou 15 s para alcançar o carro. b) O guarda levou 60 s para alcançar o carro. c) A velocidade do guarda ao alcançar o carro era de 25 m/s. d) O guarda percorreu 750 m desde que saiu em perseguição até alcançar o motorista infrator. e) Nenhuma das respostas acima é correta. 61 - (ITA-96) Um corpo de massa M é lançado com velocidade inicial V formando com a horizontal um ângulo , num local onde a aceleração da gravidade é g. Suponha que o vento atue de forma favorável sobre o corpo durante todo o tempo(ajudando a ir mais longe), com uma força F horizontal constante. Considere t como sendo o tempo total de permanência no ar. Nessas condições, o alcance do corpo é: a) V2.sen 2/g b) 2V t + F.t2/2m c) V2.sen 2[1 + (F.tg )/Mg)]/g d) Vt e) Outra expressão diferente das mencionadas. 62 - (ITA-96) Um avião, ao executar uma curva nivelada (sem subir ou descer) e equilibrada, o piloto deve inclina-lo com respeito a horizontal (à maneira de um ciclista em uma curva), de um ângulo . Se = 60, a velocidade da aeronave é 100 m/s e a aceleração local da gravidade é 9,5 m/s2, qual é aproximadamente o raio de curvatura? a) 600 m b) 750 m c) 200 m d) 350 m e) 1000 m 63 - (ITA-95) Um projétil de massa m = 5,00 g atinge perpendicularmente uma parede com a velocidade V = 400 m/s e penetra 10,0 cm na direção do movimento. (Considerando constante a desaceleração do projétil na parede). a) Se V = 600 m/s a penetração seria de 15,0 cm. b) Se V = 600 m/s a penetração seria de 225 cm. c) Se V = 600 m/s a penetração seria de 22,5 cm. d) Se V = 600 m/s a penetração seria de 150 cm. e) A intensidade da força imposta pela parede à penetração da bala é 2 N. 64 - (ITA-95) Um avião voa numa altitude e velocidade de módulo constantes, numa trajetória circular de raio R, cujo centro coincide com o pico de uma montanha onde está instalado um canhão. A velocidade tangencial do avião é de 200 m/s e a componente horizontal da velocidade da bala do canhão é de 800 m/s. Desprezando-se os efeitos de atrito e movimento da Terra e admitindo que o canhão está direcionado deforma a compensar o efeito da atração gravitacional, para atingir o avião, no instante do disparo o canhão deverá estar apontando para um ponto à frente do mesmo situado a: a) 4,0 rad b) 4,0 rad c) 0,25R rad d) 0,25 rad e) 0,25 rad 65 - (ITA-95) Todo caçador ao atirar com um rifle, mantém a arma firmemente apertada contra o ombro evitando assim o “coice” da mesma. Considere que a massa do atirador é 95,0 kg, a massa do rifle é 5,0 kg, e a massa do projétil é 15,0 g a qual é disparada a uma velocidade de 3,00 .104 cm/s. Nestas condições a velocidade de recuo do rifle (Vr) quando se segura muito frouxamente a arma e a velocidade de recuo do atirador (Va) quando ele mantém a arma firmemente apoiada no ombro serão respectivamente: a) 0,90 m/s; 4,7 .10– 2 m/s b) 90,0 m/s; 4,7 m/s c) 90,0 m/s; 4,5 m/s d) 0,90 m/s; 4,5. 10– 2 m/s e) 0,10 m/s; 1,5. 10– 2 m/s 66 - (ITA-94) Um barco, com motor em regime constante, desce um trecho de um rio em 2,0 horas e sobe o mesmo trecho em 4,0 horas. Quanto tempo, em horas, levará o barco para percorrer o mesmo trecho, rio abaixo, com o motor desligado? a) 3,5 b) 6,0 c) 8,0 d) 4,0 e) 4,5 67 - (ITA-94) Um avião voando horizontalmente a 4000 m de altura numa trajetória retilínea com velocidade constante passou por um ponto A e depois por um ponto B situado a 3000 m do primeiro. Um observador no solo, parado no ponto verticalmente abaixo de B, começou a ouvir o som do avião, emitido em A, 4,00 segundos antes de ouvir o som proveniente de B. Se a 13 velocidade do som no ar era de 320 m/s, a velocidade do avião era de: a) 960 m/s b) 750 m/s c) 390 m/s d) 421 m/s e) 292 m/s 68 - (ITA-94) Um motociclista trafega numa estrada reta e nivelada atrás de um caminhão de 4,00 m de largura, perpendicularmente à carroceria. Ambos estão trafegando à velocidade constante de 72 km/h quando o caminhão se detém instantaneamente, devido a uma colisão. Se o tempo de reação do motociclista for 0,50 s, a que distância mínima ele deverá estar trafegando para evitar o choque apenas com mudança de trajetória? Considere o coeficiente de atrito entre o pneumático e o solo = 0,80, aceleração gravitacional g = 10,00 m/s2 e que a trajetória original o levaria a colidir-se no meio da carroceria. a) 19,6 m b) 79,3 m c) 69,3 m d) 24,0 m e) 14,0 m 69 - (ITA-94) Uma granada de massa m é lançada a partir de um ponto do gramado de um campo de futebol com velocidade inicial V0 =30 m/s que forma com a horizontal um ângulo = 45. Segundo o relato de um observador: “No ponto mais alto de sua trajetória a granada explodiu em dois fragmentos iguais, cada um de massa m/2, um dos quais (o primeiro), aí sofreu uma ‘parada’ e caiu verticalmente sobre o campo. O segundo fragmento também caiu sobre o campo.” Nestas condições. Desprezando-se a resistência do ar pode-se afirmar que o segundo fragmento atingiu o campo a uma distância do ponto de lançamento igual a : a) 45, 0 m b) 67,5 m c) 135 m d) 90,0 e) O relato do observador contraria a lei da conservação da quantidade de movimento. 70 - (ITA-94) Deixa-se cair um corpo de massa m da boca de um poço que atravessa a Terra, passando pelo seu centro. Desprezando atritos e rotação da Terra, para R x o corpo fica sob ação da força F = – m.g.x/R, onde a aceleração gravitacional g = 10,0 m/s2, o raio da Terra R = 6,4.106 m e x é a distância do corpo ao centro da Terra (origem de x).Nestas condições podemos afirmar que o tempo de trânsito da boca do poço ao centro da Terra e a velocidade no centro são: a) 21 min e 11,3.103 m/s b) 21 min e 8,0.103 m/s c) 84 min e 8,0.103 m/s d) 42 min e 11,3.103 m/s e) 42 min e 8,0.103 m/s 71 - (ITA-93) O módulo V1 da velocidade de um projétil no seu ponto de altura máxima é 7 6 do valor da velocidade V2 no ponto onde altura é a metade da altura máxima. Obtenha o coseno do ângulo de lançamento com relação a horizontal. a) Os dados fornecidos são insuficientes b) 2/3 c) 1/2 d) 2/2 e) 3/3 72 - (ITA-93) Uma ventania extremamente forte está soprando com uma velocidade v na direção da seta mostrada na figura. Dois aviões saem simultaneamente do ponto A e ambos voarão com uma velocidade constante c em relação ao ar. O primeiro avião voa contra o vento até o ponto B e retorna logo em seguida ao ponto A, demorando para efetuar o percurso total um tempo t1. O outro voa perpendicularmente ao vento até o ponto D e retorna ao ponto A, num tempo total t2. As distâncias AB e AD são iguais a L. Qual é a razão entre os tempos de vôo dos dois aviões? a) t2/t1 = 2 2 c v 1 b) t2/t1 = 2 2 c v 1 c) t2/t1 = v/c d) t2/t1 = 1 e) t2/t1 = 2 2 c v 2 73 - (ITA-92) Dois automóveis que correm em estradas retas e paralelas têm posições a partir de uma origem comum, dadas por: X1 = (30t) m X2 = (1,0 . 103 + 0,2t2) m Calcule o(s) instante(s) t (t’) em que os dois automóveis devem estar lado a lado. ( Na resposta você deverá fazer um esboço dos gráficos X1 (t) e X2 (t).) t(s) t’(s) t(s) t’(s) a) 100 100. b) 2,5 7,5. c) 50 100. d) 25 75. e) Nunca ficaram lado a lado. 74 - (ITA-92) Um aro metálico circular e duas esferas são acoplados conforme ilustra abaixo. As esferas dispõem de um furo diametral que lhes permite circular pelo aro. O aro começa a girar, a partir do repouso, em torno do diâmetro vertical EE’, que passa entre as esferas, até atingir uma velocidade angular constante . Sendo R o A B D V 14 raio do aro, m a massa de cada esfera e desprezando-se os atritos, pode-se afirmar que: a) as esferas permanecem na parte inferior do aro, porque esta é a posição de mínima energia potencial. b) as esferas permanecem a distâncias r de EE’ tal que, se 2 for o ângulo central cujo o vértice é o centro do aro e cujos lados passam pelo centro das esferas, na posição de equilíbrio estável, então tg = 2r/g, estando as esferas abaixo do diâmetro horizontal do aro. c) As esferas permanecem a distâncias r de EE’ tal que, se 2 for o ângulo central cujo vértice é o centro do aro e cujos lados passam pelos centros das esferas, na posição de equilíbrio estável, então tg = 2r/g, estando as esferas acima do diâmetro horizontal do aro. d) As alternativas b) e c) anteriores estão corretas. e) A posição de maior estabilidade ocorre quando as esferas estão nos extremos de um mesmo diâmetro. 75 - (ITA-92) Um objeto de massa M é deixado cair de uma altura h. Ao final do 1 segundo de queda o objeto é atingido horizontalmente por um projétil de massa m e velocidade v, que nele se aloja. Calcule o desvio x que objeto sofre ao atingir o solo, em relação ao alvo pretendido. a) vmM gh )(/2 d) v m mM gh )1/2( b) v mM m gh /2 e) vmMgh ))(/21( c) v mM m gh )1/2( 76 - (ITA-91) Considere a Terra como sendo uma esfera de raio R e massa M, uniformemente distribuída. Um satélite artificial descreve uma órbita circular a uma altura h da superfície da Terra, onde a aceleração gravitacional (sobre a órbita) é g. Em termos de algarismos significativos, o quadrado da velocidade do satélite é melhor representado por: Dados: R= 6,378.106 m; M= 5,983.1024 kg; h = 2,00 . 105 m e g = 9,2 m/s2 a) 16,81.106 (km/h)2 b) 3,62.1032 (km/h)2 c) 6,05.107 (m/s)2 d) 6,0517.107 (m/s)2 e) Nenhum dos valores apresentados é adequado. 77 - (ITA-91) A figura representa uma vista aérea de um trecho retilíneo de ferrovia. Duas locomotivas a vapor, A e B, deslocam-se em sentidos contrários com velocidades constantes de 50,4 km/h e 72,0 km/h, respectivamente. Uma vez que AC correspondeao rastro da fumaça do trem A, BC ao rastro da fumaça de B e que AC = BC, determine a velocidade (em m/s) do vento. Despreze as distâncias entre os trilhos de A e B. a) 5,00 b) 4,00 c) 17,5 d) 18,0 e) 14,4 78 - (ITA-91) Considere dois carros que estejam participando de uma corrida. O carro A consegue realizar cada volta em 80 s enquanto o carro B é 5,0% mais lento. O carro A é forçado a uma parada nos boxes ao completar a volta de número 06. Incluindo aceleração, desaceleração e reparos, o carro A perde 135 s. Qual deve ser o número mínimo de voltas completas da corrida para que o carro A possa vencer? a) 28 b) 27 c) 33 d) 34 e) Nenhuma das alternativas anteriores. 79 - (ITA-91) Uma partícula move-se em uma órbita circular com aceleração tangencial constante. Considere que a velocidade angular era nula no instante t = 0. Em um dado instante t’, o ângulo entre o vetor aceleração e a direção ao longo do raio é 4 . Indique qual das alternativas exibe um valor de aceleração angular () adequado à partícula no instante t’. a) = 't 1 b) = 2t’ c) = 2't 1 d) = 2't2 1 e) = 't 2 80 - (ITA-91) Uma haste rígida de peso desprezível e comprimento , carrega uma massa 2m em sua extremidade. Outra haste, idêntica suporta uma massa m em seu ponto médio e outra massa m em sua extremidade. As hastes podem girar ao redor do ponto E E’ R m m B A C h h = 160 m 1360 m m ℓ ℓ /2 g A B 15 fixo A, conforme a figura. Qual a velocidade horizontal mínima que deve ser comunicada às suas extremidades para que cada haste deflita até atingir a horizontal ? a) v1 = g e v2 = g8,0 b) v1 = g2 e v2 = g8,0 c) v1 = g e v2 = g4,2 d) v1 = g2 e v2 = g4,2 e) Nenhuma das anteriores. 81 - (ITA-91) Considere um planeta cuja massa é o triplo da massa da Terra e seu raio, o dobro do raio da Terra. Determine a relação entre a velocidade de escape deste planeta e a da terra (vp/vT) e a relação entre a aceleração gravitacional na superfície do planeta e a da Terra (gp/gT). a) 4 3 v v T p e 4 3 g g T p b) 2 3 v v T p e 4 3 g g T p c) 2 3 v v T p e 2 3 g g T p d) 2 3 v v T p e 4 3 g g T p e) Nenhuma das anteriores. 82 - (ITA-91) Um satélite artificial geo-estacionário permanece acima de um mesmo ponto da superfície da Terra em uma órbita de raio R. Usando um valor de RT = 6400 km para o raio da Terra. A razão R/RT é aproximadamente igual a: Dado g = 9,8 m/s2 . a) 290 b) 66 c) 6,6 d) 11,2 e) Indeterminada pois a massa do satélite não é conhecida. 83 - (ITA-90) Um corpo em movimento retilíneo tem a sua velocidade em função do tempo dada pelo gráfico abaixo: Neste caso pode-se afirmar que: a) A velocidade média entre t = 4s e t = 8s é de 2,0 m/s. b) A distância percorrida entre t = 0s e t = 4s é de 10 m. c) Se a massa do corpo é de 2,0 kg a resultante das forças que atuam sobre ele entre t = 0s e t = 2s é de 0,5N. d) A sua aceleração média entre t = 0 s e t = 8 s é de 2,0 m/s2. e) Todas as afirmativas acima estão erradas. 84 - (ITA-90) Uma pequena esfera penetra com velocidade v em um tubo oco, recurvado, colocado num plano vertical, como mostra a figura, num local onde a aceleração da gravidade é g. Supondo que a esfera percorra a região interior ao tubo sem atrito e acabe saindo horizontalmente pela extremidade, pergunta-se: que distância, x, horizontal, ela percorrerá até tocar o solo ? a) x = R)g R v ( g 3R 2 22 b) x= g 3R2 c) x = v g 3R2 d) x= gR)(v g 3R 2 e) Outro valor. 85 - (ITA-89) Os gráficos representam possíveis movimentos retilíneo de um corpo, com e = espaço percorrido e t = tempo de percurso. Em qual deles é maior a velocidade média entre os instantes t 1 = 5 s e t 2 = 7 s ? 16 86 - (ITA-89) Num plano horizontal, sem atrito, uma partícula m 1 move-se com movimento circular uniforme de velocidade angular . Ao passar pelo ponto P , outra partícula, m 2, é lançada do ponto 0 com velocidade . Qual o valor de para que m 1 e m 2 colidam em Q ? A ) 2 r B ) C ) D ) E ) r 87 - (ITA-89) Um ponto de coordenadas (x,y) descreve um movimento plano tal que : e , cm A e B e constantes e . A trajetória descrita pelo ponto é : A) uma reta pela origem de coeficiente angular igual a B/A. B) uma elipse com centro na origem. C) uma elipse com centro na origem. D) uma circunferência. E) uma reta pela origem de coeficiente angular igual a A/B. 88 - (ITA-89) Da teoria cinética dos gases sabemos que a temperatura absoluta de uma massa gasosa correspondente à velocidade quadrática média das moléculas do gás. Nestas condições, se uma molécula de oxigênio ( 0 2), de massa m 0 2 está na superfície da Terra, com energia cinética correspondente a 0 oC e se sua velocidade é dirigida para cima e ela não colide com outras partículas durante a subida , a que altitude h ela chegará ? (k = constante de Boltzmann = 1,38,10 -23 J/K , m 0 2 = 5,3.10 -26 kg ) A ) h = 1,1.10 4 km B ) h = 1,09.10 2 km C ) h = 10,9 m D ) h = 1,1 km E ) h = 11 km 89 - (ITA-89) O movimento de uma partícula é descrito pelas equações : , , z = ut onde, b e u são constantes. Com relação a esse movimento, qual das afirmações abaixo é correta ? A ) A equação da trajetória é : x 2 + y 2 = b 2 + u B ) A equação da trajetória é : x 2 + y 2 = b 2 C ) A equação da trajetória : D ) O módulo da velocidade instantânea da partícula é : E ) O módulo da aceleração da partícula é : . 90 - (ITA-88) Uma haste rígida e de massa desprezível possui presas em suas extremidades duas massas idênticas m. Este conjunto acha-se sobre uma superfície horizontal perfeitamente lisa (sem atrito). Uma terceira partícula também de massa m e velocidade desliza sobre esta superfície numa direção perpendicular à haste e colide inelasticamente com uma das massas da haste, ficando colocada à mesma após a colisão. Podemos afirmar que a velocidade do centro de massas (antes e após a colisão), bem como o movimento do sistema após a colisão serão : VCM (antes) VCM(após) Mov. subsequente do sistema ( ) A. 0 0 Circular e uniforme ( ) B. 0 v / 3 Translacional e rotacional ( ) C. 0 v / 3 Só translacional ( ) D. v / 3 v / 3 Translacional e Rotacional ( ) E. v / 3 0 Só rotacional 91 - (ITA-88) Nas extremidades de uma haste homogênea, de massa desprezível e comprimento L, acham-se presas as massas m1 e m2 . Num dado instante, as velocidade dessas massas são, respectivamente, ortogonais à haste (ver figura). Seja a velocidade do centro da massa, em relação ao laboratório e seja o módulo da velocidade angular com que a haste se acha girando em torno de um eixo que passa pelo centro de massa. Pode-se mostrar que: ( ) A. ( ) B. ( ) C. ( ) D. ( ) E. 92 - (ITA-88) Duas estrelas de massa m e 2 m respectivamente, separadas por uma distância d e bastante afastadas de qualquer outra massa 17 considerável, executam movimentos circulares em torno do centro de massa comum. Nestas condições, o tempo T para uma revolução completa, a velocidade v ( 2 m ) da estrela maior, bem como a energia mínima W para separar completamente as duas estrelas são: T v ( 2 m ) W ( ) A. ( ) B. ( ) C. ( ) D. ( ) E. 93 - (ITA-87) Uma gota d’água cai verticalmente através do ar, de tal forma que sua altura h medida em metros a partir do solo varia com o tempo(em s) de acordo com a equação h = 0,90 - 0,30t - 9,3 x 10-2 e -3,2t Podemos afirmar que sua velocidade em cm.s-1 obedece à lei: ( ) A. v = -9,8 x 102t ( ) B. v = -30 + 28,83 e -3,2t ( ) C. v = -30 + 30 e -3,2t ( ) D. v = 30 e -3,2t ( ) E. v = 30 -9,3 e -3,2t 94 - (ITA-87) Considere um ponto material em movimento curvilíneo, visto de um referencial inercial . Podemos afirmar que: ( ) A. Esse movimento é necessariamente plano. ( ) B. A aceleração tangencial do ponto é diferente de zero. ( ) C. Esse ponto está submetido à ação de forças. ( ) D. A velocidade desse ponto tem necessariamente um componente normal à trajetória. ( ) E. A velocidade desse ponto é tangencial à trajetória e tem módulo constante. 95 - (ITA-87) Um avião Xavante está a 8 Km de altura e voa horizontalmente a 700 km/h, patrulhando as costas brasileiras. Em dado instante, ele observa um submarino inimigo parado na superfície. Desprezando as forças de resistência do ar e adotando pode-se afirmar que o tempo de que dispõe o submarino para deslocar-se após o avião ter soltado uma bomba é de: ( ) A. 108 s ( ) B. 20 s ( ) C. 30 s ( ) D. 40 s ( ) E. Não é possível determiná-lo se não for conhecida a distância inicial entre o avião e o submarino. 96 - (ITA-86) O gráfico abaixo representa as posições das partículas (1), (2), e (3) em função do tempo. Calcule a velocidade de cada partícula no instante de tempo t = 4,0 s. V 1 (ms -1) V 2 (ms -1) V 3 (ms -1) A ) + 50 25 100 B ) - 75 zero 35 C ) - 75 25 - 20 D ) - 50 zero 20 E ) + 75 25 35 97 - (ITA-85) Um atleta de massa 60,0 kg carregando um corpo de 15,0 kg dá um salto de inclinação 60 o, em relação ao plano horizontal com velocidade inicial 10,0 m/s. Ao atingir a altura máxima lança horizontalmente para trás o corpo com velocidade 2,00 m/s em relação ao centro-de-massa do sistema formado por ele próprio mais o corpo. Adotando para a aceleração da gravidade o valor g = 10,0 m/ 2, podemos afirmar que o atleta ganhará em alcance horizontal a distância : A ) 0,87 3 m B ) - 0,25 3 m C ) 0,25 3 m D ) 1,25 3 m E ) zero. 98 - (ITA-85) Um observador que viaja num trem à velocidade de 46,8 km/h ouve o silvo de ouro trem, o qual se aproxima paralelamente a ele, e percebe a nota Si 4 .Após o cruzamento, ouve a nota La 4 . Dadas as frequências relativas da escala musical ( Dó = 1, Ré = 9/8, Mi = 5/4, Fá = 4/3 , Sol = 3/2, Lá = 5/3, si = 15/8, Dó = 2) e a velocidade do som no ar , igual a 347 m/s, podemos afirmar que o segundo trem passou com uma velocidade de : A ) 25 km/h B ) 28 km/h C ) 334 km/h D ) 337 km/h E ) -28 m/s 99 - (ITA-85) Num folheto de orientação de trânsito afirma-se que numa colisão a 50 km/h uma criança de massa 5,0 kg exerce uma força equivalente a 150 kg contra os braços que a seguram. Adotando o valor g = 10 m -2 para a aceleração da gravidade podemos dizer que o tempo de freamento e a distância percorrida pelo veículo até parar foram estimados pelo autor em respectivamente : 18 A ) 0,5 min e 70 m B ) 0,05 s e 0,33 m C ) 7 min e 990 m D ) 12600 s e 29700 m E ) 10 -8 s e 10 -5 m 100 - (ITA-84) Um corpo A, inicialmente em repouso, explode sob a ação exclusiva de forças internas, dividindo-se em duas partes, uma de massa m e outra de massa m. Após a explosão a única força que atua sobre cada uma das partes é a força gravitacional exercida pela outra parte. Quando a massa m está a uma distância r da posição originalmente ocupada pelo corpo A, a intensidade da aceleração de m é igual a: A) 2 2 'm m 1r Gm a B) 2 2 'm m 1r 'Gm a C) 2 2 m 'm 1r Gm a D) 2r Gm a E) 2r 'Gm a 101 - (ITA-84) Um planeta descreve uma órbita elíptica em torno de uma estrela cuja massa é muito maior que a massa do planeta. Seja r a distância entre a estrela e o planeta, num ponto genérico da órbita, e v a velocidade do planeta no mesmo ponto. Sabendo-se que a e b são, respectivamente, os valores mínimo e máximo de r e v1 o valor mínimo de v, pode-se afirmar que o produto vr satisfaz a relação: A) vr v1b B) vr v1b C) vr = b 2 a v1 D) vr = a2 b v1 E) vr = b 2 2a v1 102 - (ITA-84) Considere um diapasão da freqüência 1000 Hz fazendo parte de um aparelho como o da figura. O diapasão é colocado na extremidade de um tubo de vidro e altura da coluna do ar neste tubo pode ser variada pelo deslocamento do nível da água no tubo, o que se consegue descendo e subindo a vasilha com água. Fazendo-se vibrar o diapasão e aumentando-se o comprimento da coluna de ar pelo abaixamento do nível da água no aparelho observou-se ressonância para os níveis N1, N2 e N3 cujos valores numéricos estão inidcados na figura acima. Nestas condições, pode-se afirmar que a velocidade média do som no ar, nas condições da experiência, é dada por: A) 330 m/s. B) 333 m/s. C) 336 m/s. D) 340 m/s. E) 345 m/s. 103 - (ITA-83) Um móvel parte da origem do eixo x com velocidade constante igual a 3 m/s. No instante t = 6 s o móvel sofre uma aceleração = – 4 m/ s 2 . A equação horária a partir do instante t = 6 s será: ( A ) x = 3 t – 2 t 2 ( B ) x = 18 + 3 t – 2 t 2 ( C ) x = 18 – 2 t 2 ( D ) x = – 72 + 27 t – 2 t 2 ( E ) x = 27 t – 2 t 2 104 - (ITA-83) Um cone, de altura h e raio da base igual a R é circundado por um trilho em forma de parafuso, conforme a figura. Uma partícula é colocada sobre o trilho, na vértice do cone, deslizando, sem atrito, até a base. Com que velocidade angular, em relação ao eixo do cone, ela deixa o trilho, no plano da base? h = 0,82 m R = 0,20 m g = 9,8 m/s2 ( A ) 2 rad / s ( B ) 4,0 rad / s 19 ( C ) 20 rad / s ( D ) Depende do número de voltas que ela dá em torno do eixo do cone. ( E ) 20 rad / s 20 105 - (ITA-83) Considere o equador terrestre e sobre ele montada uma torre de altura H, conforme a figura. Uma partícula de massa m é solta do alto da torre. Desprezando a resistência do ar e supondo que não haja ventos, o ponto em que a partícula atinge o solo estará em relação ao ponto P: ( A ) Ao norte. ( B ) Ao sul. ( C ) Sobre o ponto P. ( D ) A oeste. ( E ) A leste. 106 - (ITA-83) Sabendo-se que a energia potencial gravitacional de um corpo de massa M ( em kg ) a uma distância r ( em metro ) do centro da terra é Ep = – 4,0 x 10 14 m3 s2 M r qual será a velocidade de lançamento que o corpo deve receber na superfície da Terra para chegar a uma distância infinita, com velocidade nula? ( Ignore o atrito com a atmosfera e considere o raio da Terra 6,4 x 106 m). ( A ) 1,25 x 104 m / s ( B ) 5,56 x 103 m / s ( C ) 22 km / s ( D ) 19,5 x 103 m / s ( E ) 1,12 x 104 m / s 21 GABARITO 1 C 2 A 3 B 4 A 5 C 6 C 7 E 8 C 9 B 10 C 11 C 12 C 13 A 14 E 15 B 16 A 17 C 18 C 19 B 20 C 21 B 22 D 23 C 24 B 25 D 26 E 27 A 28 A 29 C 30 E 31 C 32 A 33 A 34 B 35 D 36 C 37 A 38 D 39 C 40 A 41 C 42 C 43 C 44 C 45 E 46 B 47 E 48 A 49 B 50 C 51 A 52 B 53 D 54 D 55 C 56 B 57 D 58 D 59 A 60 D 61 C 62 A 63 C 64 E 65 B 66 C 67 D 68 D 69 C 70 B 71 B 72 A 73 C 74 D 75 C 76 C 77 A 78 D 79 C 80 D 81 B 82 C 83 E 84 D 85 A 86 C 22 87 C 88 E 89 D 90 D 91 D 92 E 93 C 94 C 95 D 96 D 97 C 98 SR 99 B 100 B 101 B 102 B 103 D 104 E 105 E 106 E 1 Prova de Dinâmica – ITA 1 - (ITA-13) No interior de uma caixa da massa M,apoiada num piso horizontal, encontra-se fixada numa mola de constante elástica k presa a um corpo de massa m, em equilíbrio na vertical. Conforme a figura, este corpo também se encontra preso a um fio tracionado, de massa desprezível, fixado à caixa, de modo que resulte uma deformação b da mola. Considere que a mola e o fio se encontram no eixo vertical de simetria da caixa. Após o rompimento do fio, a caixa vai perder contato com o piso se a) b > (M + m)g/k b) b > (M + 2m)g/k c) b > (M - m)g/k d) b > (2M - m)g/k e) b > (M - 2m)g/k 2 - (ITA-13) Uma corda, de massa desprezível, tem fixada uma de suas extremidades, F e G, uma partícula de massa m. Esse sistema encontra-se em equilíbrio apoiado numa superfície cilíndrica sem atrito, de raio r, abrangendo um ângulo de 90º e simetricamente disposto em relação ao ápice P do cilindro, conforme mostra a figura. Se a corda for levemente deslocada e começa a escorregar no sentido anti-horário, o ângulo FÔP em que a partícula na extremidade F perde contato com a superfície é tal que a) 2cos = 1 b) 2cos - sen = 2 c) 2sen + cos = d) 2cos + sen = e) 2cos + sen = /2 3 - (ITA-13) Uma rampa maciça de 120 Kg inicialmente em repouso, apoiada sobre um plano horizontal, tem sua declividade dada por tan θ = 3/4. Um corpo de 80 Kg desliza nessa rampa a partir do repouso, nela percorrendo 15 m até alcançar o piso. No final desse percurso, e desconsiderando qualquer tipo de atrito, a velocidade da rampa em relação ao piso é de aproximadamente a) 1 m / s b) 3 m / s c) 5 m / s d) 2 m / s e) 4 m / s 4 - (ITA-12) Um elevador sobe verticalmente com aceleração constante e igual a a. No seu teto está preso um conjunto de dois sistemas massa-mola acoplados em série, conforme a figura. O primeiro tem massa m1 e constante de mola k1, e o segundo massa m2 e constante de mola k2. Ambas as molas têm o mesmo comprimento natural (sem deformação) ℓ. Na condição de equilíbrio estático relativo ao elevador, a deformação da mola de constante k1 é y, e a da outra, x. Pode-se então afirmar que (y – x) é A. ( ) [(k2 – k1)m2 + k2m1](g – a) ⁄ k1k2. B. ( ) [(k2 + k1)m2 + k2m1](g – a) ⁄ k1k2. C. ( ) [(k2 – k1)m2 + k2m1](g + a) ⁄ k1k2. D. ( ) [(k2 + k1)m2 + k2m1](g + a) ⁄ k1k2 – 2ℓ. E. ( ) [(k2 – k1)m2 + k2m1](g + a) ⁄ k1k2 + 2ℓ. 5 - (ITA-12) No interior de um carrinho de massa M, mantido em repouso, uma mola de constante elástica k encontra-se comprimida de uma distancia x, tendo uma extremidade presa e a outra conectada a um bloco de massa m, conforme a figura. Sendo o sistema então abandonado e considerando que não há atrito, pode-se afirmar que o valor inicial da aceleração do bloco relativa ao carrinho é a) kx/m b) kx/M c) kx/(m + M) d) kx (M - m)/Mm e) kx (M + m)/Mm 6 - (ITA-11) Um cubo maciço homogêneo com 4,0 cm de aresta flutua na água tranqüila de uma lagoa, de modo a manter 70% da área total de sua superfície em contato com a água, conforme mostra a figura. 2 2 2 2 A seguir, uma pequena rã se acomoda no centro da face superior do cubo e este se afunda mais 0,50 cm na água. Assinale a opção com os valores aproximados da densidade do cubo e da massa da rã, respectivamente. a) 0,20 g/cm3 e 6,4 g b) 0,70 g/cm3 e 6,4 g c) 0,70 g/cm3 e 8,0 g d) 0,80 g/cm3 e 6,4 g e) 0,80 g/cm3 e 8,0 g 7 - (ITA-11) Uma pessoa de 80,0 kg deixa-se cair verticalmente de uma ponte amarrada a uma corda elástica de “bungee jumping” com 16,0 m de comprimento. Considere que a corda se esticará até 20,0 m de comprimento sob a ação do peso. Suponha que, em todo o trajeto, a pessoa toque continuamente uma vuvuzela, cuja freqüência natural é de 235 Hz. Qual(is) é(são) a(s) distância(s) abaixo da ponte em que a pessoa se encontra para que um som de 225 Hz seja percebido por alguém parado sobre a ponte? a) 11,4 m b) 11,4 m e 14,4 m c) 11,4 m e 18,4 m d) 14,4 m e 18,4 m e) 11,4 m, 14,4 m e 18,4 m 8 - (ITA-11) Sobre uma mesa sem atrito, uma bola de massa M é presa por duas molas alinhadas, de constante de mola k e comprimento natural 0 , fixadas nas extremidades da mesa. Então, a bola é deslocada a uma distância x na direção perpendicular à linha inicial das molas, como mostra a figura, sendo solta a seguir. Obtenha a aceleração da bola, usando a aproximação 1 1a a . a) a = – kx b) a = – kx2/M 0 c) a = – kx 2/2M 0 d) a = – kx3/2M 2 0 e) a = – kx3/M 2 0 9 - (ITA-11) Duas partículas idênticas, de mesma massa m, são projetadas de uma origem O comum, num plano vertical, com velocidades iniciais de mesmo módulo v0 e ângulos de lançamento respectivamente e em relação à horizontal. Considere T1 e T2 os respectivos tempos de alcance do ponto mais alto de cada trajetória e t1 e t2 os respectivos tempos para as partículas alcançar um ponto comum de ambas as trajetórias. Assinale a opção com o valor da expressão t1T1+t2T2. a) 2 2 0 2 ( ) /tg tg g b) 2 2 0 2 / g c) 2 2 0 4 /sen g d) 2 2 0 4 /sen g e) 2 2 0 2 ( ) /sen sen g 10 - (ITA-11) Um exercício sobre a dinâmica da partícula tem seu início assim anunciado: Uma partícula está se movendo com uma aceleração cujo módulo é dado por 3 2( / )r a r , sendo r a distância entre a origem e a partícula. Considere que a partícula foi lançada a partir de uma distância a com uma velocidade inicial 2 a . Existe algum erro conceitual nesse anunciado? Por que razão? a) Não, porque a expressão para a velocidade é consistente com a da aceleração; b) Sim, porque a expressão correta para a velocidade seria 22a ; c) Sim, porque a expressão correta para a velocidade seria 22 /a r ; d) Sim, porque a expressão correta para a velocidade seria 22 /a r ; e) Sim, porque a expressão correta para a velocidade seria 2a ; 11 - (ITA-10) Um quadro quadrado de lado e massa m, feito de um material de coeficiente de dilatação superficial , é pendurado no pino O por uma corda inextensível, de massa desprezível, com as extremidades fixadas no meio das arestas laterais do quadro, conforme a figura. A força de tração máxima que a corda pode suportar é F. A seguir, o quadro é submetido a uma variação de temperatura T, dilatando. Considerando desprezível a variação no comprimento da corda devida à dilatação, podemos afirmar que o comprimento mínimo da corda para que o quadro possa ser pendurado com segurança é dado por 3 A) 2 /F T mg . B) 2 F (1 T)/mg . C) 2 2 22 F(1 T)/ 4F m g ) . D) 2 F (1 T) /(2F mg) . E) 2 2 22 F (1 T)/(4F m g ) . 12 - (ITA-10) Considere um semicilindro de peso P e raio R sobre um plano horizontal não liso, mostrado em corte na figura. Uma barra homogênea de comprimento L e peso Q está articulada no ponto O. A barra está apoiada na superfície lisa do semicilindro, formando um ângulo com a vertical. Quanto vale o coeficiente de atrito mínimo entre o semicilindro e o plano horizontal para que o sistema todo permaneça em equilíbrio? A) = cos /[cos +2P(2h/LQ cos(2) – R/LQ sen) B) = cos /[cos +2P(2h/LQ sen(2) – R/LQ cos) C) = cos /[sen +2P(2h/LQ sen(2) – R/LQ cos) D) = sen /[sen +2P(2h/LQ cos(2) – R/LQ cos) E) = sen /[cos +2P(2h/LQ sen(2) – R/LQ cos) 13 - (ITA-10) Uma esfera condutora de raio R possui no seu interior duas cavidades esféricas, de raio a e b, respectivamente, conforme mostra a figura. No centro de uma cavidade há uma carga puntual qa e no centro da outra, uma carga também puntual qb, cada qual distando do centro da esfera condutora de x e y, respectivamente. É correto afirmar que A) a força entre as cargas qa e qb é K0qaqb(x² + y² - 2xycos). B) a força entre as cargas qa, e qb é nula. C) não é possível determinar a força entre as cargas, poisnão há dados suficientes, D) se nos proximidades do condutor houvesse uma terceira carga, qc esta não sentiria força, alguma. E) se nas proximidades do condutor houvesse uma terceira carga; qc a força entre qa e qb seria alterada. 14 - (ITA-10) Considere um aparato experimental composto de um solenóide com n voltas por unidade de comprimento, pelo qual passa uma corrente I, e uma espira retangular de largura , resistência R e massa m presa por um de seus lados a uma corda inextensível, não condutora, a qual passa, por uma polia de massa desprezível e sem atrito, conforme a figura. Se alguém puxar a corda com velocidade constante v, podemos afirmar que a força exercida por esta pessoa é igual a A) (0nI)² v/R + mg com a espira dentro do solenóide. B) (0nI)² v/R + mg com a espira saindo do solenóide. C) (0nI)² v/R + mg com a espira entrando no solenóide. D) 0n²I + mg com a espira dentro do solenóide. E) mg e independe da posição da espira com relação ao solenóide. 15 - (ITA-08) A figura mostra uma barra de 50 cm de comprimento e massa desprezível, suspensa por uma corda OQ, sustentando um peso de 3000 N no ponto indicado. Sabendo que a barra apóia sem atrito nas paredes do vão, a razão entre a tensão na corda e a reação na parede no ponto S. no equilíbrio estático, é igual a 4 A) 1,5 B) 3,0 C) 2,0 D) 1,0 E) 5,0 16 - (ITA-08) Numa brincadeira de aventura, o garoto (de massa M) lança-se por uma corda amarrada num galho de árvore num ponto de altura L acima do gatinho (de massa m) da figura, que pretende resgatar. Sendo g a aceleração da gravidade e H a altura da plataforma de onde se lança, indique o valor da tensão na corda, imediatamente após o garoto apanhar o gato para aterrisá-lo na outra margem do lago. A) L H2 1Mg B) L H2 M mM 1g)mM( 2 C) L H2 1Mg D) L H2 mM M 1g)mM( 2 E) 1 L H2 M mM g)mM( 2 17 - (ITA-07) Na experiência idealizada na figura, um halterofilista sustenta, pelo ponto M, um conjunto em equilíbrio estático composto de uma barra rígida e uniforme, de um peso P1 = 100 N na extremidade a 50 cm de M, e de um peso P2 = 60 N, na posição x2 indicada. A seguir, o mesmo equilíbrio estático é verificado dispondo-se, agora, o peso P2 na posição original de P1, passando este à posição de distância x1 = 1,6 x2 da extremidade N. Sendo de 200 cm o comprimento da barra e g = 10m/s2 a aceleração da gravidade, a massa da barra é de: a) 0,5 kg b) 1,0 kg c) 1,5 kg d) 1,6 kg e) 2,0 kg 18 - (ITA-07) No arranjo mostrado na figura com duas polias, o fio inextensível e sem peso sustenta a massa M e, também, simetricamente, as duas massas m, em equilíbrio estático. Desprezando o atrito de qualquer natureza, o valor de h da distância entre os pontos P e Q vale: a) 22 Mm4/ML b) L c) 22 M4m/ML d) 22 Mm4/mL e) 22 Mm2/ML 19 - (ITA-06) Um anel de peso 30N está preso a uma mola e desliza sem atrito num fio circular situado num plano vertical, conforme mostrado na figura. Considerando que a mola não se deforma quando o anel se encontra na posição P e que a velocidade do anel seja a mesma nas posições P e Q, a constante elástica da mola deve ser de a) 3,0 x 103 N/m b) 4,5 x 103 N/m 5 c) 7,5 x 103 N/m d) 1,2 x 104 N/m e) 3,0 x 104 N/m 20 - (ITA-05) Considere uma rampa de ângulo com a horizontal sobre a qual desce um vagão, com aceleração a , em cujo teto está dependurada uma mola de comprimento l, de massa desprezível e constante de mola k, tendo uma massa m fixada na sua extremidade. Considerando que l0 é o comprimento natural da mola e que o sistema está em repouso com relação ao vagão, pode-se dizer que a mola sofreu uma variação de comprimento l = l – l0 dada por a) l = mg sen / k. b) l = mg cos / k. c) l = mg / k. d) l = m 22 gcosag2a / k. e) l = m 22 gsenag2a / k. 21 - (ITA-05) Um objeto pontual de massa m desliza com velocidade inicial v , horizontal, do topo de uma esfera em repouso, de raio R. Ao escorregar pela superfície, o objeto sofre uma força de atrito de módulo constante dado por f = 7 mg / 4. Para que o objeto se desprenda da superfície esférica após percorrer um arco de 60º (veja figura), sua velocidade inicial deve ter o módulo de a) 3/gR2 b) gR3 /2 c) gR6 /2 d) 3 2/gR e) 3 gR 22 - (ITA-05) Um vagão-caçamba de massa M se desprende da locomotiva e corre sobre trilhos horizontais com velocidade constante v – 72,0 km/h (portanto, sem resistência de qualquer espécie ao movimento). Em dado instante, a caçamba é preenchida com uma carga de grãos de massa igual a 4M, despejada verticalmente a partir do repouso de uma altura de 6,00 m (veja figura). Supondo que toda a energia liberada no processo seja integralmente convertida em calor para o aquecimento exclusivo dos grãos, então, a quantidade de calor por unidade de massa recebido pelos grãos é a) 15 J / kg. b) 80 J / kg. c) 100 J / kg. d) 463 J / kg. e) 578 J / kg. 23 - (ITA-05) Um pequeno objeto de massa m desliza sem atrito sobre um bloco de massa M com o formato de uma casa (veja figura). A área da base do bloco é S e o ângulo que o plano superior do bloco forma com a horizontal é . O bloco flutua em um líquido de densidade , permanecendo, por hipótese, na vertical durante todo o experimento. Após o objeto deixar o plano e o bloco voltar à posição de equilíbrio, o decréscimo da altura submersa do bloco é igual a a) m sen / S. b) m cos2 / S. c) m cos / S. d) m / S. e) (m + M) / S. 24 - (ITA-05) São de 100 Hz e 125 Hz, respectivamente, as freqüências de duas harmônicas adjacentes de uma onda estacionária no trecho horizontal de uma cabo esticado, de comprimento m2 e densidade linear de massa igual a 10 g/m (veja figura). Considerando a aceleração da gravidade g = 10 m/s2, a massa do bloco suspenso deve ser de a) 10 kg. b) 16 kg. c) 60 kg. d) 102 kg. e) 104 kg. 25 - (ITA-04) Um atleta mantém-se suspenso em equilíbrio, forçando as mãos contra duas paredes verticais, perpendiculares entre si, dispondo seu corpo simetricamente em relação ao canto e mantendo seus braços horizontais alinhados, como mostra a figura. Sendo m, a massa do corpo atleta e o coeficiente de atrito estático interveniente, assinale a opção correta que indica o módulo mínimo da força exercida pelo atleta em cada parede. m l M 4M grãos H M m 6 a) 2 1 2 2 1 1 2 mg b) 2 1 2 2 1 1 2 mg c) 1 1 2 mg 2 2 d) 1 1 2 mg 2 2 e) n.d.a. 26 - (ITA-04) Um bloco homogêneo de massa m e densidade d é suspenso por meio de um fio e inextensível preso ao teto de um elevador. O bloco encontra-se totalmente imerso em água, de densidade , contida em um balde, conforme mostra a figura. Durante a subida do elevador, com uma aceleração constante a , o fio sofrerá uma tenção igual a: a) m(g + a) (1 - /d) b) m(g - a) (1 - /d) c) m(g + a) (1 + /d) d) m(g - a) (1 + d/) e) m(g + a) (1 – d/) 27 - (ITA-03) Um balão contendo gás hélio é fixado, por meio de um fio leve, ao piso de um vagão completamente fechado. O fio permanece na vertical enquanto o vagão se movimenta com velocidade constante, como mostra a figura. Se o vagão é acelerado para frente, pode-se afirmar que, em relação a ele, o balão. a) se movimenta para trás e a tração no fio aumenta. b) se movimenta para trás e a tração no fio não muda. c) se movimenta para frente e a tração no fio aumenta. d) se movimenta para frente e a tração no fio não muda.e) permanece na posição vertical. 28 - (ITA-02) A massa inercial mede a dificuldade em se alterar o estado de movimento de uma partícula. Analogamente, o momento de inércia de massa mede a dificuldade em se alterar o estado de rotação de um corpo rígido. No caso de uma esfera, o momento de inércia em torno de um eixo que passa pelo seu centro é dado por 2MR 5 2 I , em que M é a massa da esfera e R seu raio. Para uma esfera de massa M = 25,0 kg e raio R = 15,0 cm, a alternativa que melhor representa o seu momento de inércia é: a) 22,50 102kg . m2 d) 0,22 kg . m2 b) 2,25 kg . m2 e) 22,00 kg . m2 c) 0,225 kg . m2 29 - (ITA-02) Um sistema é composto por duas massas idênticas ligadas por uma mola de constante k, e repousa sobre uma superfície plana, lisa e horizontal. Uma das massas é então aproximada da outra, comprimindo 2,0 cm da mola. Uma vez liberado, o sistema inicia um movimento com o sue centro de massa deslocando com velocidade de 18,0 cm/s numa determinada direção. O período de oscilação de cada massa é: a) 0,70 s b) 0,35 s c) 1,05 s d) 0,50 s e) Indeterminado, pois a constante da mola não é conhecida. 30 - (ITA-02) Um pequeno camundongo de massa M corre num plano vertical no interior de um cilindro de massa m e eixo horizontal. Suponha-se que o ratinho alcance a posição indicada na figura imediatamente no início de sua corrida, nela permanecendo devido ao movimento giratório de reação do cilindro, suposto ocorrer sem resistência de qualquer natureza. A energia despendida pelo ratinho durante um intervalo de tempo T para se manter na mesma posição enquanto corre é : 7 a) 2T 2g m 2 2 M E d) E = M g2 T2 b) E = M g2 T2 e) N.D.A. c) 2T 2g M 2 m E 31 - (ITA-01) Uma esfera de massa m e carga q está suspensa por um fio frágil e inextensível, feito de um material eletricamente isolante. A esfera se encontra entre as placas de um capacitor plano, como mostra a figura. A distância entre as placas é d, a diferença de potencial entre as mesmas é V e esforço máximo que o fio pode suportar é igual ao quádruplo do peso da esfera. Para que a esfera permaneça imóvel, em equilíbrio estável, é necessário que : a) 2 d qV < 15 mg b) 2 d qV < 4 (mg)2 c) 2 d qV < 15 (mg)2 d) 2 d qV < 16 (mg)2 e) 2 d qV > 15 mg 32 - (ITA-01) Duas partículas têm massas iguais a m e cargas iguais a Q. Devido a sua interação eletrostática, elas sofrem uma força F quando estão separadas de uma distância d. Em seguida, estas partículas são penduradas, a partir de um mesmo ponto, por fios de comprimento L e ficam equilibradas quando a distância entre elas é d1. A cotangente do ângulo que cada fio forma com a vertical, em função de m, g, d, d1, F e L, é a) m g d1 / (F d) b) m g L d1 / (F d2) c) m g d12 / (F d2) d) m g d2 / (F d12) e) (F d2) / m g d12 33 - (ITA-01) Um bloco com massa de 0,20 kg, inicialmente em repouso, é derrubado de uma altura de h = 1,20 m sobre uma mola cuja constante de força é k = 19,6 N/m. Desprezando a massa da mola, a distância máxima que a mola será comprimida é a) 0,24 m b) 0,32 m c) 0,48 m d) 0,54 m e) 0,60 m 34 - (ITA-00) Uma pilha de seis blocos, de mesma massa m , repousa sobre o piso de um elevador, como mostra a figura. O elevador está subindo em movimento uniformemente retardado com uma aceleração de módulo a . O módulo da força que o bloco 3 exerce no bloco 2 é dada por: A) )(3 agm (B) )(3 agm (C) )(2 agm (D) )(2 agm (E) )2( agm 35 - (ITA-00) Um corpo de massa m desliza sem atrito sobre uma superfície plana (e inclinada de um ângulo em relação a horizontal) de um bloco de massa M sob à ação da mola, mostrada na figura. Esta mola, de constante elástica k e comprimento natural C , tem suas extremidades respectivamente fixadas ao corpo de massa m e ao bloco. Por sua vez, o bloco pode deslizar sem atrito sobre a superfície plana e horizontal em que se apóia. O corpo é puxado até uma posição em que a mola seja distendida elasticamente a um comprimento L )( CL , tal que, ao ser liberado, o corpo passa pela posição em que a força elástica é nula. Nessa posição o módulo da velocidade do bloco é: (A) )](sen1[ sen)( 2 1 2 22 2 M CLmgCLkm (B) )](1[ sen 2 1 2 22 2 tgM CLmgCLkm d L d1 8 água 2r L 2r’ L’ M m (C) (D) )](1[ 2 2 22 2 tgM CL k m (E) 0 36 - (ITA-99) Um brinquedo que as mamães utilizam para enfeitar quartos de crianças é conhecido como “mobile”. Considere o “mobile” de luas esquematizado na figura abaixo. As luas estão presas por meio de fios de massas desprezíveis a três barras horizontais, também de massas desprezíveis. O conjunto todo está em equilíbrio e suspenso num único ponto A. Se a massa da lua 4 é de 10g, então a massa em quilograma da lua é: a) 180 b) 80 c) 0,36 d) 0,18 e) 9 37 - (ITA-99) Duas esferas metálicas homogêneas de raios r’ e r’’ e massas específicas de 5 e 10 g/cm3, respectivamente, têm mesmo peso P no vácuo. As esferas são colocadas nas extremidades de uma alavanca e o sistema todo mergulhado em água, como mostra a figura abaixo. A razão entre os dois braços de alavanca (L/L’) para que haja equilíbrio é igual a: a) ½ b) 9/4 c) 9/8 d) 1 e) 9/2 38 - (ITA-99) Uma esfera homogênea de carga q e massa m de 2g está suspensa por um fio de massa desprezível em um campo elétrico cujas componentes x e y têm intensidades N/C 10 x E e 10 x E 5y 5 x 1/3 CN , respectivamente, como mostra a figura abaixo. Considerando que a esfera está em equilíbrio para = 600, qual é a força de tração no fio? a) 9,8 x 10-3 N b) 1,96 x 10-2 N c) Nula d) 1,70 x 10-3 N e) 7,17 x 10-3 N 39 - (ITA-99) Um bloco de massa M desliza por uma superfície horizontal sem atrito, empurrado por uma força F , como mostra a figura abaixo. Esse bloco colide com outro de massa m em repouso, suspenso por uma argola de massa desprezível e também em atrito. Após a colisão, o movimento é mantido pela mesma força F , tal que o bloco de massa m permanece unido ao de massa M em equilíbrio vertical, devido ao coeficiente de atrito estático e existente entre os dois blocos. Considerando g a aceleração da gravidade e 0V a velocidade instantânea do primeiro bloco logo antes da colisão, a potência requerida para mover o conjunto, logo após a colisão, tal que o bloco de massa m não deslize sobre o outro, é dada pela relação: a) e 0V)mM(g b) e 0gmV c) )mM( gMV e 0 d) )mM( gmV e 0 e) e 0gMV 40 - (ITA-99)Um pêndulo é constituído por uma partícula de massa m suspensa por um fio de massa desprezível, flexível e inextensível, de comprimento L. O pêndulo é solto a partir do repouso, na posição A, e desliza sem atrito ao longo de um plano de inclinação , como mostra a figura. Considere que o corpo abandona suavemente o plano no ponto B, após percorrer uma distância d sobre ele. A tração no fio, no instante em que o corpo deixa o plano, é: ])[()( sen)()( 2 1 2 2 2 MtgMmMm CLmgCLkm m, q y x 9 a) mg ) L d ( cos b) mg cos c) 3 mg ) L d ( sen d) mg ) L d ( sen e) 3 mg. 41 - (ITA-99) Suponha um cenário de ficção científica em que a Terra é atingida por um imenso meteoro. Em conseqüência do impacto, somente o módulo da velocidade da Terra é alterado, sendo V0 seu valor imediatamente após o impacto, como mostra a figura abaixo. O meteoro colide com a Terra exatamente na posição onde a distância entre a Terra e o Sol é mínima(distância AO = R na figura). Considere a atração gravitacional exercida pelo Sol, tido como referencial inercial, como a única força de interação que atua sobre a Terra após a colisão, e designe por M a massa do Sol e por G a constante de gravitação universal. Considere ainda que o momento angular da Terra seja conservado, isto é, a quantidade de módulo sen|v||r|m permanece constante ao longo da nova trajetória elíptica da Terra em torno do sol (nessa expressão), m é a massa da Terra, |r| é o módulo do vetor posição da Terra em relação ao Sol, |v| o módulo da velocidade da Terra e o ângulo entre V e r ). A distância (OB), do apogeu ao centro do Sol, da trajetória que a Terra passa a percorrer após o choque com o meteoro, é dada pela relação: a) 2 0 2 0 2 RV - 2GM VR b) 2 0 2 0 2 RV 2GM VR c) 2 0 22 RV 2GM senVR d) 2 0 2 0 2 RV2GM VR e) R 42 - (ITA-98) Um caixote de peso W é puxado sobre um trilho horizontal por uma força de magnitude F que forma um ângulo em relação à horizontal, como mostra a figura. Dado que o coeficiente de atrito estático entre o caixote e o trilho é , o valor mínimo de F, a partir de qual seria possível mover o caixote, é: a) 1 W2 b) tan1 Wsen c) tan1 Wsen d) tan1 Wsec e) (1 – tan )W 43 - (ITA-98) Uma massa m em repouso divide-se em duas partes, uma com massa 2m/3 e outra com massa m/3. Após a divisão, a parte com massa m/3 move-se para a direita com uma velocidade de módulo v1. Se a massa m estivesse se movendo para a esquerda com velocidade de módulo v antes da divisão, a velocidade da parte m/3 depois da divisão seria: a) vv 3 1 1 para a esquerda b) (v1 - v) para a esquerda. c) (v1 - v) para a direita. d) vv 3 1 1 para a direita. e) (v1 + v) para a direita. 44 - (ITA-98) Suponha que há um vácuo de 3,0 x 104 Pa dentro de uma campânula de 500 g na forma de uma pirâmide reta de base quadrada apoiada sobre uma mesa lisa de granito. As dimensões da pirâmide são as mostradas na figura e a pressão atmosférica local é de 1,0 x 105 Pa. O módulo da força F necessária para levantar a campânula na direção perpendicular à mesa é ligeiramente maior do que: a) 700N. b) 705 N. c) 1680N. d) 1685N. e) 7000 N. 45 - (ITA-98) Suponha que o elétron em um átomo de hidrogênio se movimenta em torno do próton em uma órbita circular de raio R. Sendo m a massa do elétron e q o módulo da carga de ambos, elétron e próton, conclui-se que o módulo da velocidade do elétron é proporcional a: a) m R q b) mR q c) R m q d) m qR e) m Rq2 L A B m 10 46 - (ITA-98) Considere um bloco cúbico de lado d e massa m em repouso sobre um plano inclinado de ângulo , que impede o movimento de um cilindro de diâmetro d e massa m idêntica à do bloco, como mostra a figura. Suponha que o coeficiente de atrito estático entre o bloco e o plano seja suficientemente grande para que o bloco não deslize pelo plano e que o coeficiente de atrito estático entre o cilindro e o bloco seja desprezível. O valor máximo do ângulo do plano inclinado, para que a base do bloco permaneça em contato com o plano, é tal que: a) sen = 1/2. b) tang = 1 c) tan = 2. d) tan = 3 e) cotg =2. 47 - (ITA-98) Uma bala de massa 10 g é atirada horizontalmente contra um bloco de madeira de 100 g que está fixo, penetrando nele 10 cm até parar. Depois, o bloco é suspenso de tal forma que se possa mover livremente e uma bala idêntica à primeira é atirada contra ele. Considerando a força de atrito entre a bala e a madeira em ambos os casos como sendo a mesma, conclui-se que a segunda bala penetra no bloco a uma profundidade de aproximadamente: a) 8,0 cm. b) 8,2 cm. c) 8,8 cm. d) 9,2 cm. e) 9,6 cm. 48 - (ITA-98) Um bloco maciço requer uma potência P para ser empurrado, com uma velocidade constante, para subir uma rampa inclinada de um ângulo em relação à horizontal. O mesmo bloco requer uma potência Q quando empurrado com a mesma velocidade em uma região plana de mesmo coeficiente de atrito. Supondo que a única fonte de dissipação seja o atrito entre o bloco e a superfície, conclui-se que o coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície é: a) P Q b) Q-P Q c) Q-P Qsen d) Qcos-P Q e) Qcos-P Qsen 49 - (ITA-97) Um corpo de massa m é colocado no prato A de uma balança de braços desiguais e equilibrado por uma massa p colocada no prato B. Esvaziada a balança, o corpo de massa m é colocado no prato B e equilibrado por uma massa q colocada no prato A. O valor da massa m é: a) pq. b) pq . c) 2 qp . d) 2 qp . e) qp pq . 50 - (ITA-97) O primeiro planeta descoberto fora do sistema solar, 51 Pegasi B, orbita a estrela 51 Pegasi, completando uma revolução a cada 4,2 dias. A descoberta do 51 Pegasi B, feita por meios espectroscópicos, foi confirmada logo em seguida por observação direta do movimento periódico da estrela devido ao planeta que a orbita. Conclui-se que 51 Pegasi B orbita a estrela 51 Pegasi à 1/20 da distância entre o Sol e a Terra. Considere as seguintes afirmações: se o semi-eixo maior da órbita do planeta 51 Pegasi B fosse 4 vezes maior do que é, então: I – A amplitude do movimento periódico da estrela 51 Pegasi, como visto da Terra, seria 4 vezes maior do que é. II – A velocidade máxima associada ao movimento periódico da estrela 51 Pegasi, como visto da Terra, seria 4 vezes maior do que é. III – O período de revolução do planeta 51 Pegasi B seria de 33,6 dias. Das afirmativas mencionadas: a) Apenas I é correta. b) Apenas I e II são corretas. c)Apenas I e III são corretas. d)Apenas II e III são corretas. e) As informações fornecidas são insuficientes para concluir quais são corretas. 51 - (ITA-97) Um recipiente de raio R e eixo vertical contém álcool até uma altura H. Ele possui, à meia altura da coluna de álcool, um tubo de eixo horizontal cujo diâmetro d é pequeno comparado a altura da coluna de álcool, como mostra a figura. O tubo é vedado por um êmbolo que impede a saída de álcool, mas que pode deslizar sem atrito através do tubo. Sendo a massa específica do álcool, a magnitude da força F necessária para manter o êmbolo sua posição é: a) g H R2. b) g H d2. c) ( g H R d )/2. d) ( g H R2)/2. e) ( g H d2)/8. 52 - (ITA-97) Um certo volume de mercúrio, cujo coeficiente de dilatação volumétrico é m, é introduzido 11 num vaso de volume V0, feito de vidro de coeficiente de dilatação volumétrico v. O vaso com mercúrio, inicialmente a 0oC, é aquecido a uma temperatura T (em ºC). O volume da parte vazia do vaso à temperatura T é igual ao volume da parte vazia do mesmo a 0oC. O volume de mercúrio introduzido no vaso a 0oC é: a) (v/m)V0 b) (m/v)V0 c) (m/v)[ 273/(T + 273)]V0 d) [1– (v/m)]V0 e) [1 – (m/v)]V0 53 - (ITA-97) Uma pequena esfera de massa m e carga q, sob a influência da gravidade e da interação eletrostática, encontra-se suspensas por duas cargas Q fixas, colocadas a uma distância d no plano horizontal, como mostrado na figura. Considere que a esfera e as duas cargas fixas estejam no mesmo plano vertical, e que sejam iguais a os respectivos ângulos entre a horizontal e cada reta passando pelos centros das cargas fixas e da esfera. A massa da esfera é então: a) [4 / (4 0)] (q Q / d2) [(cos2 )/g] b) [4 / (4 0)] (q Q / d2) [(sen )/g] c) [8 / (4 0)] (q Q / d2) [(cos2 )/g] d) [8 / (4 0)] (q Q / d2) [(cos2 sen)/g] e) [4 / (4 0)] (q Q / d2) [(cos2 sen2 )/g] 54 - (ITA-97) Considere um bloco de base d e altura hem repouso sobre um plano inclinado de ângulo . Suponha que o coeficiente de atrito estático seja suficientemente grande para que o bloco não deslize pelo plano. O valor máximo da altura h para que a base d permaneça em contato com o plano é: a) d / . b) d / sen . c) d / sen2 . d) d / cotg . e) d cotg / sen . 55 - (ITA-97) Um pequeno bloco, solto com velocidade nula a uma altura h, move-se sob o efeito da gravidade e sem atrito sobre um trilho em forma de dois quartos de circulo de raio R que se tangenciam, como mostra a figura. A mínima altura inicial h que acarreta a saída do bloco, do trilho, após o ponto A é: a) 4 R/3. b) 5 R/4. c) 3 R/2. d) 5 R/3. e) 2 R. 56 - (ITA-96) Um avião a jato se encontra na cabeceira da pista com sua turbina ligada e com os freios acionados, que o impedem de se movimentar. Quando o piloto aciona a máxima potência, o ar é expelido a uma razão de 100 kg por segundo a uma velocidade de 600 m/s em relação ao avião, Nessas condições: a) A força transmitida pelo ar expelido ao avião é nula, pois um corpo não pode exercer força sobre si mesmo. b) As rodas do avião devem suportar uma força horizontal igual a 60 kN. c) Se a massa do avião é de 7 x 103 kg o coeficiente de atrito mínimo entre as rodas e o piso deve ser de 0,2. d) Não é possível calcular a força sobre o avião com os dados fornecidos. e) Nenhuma das afirmativas acima é verdadeira. 57 - (ITA-96) No campeonato mundial de arco e flecha dois concorrentes discutem sobre Física que está contida na arte do arqueiro. Surge então a seguinte dúvida quando o arco está esticado, no momento do lançamento da flecha, a força exercida sobre a corda pela mão do arqueiro é igual a: I- força exercida pela outra mão sobre a madeira do arco; II- tensão da corda; II- força exercida sobre a flecha pela corda no momento em que o arqueiro larga a corda; Neste caso a) Todas as afirmativas são verdadeiras. b) Todas as afirmativas são falsas. c) Somente I e III são verdadeiras. d) Somente I e II são verdadeiras. e) Somente II é verdadeira. 58 - (ITA-96) Fazendo compras num supermercado, um estudante utiliza dois carrinhos. Empurra o primeiro de massa m, com uma força F, horizontal, o qual, por sua vez, empurra outro de massa M sobre um assoalho plano e horizontal. Se o atrito entre os carrinhos e o assoalho puder ser desprezado, pode-se afirmar que a força que está aplicada sobre o segundo carrinho é: a) F b) MF/(m + M) c) F(m + M)/M d) F/2 e) Outra expressão diferente. 12 59 - (ITA-96) Considere as três afirmativas abaixo sobre um aspecto de Física do cotidiano. I - Quando João começou a subir pela escada de pedreiro apoiada numa parede vertical, e já estava no terceiro degrau, Maria grita para ele: - “Cuidado João, você vai acabar caindo pois a escada está muito inclinada e vai acabar deslizando”. II - João responde: -“Se ela não deslizou até agora que estou no terceiro degrau, também não deslizará quando eu estiver no último”. III - Quando João chega no meio da escada fica com medo e dá total razão à Maria. Ele desce da escada e diz a Maria: “Como você é mais leve do que eu, tem mais chance de chegar ao fim da escada com a mesma inclinação, sem que ela deslize”. Ignorando o atrito da parede: a) Maria está certa com relação a I mas João errado com relação a II. b) João está certo com relação a II mas Maria errada com relação a I. c) As três estão fisicamente corretas. d) Somente a afirmativa I é fisicamente correta. e) Somente a afirmativa III é fisicamente correta. 60 - (ITA-96) Dois blocos de massa M estão unidos por um fio de massa desprezível que passa por uma roldana com um eixo fixo. Um terceiro bloco de massa m é colocado suavemente sobre um dos blocos, como mostra a figura. Com que força esse pequeno bloco de massa m pressionará o bloco sobre o qual foi colocado? a) 2.M.m.g/(2M+m) b) m.g c) (m – M).g d) m.g/(2M+m) e) Outra expressão. 61 - (ITA-95) Um pêndulo simples no interior de um avião tem a extremidade superior do fio fixa no teto. Quando o avião está parado o pêndulo fica na posição vertical. Durante a corrida para a decolagem a aceleração a do avião foi constante e o pêndulo fez um ângulo com a vertical. Sendo g a aceleração da gravidade, a relação entre o a, e g é: a) g2 = (1 – sen2)a2 b) g2 = (a2 + g2 )sen2 c) a = g tg d) a = g sen cos e) g2 = a2sen2 + g2cos2 62 - (ITA-95) Dois blocos de massas m1 = 3,0 kg e m2 = 5,0 kg deslizam sobre um plano, inclinado de 60 com relação à horizontal, encostados um no outro com o bloco 1 acima do bloco 2. Os coeficientes de atrito cinético entre o plano inclinado e os blocos são 1c = 0,40 e 2c = 0,6 respectivamente, para os blocos 1 e 2. Considerando a aceleração da gravidade g = 10 m/s2, a aceleração a1 do bloco 1 e a força F12 que o bloco 1 exerce sobre o bloco 2 são respectivamente, em N: a) 6,0 m/s2; 2,0 b) 0,46m/s2; 3,2 c) 1,1 m/s2; 17 d) 8,5 m/s2; 26 e) 8,5 m/s2; 42 63 - (ITA-95) A figura ilustra um carrinho de massa m percorrendo um trecho de uma montanha russa. Desprezando-se todos os atritos que agem sobre ele e supondo que o carrinho seja abandonado em A, o menor valor de h para que o carrinho efetue a trajetória completa é: a) (3R)/2 b) (5R)/2 c) 2R d) 2/)gR5( e) 3R 64 - (ITA-95) Um pingo de chuva de massa 5,0.10– 5 kg cai com velocidade constante de uma altitude de 120 m, sem que sua massa varie, num local onde a aceleração da gravidade g é 10 m/s. Nestas condições, a força de atrito Fa do ar sobre a gota e a energia Ea dissipada durante a queda são respectivamente: a) 5,0 . 10– 4 N; 5,0 .10– 4 J b) 1,0 . 10– 3 N; 1,0 .10– 1 J c) 5,0 . 10– 4 N; 5,0 .10– 2 J d) 5,0 . 10– 4 N; 6,0 .10– 2 J e) 5,0 . 10– 4 N; 0 J 65 - (ITA-95) A figura abaixo mostra um tubo cilíndrico com secção transversal constante de área S = 1,0.10– 2 m2 aberto nas duas extremidades para a atmosfera cuja pressão é Pa = 1,0.105 Pa. Uma certa quantidade de gás ideal está aprisionada entre dois pistões A e B que se movem sem atrito. A massa do pistão A é desprezível e a do pistão B é M. O pistão B está apoiado numa mola de constante elástica K = 2,5 . 103 N/m e a aceleração da gravidade g = 10 m/s2. Inicialmente, a distância de equilíbrio entre os pistões é de 0,50 m. Uma massa de 25 kg é colocada vagarosamente sobre A, mantendo-se constante a temperatura. O deslocamento do pistão A para baixo, até a nova posição de equilíbrio, será: M M m R m h A 13 a) 0,40 m b) 0,10 m c) 0,25 m d) 0,20 m e) 0,50 m 66 - (ITA-95) Um recipiente formado de duas partes cilíndricas sem fundo, de massa m = 1,00kg cujas dimensões estão representadas na figura encontra-se sobre uma mesa lisa com sua extremidade inferior bem ajustada à superfície da mesa. Coloca-se um líquido no recipiente e quando o nível do mesmo atinge uma altura h = 0,050 m, o recipiente sob ação do líquido se levanta. A massa específica desse líquido é, em g/cm3: a) 0,13 b) 0,64 c) 2,55 d) 0,85 e) 0,16 67 - (ITA-94) Uma barra homogênea de peso P tem uma extremidade apoiada num assoalho horizontal e a outra numa parede vertical. O coeficiente de atrito com relação ao assoalho e com relação à parede são iguais a . Quando a inclinação da barra com relação à vertical é de 45, a barra encontra-se na iminência de deslizar. Podemos então concluir que o valor de é : a) 1 – )2/2( b) 2 – 1 c) 1/2 d) 2/2 e) 2 – 2 68 - (ITA-94) Um fio tem presa uma massa M numa das extremidades e na outra, uma polia que suporta duas massas; m1 = 3,00 kg e m2 = 1,00 kg unidas por um outro fio como mostra a figura. Os fios têm massas desprezíveis e as polias são ideais. Se CD = 0,80m e a massa M gira com velocidade angular constante = 5,00 rad/s numa trajetória circular em torno do eixo vertical passando por C, observa-se que o trecho ABC do fio permanece imóvel. Considerando a aceleração da gravitacional g = 10,0 m/s2, a massa M deverá ser: a) 3,00 Kg b) 4,00 kg c) 0,75 kg d)1,50 kg e) 2,50 kg 69 - (ITA-94) Um navio navegando à velocidade constante de 10,8 km/h consumiu 2,16 toneladas de carvão em um dia. Sendo = 0,10 o rendimento do motor e q = 3,00.107J/kg o poder calorífico de combustão do carvão, a força de resistência oferecida pela água e pelo ar ao movimento do navio foi de: a) 2,5 . 10 4 N b) 2,3 . 10 5 N c) 5,0 . 10 4 N d) 2,2 . 10 2 N e) 7,5 . 10 4 N 70 - (ITA-94) Duas massas, m e M estão unidas uma à outra por meio de uma mola de constante elástica K. Dependurando-as de modo que M fique no extremo inferior o comprimento da mola é L1. Invertendo as posições das massas o comprimento da mola passa a ser L2. O comprimento L0 da mola quando não submetido a força é: a) L0 = (mL1 – ML2)/ (m - M) b) L0 = (ML1 – mL2)/ (m - M) c) L0 = (ML1 + mL2)/ (m + M) d) L0 = (mL1 + ML2)/ (m + M) e) L0 = (ML1 + mL2)/ (m – M) 71 - (ITA-94) Dois blocos de mesma massa, um com volume V1 e densidade d1 e outro com densidade d2 < d1 são colocados cada qual num prato de uma balança de dois pratos. A que valor mínimo de massa deverá ser sensível esta balança para que se possa observar a diferença entre uma pesagem em atmosfera composta de um gás ideal de massa molecular à temperatura T e pressão P e uma pesagem no vácuo ? a) (PV1/RT)[(d1 – d2)/d2] b) (PV1/RT)[(d2 – d1)/d2] c) (PV1/RT)[(d1 – d2)/d1] d) (PV1/RT)[ d2/(d1 – d2)] e) (PV1/RT)[d1/(d1 – d2)] 72 - (ITA-93) Um pedaço de madeira homogêneo, de seção transversal constante A e comprimento L, repousa sobre uma mesa fixa no chão. A madeira está com 25% do seu comprimento para fora da mesa, como mostra a figura. Aplicando uma força P = 300 N no ponto B a madeira começa a se deslocar de cima da mesa. Qual é o valor real do peso Q da madeira? a) Q = 150 N. b) Q = 300 N. c) Q = 400 N. d) Q = 600 N. e) Q = 900 N. 0,10 m 0,20 m h M D A B C m1 m2 A B 14 73 - (ITA-93) Um pequeno bloco de madeira de massa m = 2,0 kg se encontra sobre um plano inclinado que está fixo no chão, como mostra a figura. Qual é a força F com que devemos pressionar o bloco sobre o plano para que o mesmo permaneça em equilíbrio? O coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície do plano inclinado é = 0,40. Dados: comprimento do plano inclinado, L = 1,0 m; h = 0,6 m; aceleração da gravidade, g = 9,8 m/s2. a) F = 13,7 N. b) F = 15,0 N. c) F = 17,5 N. d) F = 11,2 N. e) F = 10,7 N. 74 - (ITA-93) Um corpo de peso P desliza sobre uma superfície de comprimento , inclinada com relação a horizontal de um ângulo . O coeficiente de atrito cinético entre o corpo e a superfície é e a velocidade inicial do corpo é igual a zero. Quanto tempo demora o corpo para alcançar o final da superfície inclinada? a) g/2 b) )]cos(seng/[3 c) )]cos(seng/[2 d) )]cos(seng/[3 e) )]cos(seng/[2 75 - (ITA-93) Uma haste metálica de seção retangular de área A e de comprimento L é composta de dois materiais de massas específicas 1 e 2. Os dois materiais constituem hastes homogêneas de comprimentos L1 e L2, com L1 + L2 = L e L1 = 3L2 soldadas nas extremidades. Colocada a haste sobre um cutelo verifica-se que o equilíbrio é atingido na situação indicada na figura. Calcule a relação 1 / 2. a) 1 / 2 = 1 b) 1 / 2 = 2 c) 1 / 2 = 3 d) 1 / 2 = 2,5 e) 1 / 2 = 0,4 76 - (ITA-93) Um recipiente, cujas secções retas dos êmbolos valem S1 e S2, está cheio de um líquido de densidade , como mostra a figura. Os êmbolos estão unidos entre si por um arame fino de comprimento . Os extremos do recipiente estão abertos. Despreze o peso dos êmbolos, do arame e quaisquer atritos. Quanto vale a tensão T no arame a) T = g S1S2 /(S1 – S2). b) T = g (S1)2 /(S1 – S2) . c) T = g (S2)2 /(S1). d) T = g (S1)2 /( S2). e) T = g (S2)2/(S1 – S2). 77 - (ITA-93) Uma corda esticada a 1,00 m de comprimento e um tubo aberto em uma das extremidades também com 1,00 m de comprimento, vibram com a mesma freqüência fundamental. Se a corda está esticada com uma força de 10,0 N e a velocidade do som no ar é 340 m/s, qual é a massa da corda? a) 8,7 . 10– 5 Kg. b) 34,0. 10– 5 Kg. c) 17,4. 10– 5 Kg. d) 3,5. 10– 5 Kg. e) A situação colocada é impossível fisicamente. 78 - (ITA-93) Uma pequena esfera metálica, de massa m, está suspensa por um fio fino de massa desprezível, entre as placas de um grande capacitor plano, como mostra a figura. Na ausência de qualquer carga tanto no capacitor quanto na esfera o período de oscilação da esfera é T = 0,628 s. Logo em seguida uma carga + e é colocada sobre a esfera e a placa superior do capacitor é carregada positivamente. Nessas novas condições o período de oscilação da esfera torna-se T = 0,314 s. Qual é a força que o campo elétrico do capacitor exerce sobre a esfera? a) F = 3 mg. b) F = 2 mg. c) F = mg. d) F = 6 mg. e) F = 3 mg./2 79 - (ITA-92) Na figura abaixo, a massa esférica M pende de um fio de comprimento L, mas está solicitada para a esquerda por uma força F que mantém a massa apoiada contra uma parede vertical P, sem atrito. Determine os valores de F e de R (reação da parede) (O raio da esfera <<L). h L/2 L/2 15 F R a) 3 32Mg 3 3Mg b) 3 38Mg 3 38Mg c) 3 34Mg 3 3Mg d) 3 38Mg 3 34Mg e) 3Mg 2 3Mg 80 - (ITA-92) Um bloco de massa igual a 5,0 kg é puxado para cima por uma força F = 50 N sobre o plano inclinado da figura, partindo do repouso. Use g = 10 m/s2. O coeficiente de atrito cinético plano-bloco é = 0,25. a) Calcule a energia cinética com que o bloco chega ao topo do plano. b) Calcule a aceleração do bloco em função do tempo. c) Escreva a velocidade do bloco em função do tempo. Ec(J) a(m/s2) v(m/s) a) 20 1,0 0,5 t2. b) 25 1,2 0,6 t2. c) 50 2,4 1,2 t. d) 25 1,2 1,2 t. e) 15 1,0 0,4 t. 81 - (ITA-92)Seja F a resultante das forças aplicadas a uma partícula de massa m, velocidade V e aceleração a . Se a partícula descrever uma trajetória plana, indicada pela curva tracejada em cada um dos esquemas a seguir, segue-se que aquele que relaciona corretamente os vetores coplanares, v, a e F é: a) b) c) d) e) 82 - (ITA-92) No dispositivo da figura, bolas de gude de 20 g cada uma estão caindo, a partir do repouso, de uma altura de 1 metro, sobre a plataforma de uma balança. Elas caem a intervalos de tempos iguais t e após o choque estão praticamente paradas, sendo imediatamente retiradas da plataforma. Sabendo que o ponteiro da balança indica, em média, 20 kg, e que a aceleração da gravidade vale 10m/s2, podemos afirmar que a freqüência de queda é: a) 20 bolas por segundo b) 20 5 bolas por segundo c) 1/60 bolas por segundo d) 103 5 bolas por segundo e) 102 bolas por segundo 83 - (ITA-92) Uma forma de medir a massa m de um objeto em uma estação espacial com gravidade zero é usar um instrumento como mostrado na figura. Primeiro o astronauta mede a freqüência f0 de oscilação de um sistema elástico de massa m0 conhecida. Após, a massa desconhecida é acionada a este sistema e uma nova medida da freqüência, f, de oscilação é tomada. Como podemos determinar a massa desconhecidaa partir dos dois valores de medida da freqüência? a) m = m0 (f0 / f)2 b) m = m0 (f02 – f2) c) m = m0 [(f0 / f)2 – 1] d) m = m0 [ (f0 / f)2 – 2] e) m = m0 [ (f0 / f)2 + 1] 84 - (ITA-91) Uma luminária cujo peso é P está suspensa por duas cordas AC e BC que (conforme a figura ao lado) formam com a horizontal ângulos iguais a . Determine a força de tensão T em cada corda. M R F 60o . P /2 d 45 h = 3,0 m F v F a m v a m F m F a v F a m F a m v 1 m m0 k 16 a) T = cos2 P b) T= sen2 P c) T= tg P 2 d) T= 2 cosP e) Nenhuma das anteriores 85 - (ITA-91)Em uma região do espaço onde existe um campo elétrico uniforme E , dois pêndulos simples de massas m = 0,20 kg e comprimento são postos a oscilar. A massa do primeiro pêndulo está carregada com q1 = +0,20 C e a massa do segundo pêndulo com q2 = – 0,20 C. São dados que a aceleração da gravidade local é g = 10,0 m/s2, que o campo elétrico tem mesmas direção e sentido que g e sua intensidade é | E | = 6,0 V/m. A razão p1/p2, entre os períodos p1 e p2 dos pêndulos 1 e 2, é: a) 1/4 b) 1/2 c) 1 d) 2 e) 4 86 - (ITA-90) Uma metralhadora dispara 200 balas por minuto. Cada bala tem 28 g e uma velocidade de 60 m/s. Neste caso a metralhadora ficará sujeita a uma força média, resultante dos tiros, de: a) 0,14N b) 5,6 N c) 55 N d) 336 N e) outro valor 87 - (ITA-90) A figura abaixo representa três blocos de massas M1 = 1,00 kg, M2 = 2,50 kg e M3 = 0,50 kg, respectivamente. Entre os blocos e o piso que os apóia existe atrito, cujos coeficientes cinético e estático são, respectivamente, 0,10 e 0,15, e a aceleração da gravidade vale 10,0 m/s2. Se ao bloco M1 for aplicada uma força F horizontal de 10,00 N, pode-se afirmar que a força que bloco 2 aplica sobre o bloco 3 vale: a) 0,25N b) 10,00N c) 2,86N d) 1,25N e) Nenhuma das anteriores. 88 - (ITA-90) Um projétil de massa m e velocidade v atinge um objeto de massa M, inicialmente imóvel. O projétil atravessa o corpo de massa M e sai dele com velocidade v/2. O corpo que foi atingido desliza por uma superfície sem atrito, subindo uma rampa até a altura h. Nestas condições podemos afirmar que a velocidade inicial do projétil era de: a) v = 2gh m 2M b) v = 2 gh m M 2 c) v = 2 gh m M d) v = 8gh e) v = 2 gh 89 - (ITA-89) Um semi-disco de espessura e e massa m= 2,0 g está apoiada sobre um plano horizontal, mantendo-se na posição indicada em virtude da aplicação de uma força F , no ponto Q. O centro de gravidade G é tal que OG = 0,10 m; o raio do disco é r = 0,47 m e o ângulo vale 30 o. O valor de F neste caso é : A ) 19,6 N B ) 7,2 N C ) 1,2 N D ) 2,4 N E ) 2,9 N 90 - (ITA-89) As figuras representam sistemas de eixos, um dos quais (0, x, y, z) é inercial e o outro (0’, x’, y’, z’) está em movimento relativamente ao primeiro. v, a e , representam respectivamente: velocidade, aceleração e velocidade angular, todas constantes. Observadores ligados aos referenciais (0’, x’, y’, z’) observam, nos seus referenciais, uma partícula de massa m dotada de aceleração a . Qual dos observadores poderá escrever a expressão F = m a , onde F é a força que atua na partícula de massa m , medida no referencial inercial (0, x, y, z) ? E) Nenhum deles poderá escrever a expressão F = m a A B C 1 2 3 m v M M h 17 91 - (ITA-89) Um corpo desliza sobre um plano inclinado, cujo coeficiente de atrito de deslizamento é = 3 /3. Qual deve ser o ângulo do plano com a horizontal para que a velocidade do corpo de mantenha constante ? A ) 15 o . D ) 60 o . B ) 30 o . E ) 75 o . C ) 45 o . 92 - (ITA-89) No caso da questão anterior, qual deve ser o módulo da força F que aplicada ao corpo, paralelamente ao plano, conduz o corpo para cima com velocidade constante ? A ) 2 2 mg D ) mg B ) 3 3 mg E ) 2 3 3 mg C ) 1 2 mg 93 - (ITA-89) Dois pêndulos simples, P1 e P2 , de comprimento L1 e L 2 , estão indicados na figura. Determine L 2 em função de L1 para que a situação indicada se repita a cada 5 oscilações completas de P1 e 3 oscilações completas de P2. A ) L 2 = 1,66…L 1 B ) L 2 = 2,77… L 1 C ) L 2 = 0,60 L 1 D ) L 2 = 0,36 L 1 E ) L 2 = 15 L 1 94 - (ITA-89) Um anel de cobre, a 25 oC, tem um diâmetro interno de 5,00 cm. Qual das opções abaixo corresponderá ao diâmetro interno deste mesmo anel a 275 oC, admitindo-se que o coeficiente de dilatação térmica do cobre no intervalo 0 oC a 300 oC é constante e igual a 1,60.10 -5 (oC) -1 ? A ) 4,94 cm D ) 5,08 cm B ) 5,00 cm E ) 5,12 cm C ) 5,02 cm 95 - (ITA-88) As massas m1 = 3,0 kg e m2 = 1,0 kg foram fixadas nas extremidades de uma haste homogênea, de massa desprezível e 40 cm de comprimento. Este sistema foi colocado verticalmente sobre uma superfície plana, perfeitamente lisa, conforme mostra a figura, e abandonado. A massa m1 colidirá com a superfície a uma distância x do ponto P dada por: ( ) A. x = 0 (no ponto P) ( ) B. x = 10 cm ( ) C. x = 20 cm ( ) D. x = 30 cm ( ) E. x = 40 cm 96 - (ITA-88) Uma bola de massa m é lançada, com velocidade inicial v0 , para o interior de um canhão de massa M, que se acha inicialmente em repouso sobre uma superfície lisa e sem atrito, conforme mostra a figura. O canhão é dotado de uma mola, que estava distendida, fica comprimida ao máximo e a bola fica aderida ao sistema, mantendo a mola na posição de compressão máxima. Supondo que a energia mecânica do sistema permaneça constante, a fração da energia cinética inicial da bola que ficará armazenada em forma de energia potencial elástica será igual a: ( ) A. m / M ( ) B. M /m ( ) C. M / ( m + M ) ( ) D. m / ( m + M ) ( ) E. 1,0 97 - (ITA-88) Um motoqueiro efetua uma curva de raio de curvatura de 80 m a 20 m/s num plano horizontal. A massa total (motoqueiro + moto) é de 100 kg. Se o coeficiente de atrito estático entre o pavimento e o pneu do moto vale 0,6 , podemos afirmar que: a máxima força de atrito estático fa e a tangente trigonométrica do ângulo de inclinação , da moto em relação à vertical, serão dados respectivamente por: fa ( N ) tg ( ) A. 500 0,5 ( ) B. 600 0,5 ( ) C. 500 0,6 ( ) D. 600 0,6 ( ) E. 500 0,3 98 - (ITA-88) Uma pessoa de massa m1 encontra-se no interior de um elevador de massa m2 . Quando na ascensão, o sistema encontra-se submetido a uma força de intensidade Fresultante , e o assoalho do elevador atua sobre a pessoa com uma força de contato dada por: ( ) A. m1 F m1 + m2 + m1 g F = Fresultante ( ) B. m1 F m1 + m2 – m1 g ( ) C. m1 F m1 + m2 ( ) D. m1 + m2 m2 F 18 ( ) E. m2 F m1 + m2 99 - (ITA-88) Um aparelho comumente usado para se testar a solução de baterias de carro, acha-se esquematizado na figura ao lado. Consta de um tubo de vidro cilíndrico ( V ) dotado de um bulbo de borracha (B) para a sucção do líquido. O conjunto flutuante (E) de massa 4,8 g consta de uma porção A de volume 3,0 cm3 presa numa extremidade de um estilete de 10,0 cm de comprimento e secção reta de 0,20 cm2 . Quando o conjunto flutuante a presenta a metade da haste fora do líquido, a massa específica da solução será de: ( ) A. 1,0 g / cm3 ( ) B. 1,2 g / cm3 ( ) C. 1,4 g / cm3 ( ) D. 1,6 g / cm3 ( ) E. 1,8 g / cm3 100 - (ITA-87) Um hemisfério homogêneo de peso P e raio a repousa sobre uma mesa horizontal perfeitamente lisa. Um ponto A do hemisfério está atado a um ponto B da mesa por um fio inextensível, cujo peso é desprezível.O centro de gravidade do hemisfério é o ponto C. Nestas condições a tensão no fio é: ( ) A. T = P oc a tg ( ) B. T = P oc a sen ( ) C. T = P oc a ( 1-cos ) ( ) D. T = P oc a tg ( ) E. T = P oc a sen 101 - (ITA-87) Uma das extremidades de uma corda de peso desprezível está atada a uma massa M1 que repousa sobre um cilindro fixo, liso, de eixo horizontal. A outra extremidade está atada a uma outra massa M2 . Para que haja equilíbrio na situação indicada, deve-se ter: ( ) A. M2 = 3 M1 / 4 ( ) B. M2 = 3 M1 / 4 ( ) C. M2 = M1 /2 ( ) D. M2 = M1 / 3 ( ) E. M2 = M1 / 4 102 - (ITA-87) Dois pêndulos simples, respectivamente de massas 1 e 2 são simultaneamente abandonados para pôr-se em oscilação. Constata-se que a cada quatro ciclos do primeiro a situação inicial é restabelecida identicamente. Nessas condições pode-se afirmar que necessariamente: ( ) A. O pêndulo 2 deve oscilar mais rapidamente que o pêndulo 1 ( ) B. O pêndulo 2 deve oscilar mais lentamente que o pêndulo1 ( ) C. 8 1/ 2 é um número inteiro. ( ) D. 6 1/ 2 é um número inteiro. ( ) E. m1 1 = 2 m2 2 103 - (ITA-87) Um bloco de urânio de peso 10N está suspenso a um dinamômetro e submerso em mercúrio de massa específica 13,6 x 103 Kg/m3 . A leitura no dinamômetro é 2,9N. Então, a massa específica do urânio é: ( ) A. 5,5 x 103 Kg/m3 ( ) B. 24 x 103 Kg/m3 ( ) C. 19 x 103 Kg/m3 ( ) D. 14 x 103 Kg/m3 ( ) E. 2,0 x 10-4 Kg/m3 19 104 - (ITA-87) Para que um automóvel percorra uma curva horizontal de raio dado, numa estrada horizontal, com uma certa velocidade, o coeficiente de atrito estático entre os pneus e a pista deve ter no mínimo um certo valor . Para que o automóvel percorra uma curva horizontal, com sobrelevação , sem ter tendência a derrapar, o ângulo de sobrelevação deve ter o valor . Podemos afirmar que: ( ) A. = arctg ( ) B. = 450 ( ) C. = arcsen ( ) D. = 0 ( ) E. = ( em radianos) 105 - (ITA-87) Acerca da piada acima, publicada numa das edições do Jornal da Tarde, de São Paulo, podemos afirmar, do ponto-de-vista de Física, que: ( ) A. Está errada porque o centro-de-massa da roda B não pode estar acelerado. ( ) B. Está errada porque o eixo da roda B deveria permanecer fixo no espaço e a roda girar em torno dele com movimento acelerado. ( ) C. Está correta, desde que se despreze o atrito entre a roda A e o seu eixo. ( ) D. Está errada: o movimento de centro-de-massa de B deveria ser da direita para a esquerda. ( ) E. Está errada: a roda A não pode mover-se, porque não há força horizontal externa agindo sobre ela. 106 - (ITA-86) Da posição mais baixa de um plano inclinado, lança-se um bloco de massa 5,0 kg com velocidade de 4,0 m/s no sentido ascendente. O bloco retorna a este ponto com uma velocidade de 3,0 m/s. O ângulo do plano inclinado mede 0 = /6. Calcular a distância “d” percorrida pelo bloco em sua ascensão. Obs. Adotar para g 10,0 m/s 2. A ) 0,75 m D ) 2,0 m B ) 1,0 m E ) Nenhum dos valores anteriores C ) 1,75 m 107 - (ITA-86) Dois projéteis de igual massa m 0 e mesma velocidade, movem-se em sentidos opostos e colidem simultaneamente com um bloco de madeira de massa 10 m 0, conforme a figura. O bloco, inicialmente em repouso, pode deslizar sem atrito sobre a superfície em que se apoia. O projétil A, que se desloca para a direita, fica aprisionado ao bloco, enquanto que o projétil B, que se desloca para a esquerda, atravessa o bloco, e mantém a sua direção original. A velocidade do projétil B, após atravessar o bloco de madeira é 100 m s -1. Podemos afirmar que a velocidade final do bloco de madeira será da ordem de : A ) - 8.2 ms -1 B ) + 8.2 ms -1 C ) 9,1 ms -1 D ) 110 ms -1 E ) Indeterminado, pois não são conhecidas as posições e velocidades iniciais dos projéteis. 108 - (ITA-86) Sobre uma superfície perfeitamente lisa, encontra-se em repouso um anel de massa M e raio R. Sobre este anel encontra-se em repouso uma joaninha de massa “m”. Se a joaninha caminhar sobre o anel, podemos afirmar que : A ) a joaninha não irá se deslocar. Somente o anel adquirirá um movimento de rotação em torno de seu centro de simetria. B ) a joaninha descreverá órbitas circulares em torno do centro do anel, enquanto que o anel girará em sentido contrário em torno do seu centro. 20 C ) a joaninha e o centro de massa (C.M.) do sistema descreverão respectivamente órbitas circulares de raios r = R e R CM = mR / (m + M ). D ) o centro de massa (C.M.) do sistema permanecerá em repouso, enquanto que a joaninha descreverá órbitas circulares de raio r = MR / (m + M ). E ) nenhuma das afirmações acima está correta. 109 - (ITA-86) Na figura abaixo as duas massa m 1 1,0 kg e m 2 2,0 kg, estão ligadas por um fio de massa desprezível que passa por uma polia também de massa desprezível, e raio R. Inicialmente m 2, é colocada em movimento ascendente, gastando 0,20 segundos para percorrer a distância d 1,0 m indicada . Nessa condições m 2 passará novamente pelo ponto “0”após aproximadamente : Obs. : adotar para g 10,0 ms -2 . A ) 0,4 s B ) 1,4 s C ) 1,6 s D ) 2,8 s E ) 3,2 s 110 - (ITA-86) Um toro de madeira cilíndrico de peso P e de 1,00 m de diâmetro deve ser erguido por cima de um obstáculo de 0,25 m de altura. Um cabo é enrolado ao redor do toro e puxado horizontalmente como mostra a figura. O canto do obstáculo em A é áspero, assim como a superfície do toro. Nessas condições a tração ( T ) requerida no cabo e a reação (R) em A, no instante em que o toro deixa de ter contacto com o solo são : A ) T = P 3 , R = 2P B ) T = P/ 3 , R = 2P/ 3 C ) T = P 3 /2 , R = P 7 /2 D ) T = P/2 , R = P 5 /2 E ) T = P 2 /2 , R = P 3 / 2 111 - (ITA-86) Uma haste rígida de comprimento “L” e massa desprezível é suspensa por uma das extremidades de tal maneira que a mesma possa oscilar sem atrito. Na outra extremidade da haste acha-se fixado um bloco de massa m 4,0 kg. A haste é abandonada no repouso, quando a mesma faz o ângulo = 60 o com a vertical. Nestas condições, a tensão T sobre a haste, quando o bloco passa pela posição mais baixa, vale : Obs: adotar para g 10,0 m/s 2 A ) 40 N D ) 190 N B ) 80 N E ) 210 N C ) 160 N 112 - (ITA-85) Numa balança defeituosa um dos braços é igual a 1,0100 vezes o outro. Um comerciante de ouro em pó realiza 100 pesadas de 1,0000 kg, colocando o pó a pesar um igual número de vezes em cada um dos pratos da balança. O seu ganho ou perda em mercadoria fornecida é : A ) zero. B ) 5 g perdidas. C ) 0,25 kg ganhos. D ) 0,25 kg perdidos. E ) 5 g ganhas. 113 - (ITA-85) Têm-se duas soluções de um mesmo sal. A massa específica da primeira é 1,7 g cm -3 e a da segunda 1,2 g cm -3. Deseja-se fazer 1,0 litro de solução de massa específica 1,4 g cm -3. Devemos tomar de cada uma das soluções originais : A ) 0,50 e 0,50 B ) 0,52 da primeira e 0,48 da segunda. C ) 0,48 da primeira e 0,52 da segunda. D ) 0,40 da primeira e 0,60 da segunda. E ) 0,60 da primeira e 0,40 da segunda. 21 114 - (ITA-85) O cachorrinho da figura tem massa 10 kg e move-se num terreno horizontal numa trajetória de raio de curvatura 1,0 m. Num dado instante, sua velocidade é de 0,36 km/h e ele exerce contra o solo forças de 0,10 N (dirigida de A para o centro da curvatura C) e de 0,050 N (tangencial). Sabendo que a mão do dono está na vertical erguida do centro da curvatura, podemos afirmar que a tensão na guia e a aceleração tangencial do cachorrinho valemrespectivamente : A ) zero e 5,0 x 10 -3 ms -2 B ) 0,23 e 5,0 x 10 -3 ms -2 C ) 196 N e 5,0 x 10 -3 ms -2 D ) 0,11 N e 0,01 ms -2 E ) 0,23 e 0,01 ms -2 115 - (ITA-85) Um cilindro de raio R está em equilíbrio, apoiado num plano inclinado, áspero, de forma que seu eixo é horizontal. O cilindro é formado de duas metades unidas pela secção longitudinal, das quais uma tem densidade d 1 e a outra densidade d 2 < d 1. São dados os ângulos de inclinação do plano inclinado e a distância h = 4 R 3 do centro-de-massa de cada metade à secção longitudinal de separação sobre o horizonte podemos afirmar que : A) sen = cos B) = C) sen = 3 4 d1 + d2 d1 – d2 sen D) sen = 5 8 d2 d1 sen E ) sen = 1 116 - (ITA-85) Dois corpos de massa m 1 e m 2 estão ligados por um fio inexistente que passa por uma polia, com atrito desprezível, sendo m 1 > m 2. O corpo m 1 repousa inicialmente sobre um apoio fixo. A partir de uma altura h deixa-se cair sobre m 2 um corpo de massa m 3, que gruda nele. Sabendo-se que m 1 > m 2 > m 3, pode-se afirmar que a altura máxima atingida por m 1 será : A ) m3 m2 + m3 2 m1 + m2 + m3 m1 – m2 – m3 h B ) m3 2 m1 + m2 + m3 m1 – m2 – m3 3 h C ) m3 2 m1 + m2 + m3 m1 – m2 – m3 h D ) h E ) m3 2 m1 + m2 + m3 2 h 117 - (ITA-84) Colocou-se uma certa quantia de bolinhas de chumbo numa seringa plástica e o volume lido na própria escala da seringa foi V1. A seguir, derramaram- se as bolinhas numa vasilha e colocou-se água numa seringa até o volume V2. Finalmente, juntaram-se ao volume de água contido na seringa todas as bolinhas de chumbo deixadas na vasilha. O volume resultante das bolinhas de chumbo mais água, lido na escala da seringa foi V3. Nestas condições, pode-se afirmar que o “volume ocupado pelas bolinhas de chumbo” e o “espaço ocupado pelo ar entre as bolinhas” são, respectivamente: 22 A) V1 - V3 e V1 - V2 - V3 B) V2 - V3 e V1 - V2 + V3 C) V3 - V1 e V1 - V2 - V3 D) V3 - V2 e V1 + V2 - V3 E) V3 - V2 e V1 - V2 - V3 118 - (ITA-84) Fazendo experiência com uma mola submetida a sucessivos pesos, um estudante registrou os seguintes dados: Peso Deformação (gf) (mm) 0 0 5 9 10 18 15 27 20 37 25 46 30 55 35 64 40 74 Nestas condições pode-se afirmar que a dependência entre o peso p em gf e a deformação x em mm é do tipo: A) p = 1 k x comk 1,1 gf mm B) p = kx comk 0,54 gf mm C) p = kx comk 1,1 gf mm D) p = kx + b comk 0,27 gf mm e b gf E) p = kx – b comk 0,54 gf mm e b – gf 119 - (ITA-84) A figura representa uma mesa horizontal de coeficiente de atrito cinético , sobre a qual se apoia o bloco de massa M2. Sobre ele está apoiado o objeto de massa m, sendo o coeficiente de atrito cinético entre eles. M2 e m estão ligados por cabos horizontais esticados, de massa desprezível. Desprezando-se a resistência do ar e o atrito nas roldanas, podemos afirmar que m se deslocará com velocidade constante em relação a um observador fixo na mesa, se M1 for tal que: A) M1 = m B) M1 = m( M2 + m) + 2 m C) M1 = 1M2 + m D) M1 = 2m + 21( M2 + m) E) M1 = 1( M2 + m) 120 - (ITA-84) Uma mola de massa desprezível tem constante elástica k e comprimento L0 quando não esticada. A mola é suspensa verticalmente por uma das extremidades e na outra extremidade é preso um corpo de massa m. Inicialmente o corpo é mantido em repouso numa posição tal que a força exercida pela mola seja nula. Em seguida, a massa m é abandonada com velocidade inicial nula. Desprezando-se as forças dissipativa, o comprimento máximo (L) da mola será dado por: A) L = L0 + mg k B) L = mg k C) L = L 0 + 2mg k D) L = 2mg k E) L = 1 2 + L0 + mg k 121 - (ITA-83) Um pêndulo de comprimento é abandonado na posição indicada na figura e quando passa pelo ponto mais baixo da sua trajetória tangencia a superfície de um líquido, perdendo em cada uma dessas passagens 30% da energia cinética que possui. Após uma oscilação completa, qual será, aproximadamente, o ângulo que o fio do pêndulo fará com a vertical? ( A ) 750 ( B ) 600 ( C ) 550 ( D ) 450 ( E ) 300 122 - (ITA-83) Um corpo A de massa igual a m1 é abandonado no ponto 0 e escorrega por uma rampa. No plano horizontal, choca-se com outro corpo B de massa igual a m2 que estava em repouso. Os dois ficam grudados e continuam o movimento na mesma direção até atingir uma outra rampa na qula o conjunto pode subir. Considere o esuqema da figura e despreze o atrito. Qual a altura x que os corpos atingirão na rampa? 23 ( A ) x = m1 m1 + m2 2 g d ( B ) x = m1 + m2 m1 2 d ( C ) x = m1 m1 + m2 2 d ( D ) x = m1 + m2 m1 d ( E ) x = m1 m1 + m2 d 123 - (ITA-83) Um bloco de massa m = 2,0 kg delisa sobre uma superfície horizontal sem atrito, com velocidade v0 = 10 m / s , penetrando assim numa região onde existe atrito de coeficiente = 0,50 . Pergunta-se: a ) Qual é o trabalho ( W ) realizado pela força de atrito após ter o bloco percorrido 5,0 m com atrito? b ) Qual a velocidade do bloco ao final desses 5,0 m ? ( g = 10 m /s2 ). W ( J ) v ( m / s ) ( A ) + 50 7,1 ( B ) - 50 6,9 ( C ) + 100 0 ( D ) - 50 7,1 ( E ) 0 10 24 GABARITO 1 B 2 D 3 C 4 C 5 E 6 E 7 C 8 E 9 B 10 E 11 E 12 C 13 B 14 E 15 B 16 D 17 D 18 A 19 C 20 E 21 A 22 C 23 B 24 A 25 B 26 A 27 C 28 C 29 B 30 A 31 C 32 C 33 E 34 D 35 C 36 D 37 C 38 B 39 E 40 C 41 A 42 D 43 C 44 B 45 B 46 E 47 D 48 E 49 B 50 C 51 E 52 A 53 D 54 D 55 C 56 B 57 C 58 B 59 A 60 A 61 C 62 A 63 B 64 D 65 D 66 D 67 B 68 D 69 A 70 A 71 A 72 B 73 A-B-C 74 E 75 A 76 A 77 D 78 A 79 A 80 D 81 D 82 D 83 C 84 B 85 B 86 B 25 87 D 88 A 89 D 90 C 91 B 92 D 93 B 94 C 95 B 96 C 97 B 98 A 99 B 100 A 101 A 102 C 103 C 104 A 105 C 106 E 107 C 108 D 109 E 110 B 111 C 112 B/E 113 D 114 B 115 C 116 C 117 D 118 B 119 B 120 C 121 B 122 C 123 D 1 Prova de Eletrodinâmica – ITA 1 - (ITA-13) O circuito mostrado na figura é constituído por um gerador com f.e.m e um resistor de resistência R. Considere as seguintes afirmações, sendo a chave S fechada: I. Logo após a chave S ser fechada haverá uma f.e.m autoinduzida no circuito. II. Após um tempo suficientemente grande cessará o fenômeno de autoindução no circuito. III. A autoindução no circuito ocorrerá sempre que houver variação da corrente elétrica no tempo. Assinale a alternativa verdadeira. a) Apenas a I é correta. b) Apenas a II é correta. c) Apenas a III é correta. d) Apenas a II e a III são corretas. e) Todas são corretas. 2 - (ITA-13) Considere o circuito elétrico mostrado na figura formado por quatro resistores de mesma resistência R = 10, e dois geradores ideais cujas respectivas forças eletromotrizes são 1 = 30V e 2 = 10V. Pode-se afirmar que as correntes i1, i2, i3 e i4 nos trechos indicados na figura, em ampère, são, respectivamente de a) 2, 2/3, 5/3 e 4 b) 7/3, 2/3, 5/3 e 4 c) 4, 4/3, 2/3 e 2 d) 2, 4/3, 7/3 e 5/3 e) 2, 2/3, 4/3 e 4 3 - (ITA-12) Conforme a figura, um circuito elétrico dispõe de uma fonte de tensão de 100 V e de dois resistores, cada qual de 0,50 . Um resistor encontra-se imerso no recipiente contendo 2,0 kg de água com temperatura inicial de 20ºC, calor específico 4,18 kJ/kgºC e calorlatente de vaporização 2230 kJ/kg. Com a chave S fechada, a corrente elétrica do circuito faz com que o resistor dissipe calor, que é integralmente absorvido pela água. Durante o processo, o sistema é isolado termicamente e a temperatura da água permanece sempre homogênea. Mantido o resistor imerso durante todo o processo, o tempo necessário para vaporizar 1,0 kg de água é A) 67,0 s B) 223 s C) 256 s D) 446 s E) 580 s 4 - (ITA-12) Alguns tipos de sensores piezorresistivos podem ser usados na confecção de sensores de pressão baseados em pontes de Wheatstone. Suponha que o resistor Rx do circuito da figura seja um piezorresistor com variação de resistência dada por Rx = kp + 10 , em que k=2,010–4 /Pa e p, a pressão. Usando esse piezorresistor na construção de um sensor para medir pressões na faixa de 0,10 atm a 1,0 atm, assinale a faixa de valores do resistor R1 para que a ponte de Wheatstone seja balanceada. São dados: R2 = 20 e R3 = 15 . a) De R1min = 25 a R1max = 30 . b) De R1min = 20 a R1max = 30 . c) De R1min = 10 a R1max = 25 . d) De R1min = 9,0 a R1max = 23 . e) De R1min = 7,7 a R1max = 9,0 . 2 5 - (ITA-06) Um fio delgado e rígido, de comprimento L, desliza, sem atrito, com velocidade v sobre um anel de raio R, numa região de campo magnético constante B . Pode-se, então afirmar que: a) O fio irá se mover indefinidamente, pois a lei de inércia assim o garante. b) O fio poderá parar, se B for perpendicular ao plano do anel, caso fio e anel sejam isolantes. c) O fio poderá parar, se B for paralelo ao plano do anel, caso fio e anel sejam condutores. d) O fio poderá parar, se B for perpendicular ao plano do anel, caso fio e anel sejam condutores. e) O fio poderá parar, se B for perpendicular ao plano do anel, caso o fio seja feito de material isolante. 6 - (ITA-05) O circuito da figura abaixo, conhecido como ponte de Wheatstone, está sendo utilizado para determinar a temperatura de óleo em um reservatório, no qual está inserido um resistor de fio de tungstênio RT. O resistor variável R é ajustado automaticamente de modo a manter a ponte sempre em equilíbrio, passando de 4,00 para 2,00. Sabendo que a resistência varia linearmente com a temperatura e que o coeficiente linear de temperatura para o tungstênio vale = 4,00 x 10–3 ºC–1, a variação da temperatura do óleo deve ser de a) –125 ºC. b) –35,7 ºC. c) 25,0 ºC. d) 41,7 ºC. e) 250 ºC. 7 - (ITA-05) Uma bicicleta, com rodas de 60 cm de diâmetro externo, tem seu velocímetro composto de um ímã preso em raios, a 15 cm o eixo da roda, e de uma bobina quadrada de 25 mm2 de área, com 20 espias de fio metálico, presa no garfo da bicicleta. O ímã é capaz de produzir um campo de indução magnética de 0,2/t em toda a área da bobina (ver a figura). Com a bicicleta a 36 km/h, a força eletromotriz máxima gerada pela bobina é de a) 2 X 10-5 V. b) 5 X 10-3 V. c) 1 X 10-2 V. d) 1 X 10-1 V. e) 2 X 10-1 V. 8 - (ITA-03) No Laboratório de Plasmas Frios do ITA é possível obter filmes metálicos finos, vaporizando o metal e depositando-o por condensação sobre uma placa de vidro. Com o auxílio do dispositivo mostrado na figura, é possível medir a espessura e de cada filma. Na figura, os dois geradores são idênticos, de f.e.m. E = 1,0V e resistência r = 1,0 , estando ligados a dois eletrodos retangulares e paralelos, P1 e P2, de largura b = 1,0 cm e separados por uma distância a = 3,0 cm. Um amperímetro ideal A é inserido no circuito, como indicado. Supondo que após certo tempo de deposição é formada sobre o vidro uma camada uniforme de alumínio entre os eletrodos, e que o amperímetro acusa uma corrente i = 0,10A, qual deve ser a espessura e do filme? (resistividade do alumínio = 2,6 x 10-8 .m). a) 4,1 x 10-9cm b) 4,1 x 10-9m c) 4,3 x 10-9m d) 9,7 x 10-9m e) N.D.A. 9 - (ITA-02) Sendo dado que 1J = 0,239 cal, o valor que melhor expressa, em calorias, o calor produzido em 5 minutos de funcionamento de um ferro elétrico, ligado a uma fonte de 120 V e atravessado por uma corrente de 5,0 A, é: a) 7,0 . 104 d) 0,43 . 104 G R 10 8,0 RT Imã 15 cm Bobina presa ao garfo 3 b) 0,70 . 104 e) 4,3 . 104 c) 0,070 . 104 10 - (ITA-02) Para se proteger do apagão, o dono de um bar conectou uma lâmpada a uma bateria de automóvel (12,0 V) . Sabendo que a lâmpada dissipa 40,0W, os valores que melhor representam a corrente I que a atravessa e sua resistência R são, respectivamente, dados por : a) I = 6,6 A e R = 0,36 b) I = 6,6 A e R = 0,18 c) I = 6,6 A e R = 3,6 d) I = 3,3 A e R = 7,2 e) I = 3,3 A e R = 3,6 11 - (ITA-02) Numa prática de laboratório, um estudante conectou uma bateria a uma resistência, obtendo uma corrente i1. Ligando em série mais uma bateria, idêntica à primeira, a corrente passa ao valor i2. Finalmente, ele liga as mesmas baterias em paralelo e a corrente que passa pelo dispositivo trona-se i3. Qual das alternativas abaixo expressa uma relação existente entre as correntes i1, i2 e i3? a) i2 i3 = 2i1 (i2 + i3). b) 2i2 i3 = i1 (i2 + i3). c) i2 i3 = 3i1 (i2 + i3). d) 3i2 i3 = i1 (i2 + i3). e) 3i2 i3 = 2i1 (i2 + i3). 12 - (ITA-02) Um capacitor de capacitância igual a 0,25 . 10-6 F é carregado até um potencial de 1,00 . 105 V, sendo então descarregado até 0,40 . 105 V num intervalo de tempo de 0,10 s, enquanto transfere energia para um equipamento de raios –X. A carga total, Q, e a energia, , fornecidas ao tubo de raios-X, são melhor representadas respectivamente por: a) Q = 0,005 C e = 1250 J b) Q = 0,025 C e = 1250 J c) Q = 0,025 C e = 1050 J d) Q = 0,015 C e = 1250 J e) Q = 0,015 C e = 1050 J 13 - (ITA-94) Um capacitor é formado por duas placas metálicas retangulares e paralelas, cada uma de área S e comprimento L, separadas de uma distância d. Uma parte de comprimento x é preenchida com um dielétrico de constante dielétrica k. A capacitância desse capacitor é: a) 0 S [ L + x ( k – 1)] / ( dL) b) 0 S [ L – k (x + L)] / ( dL) c) 0 S L [1/(L – x) + k/x] / ( dL) d) 0 S L [(1/(L – x) + k/x] /d e) 0 S [k (L – x) + x ] /(dL) 14 - (ITA-92) Um catálogo de fábrica de capacitores descreve um capacitor de 25 V de tensão de trabalho e de capacitância 22000F. Se a energia armazenada neste capacitor se descarrega num motor sem atrito arranjado para levantar um tijolo de 0,5 kg de massa, a altura alcançada pelo tijolo é: a) 1 km b) 10 cm c) 1,4 m d) 20 m e) 2mm 15 - (ITA-90) A figura a seguir representa um fio retilíneo pelo qual circula uma corrente de i ampères no sentido indicado. Próximo do fio existem duas espiras retangulares A e B planas e coplanares com o fio. Se a corrente no fio retilíneo está crescendo com o tempo pode-se afirmar que: a) aparecem correntes induzidas em A e B, ambas no sentido horário; b) aparecem correntes induzidas em A e B, ambas no sentido anti-horário; c) aparecem correntes induzidas no sentido anti- horário em A e horário em B; d) neste caso só se pode dizer o sentido da corrente induzida se conhecermos as áreas das espiras A e B; e) o fio atrai as espiras A e B. 16 - (ITA-89) Uma bobina circular de raio R = 1,0 cm e 100 espiras de fio de cobre, colocada num campo de indução magnética constante e uniforme, tal que B = 1,2 T, está inicialmente numa posição tal que o fluxo de B através dela é máximo. Em seguida, num intervalo de tempo t = 1,5.10 – 2s ela é girada para uma posição em que o fluxo de B através dela é nulo. Qual é a força eletromotriz média induzida entre os terminais da bobina? A ) 2,5.10 -2 V B ) 5,9.10 -4 V C ) 2,5 V D ) 5,9.10 -6 V E ) 80 V 17 - (ITA-89) Uma partícula de massa m e carga q > 0 é produzida no ponto P do plano (x,y) com velocidade v0 paralelaao eixo y, dentro de uma região onde existe um B A i 4 campo elétrico E e um campo de indução magnética B , ambos uniformes e constantes, na direção do eixo z e com os sentidos indicados. Qual deverá ser, aproximadamente, a trajetória da partícula > (Despreze o efeito da gravidade ). 18 - (ITA-87) Cargas elétricas penetram com velocidade v numa região onde reina um campo de indução magnética uniforme B . Para que as cargas descrevam trajetórias circulares é necessário e suficiente que : ( ) A. v seja ortogonal a B ( ) B. v seja paralelo a B . ( ) C. v forme com B um ângulo de 450. ( ) D. Todas as partículas carregadas tenham a mesma massa. ( ) E. Todas as partículas carregadas tenham a mesma relação carga/massa. 19 - (ITA-87) Sejam E um campo elétrico e B um campo de indução magnética. A unidade de | E | / | B | no Sistema Internacional de unidades é: ( ) A. N C-1 Wb-1 ( ) B. V m-1 Wb-1 ( ) C. V m Wb C-1 ( ) D. m s-1 ( ) E. nenhuma: é adimensional. 20 - (ITA-86) Numa experiência inédita, um pesquisador dirigiu um feixe de partículas desconhecidas para dentro de uma região em que existe um campo de indução magnética uniforme B . Ele observou que todas as partículas descrevem trajetórias circulares de diferentes raios (R), mas todas com mesmo período. Poderá ele afirmar com certeza que o feixe é constituído : A ) de partículas iguais e com a mesma velocidade inicial, pois todas as partículas descrevem órbitas circulares de mesmo período. B ) de partículas diferentes, nas todas com mesma velocidade inicial, pois todas as partículas descrevem órbitas circulares de mesmo período. C ) de partículas que apresentam o mesmo quociente entre carga elétrica (q) e massa (m) , independente de sua velocidade inicial. D ) de partículas que apresentam o mesmo quociente entre carga elétrica (q) e massa (m) e mesma velocidade inicial, pois todas partículas descrevem órbitas circulares de memo período. E ) nenhum das afirmações acima está correta. 21 - (ITA-86) Um fio retilíneo e longo acha-se percorrido por uma corrente “i” que pode aumentar ou diminuir com o tempo. Uma espira condutora circular de raio “R” acha-se nas proximidades deste fio, com o seu eixo de simetria disposto perpendicularmente ao fio como mostra a figura. Qualquer variação na corrente “i” que percorre o fio, irá, segundo a lei de indução de Faraday, induzir uma corrente “I ind” na bobina cujo sentido será ditado pela lei de Lenz, ou seja, esta corrente induzida “I ind” tem sentido tal que tende a criar um fluxo deB ind através da bobina, oposto à variação do fluxo de B que lhe deu origem. Se a corrente “i” que percorre o fio, estiver crescendo ou decrescendo no tempo, a corrente “I ind” deverá ter seu sentido indicado na configuração : E) nenhuma das configurações acima acha-se correta. 22 - (ITA-85) Em uma central elétrica de corrente contínua há dois condutores paralelos que normalmente são percorridos por correntes iguais a 16,7 kA. Eles distam de 40 cm um do outro e estão separados por isoladores a cada 60 cm. Sabe-se que em caso de curto-circuito a intensidade da corrente pode chegar até 40 vezes o seu valor normal e conhece-se a permeabilidade magnética do meio, 0 = 4 x 10 -7 em unidades do S.I. Podemos dizer que cada isolador deverá poder suportar em cada uma de suas extremidades uma força F de compressão igual a : 5 A ) 3,3 x 10 3 N B ) 6,5 x 10 5 N C ) 1,3 x 10 5 N D ) 3,0 x 10 8 N E ) 230 N 23 - (ITA-84) A figura representa uma espira imersa num campo de indução magnética B perpendicular ao plano da espira e apontada para dentro da página (x). Sabe-se que o fluxo do vetor indução magnética através da espira está variando a relação () = at2 + bt % c onde: a 5,0 miliweber.s-2 b 2,0 miliweber.s-1 c 1, 0 miliweber t é dado em segundos () em miliweber Nestas condições, pode-se afirmar que a força eletromotriz induzida na esfera no instante t = 3 segundos A) é nula. B) é igual a 52 milivolts, no sentido anti-horário. C) é igual a 52 milivolts, no sentido horário. D) é igual a 32 milivolts, no sentido anti-horário. E) é igual a 32 milivolts, no sentido horário. 24 - (ITA-84) Faz-se girar uma bobina retangular de comprimento e largura b, com uma freqüência f, na presença de um campo de indução magnética B , conforme a figura (B entrando perpendicularmente à folha do papel.) Nestas condições, pode-se afirmar que: A) a força eletromotriz induzida que aparece na bobina independe da freqüência f. B) a força eletromotriz induzida é inversamente proporcional à área da bobina. C) a força eletromotriz induzida independe do tempo. D) a força eletromotriz induzida é diretamente proporcional à área da espira e inversamente proporcional a frequência f. E) a força eletromotriz induzida é uma função senoidal do tempo. 6 GABARITO 1 E 2 B 3 E 4 C 5 D 6 E 7 D 8 C 9 E 10 E 11 E 12 E 13 A 14 C 15 C 16 C 17 A 18 A 19 D 20 E 21 D 22 C 23 D 24 E 1 Prova de Eletromagnetismo – ITA 1 - (ITA-13) Uma espira circular de raio R é percorrida por uma corrente elétrica i criando um campo magnético. Em seguida, no mesmo plano da espira, mas em lados opostos, a uma distância 2R do seu centro colocam-se dois fios condutores retilíneos, muito longos e paralelos entre si, percorridos por correntes i1 e i2 não nulas, de sentidos opostos, como indicado na figura. O valor de i e o seu sentido para que o módulo do campo de indução resultante no centro da espira não se altere são respectivamente a) 1 21 / 2 /i i i e horário. b) 1 21 / 2i i i e antihorário. c) 1 21 / 4i i i e horário. d) 1 21 / 4i i i e antihorário. e) 1 21 /i i i e horário. 2 - (ITA-12) Um gerador elétrico alimenta um circuito cuja resistência equivalente varia de 50 a 150 , dependendo das condições de uso desse circuito. Lembrando que, com a resistência mínima, a potência útil do gerador é máxima, então o rendimento do gerador na situação de resistência máxima, é igual a: A ( ) 0,25 B ( ) 0,50 C ( ) 0,67 D ( ) 0,75 E ( ) 0,90 3 - (ITA-12) Um capacitor de placas paralelas de área A e distância 3h possui duas placas metálicas idênticas, de espessura h e área A cada uma. Compare a capacitância C deste capacitor com a capacitância C0 que ele teria sem as duas placas metálicas. A ( ) 0C C B ( ) 04C C C ( ) 00 C C D ( ) 0 02C C C E ( ) 0 02 4C C C 4 - (ITA-12) A figura mostra uma região espacial de campo elétrico uniforme de módulo 𝑬 = 𝟐𝟎𝑵/𝑪. Uma carga 𝑸 = 𝟒𝑪 é deslocada com velocidade constante ao longo do perímetro do quadrado de lado 𝑳 = 𝟏𝒎, sob ação de uma força �⃗⃗� igual e contrária à força coulombiana que atua na carga 𝑸. Considere, então, as seguintes afirmações: I. O trabalho da força 𝐹 para deslocar a carga 𝑄 do ponto 1 para 2 é o mesmo do dispendido no seu deslocamento ao longo do caminho fechado 1-2-3-4-1 II. O trabalho de 𝐹 para deslocar a carga 𝑄 de 2 para 3 é maior que o para deslocá-la de 1 para 2. III. É nula a soma do trabalho da força 𝐹 para deslocar a carga 𝑄 de 2 para 3 com seu trabalho para deslocá-la de 4 para 1. Então, pode-se afirmar que a) todas são corretas b) todas são incorretas c) apenas a II é correta. d) apenas a I é incorreta. e) apenas a II e III são corretas. 5 - (ITA-12) Assinale em qual das situações descritas nas opções abaixo nas linhas de campo magnético formam circunferências no espaço. a) Na região externa de um toróide. b) Na região interna de um solenóide. c) Próximo a uma ímã com formato esférico. d) Ao redor de um fio retilíneo percorrido porcorrente elétrica. e) Na região interna de uma espira circular percorrida por corrente elétrica. 6 - (ITA-11) Prótons (carga e e massa mp), deuterons (carga e e massa md = 2mp) e partículas alfas (cargas 2e e massa ma = 4mp) entram em um campo magnético uniforme B perpendicular a suas velocidades, onde se movimentam em órbitas circulares de períodos TP, Td e 2 Ta, respectivamente. Pode-se afirmar que as razões dos períodos Td/Tp e Ta/Tp são, respectivamente, a) 1 e 1. b) 1 e 2. c) 2 e 2. d) 2 e 2. e) 2 e 2. 7 - (ITA-11) Uma bobina de 100 espiras, com seção transversal de área de 400 cm2 e resistência de 20 , está alinhada com seu plano perpendicular ao campo magnético da Terra, de 7,0 x 10–4 T na linha do Equador. Quanta carga flui pela bobina enquanto ela é virada de 180° em relação ao campo magnético? a) 1,4 x 10–4 C b) 2,8 x 10–4 C c) 1,4 x 10–2 C d) 2,8 x 10–2 C e) 1,4 C 8 - (ITA-10) Um elétron é acelerado do repouso através de uma diferença de potencial V e entra numa região na qual atua um campo magnético, onde ele inicia um movimento ciclotrônico, movendo-se num círculo, de raio RE com período TE. Se um próton fosse acelerado do repouso através de uma diferença de potencial de mesma magnitude e entrasse na mesma região em que atua o campo magnético, poderíamos afirmar sobre seu raio RP e período TP que A) RP = RE e TP = TE. B) RP > RE e TP > TE. C) RP > RE e TP = TE. D) RP < RE e TP = TE. E) RP = RE e TP < TE. 9 - (ITA-10) A figura mostra três camadas de dois materiais com condutividade 1 e 2, respectivamente. Da esquerda para a direita, temos uma camada do material com condutividade 1, de largura d/2, seguida de uma camada do material de condutividade 2, de largura d/4, seguida de outra camada do primeiro material de condutividade 1, de largura d/4. A área transversal é a mesma para todas as camadas e igual a A. Sendo a diferença de potencial entre os pontos a e b igual a V, a corrente do circuito é dada por A) 4VA/d(31 + 2). B) 4VA/d(32 + 1). C) 4VA12/d(31 + 2). D) 4VA12/d(32 + 1). E) 4V(61 + 42)/d. 10 - (ITA-10) Uma corrente I flui em quatro das arestas do cubo da figura (a) e produz no seu centro um campo magnético de magnitude B na direção y, cuja representação no sistema de coordenadas é (0,B,0). Considerando um outro cubo (figura (b)) pelo qual uma corrente de mesma magnitude I flui através do caminho indicado, podemos afirmar que o campo magnético no centro desse cubo será dado por A) (-B, -B, -B). B) (-B,B,B). C) (B,B,B). D) (0,0,B). E) (0,0,0). 11 - (ITA-09) Uma haste metálica com 5,0 kg de massa e resistência de 2,0 desliza sem atrito sobre duas barras paralelas separadas de 1,0 m, interligadas por um condutor de resistência nula e apoiadas em um plano de 30° com a horizontal, conforme a figura. Tudo encontra-se imerso num campo magnético B , perpendicular ao plano do movimento, e as barras de apoio têm resistência e atrito desprezíveis. Considerando que após deslizar durante um certo tempo a velocidade da haste permanece constante em 2,0 m/s, assinale o valor do campo magnético. A) 25,0 T B) 20,0 T C) 15,0 T D) 10.0 T E) 5,0 T 12 - (ITA-09) A figura representa o campo magnético de dois fios paralelos que conduzem correntes elétricas. A respeito da força magnética resultante no fio da esquerda, podemos afirmar que ela a) atua para a direita e tem magnitude maior que a da força no fio da direita b) atua para a direita e tem magnitude igual à da força no fio da direita c) atua para a esquerda e tem magnitude maior que a da força no fio da direita 3 d) atua para a esquerda e tem magnitude igual à da força no fio da direita e) atua para a esquerda e tem magnitude menor que a da força no fio da direita 13 - (ITA-08) Uma corrente elétrica passa por um fio longo, (L) coincidente com o eixo y no sentido negativo. Uma outra corrente de mesma intensidade passa por outro fio longo, (M), coincidente com o eixo x no sentido negativo, conforme mostra a figura. O par de quadrantes nos quais as correntes produzem campos magnéticos em sentidos opostos entre si é: A) I e II B) II e III C) I e IV D) II e IV E) I e III 14 - (ITA-08) Considere uma espira retangular de lados a e b percorrida por uma corrente I, cujo plano da espira é paralelo a um campo magnético B. Sabe-se que o módulo do torque sobre essa espira é dado por = I B a b. Supondo que a mesma espira possa assumir qualquer outra forma geométrica, indique o valor máximo possível que se consegue para o torque. A) 2)ba(IB B) Ibab C) 2Ibab D) 2 IBab E) IBab 15 - (ITA-08) A figura mostra um circuito formado por uma barra fixa FGHJ e uma barra móvel MN, imerso num campo magnético perpendicular ao plano desse circuito. Considerando desprezível o atrito entre as barras e também que o circuito seja alimentado por um gerador de corrente constante I, o que deve acontecer com a barra móvel MN? A) Permanece no mesmo lugar. B) Move-se para a direita com velocidade constante. C) Move-se para a esquerda com velocidade constante. D) Move-se para a direita com aceleração constante. E) Move-se para a esquerda com aceleração constante. 16 - (ITA-07) A figura mostra uma partícula de massa m e carga q > 0, numa região com campo magnético B constante e uniforme, orientado positivamente no eixo x. A partícula é então lançada com velocidade inicial v no plano xy, formando o ângulo indicado, e passa pelo ponto P, no eixo x, a uma distância d do ponto de lançamento. Assinale a alternativa correta. a) O produto dqB deve ser múltiplo de cosvm2 . b) A energia cinética da partícula é aumentada ao atingir o ponto P. c) Para 0 , a partícula desloca-se com movimento uniformemente acelerado. d) A partícula passa pelo eixo x a cada intervalo de tempo igual Bqm . e) O campo magnético não produz aceleração na partícula. 17 - (ITA-06) Uma haste metálica de comprimento 20,0 cm está situada num plano xy, formando um ângulo de 30º com relação ao eixo Ox. A haste movimenta-se com velocidade de 5,0 m/s na direção do eixo Ox e encontra- se imersa num campo magnético uniforme B , cujos componentes, em relação a Ox e Oz (em que z é perpendicular a xy) são, respectivamente, BX = 2,2 Te B2 = - 0,50T. Assinale o módulo da força eletromotriz induzida na haste. a) 0,25 V b) 0,43 V c) 0,50 V d) 1,10 V e) 1,15 V 18 - (ITA-06) Para iluminar o interior de um armário, liga-se uma pilha seca de 1,5 V a uma lâmpada de 3,0 W e 1,0 V. A pilha ficará a uma distância de 2,0 m da lâmpada e será ligada a um fio de 1,5 mm de diâmetro e 4 resistividade de 1,7 x 10–8 .m. A corrente medida produzida pela pilha em curto circuito foi de 20A. Assinale a potência real dissipada pela lâmpada, nessa montagem. a) 3,7 W b) 4,0 W c) 5,4 W d) 6,7 W e) 7,2 W 19 - (ITA-06) Um solenóide com núcleo de ar tem uma auto-indutância L. Outro solenóide, também com núcleo de ar, tem a metade do número de espiras do primeiro solenóide, 0,15 do seu comprimento e 1,5 de sua seção transversal. A auto-indutância do segundo solenóide é a) 0,2 L b) 0,5 L c) 2,5 L d) 5,0 L e) 20,0 L 20 - (ITA-06) Uma espira retangular é colocada em um campo magnético com o plano da espira perpendicular à direção do campo, conforme mostra a figura. Se a corrente elétrica flui no sentido mostrado, pode-se afirmar em relação à resultante das forças, e ao torque total em relação ao centro da espira, que a) A resultante das forças não é zero, mas o torque total é zero. b) A resultante das forças e o torque total são nulos. c) O torque total não é zero, mas a resultante das forças é zero. d) A resultante das forças e o torque total não são nulos. e) O enunciado não permite estabelecercorrelações entre as grandezas consideradas. 21 - (ITA-05) Quando uma barra metálica se desloca num campo magnético, sabe-se que seus elétrons se movem para uma das extremidades, provocando entre elas uma polarização elétrica. Desse modo, é criado um campo elétrico constante no interior do metal, gerando uma diferença de potencial entre as extremidades da barra. Considere uma barra metálica descarregada, de 2,0 m de comprimento, que se desloca com velocidade constante de módulo v = 216 km/h num plano horizontal (veja figura), próximo à superfície da Terra. Sendo criada uma diferença de potencial (ddp) de 3,0 x 10–3 V entre as extremidades da barra, o valor do componente vertical do campo de indução magnética terrestre nesse local é de a) 6,9 x 10-6 T. b) 1,4 x 10-5 T. c) 2,5 x 10-5 T. d) 4,2 x 10-5 T. e) 5,0 x 10-5 T. 22 - (ITA-02) Deseja-se enrolar um solenóide de comprimento z e diâmetro D, utilizando-se uma única camada de fio de cobre de diâmetro d enrolado o mais junto possível. A uma temperatura de 75 °C, a resistência por unidade de comprimento de fio é r. Afim de evitar que a temperatura ultrapasse os 75 °C, pretende-se restringir a um valor P a potência dissipada por efeito Joule. O máximo valor do campo de indução magnética que se pode obter dentro do solenóide é: a) 2 1 rDzd P 0μ maxB . b) rDzd P 0μ maxB . c) rDzd 2P 0μ maxB d) rDzd P 0μ maxB e) 2 1 rDzd P 0μ maxB 23 - (ITA-02) A figura mostra uma espira condutora que se desloca com velocidade constante v numa região com campo magnético uniforme no espaço e constante no tempo. Este campo magnético forma um ângulo com o plano da espira. A força eletromotriz máxima produzida pela variação de fluxo magnético no tempo ocorre quando. a) = 0º d) = 60º b) = 30º e) N. D. A. c) = 45º X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 5 24 - (ITA-01) Uma espira de raio R é percorrida por uma corrente i. A uma distância 2R de seu centro encontra- se um condutor retilíneo muito longo que é percorrido por uma corrente i1 (conforme a figura). As condições que permitem que se anule o campo de indução magnética no centro da espira, são, respectivamente a) (i1/i) = 2 e a corrente na espira no sentido horário b) (i1/i) = 2 e a corrente na espira no sentido anti- horário c) (i1/i) = e a corrente na espira no sentido horário d ) (i1/i) = e a corrente na espira no sentido anti- horário e) (i1/i) = 2 e a corrente na espira no sentido horário 25 - (ITA-01) Uma barra metálica de comprimento L = 50,0 cm faz contato com um circuito, fechando-o. A área do circuito é perpendicular ao campo de indução magnética uniforme B. A resistência do circuito é R = 3,00 , sendo de 3,75 10– 3 N a intensidade da força constante aplicada à barra, para mantê-la em movimento uniforme com velocidade v = 2,00 m/s. Nessas condições, o módulo de B é: a) 0,300 T b) 0,225 T c) 0,200 T d) 0,150 T e) 0,100 T 26 - (ITA-00) A figura mostra a distribuição de linhas de campo magnético produzidas por duas bobinas idênticas percorridas por correntes de mesma intensidade I e separadas por uma distância ab. Uma espira circular, de raio muito pequeno comparativo ao raio da bobina, é deslocada com velocidade constante, V , ao longo do eixo de simetria, Z , permanecendo o plano da espira perpendicular à direção Z . Qual dos gráficos abaixo representa a variação da corrente na espira ao longo do eixo Z ? 27 - (ITA-99) Uma partícula de carga qe massa m é lançada numa região com campo elétrico E e campo magnético B , uniformes e paralelos entre si. Observa- se, para um determinado instante, que a partícula está com a velocidade 0 V , formando um ângulo com o campo magnético B . Sobre o movimento dessa partícula, pode-se concluir que a partir deste instante: a) a partícula descreverá um movimento giratório de raio qB mV0 . b) o ângulo entre a velocidade e o campo B variará com o passar do tempo até atingir o valor de 90º, mantendo-se constante daí em diante. c) a energia cinética da partícula será uma função sempre crescente com o tempo e independentemente do valor de B. i R i1 2R R v B L X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 6 d) a velocidade de V da partícula tenderá a ficar paralela ao campo E , se a carga for positiva, e antiparalela a E , se a carga for negativa. e) a partícula tenderá a atingir um movimento puramente circular com raio crescente com o tempo. 28 - Um condutor reto, de 1 cm de comprimento, é colocado paralelo ao eixo z e gira com uma freqüência de 1000 revoluções por minuto, descrevendo um círculo de diâmetro de 40 cm no plano xy, como mostra a figura. Este condutor está imerso num campo magnético radial B de módulo igual a 0,5 T. A tensão induzida nos terminais do condutor é de: a) 0,017 V b) 1,0 V c) 0,52 V d) 0,105 V e) 1,0 V 29 - (ITA-98) Pendura-se por meio de um fio um pequeno imã permanente cilíndrico, formando assim um pêndulo simples. Uma espira circular é colocada abaixo do pêndulo, com seu eixo de simetria coincidente com o fio do pêndulo na sua posição de equilíbrio, como mostra a figura. Faz-se passar uma pequena corrente I através da espira mediante uma fonte externa. Sobre o efeito desta corrente nas oscilações de pequena amplitude do pêndulo, afirma-se que a corrente : a) não produz efeito algum nas oscilações do pêndulo. b) produz um aumento no período das oscilações. c) aumenta a tensão no fio mas não afeta a freqüência das oscilações. d) perturba o movimento do pêndulo que, por sua vez, perturba a corrente na espira. e) impede o pêndulo de oscilar. 30 - (ITA-98) Um elétron, movendo-se horizontalmente, penetra em uma região do espaço onde há um campo elétrico de cima para baixo, como mostra a figura. A direção do campo de indução magnética de menor intensidade capaz de anular o efeito do campo elétrico, de tal maneira que o elétron se mantenha na trajetória horizontal, é: a) para dentro do plano do papel. b) na mesma direção e sentido oposto do campo elétrico. c) na mesma direção e sentido do campo elétrico. d) para fora do plano do papel. e) a um ângulo de 45° entre a direção da velocidade do elétron e a do campo elétrico. 31 - (ITA-98) Uma haste WX de comprimento L desloca- se com velocidade constante sobre dois trilhos paralelos separados por uma distância L, na presença de um campo de indução magnética, uniforme e constante, de magnitude B, perpendicular ao plano dos trilhos, direcionado para dentro do papel, como mostra a figura. Há uma haste YZ fixada no término dos trilhos. As hastes e os trilhos são feitos de um fio condutor cuja resistência por unidade de comprimento é . A corrente na espira retangular WXYZ: a) circula no sentido horário e aumenta, tendendo a um valor limite finito. b) circula no sentido horário e decresce, tendendo a zero. c) circula no sentido anti-horário e decresce, tendendo a zero. d) circula no sentido anti-horário e aumenta, tendendo a um valor limite finito. e) circula no sentido anti-horário e aumenta sem limite. 32 - (ITA-98) Um objeto metálico é colocado próximo a uma carga de +0,02 C e aterrado com um fio de resistência de 8. Suponha que a corrente que passa pelo fio seja constante por um tempo de 0,1 ms até o sistema entrar em equilíbrio e que a energia dissipada no processo seja de 2 J. Conclui-se que, no equilíbrio, a carga no objeto metálico é: a) – 0,02 C. b) – 0,01 C. c) – 0,005C. d) 0C. e) + 0,02 C. v z 7 33 - (ITA-97) Na região do espaço entre os planos a e b, perpendiculares ao plano do papel, existeum campo de indução magnética simétrico ao eixo x, cuja magnitude diminui com aumento de x, como mostrado na figura abaixo. Uma partícula de carga q é lançada a partir do ponto p no eixo x, com uma velocidade formando um ângulo com o sentido positivo desse eixo. Desprezando o efeito da gravidade, pode-se afirmar que, inicialmente: a) A partícula seguirá uma trajetória retilínea, pois o eixo x coincide com uma linha de indução magnética. b) A partícula seguirá uma trajetória aproximadamente em espiral com raio constante. c) Se < 90o, a partícula seguirá uma trajetória aproximadamente em espiral com raio crescente. d) A energia cinética da partícula aumentará ao longo da trajetória. e) Nenhuma das alternativas acima é correta. 34 - (ITA-97) Uma espira quadrada de lado d está numa região de campo de indução magnética uniforme e constante, de magnitude B , como mostra a figura abaixo. A espira gira ao redor de um eixo fixo com velocidade angular constante, de tal maneira que o eixo permanece sempre paralelo às linhas do campo magnético. A força eletromotriz induzida na espira pelo movimento é: a) 0. b) B d2 sen t. c) B d2 cos t. d) B d2 . e) Depende da resistência da espira. 35 - (ITA-96) Um objeto metálico carregado positivamente com carga + Q é aproximado de um eletroscópio de folhas, que foi previamente carregado negativamente com carga igual – Q. I - à medida que o objeto for se aproximando do eletroscópio, as folhas vão se abrindo além do que já estavam. II - à medida que o objeto for se aproximando, as folhas permanecem como estavam. III - se o objeto tocar o terminal externo do eletroscópio , as folhas devem necessariamente fechar-se . Neste caso, pode-se afirmar que: a) Somente a afirmativa I é correta. b) As afirmativas II e III são corretas. c) Afirmativas I e III são corretas. d) Somente a afirmativa III é correta. e) Nenhuma das afirmativas é correta. 36 - (ITA-96) A agulha de uma bússola está apontando corretamente na direção norte-sul. Um elétron se aproxima a partir do norte com velocidade V, segundo a linha definida pela agulha. Neste caso: a) a velocidade do elétron deve estar necessariamente aumentando em módulo b) a velocidade do elétron estará certamente diminuindo em módulo. c) o elétron estará se desviando para leste. d) o elétron se desviará para oeste. e) nada do que foi dito acima é verdadeiro. 37 - (ITA-96) O valor do módulo da indução magnética no interior de uma bobina em forma de tubo cilíndrico e dado, aproximadamente, por B = .n.i onde é a permeabilidade do meio, n o número de espiras por unidade de comprimento e i é a corrente elétrica. Uma bobina deste tipo é construída com um fio fino metálico de raio r, resistividade e comprimento L. O fio é enrolado em torno de uma forma de raio R obtendo-se assim uma bobina cilíndrica de uma única camada, com as espiras uma ao lado da outra. A bobina é ligada aos terminais de uma bateria ideal de força eletromotriz igual a V. Neste caso pode-se afirmar que o valor de B dentro da bobina é: a)(..r.V)/(2..L) b) (..R.V)/( 2..L) c) (..r2.V.L)/( 2.) d) (..r.V)/(2.R2.L) e) (.r2.V)/(2.R2.L) 38 - (ITA-95) Uma partícula com carga q e massa M move-se ao longo de uma reta com velocidade v constante numa região onde estão presentes um campo elétrico de 500V/m e um campo de indução 8 magnética de 0,10 T. Sabe-se que ambos os campos e a direção de movimento da partícula são mutuamente perpendiculares. A velocidade da partícula é: a) 500/ms b) Constante para quaisquer valores dos campos elétrico e magnético. c) ( M/q ) 5,0 . 103 m/s d) 5,0 . 103 m/s e) Faltam dados para o cálculo. 39 - (ITA-94) Um elétron (massa m e carga -e) com uma velocidade V penetra na região de um campo magnético homogêneo de indução magnética B perpendicularmente à direção do campo, como mostra a figura. A profundidade máxima h de penetração do elétron na região do campo é : a) h = Vm (1 - cos ) / (eB) b) h = Vm (1 - sen ) / (eB) c) h = Vm (1 + sen ) / (eB) d) h = Vm (cos2) / (eB) e) h = Vm [1 - (cos2 /2)] / (eB) 40 - (ITA-93) Correntes i1 e i2 fluem na mesma direção ao longo de dois condutores paralelos, separados por uma distância a, com i1 > i2. Em qual das três regiões I, II ou III, e para que distância x medida a partir do condutor onde passa a corrente i1, é a indução magnética igual a zero? a) Região I, x = i2a/( i1 + i2) b) Região II, x = i2a/( i1 - i2 ) c) Região II, x = i1a/( i1 + i2) d) Região III, x = i1a/( i1 - i2) e) Região III, x = i1, i2 a/( i1 + i2) 41 - (ITA-92) Consideremos uma carga elétrica q entrando com velocidade v num campo magnético B . Para que a trajetória seja uma circunferência é necessário e suficiente que: a) v seja perpendicular a B e que seja uniforme e constante. b) v seja paralela B . c) v seja perpendicular a B . d) v seja perpendicular a B e que tenha simetria circular. e) Nada se pode afirmar pois não é dado o sinal de q. 42 - (ITA-92) Um imã se desloca com velocidade constante ao longo do eixo x da espira E, atravessando- a. Tem-se que a f.e.m. induzida entre A e B varia em função do tempo mais aproximadamente, de acordo com a figura: a) b) c) d) e) 43 - (ITA-91) Um atirador, situado sobre a linha do equador, dispara um projétil dirigido de oeste para leste. Considere que, devido ao atrito no cano da arma, o projétil adquiriu carga q. A interação do campo magnético da Terra com a carga do projétil tende a desviá-lo para: X X X X X X X X X X X X X X X h I I2 I1 III II t t t t t A B S N x v 9 a) o norte geográfico independente do sinal de q; b) o sul geográfico independente do sinal de q; c) o norte geográfico se q for positivo; d) o norte geográfico se q for negativo; e) nenhuma das anteriores. 44 - (ITA-91) Considere as seguintes afirmações: I) Uma partícula carregada, libertada sobre uma linha de campo elétrico continuará todo seu movimento sobre esta mesma linha. II) O movimento circular e uniforme é assim chamado pois sua aceleração é nula III) A força magnética, aplicada a uma partícula carregada por um campo magnético estático é incapaz de realizar trabalho. a) Apenas I é correta. b) Apenas II é correta. c) Apenas III é correta. d) Todas as afirmações estão corretas. e) Todas afirmações estão erradas. 45 - Uma barra imantada atravessa uma bobina cilíndrica como indica a figura com velocidade constante coaxialmente à mesma. Qual dos gráficos abaixo representa melhor a corrente indicada pelo galvanômetro como função do tempo ? 46 - (ITA-89) Ao fazer a sua opção na questão anterior você deve ter-se baseado numa lei física. Deve ter sido a lei de : A ) Ampère D) Coulomb B ) Lenz E ) Ohm C ) Biot-Savart 47 - (ITA-88) Uma bobina feita de fio de ferro foi imersa em banho de óleo. Esta bobina é ligada a um dos braços de uma ponte de Wheatstone e quando o óleo acha-se a 0 o C a ponte entra em equilíbrio conforme mostra a figura. Se o banho de óleo é aquecido a 80 o C , quantos centímetros, aproximadamente, e em que sentido o contato C deverá ser deslocado para se equilibrar a ponte ? (Dados = 5,010 – 3 : resistividade 0 = 10,010 8ohm.m e coeficiente de temperatura para o ferro a 0 o C oC -1. ( ) A.2,4 cm à direita ( ) B. 8,3 cm à esquerda ( ) C. 8,3 cm à direita ( )D. 41,6 cm à esquerda ( )E. 41,6 cm à direita 48 - (ITA-88) Um fio retilíneo, muito longo, é percorrido por uma corrente contínuaI. Próximo do fio, um elétron é lançado com velocidade inicial v0 , paralela ao fio, como mostra a figura. Supondo que a única força atuante sobre o elétron seja a força magnética devida à corrente I, o elétron descreverá uma : ( ) A. trajetória retilínea ( ) B. circunferência ( ) C. curva plana não circular ( ) D. curva reversa ( ) E. espiral 49 - (ITA-87) A figura representa um ímã com seus pólos Norte e Sul, próximo a um bobina e um medidor sensível de corrente. Impondo-se à bobina e ao ímã determinados movimentos o medidor poderá indicar passagem de corrente pela bobina. Não haverá indicação de passagem de corrente quando 10 ( ) A. o ímã e a bobina se movimentam, aproximando- se. ( ) B. a bobina se aproxima do ímã, que permanece parado. ( ) C. o ímã se desloca para a direita e a bobina para a esquerda. ( ) D.o ímã e a bobina se deslocam ambos para a direita, com a mesma velocidade. ( ) E. o ímã se aproxima da bobina e esta permanece parada. 50 - (ITA-86) Quantas vezes podemos carregar um capacitor de 10 F, com o auxílio de uma bateria de 6,0 V, extraindo dela a energia total de 1,8 x 10 4 joules ? A ) 1,8 x 10 4 vezes B ) 1,0 x 10 6 vezes C ) 1,0 x 10 8 vezes D ) 1,0 x 10 10 vezes E ) 9,0 x 10 12 vezes 51 - (ITA-86) Dois capacitores, um C 1 1,0 F e ouro C 2 2,0 F , foram carregados a uma tensão d 50 V. Logo em seguida estes capacitores assim carregados foram ligados conforme mostra a figura. O sistema atingirá o equilíbrio a uma nova diferença de potencial V entre as armaduras dos capacitores, Q 1 cargas no capacitor C 1 e Q 2 cargas no capacitor C 2, dados respectivamente por : V (volts) Q 1 ( C) Q 2 ( C) A ) zero 50/3 100/3 B ) zero 50 100 C ) 50 50 100 D ) 50 50/3 100/3 E ) 50/3 50/3 100/3 52 - (ITA-85) No circuito da figura, a barra metálica AB é móvel e apoia-se num arame ABCD fixo e situado num plano horizontal. Existe um campo estático de indução magnética cuja direção é vertical. A barra AB recebeu um impulso e em seguida foi abandonada a si mesma, de forma que, no instante considerado, desloca-se da direita para a esquerda. Podemos afirmar que : A ) Não há corrente elétrica no circuito e o movimento de AB é uniforme até ser impedido mecanicamente. B ) Há corrente elétrica no sentido ADCB e o movimento de AB é acelerado. C ) Há corrente elétrica no sentido ABCD e o movimento de AB é retardado. D ) Há corrente elétrica no sentido ABCD e o movimento de AB é acelerado. E ) Há corrente elétrica no sentido ADCB e o movimento de AB é retardado. 53 - (ITA-84) Uma partícula de carga q e massa m desloca-se com movimento circular sob a ação exclusiva de um campo de indução magnética uniforme de intensidade | B |. Nestas condições, pode-se afirmar que: A) Este movimento é uniformemente acelerado. B) O trabalho realizado pela força magnética, num período é positivo. C) O trabalho realizado pela força magnética, num período é negativo. D) O movimento é circular e uniforme com velocidade angular diretamente proporcional a q m . E) O movimento é circular e uniforme com velocidade angular independente de | B |. 54 - (ITA-83) O eletroscópio da figura foi carregado positivamente. Aproxima-se então um corpo C carregado negativamente e liga-se a esfera do eletroscópio à terra, por alguns instantes, mantendo-se o corpo C nas proximidades. Desfaz-se a ligação à terra e a seguir afasta-se C. No final, a carga no eletroscópio: ( A ) Permanece positiva. ( B ) Fica nula, devido à ligação com a terra. ( C ) Torna-se negativa. 11 ( D ) Terá sinal que vai depender da maior ou menor aproximação de C. ( E ) Terá sinal que vai depender do valor da carga em C. 12 GABARITO 1 D 2 D 3 E 4 A 5 D 6 E 7 B 8 B 9 D 10 B 11 E 12 D 13 E 14 A 15 E 16 A 17 A 18 A 19 C 20 B 21 C 22 E 23 E 24 B 25 D 26 C 27 D 28 D 29 D 30 A 31 A 32 C 33 E 34 A 35 D 36 E 37 A 38 D 39 B 40 C 41 A 42 E 43 E 44 C 45 D 46 B 47 C 48 C 49 D 50 C 51 E 52 C 53 D 54 A 1 Prova de Eletrostática – ITA 1 - Um certo produto industrial constitui-se de uma embalagem rígida cheia de óleo, de dimensões LLd, sendo transportado numa esteira que passa por um sensor capacitivo de duas placas paralelas e quadradas de lado L, afastadas entre si de uma distância ligeiramente maior que d, conforme a figura. Quando o produto estiver inteiramente inserido entre as placas, o sensor deve acusar um valor de capacitância C0. considere, contudo, tenha havido antes um indesejado vazamento de óleo, tal que a efetiva medida capacitância seja C = 3/4C0. Sendo dadas as respectivas constantes dielétricas do óleo, k = 2, e do ar, kar = 1, e desprezando o efeito da constante dielétrica da embalagem, assinale a percentagem do volume e óleo vazado em relação ao seu volume original. a) 5% b) 50% c) 100% d) 10% e) 75% 2 - A figura mostra duas cascas esféricas condutoras concêntricas no vácuo, descarregadas, em que a e c são, respectivamente, seus raios internos, e b e d seus respectivos raios externos. A seguir, uma carga pontual negativa é fixada no centro das cascas. Estabelecido o equilíbrio eletrostático, a respeito do potencial nas superfícies externas das cascas e do sinal da carga na superfície de raio d, podemos afirmar, respectivamente, que: a) V(b) > V(d) e a carga é positiva. b) V(b) < V(d) e a carga é positiva. c) V(b) = V(d) e a carga é negativa. d) V(b) > V(d) e a carga é negativa. e) V(b) < V(d) e a carga é negativa. 3 - Uma diferença de potencial eletrostático V é estabelecida entre os pontos M e Q da rede cúbica de capacitores idênticos mostrada na figura. A diferença de potencial entre os pontos N e P é a) V/2. b) V/3. c) V/4. d) V/5. e) V/6. 4 - Um fio condutor é derretido quando o calor gerado pela corrente que passa por ele se mantém maior que o calor perdido pela superfície do fio (desprezando a condução de calor pelos contatos). Dado que uma corrente de 1 A é a mínima necessária para derreter um fio de seção transversal circular de 1 mm de raio e 1 cm de comprimento, determine a corrente mínima necessária para derreter um outro fio da mesma substância com seção transversal circular de 4 mm de raio e 4 cm de comprimento. a) 1/8 A b) 1/4 A c) 1 A d) 4 A e) 8 A 5 - 17 - (ITA-06) Algumas células do corpo humano são circundadas por paredes revestidas externamente por uma película com carga positiva e, internamente, por outra película semelhante, mas com carga negativa de mesmo módulo.Considere sejam conhecidas: densidade superficial de ambas as cargas = ± 0,50x 10-6 C/m; 0 9,0x10-12 C2/Nm2; parede com volume de 4,0x10-16 m3e constante dielétrica K = 5,0. Assinale, então, a estimativa da energia total acumulada no campo elétrico dessa parede. a) 0,7 Ev b) 1,7 eV c) 7,0 eV d) 17 eV e) 70 eV 18 - (ITA-06) Numa aula de laboratório, o professor enfatiza a necessidade de levar em conta a resistência interna de amperímetro e voltímetro na determinação da resistência R de um resistor. A fim de medir a 2 voltagem e a corrente que passa por um dos resistores, são montados os 3 circuitos da figura. Utilizando resistores iguais, de mesma resistência R. Sabe-se de antemão que a resistência interna do amperímetro é 0,01R, ao passo que a resistência interna do voltímetro é 100R. Assinale a comparação correta entre os valores R, R2 (medida de R no circuito 2) e R3 (medida de R no circuito 3.). a) R R2 R3 b) R R2 R3 c) R2 R R3 d) R2 R R3 e) R R3 R2 19 - (ITA-05) Considere o vão existente entre cada tecla de um computador e a base do seu teclado. Em cada vão existem duas placas metálicas, uma delaspresa na base do teclado e outra, na tecla. Em conjunto, elas funcionam como um capacitor de placas planas paralelas imersas no ar. Quando se aciona a tecla, diminui a distância entre as placas e a capacitância aumenta. Um circuito elétrico detecta a variação da capacitância, indicativa do movimento da tecla. Considere então um dado teclado, cujas placas metálicas têm 40 mm2 de área e 0,7 mm de distância inicial entre si. Considere ainda que a permissividade do ar seja 0 = 9 x 10–12 F / m. Se o circuito eletrônico é capaz de detectar uma variação da capacitância a partir de 0,2 pF, então, qualquer tecla deve ser deslocada de pelo menos a) 0,1 mm. b) 0,2 mm. c) 0,3 mm. d) 0,4 mm. e) 0,5 mm. 20 - (ITA-05) Em uma impressora a jato de tinta, gotas de certo tamanho são ejetadas de um pulverizador em movimento, passam por uma unidade eletrostática onde perdem alguns elétrons, adquirindo uma carga q, e, a seguir, se deslocam no espaço entre placas planas paralelas eletricamente carregadas, pouco antes da impressão. Considere gotas de raio igual a 10 m lançadas com velocidade de módulo v = 20m/s entre placas de comprimento igual a 2,0 cm, no interior das quais existe um campo elétrico vertical uniforme, cujo módulo é E = 8,0 /x 104 N/C (veja figura). Considerando que a densidade da gota seja de 1000kg/m3 e sabendo- se que a mesma sofre um desvio de 0,30 mm ao atingir o final do percurso, o módulo da sua carga elétrica é de a) 2,0 X 10-14 C. b) 3,1 X 10-14 C. c) 6,3 X 10-14 C. d) 3,1 X 10-11 C. e) 1,1 X 10-10 C. 21 - (ITA-04) A figura representa o percurso de um ciclista, num plano horizontal, composto de dois trechos retilíneos (AB e EF), cada um com 6,0 m de comprimento, e de um trecho sinuoso intermediário formado por arcos de circunferências de mesmo diâmetro, igual a 4,0 m, cujos centros se encontram numerados de 1 a 7. Considere pontual o sistema ciclista-bicicleta e que o percurso é completado no menor tempo, com velocidade escalar constante. Se o coeficiente de atrito estático com o solo é = 0,80, assinale a opção correta que indica, respectivamente, a velocidade do ciclista, o tempo despendido no percurso e a freqüência de zigue-zague no trecho BE. a) 6,0 m/s 6,0 s 0,17 s-1 b) 4,0 m/s 12 s 0,32 s-1 c) 9,4 m/s 3,0 s 0,22 s-1 d) 6,0 m/s 3,1 s 0,17 s-1 e) 4,0 m/s 12 s 6,0 s-1 22 - (ITA-04) A figura plana ao lado mostra os elementos de um circuito elétrico. Nesse mesmo plano encontram- se duas espiras interligadas, A e B, de comprimentos relativamente curtos em comparação aos dois fios condutores próximos (CD e EF). A deflexão do ponteiro do micro-amperímetro, intercalado na espira B, só ocorre instantaneamente no momento em que: base do teclado tecla 0,7 mm 0,30 mm 2,0 cm 36 m A B E 1 2 3 4 5 6 7 6 m 4 m 6 m 3 a) a chave 1 for ligada. b) a chave 1 for ligada ou então desligada. c) a chave 2 for ligada. d) a chave 2 for ligada ou então desligada. e) a chave 2 for desligada. 23 - (ITA-04) O circuito elétrico mostrado na figura é constituído por dois geradores, com 45 V de força eletromotriz, cada um; dois capacitores de capacitância iguais a 2F; duas chaves S e T e sete resistores, cujas resistências estão indicadas na figura. Considere que as chaves S e T se encontram inicialmente fechadas e que o circuito está no regime estacionário. Assinale a opção correta. a) A corrente através do resistor d é de 7,5 A. b) A diferença de potencial em cada capacitor é de 15 V. c) Imediatamente após a abertura da chave T, a corrente através do resistor g é de 3,75 A. d) A corrente através do resistor e, imediatamente após a abertura simultânea das chaves S e T, é de 1,0 A. e) A energia armazenada nos capacitores é de 6,4.10-4J. 24 - (ITA-03) A figura mostra dois capacitores, 1 e 2, inicialmente isolados um do outro, carregados com uma mesma carga Q. A diferença de potencial (ddp) do capacitor 2 é a metade da ddp do capacitor 1. Em seguida, as placas negativas dos capacitores são ligadas à Terra e, as positivas, ligadas uma a outra por um metálico, longo e fino. Pode-se afirmar que: a) antes das ligações, a capacitância do capacitor 1 é maior do que a do capacitor 2. b) após as ligações, as capacitâncias dos dois capacitores aumentam. c) após as ligações, o potencial final em N é maior do que o potencial em O. d) a ddp do arranjo final entre O e P é igual a 2/3 da ddp inicial do capacitor 1. e) a capacitância equivalente do arranjo final é igual a duas vezes à capacitância do capacitor 1. 25 - (ITA-02) Uma esfera metálica isolada, de 10,0 cm de raio, é carregada no vácuo até atingir o potencial U = 9,0 V. Em seguida, ela é posta em contato com outra esfera metálica isolada, de raio R2 = 5,0 cm. Após atingido o equilíbrio, qual das alternativas abaixo melhor descreve a situação física? É dado que 2 /C 2 Nm 9 10 . 9,0 0 ε 4π 1 . a) A esfera maior terá uma carga de 0,66 10-10C. b) A esfera maior terá um potencial de 4,5 V. c) A esfera menor terá uma carga de 0,66 10-10C. d) A esfera menor terá um potencial de 4,5 V. e) A carga total é igualmente dividida entre as 2 esferas. 26 - (ITA-02) Um dispositivo desloca, com velocidade constante, uma carga de 1,5C por um percurso de 20,0 cm através de um campo elétrico uniforme de intensidade 2,0 . 103 N/C. A força eletromotriz do dispositivo é: a) 60 . 103 V d) 400 V b) 40 . 103 V e) 200 V c) 600 V 27 - (ITA-01) Um capacitor plano é formado por duas placas paralelas, separadas entre si de uma distância 2 a, gerando em seu interior um campo elétrico uniforme E. O capacitor está rigidamente fixado em um carrinho que se encontra inicialmente em repouso. Na face M - Q + Q - Q + Q O P N (1) (2) 4 interna de uma das placas encontra-se uma partícula de massa m e carga q presa por um fio curto e inextensível. Considere que não haja atritos e outras resistências a qualquer movimento e que seja M a massa do conjunto capacitor mais carrinho. Por simplicidade, considere ainda a inexistência da ação da gravidade sobre a partícula. O fio é rompido subitamente e a partícula move-se em direção à outra placa. A velocidade da partícula no momento do impacto resultante, vista por um observador fixo ao solo, é a) m) M( m a M E q 4 b) m) M( m a M E q 2 c) m) M( a E q d) m) M( M a m E q 4 e) m a E q 4 28 - (ITA-01) No circuito elétrico da figura, os vários elementos têm resistências R1, R2 e R3 conforme indicado. Sabendo que R3 = R1/2, para que a resistência equivalente entre os pontos A e B da associação da figura seja igual a 2R2 a razão r = R2/R1 deve ser: a) 3/8 b) 8/3 c) 5/8 d) 8/5 e) 1 29 - Considere o circuito da figura, assentado nas arestas de um tetraedro, construído com 3 resistores de resistência R, um resistor de resistência R1, uma bateria de tensão U e um capacitor de capacitância C. O ponto S está fora do plano definido pelos pontos P, W e T. Supondo que o circuito esteja em regime estacionário, pode-se afirmar que: a) a carga elétrica no capacitor é de 2,0.10– 6 F, se R1 = 3R b) a carga elétrica no capacitor é nula, se R1 = R. c) a tensão entre os pontos W e S é de 2,0 V, se R1 = 3R. d) a tensão entre os pontos W e S é de 16 V, se R1 = 3R. e) nenhuma das respostas acima é correta. 30 - (ITA-01) Um circuito elétrico é constituído por um número infinito de resistores idênticos, conforme a figura. A resistência de cada elemento é igual a R. A resistência equivalente entre os pontos A e B é: a) infinita b) R ( 13 ) c) R 3 d) R(1– 3/3 ) e) R (1 + 3 ) 31 - (ITA-00) A figura mostra uma carga positiva q puntiforme próxima de uma barra de metal. O campo elétrico nas vizinhançasda carga puntiforme e da barra está representado pelas linhas de campo mostradas na figura. Sobre o módulo da carga da barra || barQ , comparativamente ao módulo da carga puntiforme positiva || q , e sobre a carga líquida da barra barQ , respectivamente, pode-se concluir que: (A) |||| qQbar e 0barQ . (B) |||| qQbar e 0barQ . (C) |||| qQbar e 0barQ . (D) |||| qQbar e 0barQ . (E) |||| qQbar e 0barQ . R3 R1 R1 R3 R2 R1 R1 R R1 R R C W S P T U 5 32 - (ITA-00) Uma certa resistência de fio, utilizada para aquecimento, normalmente dissipa uma potência de 100 W quando funciona a uma temperatura de 100ºC. Sendo de 3102 K-1 coeficiente de dilatação térmica do fio, conclui-se que a potência instantânea dissipada pela resistência, quando operada a uma temperatura inicial de 20ºC, é: (A) 32 W (B) 84 W (C) 100 W (D) 116 W (E) 132 W 33 - (ITA-00) Um fio de densidade linear de carga positiva atravessa três superfícies fechadas A, B e C, de formas, respectivamente, cilíndrica, esférica e cúbica, como mostra a figura. Sabe-se que A tem comprimento L = diâmetro de B = comprimento de um lado de C, e que o raio da base de A é a metade do raio da esfera B. Sobre o fluxo de campo elétrico, , através de cada superfície fechada, pode-se concluir que: (A) CBA (B) CBA (C) CBA (D) CBA 2 (E) CBA 2 34 - (ITA-00) Quatro lâmpadas idênticas 1, 2, 3 e 4, de mesma resistência R , são conectadas a uma bateria com tensão constante V , como mostra a figura. Se a lâmpada 1 for queimada, então: (A) A corrente entre A e B cai pela metade e o brilho da lâmpada 3 diminui. (B) A corrente entre A e B dobra, mas o brilho da lâmpada 3 permanece constante. (C) O brilho da lâmpada 3 diminui, pois a potência drenada da bateria cai pela metade. (D) A corrente entre A e B permanece constante, pois a potência drenada da bateria permanece constante. (E) A corrente entre A e B e a potência caem pela metade, mas o brilho da lâmpada 3 permanece constante. 35 - (ITA-00) Certos resistores quando expostos à luz variam sua resistência. Tais resistores são chamados LDR (do inglês: “Light Dependent Resistor”). Considere um típico resistor LDR feito de sulfeto de cádmio, o qual adquire uma resistência de aproximadamente 100 quando exposto a luz intensa, e de 1,0 M quando na mais completa escuridão. Utilizando este LDR e um resistor de resistência fixa R para construir com divisor de tensão, como mostrado na figura, é possível converter a variação da resistência em variação de tensão sobre o LDR, com o objetivo de operar o circuito como um interruptor de corrente (circuito de chaveamento). Para esse fim, deseja-se que a tensão através do LDR, quando iluminado, seja muito pequena comparativamente à tensão máxima fornecida, e que seja de valor muito próxima ao desta, no caso do LDR não iluminado. Qual dos valores de R abaixo é o mais conveniente para que isso ocorra? (A) 100 (B) 1 M (C) 10 K (D) 10 M (E) 10 36 - (ITA-99) Dois conjuntos de capacitores de placas planas e paralelas são construídos como mostram as montagens 1 e 2 abaixo. Considere que a área de cada placa seja igual a A e que as mesmas estejam igualmente espaçadas de uma distância d. Sendo 0 a permissividade elétrica do vácuo, as capacitâncias equivalentes c1 e c2 para as montagens 1 e 2, respectivamente são: a) d A2 c; d A c 02 0 1 b) d A4 c; d A c 02 0 1 c) d A4 c; d A2 c 02 0 1 d) d2 A2 c; d2 A c 02 0 1 e) d A4 cc 021 6 37 - (ITA-99) A tabela abaixo mostra os níveis de energia de um átomo do elemento X que se encontra no estado gasoso. E0 0 E1 7,0 eV E2 13,0 eV E3 17,4 eV Ionização 21,4 eV Dentro das possibilidades abaixo, a energia que poderia restar a um elétron com energia de 15 eV, após colidir com um átomo de X, seria de: a) 0 eV b) 4,4 eV c) 16,0 eV d) 2,0 eV e) 14,0 eV 38 - (ITA-99) Uma carga puntual P é mostrada na figura abaixo com duas superfícies gaussianas A e B, raios e b = 2, respectivamente. Sobre o fluxo elétrico que passa pelas superfícies de áreas A e B, pode-se concluir que: a) o fluxo elétrico que atravessa a área B é duas vezes maior que o fluxo que passa pela área ª b) o fluxo elétrico que atravessa a área B é a metade do fluxo que passa pela área A. c) o fluxo elétrico que atravessa a área B é ¼ do fluxo que passa pela A. d) o fluxo elétrico que atravessa a área B é quatro vezes maior que o fluxo. e) o fluxo elétrico que atravessa a área B é igual ao fluxo que atravessa a área A. 39 - (ITA-99) A força eletromotriz (f.e.m.) da bateria do circuito abaixo de 12 V. O potenciômetro possui uma resistência total de 15 e pode ser percorrido por uma corrente máxima de 3 A. As correntes que devem fluir pelos resistores R1 e R2, para ligar uma lâmpada projetada para funcionar em 6 V e 3 W , São respectivamente: a) iguais a 0,50 A d) de 1,12A e 0,62A. b) de 1,64A e 1,14A e) de 2,55A e 0,62A. c) de 2,00A e 0,50 A 40 - (ITA-99) No instante t = 0 s, um elétron é projetado em um ângulo de 300 em relação ao eixo x, com velocidade v0 de 4 x 105 m/s, conforme o esquema abaixo. Considerando que o elétron se move num campo elétrico constante E = 100 N/C, o tempo que o elétron levará para cruzar novamente o eixo x é de: a) 10 ns b) 15 ns c) 23 ns d) 12 ns e) 18 ns 41 - (ITA-98) Três cargas elétricas puntiformes estão nos vértices U, V, e W de um triângulo equilátero. Suponha- se que a soma das cargas é nula e que a força sobre a carga localizada no vértice W é perpendicular à reta UV e aponta para fora do triângulo, como mostra a figura. Conclui-se que: a) as cargas localizadas em U e V são de sinais contrários e de valores absolutos iguais. b) as cargas localizadas nos pontos U e V têm valores absolutos diferentes e sinais contrários. c) as cargas localizadas nos pontos U, V e W têm o mesmo valor absoluto, com uma delas de sinal diferente das demais. d) as cargas localizadas nos pontos U, V e W têm o mesmo valor absoluto e o mesmo sinal. e) a configuração descrita é fisicamente impossível. 42 - (ITA-98) Duas lâmpadas incandescentes, cuja tensão nominal é de 110 V, sendo uma de 20 W e a outra de 100 W, são ligadas em série em uma fonte de 220 V. Conclui-se que: a) As duas lâmpadas acenderão com brilho normal. b) A lâmpada de 20 W apresentará um brilho acima do normal e logo queimar-se-á. c) A lâmpada de 100 W fornecerá um brilho mais intenso do que a de 20 W. d) A lâmpada de 100 W apresentará um brilho acima do normal e logo queimar-se-á. A = 4 2 B = 4 b2 b P 12V R1 R2 lâmpada 7 e) Nenhuma das lâmpadas acenderá. 43 - (ITA-98) Duas baterias, de f.e.m. de 10 V e 20 V respectivamente, estão ligadas a duas resistências de 200 e 300 e com um capacitor de 2F, como mostra a figura. Sendo Qc a carga do capacitor e Pd a potência total dissipada depois de estabelecido o regime estacionário, conclui-se que: a) Qc = 14C ; Pd = 0,1 W. b) Qc = 28C ; Pd = 0,2 W. c) Qc = 28C ; Pd = 10 W. d) Qc = 32C ; Pd = 0,1 W. e) Qc = 32C ; Pd = 0,2 W. 44 - (ITA-97) Considere um arranjo em forma de tetraedro construído com 6 resistências de 100 , como mostrado na figura. Pode-se afirmar que as resistências equivalentes RAB e RCD entre os vértices A, B e C, D, respectivamente, são: a) RAB = RCD = 33,3 . b) RAB = RCD = 50,0 . c) RAB = RCD = 66,7 . d) RAB = RCD = 83,3 . e) RAB = 66,7 e RCD = 83,3 . 45 - (ITA-97) A casa de um certo professor de Física do ITA, em São José dos Campos, têm dois chuveiros elétricos que consomem 4,5kW cada um. Ele quer trocar o disjuntor geral da caixa de força por umque permita o funcionamento dos dois chuveiros simultaneamente com um aquecedor elétrico (1,2kW), um ferro elétrico (1,1 kW) e 7 lâmpadas comuns (incandescentes) de 100W. Disjuntores são classificados pela corrente máxima que permitem passar. Considerando que a tensão na cidade seja de 220 V, o disjuntor de menor corrente máxima que permitirá o consumo desejado é então de : a) 30 A. b) 40 A. c) 50 A. d) 60 A. e) 80 A. 46 - (ITA-97) No circuito mostrado na figura abaixo, a força eletromotriz da bateria é = 10 V e a sua resistência interna é r = 1,0. Sabendo que R = 4,0 e C = 2,0 F, e que o capacitor já se encontra totalmente carregado, considere as seguintes afirmações: I – A indicação no amperímetro é de 0 A. II – A carga armazenada no capacitor é 16 C. III – A tensão entre os pontos a e b é 2,0 V. IV – A corrente na resistência R é de 2,5 A. Das afirmativas mencionadas, é(são) correta(s): a) Apenas I. b) Apenas I e II. c) Apenas I e IV. d) Apenas II e III. e) Apenas II e IV. 47 - (ITA-97) Considere as seguintes afirmações sobre a condução elétrica num condutor homogêneo e isotrópico: I- Energia potencial elétrica é transformada em calor ao conectar-se o condutor aos terminais de uma bateria. II- Energia potencial elétrica é transformada em energia radiante ao conectar-se o condutor aos terminais de uma bateria. III- A resistividade elétrica é uma propriedade intensiva da substância que compõe o condutor, isto é, não depende da geometria do condutor. IV- A resistência de um condutor depende da sua geometria . Das afirmativas mencionadas : a) Apenas I é falsa. b) Apenas II é falsa. c) Apenas III é falsa. d) Apenas IV é falsa. e) São todas corretas. 48 - (ITA-96) Você tem três capacitores iguais, inicialmente carregados com a mesma carga, e um resistor. O objetivo é aquecer o resistor através da descarga dos três capacitores. Considere então as seguintes possibilidades. I . II. III. IV- Descarregando cada capacitor individualmente, um após o outro, através do resistor. 8 Assim, toda a energia dissipada for transformada em calor, ignorando as perdas para o, ambiente, pode-se afirmar que: a) O circuito I é o que corresponde à maior geração de calor no resistor. b) O circuito II é o que gera mais calor no resistor. c) O circuito III é o que gera mais calor no resistor. d) A experiência IV é a que gera mais calor no resistor. e) Todas elas geram a mesma quantidade de calor no resistor. 49 - (ITA-96) Um estudante do ITA foi a uma loja comprar uma lâmpada para o seu apartamento. A tensão da rede elétrica do alojamento dos estudantes do ITA é 127 V, mas a tensão da cidade de São José dos Campos é de 220 V. Ele queria uma lâmpada de 25 W de potência que funcionasse em 127 V mas a loja tinha somente lâmpadas de 220 V. Comprou, então uma lâmpada de 100 W fabricada para 220 V, e ligou-a em 127 V. Se pudermos ignorar a variação da resistência do filamento da lâmpada com a temperatura, podemos afirmar que: a) O estudante passou a ter uma dissipação de calor no filamento da lâmpada acima da qual ele pretendia mais de 25 W. b) A potência dissipada na lâmpada passou a ser menor que 25 W. c) A lâmpada não acendeu em 127 V. d) A lâmpada, tão logo foi ligada , “queimou”. e) A lâmpada funcionou em 127 V perfeitamente , dando a potência nominal de 100 W. 50 - (ITA-96) Uma roda d’água converte, em eletricidade com uma eficiência de 30%, a energia de 200 litros de água por segundo caindo de uma altura de 5,0 metros. A eletricidade gerada é utilizada para esquentar 50 litros de água de 15C a 65C. O tempo aproximado que leva a água para esquentar até a temperatura desejada é: a) 15 minutos. b) Meia hora. c) Uma hora. d) Uma hora e meia e) Duas horas. 51 - (ITA-96) Um feixe de elétrons é formado com a aplicação de uma diferença de potencial de 250V entre duas placas metálicas, uma emissora e outra coletora, colocadas em uma ampola (figura abaixo) na qual se fez vácuo. A corrente medida em um amperímetro devidamente ligado é de 5,0 mA. Se os elétrons podem ser considerados como emitidos com velocidade nula, então: a) A velocidade dos elétrons ao atingirem a placa coletora é a mesma dos elétrons no fio externo à ampola. b) Se quisermos saber a velocidade dos elétrons é necessário conhecermos a distância entre as placas. c) A energia fornecida pela fonte aos elétrons coletados é proporcional ao quadrado da diferença de potencial. d) A velocidade dos elétrons ao atingirem a placa coletora é de aproximadamente 1,0 . 107 m/s. e) Depois de algum tempo a corrente vai se tornar nula, pois a placa coletora vai ficando cada vez mais negativa pela absorção dos elétrons que nela chegam. 52 - (ITA-95) Um pêndulo simples é construído com uma esfera metálica de massa m = 1,0 . 10 – 4 kg carregada com uma carga elétrica de 3,0 . 10 – 5 C e um fio isolante de comprimento L = 1,0 m de massa desprezível. Este pêndulo oscila com período P num local em que g = 10,0 m/s2. Quando um campo elétrico uniforme e constante E é aplicado verticalmente em toda região do pêndulo o seu período dobra de valor. A intensidade do campo elétrico E é de: a) 6,7.10 3 N/C b) 42 N/C c) 6,0 . 10 – 6 N/C d) 33 N/C e) 25 N/C 53 - (ITA-95) No circuito mostrado acima na figura a força eletromotriz e sua resistência interna são respectivamente e r. R1 e R2 são duas resistências fixas. Quando o cursor móvel da resistência se move para A, a corrente i1 em R1 e a corrente i2 em R2 variam da seguinte forma: i1 i2 a) cresce decresce b) cresce cresce 250 V A E C E = placa emissora C = placa coletora r i2 R1 R2 i i1 + - R 9 c) decresce cresce d) decresce decresce e) não varia decresce 54 - (ITA-95) No circuito acima, o capacitor está inicialmente descarregado. Quando a chave é ligada, uma corrente flui pelo circuito até carregar totalmente o capacitor. Podemos então afirmar que: a) A energia que foi despendida pela fonte de força eletromotriz é (C2)/2. b) A energia que foi dissipada no resistor independe do valor de R. c) A energia que foi dissipada no resistor é proporcional a R2. d) A energia que foi armazenada no capacitor seria maior se R fosse menor. e) Nenhuma energia foi dissipada no resistor. 55 - (ITA-94) Um fio de comprimento L oferece resistência elétrica R. As pontas foram soldadas formando um círculo. Medindo a resistência entre dois pontos que compreendam um arco de círculo de comprimento x < L/2 verificou-se que era R1. Dobrando o comprimento do arco a resistência R2 será: a) R2 = R1 (L – 2x)/(L – x) b) R2 = 2R1 (L – 2x)/(L – x) c) R2 = 2R1 (L2 – 4x2)/(L2 – 3L x – 4x2) d) R2 = 2R1 (L – 2x)2 /[(L – 4x)(L – x)] e) R2 = R1 (L + 2x)/(L – x) 56 - (ITA-94) Baseado no esquema a seguir onde = 2,0V, r1 = 1,0 e r = 10 as correntes estão indicadas, podemos concluir que os valores de i1, i2, i3 e (VB – VA) são: i1 i2 i3 (VB - VA) a) 0,20 A -0,40A 0,20 A 2,0 V b) -0,18 A 0,33 A 0,15 A - 1,5 V c) 0,20 A 0,40 A 0,60 A 6,0 V d) -0,50 A 0,75 A 0,25 A - 2,5 V e) 0,18 A 0,33 A 0,51 A 5,1 V 57 - (ITA-94) Um circuito é formado ligando-se uma bateria ideal a uma resistência cuja resistividade varia proporcionalmente à raiz quadrada da corrente que a atravessa. Dobrando-se a força eletromotriz da bateria, podemos dizer que: a) A potência dissipada na resistência não é igual à potência fornecida pela bateria. b) A potência fornecida pela bateria é proporcional ao quadrado da corrente. c) A corrente no circuito e a potência dissipada na resistência não se alteram. d)A corrente aumenta de um fator 2 e a potência diminui de um fator 3 2 . e) O fator de aumento da potência é duas vezes maior que o fator de aumento da corrente. 58 - (ITA-94) Um capacitor de 1F carregado com 200 V e um capacitor de 2F carregado com 400 V são conectados após terem sido desligados das baterias de carga, com a placa positiva de um ligada à placa negativa do outro. A diferença de potencial e a perda de energia armazenada nos capacitores serão dadas por: a) 20 V; 1,0 J b) 200 V; 1,2 J c) 200 V; 0,12 J d) 600 V; 0,10 J e) 100V; 1,2 J 59 - (ITA-93) No circuito mostrado a seguir, f.e.m. da bateria é , a resistência de carga é R e a resistência interna da bateria é r. Quanto vale a potência dissipada na carga? a) P = R2 / (R + r). b) P = 2 R2 /[R(R + r)2]. c) P = R2 / (R + r)2. d) P = 2 R / (R + r)2. e) P = (R + r) / R 60 - (ITA-93) No circuito a seguir vamos considerar as seguintes situações: I- Não existe qualquer alteração no circuito. II- O trecho BC é curto-circuitado por um fio condutor. Para ambas as situações, quanto vale a diferença de potencial entre os pontos A e D? I II a) VAD = 2 / 3. VAD = / 3. b) VAD = / 3. VAD = 2 / 3. c) VAD = 2 / 3. VAD = / 2. , r1 + - , r1 + - , r1 + - r i1 i2 I3 A B R R R R C D B A 10 d) VAD = / 2 VAD = 2 / 3. e) VAD = 2 / 3. VAD = 2 / 3. 61 - (ITA-93) Duas placas planas e paralelas, de comprimento , estão carregadas e servem como controladoras em um tubo de raios catódicos. A distância das placas até a tela do tubo é L. Um feixe de elétrons de massa m penetra entre as placas com uma velocidade v0, como mostra a figura. Qual é o campo elétrico entre as placas se o deslocamento do feixe na tela é igual a d? a) 2 L..e/d.v.mE 20 b) 2 L..e/v.mE 20 c) 2 L..e/d.v.mE 20 d) 2 L.m..e/d.v.mE 20 e) 2 L.m..e/d.v.mE 20 62 - (ITA-92) Uma carga puntiforme – Q1 de massa m percorre uma órbita circular de raio R em torno de outra carga +Q2 fixa no centro do círculo. A velocidade angular de – Q1 é: a) = mR QQ 2104 d) = 2 1 04 Q QmR b) = 3 0 21 4 mR QQ e) = 1 2 04 Q QmR c) = 2 0 3 21 4 RQQ 63 - (ITA-92) No circuito ao lado V e A são um voltímetro e um amperímetro respectivamente, com fundos de escala (leitura máxima) FEV = 1 V e Rv = 1000 ; FEA = 30 mA e RA = 5 . Ao se abrir a chave C: a) O amperímetro terá leitura maior que 30 mA e pode se danificar. b) O voltímetro indicará 0V. c) O amperímetro não alterará sua leitura. d) O voltímetro não alterará sua leitura. e) O voltímetro terá leitura maior que 1 V e pode se danificar. 64 - (ITA-92) A ponte de resistores a seguir apresenta na temperatura ambiente uma tensão Va – Vb = 2,5 V entre os seus terminais a e b. Considerando que a resistência R está imersa em um meio que se aquece a uma taxa de 10 graus centígrados por minuto, determine o tempo que leva para que a tensão entre os terminais a e b da ponte se anule. Considere para a variação da resistência com a temperatura um coeficiente de resistividade de 4,1.10– 3 K– 1. a) 8 minutos e 10 segundos. b) 12 minutos e 12 segundos. c) 10 minutos e 18 segundos. d) 15,5 minutos. e) n.d.a . 65 - (ITA-92) No circuito abaixo, é uma bateria de 3,0 V, L é um indutor com resistência própria RL = R, F1 e F2 são duas lâmpadas iguais para 3,0 V e S é uma chave interruptora. Ao fechar S: d + + + + + + – – – – – – L RA RV A V = 15 V R = 500 C a b R 1 k 2 k 3 k 30 V B R + - _ RL L D C A F 1 F 2 S 11 a) F1 acende primeiro que F2, pois a corrente elétrica passa primeiro no ramo AB. b) F1 e F2 acendem ao mesmo tempo, pois as resistências R e RL são iguais. c) F1 e F2 não acendem, pois a voltagem de 3,0 V se divide entre os ramos AB e CD. d) F1 acende primeiro que F2, pois o ramo CD tem indutor que tende a impedir, inicialmente, o estabelecimento da corrente elétrica por CD. e) F2 nunca se acenderá, pois o indutor impede o estabelecimento da voltagem no ramo CD. 66 - (ITA-91) Determine a intensidade da corrente que atravessa o resistor R2 da figura, quando a tensão entre os pontos A e B for igual a V e as resistências R1, R2 e R3 forem iguais a R. a) R V b) )R3( V c) R V3 d) )R3( V2 e) Nenhuma das anteriores. 67 - (ITA-91) Na figura, AB representa um resistor filiforme, de resistência r e comprimento L. As distâncias AP e QB são 5 L2 e 5 L , respectivamente. A resistência R vale 0,40 r. Quando a chave C está aberta, a corrente constante i0 = 6,00 A passa por r. Quando a chave C for fechada, a corrente que entrará em A será: a) 7,5 A b) 12,0 A c) 4,5A d) 9,0 A e) indeterminada pois o valor de r não foi fornecido. 68 - (ITA-91) Uma espira em forma de U está ligada a uma condutor móvel AB. Este conjunto é submetido a um campo de indução magnética B = 4,0 T, perpendicular ao papel e dirigido para dentro dele. Conforme mostra a figura abaixo, a largura U é de 2,0 cm. Determine a tensão induzida e o sentido da corrente, sabendo-se que a velocidade de AB é de 20 cm/s. a) 1,6 V e a corrente tem sentido horário. b) 1,6 V e a corrente tem sentido anti-horário. c) 0,16 V e a corrente tem sentido horário. d) 0,16 V e a corrente tem sentido anti-horário. e) Nenhuma das anteriores. 69 - (ITA-90) Uma dada diferença de potencial foi medida com uma incerteza de 5%. Se o valor obtido foi de 10930 volts, a forma correta de expressar esta grandeza, em termos dos algarismos significativos, é: a)1,09 x 104 V b)1,093 x 104 V c)1,0 x 104 V d)1,0930 x 104 V e)10,930 kV 70 - (ITA-90) Um condutor esférico oco, isolado, de raio interno R, em equilíbrio eletrostático, tem no seu interior uma pequena esfera de raio r < R, com carga positiva. Neste caso, pode-se afirmar que: a) A carga elétrico na superfície externa do condutor é nula b) A carga elétrica na superfície interna do condutor é nula. c) O campo elétrico no interior do condutor é nulo. d) O campo elétrico no exterior do condutor é nulo e) Todas as afirmativas acima estão erradas. 71 - (ITA-90) No arranjo de capacitores abaixo, onde todos eles têm 1,0 F de capacitância e os pontos A e D estão ligados a um gerador de 10,0 V pergunta-se: qual é a diferença de potencial entre os pontos B e C ? A B R1 R2 R3 A B L P Q C R A B C D 10 V 12 Todos os capacitores têm 1,0 F de capacitância. a) 0,1 V b) 10,0 V c) 1,8 V d) 5,4 V e) outro valor. 72 - (ITA-90) No circuito desenhado abaixo, têm-se duas pilhas de 1,5 V cada, de resistências internas desprezíveis, ligadas em série, fornecendo corrente para três resistores com os valores indicados. Ao circuito estão ligados ainda um voltímetro e um amperímetro de resistências internas, respectivamente, muito alta e muito baixa. As leituras desses instrumentos são, respectivamente: a) 1,5V e 0,75 A; b) 1,5 V e 1,5 A; c) 3,0 V e 0 A; d) 2,4 V e 1,2 A; e)Outros valores que não os mencionados. 73 - (ITA-90) A figura a seguir mostra duas lâmpadas de automóvel fabricadas parafuncionar em 12 V. As potências nominais (escritas nos bulbos das lâmpadas) são, respectivamente, P1 = 5W e P2 = 10 W. Se elas forem ligadas, em série, conforme indica o desenho, a) a corrente fornecida pela bateria é maior que 0,5 A; b) a bateria pode ficar danificada com tal conexão; c) o brilho da lâmpada de 5 W será maior que o da lâmpada de 10 W; d) ambas as lâmpadas funcionam com suas potências nominais; e) nenhuma das respostas acima é satisfatória. 74 - (ITA-89) Num trecho de circuito elétrico, temos a seguinte combinação de resistores e capacitores : Obtenha as resistências e capacitâncias equivalentes entre os pontos A e B . R eq C eq A ) R 1 + R 2 C 1 + C 2 B ) R 1 R 2 R 1 + R 2 C 1 + C 2 C ) R 1 R 2 R 1 + R 2 C 1 C 2 C 1 + C 2 D ) R 1 R 2 R 1 + R 2 R 1 C 1 +R 2 C 2 R 1 + R 2 E ) R 1 C 1 +R 2 C 2 R 1 + R 2 C 1 + C 2 75 - (ITA-89) Com relação ao circuito abaixo, depois de estabelecido o regime estacionário, pode-se afirmar que : A) o amperímetro A não indica corrente, porque a resistência do capacitor é nula. B) a corrente no ramo do capacitor é nula. C) o capacitor impede a passagem de corrente em todos os ramos do circuito. D) o amperímetro indica um valor de corrente que é distinto do valor da corrente que passa pela resistência R. E) a tensão entre os pontos 1 e 2 é nula. 76 - (ITA-89) No circuito da figura temos : L = lâmpada de q2 W e 6 V C = capacitor de 1 F S = chave de três posições E = bateria de 6 V B = indutor (bobina) de 1 mH e 3 ohm. 13 Sendo I 1 , I 2 e I 3 as intensidades de L para S respectivamente, nas posições 1,2 e 3 , qual das alternativas abaixo representa a opção correta ? A ) I 1 > I 2 > I 3 B ) I 1 = 0 e I 2 > I 3 C ) I 1 = 0 e I 2 = I 3 D ) I 3 = 0 e I 2 > I 1 E ) I 2 < I 1 < I 3 77 - (ITA-88) Deseja-se carregar negativamente um condutor metálico pelo processo de indução eletrostática. Nos esquemas I e II , o condutor doi fixado na haste isolante. F é um fio condutor que nos permite fazer o contacto com a Terra nos pontos A, B e C do condutor. Devemos utilizar: ( ) A. O esquema I e ligar necessariamente F em C, pois as cargas positivas aí induzidas atrairão elétrons da Terra , enquanto que se ligarmos em A os elétrons aí induzidos, pela repulsão eletrostática, irão impedir a passagem de elétrons para a região C. ( ) B. O esquema II e ligar necessariamente F em A, pois as cargas positivas aí induzidas atrairão elétrons da Terra, enquanto que se ligarmos em C os elétrons aí induzidos, pela repulsão eletrostática, irão impedir a passagem de elétron para a região A. ( ) C. Qualquer dos esquemas I ou II, desde que ligamos F respectivamente em C, e em A. ( ) D. O esquema I, onde a ligação de F com o condutor poderá ser efetuada em qualquer ponto do condutor, poisos elétrons fluirão da Terra ao condutor até que o mesmo atinja o potencial da Terra. ( ) E. O esquema II, onde a ligação de F com o condutor poderá ser efetuada em qualquer ponto do condutor, pois os elétrons fluirão da Terra ao condutor, até que o mesmo atinja o potencial da Terra. 78 - (ITA-88) Na figura, C é um condutor em equilíbrio eletrostático, que se encontra próximo de outros objetos eletricamente carregados. Considere a curva tracejada L que une os pontos A e B da superfície do condutor. Pode-se afirmar que: ( ) A. A curva L não pode representar uma linha de força do campo elétrico. ( ) B. A curva L pode representar uma linha de força, sendo que o ponto B está a um potencial mais baixo que o ponto A. ( ) C. A curva L pode representar uma linha de força, sendo que o ponto B está a um potencial mais alto que o ponto A. ( ) D. A curva L pode representar uma linha de força desde que L seja ortogonal à superfície do condutor nos pontos A e B. ( ) E. A curva L pode representar uma linha de força, desde que a carga total do condutor seja nula. 79 - (ITA-88) No circuito da figura, o gerador tem f.e.m. de 12V e resistência interna desprezível Liga-se o ponto B à Terra (potencial zero). O terminal negativo N do gerador, ficará ao potencial VN , e a potência P dissipada por efeito Joule será : VN P ( ) A. +9V 12W ( ) B. -9V 12W ( ) C. nulo 48 ( ) D. nulo 3W ( ) E nulo 12W 14 80 - (ITA-88) Um fio condutor homogêneo de 25 cm de comprimento foi conectado entre os terminais de uma bateria de 6V. A 5 cm do polo positivo, faz-se uma marca P sobre este fio , e a 15 cm, uma outra marca Q. Então, a intensidade E do campo elétrico dentro deste fio e a diferença de potencial V = VQ – VP existente entre os pontos P e Q dentro do fio serão dados por : E (V / m) V ( V ) ( ) A 6,0 0,6 ( ) B 24 2,4 ( )C 24 -2,4 ( )D. 6,0 6,0 ( )E. 24 6,0 81 - (ITA-88) Considere o circuito abaixo, em regime estacionário. Indicando por Q a carga elétrica nas placas do capacitor C; por U a energia eletrostática armazenado no capacitor C; por P a potência dissipada por efeito Joule, então : Q( C ) U ( J ) P ( J/s) ( ) A – 2 10 – 5 64 18 ( ) B. + 2 10 – 5 64 64 ( ) C. 0 0 32 ( ) D. 2 10 – 5 1,0 10 – 4 32 ( ) E. 1,1 10 – 6 6,3 10 – 6 18 82 - (ITA-87) No circuito esquematizado a corrente f é constante e a capacitância C2 é o dobro da capacitância C1 . Designando por V1 e U1, respectivamente, a tensão e a energia eletorstática armazenada no capacitor C1 e por V2 ee U2 as grandezas correspondentes para C2, podemos afirmar que: ( ) A. V2 = 2 V1 e U2 = 2 U1 ( ) B. V2 = V1/2 e U2 = U1/2 ( ) C. V2 = V1/2 e U2 = U1 ( ) D. V2 = V1 e U2 = 2 U1 ( ) E. V2 = 2 V1 e U2 = 8 U1 83 - (ITA-87) No circuito esquematizado, considere dados , R1, e C. Podemos afirmar que a corrente i constante que irá circular e a tensão VC no capacitor medem respectivamente: ( ) A. i = 0 VC = 0 ( ) B. i = R1 VC = ( ) C. i = /(R1 + R2) VC = R2 /(R1 + R2) ( ) D. i = /(R1 + R2) VC = ( ) E. i = /R2 VC = R1 / R2 84 - Nas especificações de um chuveiro elétrico lê-se 2200W - 220V. A resistência interna desse chuveiro é: ( ) A. 10 ( ) B. 12 ( ) C. 100 ( ) D. 22 ( ) E. 15 85 - (ITA-87) Duas lâmpadas incandescentes têm filamento de mesmo comprimento, feitos do mesmo material. Uma delas obedece às especificações 220V, 100W e a outra 220V, 50W. A razão m50/m100 da massa do filamento da segunda para a massa do filamento da primeira é: ( ) A. 1,5 ( ) B. 2 ( ) C. 2 ( ) D. 2 / 2 ( ) E. 0,5 86 - (ITA-87) Um quadro retangular de lados a e b é formado de fio condutor com resistência total R. Ele é disposto perpendicularmente às linhas de força de um campo de indução uniforme B . A carga elétrica total que circula pelo quadro nesse tempo é: ( ) A. zero ( ) B. Bab/RT ( ) C. Bab/R ( ) D. B( a2 + b2)/R ( ) E. B ab (a + b)/R 15 87 - (ITA-87) A figura representa um condutor oco e um outro condutor de forma esférica dentro cavidade do primeiro eletrostático. Sabe-se que o condutor interno tem carga total + Q. Podemos afirmar que: ( ) A. Não há campo elétrico dentro da cavidade. ( ) B. As linhas de força dentro da cavidade são retas radiais em relação à esfera. ( ) C. A carga na superfície interna do condutor oco é - Q e as linhas de força são perpendiculares a essa superfície. ( ) D. A carga na superfície internado condutor oco é - Q e as linhas de força tangenciam essa superfície. ( ) E. Não haverá diferença de potencial entre os dois condutores for igual a Q. 88 - (ITA-86) Duas esferas metálicas A e B, de raio R e 3 R respectivamente, são postas em contacto. Inicialmente A possui carga positiva + 2Q e B carga - Q. Após atingir o equilíbrio eletrostático, as novas cargas de A e B passam a ser, respectivamente: A ) Q/2 , Q/2 B ) 3Q/4 , Q/4 C ) 3Q/2 , Q/2 D ) Q/4 , 3Q/4 E ) 4Q/3 , - Q/3 89 - (ITA-86) Coloca-se uma bússola nas proximidades de um fio retilíneo, vertical, muito longo, percorrido por uma corrente elétrica, contínua “i”. A bússola é disposta horizontalmente e assim a agulha imantada pode girar livremente em torno de seu eixo. Nas figuras abaixo, o fio é perpendicular ao plano do papel, com a corrente no sentido indicado(saindo). Assinalar a posição de equilíbrio estável, da agulha imantada, desprezando-se o campo magnético terrestre (explicar). ( )E. nenhuma das situações anteriores. 90 - (ITA-85) Considere um campo eletrostático cujas linhas de força são curvilíneas. Uma pequena carga de prova, cujo efeito sobre o campo á desprezível, é abandonada num ponto do mesmo, no qual a intensidade do vetor elétrico é diferente de zero. Sobre o movimento ulterior dessa partícula podemos afirmar que: A ) não se moverá porque o campo é eletrostástico. B ) percorrerá necessariamente uma linha de força. C ) não percorrerá uma linha de força. D ) percorrerá necessariamente uma linha reta. E ) terá necessariamente um movimento oscilatório. 91 - (ITA-85) Uma esfera condutora de raio 0,500 cm é elevada a um potencial de 10,0 V. Uma segunda esfera, bem afastada da primeira tem raio 1,00 cm e está ao potencial 15,0 V. Elas são ligadas por um fio de capacitância desprezível. Sabendo que o meio no qual a experiência é realizada é homogêneo e isotrópico, podemos afirmar que os potenciais finais das esferas serão : A ) 12,5 V e 12,5 V B ) 8,33 V para a primeira e 16,7 V para a segunda. C ) 16,7 V para a primeira e 8,33 V para a segunda. D ) 13,3 V e 13,3 V E ) zero para a primeira e 25,0 V para a segunda. 92 - (ITA-85) Dispõe-se de capacitores de capacitância igual a 2 cada um e capazes de suportar até 10 3 V de tensão. Deseja-se associá-los em série e em paralelo de forma a ter uma capacitância equivalente a 10 F, capaz de suportar 4 x 10 3 V. Isso pode ser realizado utilizando: A ) cinco capacitores. B ) quatro capacitores. C ) oitenta capacitores. D ) cento e vinte capacitores. E ) vinte capacitores. 93 - (ITA-84) No circuito esquematizado a tensão através do capacitor de capacitância C1 é dada por: A) V1 = C1 +C2 R2 V C1 R1 + R2 B) V1 = C1 +R1 V C1 + C2 R1 + R2 16 C) V1 = C2 +R2 V C1 + C2 R1 + R2 D) V1 = C2 R1+R2 V C1 + C2 R2 E) V1 = C1 R1+R2 V C1 + C2 R1 94 - (ITA-83) Considere o circuito abaixo em que : V é um voltímetro ideal ri = . A um aperímetro ideal ri = 0 . G um gerador de corrente contínua de força eletromotriz , de resistência interna r, sendo R um reostato. A potência útil que é dissipada em R: ( A ) É máxima para R mínimo. ( B ) É máxima para R máximo. ( C ) Não tem máximo. ( D ) Tem máximo cujo valor é 2 r ( E ) Tem máximo cujo valor é 4 r 95 - (ITA-83) Entre duas placas e paralelas, existe um campo elétrico uniforme, devido a uma diferença de potencial V aplicada entre elas. Um feixe de elétrons é lançado entre as placas com velocidade inicial V0. A massa do elétron é m e q é sua carga elétrica. L é a distância horizontal que o elétron percorre para atingir uma das placas e d é a distância entre as placas. Dados: V0 , L , d e V a razão entre a carga e a massa do elétron q m é dada por: ( A ) V d L V0 ( B ) 2 L 2 V0 V d ( C ) V 2 L d 2 V0 ( D ) d 2 V0 2 V L 2 ( E ) V L d 2 V0 2 17 GABARITO 1 B 2 E 3 D 4 E 5 C 6 C 7 A 8 E 9 B 10 D 11 E 12 B 13 A 14 B 15 D 16 C 17 C 18 C 19 B 20 B 21 B 22 D 23 C 24 D 25 A 26 D 27 A 28 A 29 B 30 E 31 B 32 D 33 A 34 E 35 C 36 C 37 D 38 E 39 D 40 C 41 E 42 B 43 B 44 B 45 D 46 B 47 E 48 E 49 A 50 C 51 D 52 E 53 C 54 B 55 B 56 D 57 E 58 C 59 D 60 C 61 C 62 B 63 E 64 B 65 D 66 A 67 A 68 E 69 A 70 E 71 D 72 D 73 C 74 B 75 B 76 B 77 D 78 D 79 B 80 C 81 D 82 B 18 83 C 84 D 85 E 86 C 87 C 88 D 89 B 90 C 91 D 92 C 93 C 94 E 95 D 1 Prova de Estática – ITA 1 - (ITA-13) Num certo experimento, três cilindros idênticos encontram-se em contato pleno entre si, apoiados sobre uma mesa e sobre a ação de uma força horizontal F, constante, aplicada na altura do centro de massa do cilindro da esquerda, perpendicularmente ao seu eixo, conforme a figura. Desconsiderando qualquer tipo de atrito, para que os três cilindros permaneçam em contato entre si, a aceleração a provocada pela força deve ser tal que: a) g/(3√3) ≤ a ≤ g/√3 b) 2g/(3√2)≤ a ≤ 4g/√2 c) g/(2√3)≤ a ≤ 4g/(3√3) d) 2g/(3√2)≤ a ≤ 3g/(4√2) e) g/(2√3)≤ a ≤ 3g/(4√3) 2 - (ITA-13) Duas partículas de massas m e M, estão respectivamente fixadas nas extremidades de uma barra de comprimento L e massa desprezível. Tal sistema é então apoiado no interior de uma casca hemisférica de raio r, de modo a se ter equilíbrio estático com m posicionado na borda P da casca e M, num ponto Q, conforme mostra a figura. Desconsiderando forças de atrito, a razão m/M entre as massas é igual a a) (L2 – 2r2) / (2r2) b) (2L2 – 3r2) / (2r2) c) (L2 – 2r2) / (r2 – L2) d) (2L2 – 3r2) / (r2 – L2) e) (3L2 – 2r2) / (L2- 2r2) 3 - (ITA-97) Um antigo vaso chinês está a uma distância d da extremidade de um forro sobre uma mesa. Essa extremidade, por sua vez, se encontra a uma distância D de uma das bordas da mesa, como mostrado na figura. Inicialmente tudo está em repouso. Você apostou que consegue puxar o forro com uma aceleração constante a (veja figura) de tal forma que o vaso não caia da mesa. Considere que ambos os coeficientes de atrito, estático e cinético, entre o vaso e o forro tenham o valor e que o vaso pare no momento que toca na mesa. Você ganhará a aposta se a magnitude da aceleração estiver dentro da faixa: a) a < D d g b) a > D d g c) a > g d) a > d D g e) a > d-D D g 4 - (ITA-95) Uma massa m1 em movimento retilíneo com velocidade de 8,0.10– 2 m/s colide frontal e elasticamente com outra massa m2 em repouso e sua velocidade passa a ser 5,0.10– 2 m/s. Se a massa m2 adquire a velocidade de 7,5.10– 2 m/s podemos afirmar que a massa m1 é: a) 10 m2 b) 3,2 m2 c) 0,5 m2 d) 0,04 m2 e) 2,5 m2 5 - (ITA-93) Entre as armaduras de um capacitor plano com as placas horizontais, existe uma diferença de potencial V. A separação entre as armaduras é d. Coloca-se uma pequena carga Q, de massa m entre as armaduras e esta fica em equilíbrio. A aceleração da gravidade é g. Qual é o valor da carga Q? a) Q = m2gd -1/V. b) Q = Vd /m. c) Q = mgd /V. d) Q = Vgd /m. e) Q = gd /(Vm). 6 - (ITA-93) Duas esferas condutoras, de massa m, bem pequenas, estão igualmente carregadas. Elas estão suspensas num mesmo ponto, por dois longos fios de seda, de massas desprezíveis e de comprimentos iguais a L. As cargas das esferas são tais, que elas estarão em equilíbrio quando a distância entre elas for igual a a (a << L). Num instante posterior, uma das esferas é descarregada. Qual será a nova distância b (b << L) entre as esferas, quando após se tocarem,o equilíbrio entre elas for novamente restabelecido? a) b = a / 2 b) b = 2/2a c) b = 2/3a d) b = 3 2/a e) b = 3 4/a 7 - (ITA-90) Para que a haste AB homogênea de peso P permaneça em equilíbrio suportada pelo fio BC, a força de atrito em A deve ser: 2 a) P/4 b) P/2 c) P 2/2 d) P 4/2 e) outro valor 8 - (ITA-84) Uma partícula de massa M 10,0g e carga q = -2,0 . 106C é acoplada a uma mola de massa desprezível. Este conjunto é posto em oscilação e seu período medido é: P = 0,40s. É fixada a seguir uma outra partícula de carga q = 0,20 . 10-6C a uma distância d da posição de equilíbrio 0 do sistema massa-mola (ver figura 10). O conjunto é levado lentamente até a nova posição de equilíbrio distante x 40 cm da posição de equilíbrio inicial 0. O valor de d é: É dado: 1 4 = 9 x 10 9 N m2 C 2 OBS: Considerar as duas cargas puntiformes. A) 56 cm B) 64 cm C) 60 cm D) 36 cm E) Nenhuma das alternativas. 90º C A B 3 GABARITO 1 A 2 A 3 E 4 E 5 C 6 E 7 A 8 B 1 Prova de Física Moderna – ITA 1 - (ITA-13) Num experimento que usa o efeito fotoelétrico ilumina-se a superfície de um metal com luz proveniente de um gás de hidrogênio cujos átomos sofrem transições do estado n para o estado fundamental. Sabe-se que a função trabalho do metal é igual á metade da energia de ionização do átomo de hidrogênio cuja energia do estado n é dada por En = E1/n2. Considere as seguintes afirmações 2 - (ITA-12) Considere as seguintes afirmações: I. As energias do átomo de Hidrogênio do modelo de Bohr satisfazem à relação, 2 13,6 nE eV n , com 1,2,3,...;n portanto, o elétron no estado fundamental do átomo de Hidrogênio pode absorver energia que 13,6 eV. II. Não existe um limiar de freqüência de radiação no efeito fotoelétrico. III. O modelo de Bohr, que resulta em energias quantizadas, viola o princípio da incerteza de Heisenberg. Então pode-se afirmar que a) apenas a II é incorreta. b) apenas I e II são corretas c) apenas I e III são incorretas. d) apenas a I é incorreta. e) todas são incorretas. 3 - (ITA-11) Na ficção científica A Estrela, de H.G. Wells, um grande asteróide passa próximo à Terra que, em consequência, fica com sua nova órbita mais próxima do Sol e tem seu ciclo lunar alterado para 80 dias. Pode- se concluir que, após o fenômeno, o ano terrestre e a distância Terra-Lua vão tornar-se, respectivamente, a) mais curto – aproximadamente a metade do que era antes. b) mais curto – aproximadamente duas vezes o que era antes. c) mais curto – aproximadamente quatro vezes o que era antes. d) mais curto – aproximadamente a metade do que era antes. e) mais curto – aproximadamente um quarto do que era antes. 4 - (ITA-06) No modelo proposto por Einstein, a luz se comporta como se sua energia estivesse concentrada em pacotes discretos, chamados de “quanta” de luz, e atualmente conhecidos por fótons. Estes possuem momento p e energia E relacionados pela equação E = pc, em que c é a velocidade da luz no vácuo. Cada fóton carrega uma energia E = h f, em que h é a constante de Planck e f é a freqüência da luz. Um evento raro, porém possível, é a fusão de dois fótons, produzindo um par elétron-pósitron, sendo a massa do pósitron igual à massa do elétron. A relação de Einstein associa a energia da partícula à massa do elétron ou pósitron, isto é, E = mec2. Assinale a freqüência mínima de cada fóton, para que dois fótons, com momentos opostos e de módulo iguais, produzam um par elétron-pósitron após a colisão. a) f = (4mec2)/h b) f = (mec2)/h c) f = (2mec2)/h d) f = (mec2)/2h e) f = (mec2)/4h 5 - (ITA-04) O átomo de hidrogênio no modelo de Bohr é constituído de um elétron de carga e que se move em órbitas circulares de raio r, em torno do próton, sob a influência da força de atração coulombiana. O trabalho efetuado por esta força sobre o elétron ao percorrer a órbita do estado fundamental é: a) r2 e 0 2 b) r2 e 0 2 c) r4 e 0 2 d) r e2 e) n.d.a. 6 - (ITA-03) Qual dos gráficos abaixo melhor representa a taxa P de calor emitido por um corpo aquecido, em função de sua temperatura absoluta T? 2 a) c) b) d) e) 7 - (ITA-03) Experimentos de absorção de radiação mostram que a relação entre a energia E e a quantidade de movimento p de um fóton é E = pc. Considere um sistema isolado formado por dois blocos de massas m1 e m2, respectivamente, colocados no vácuo, e separados entre si de uma distância L. No instante t = 0, o bloco de massa m1 emite um fóton que é posteriormente absorvido inteiramente por m2, não havendo qualquer outro tipo de interação entre os blocos. (ver figura). Suponha que m1 se torne m1’ em razão da emissão do fóton e, analogamente, m2 se torne m2’ devido à absorção desse fóton. Lembrando que esta questão também pode ser resolvida com recursos da Mecânica Clássica, assinale a opção que apresenta a relação entre a energia do fóton e as massas dos blocos. a) E = (m2 – m1) c2. d) E = (m2’ – m2) c2. b) E = (m1’ – m2’) c2. e) E = (m1 + m1’) c2. c) E = (m2’ – m2) c2/2. 8 - (ITA-03) Considere as seguintes afirmações: I – No efeito fotoelétrico, quando um metal é iluminado por um feixe de luz monocromática, a quantidade de elétrons emitidos pelo metal é diretamente proporcional à intensidade à intensidade do feixe incidente, independente da freqüência da luz. II – As órbitas permitidas ao elétron em um átomo são aquelas em que o momento angular orbital é nh/2, sendo n = 1, 3, 5.... III – Os aspectos corpuscular e ondulatório são necessários para a descrição completa de um sistema quântico. IV – A natureza complementar do mundo quântico é expressa, no formalismo da Mecânica Quântica, pelo princípio de incerteza de Heisenberg. Quais estão corretas? a) I e II b) I e III c) I e IV d) II e III e) III e IV 9 - (ITA-03) Utilizando o modelo de Bohr para o átomo, calcule o número aproximado de revoluções efetuadas por um elétron no primeiro estado excitado do átomo de hidrogênio, se o tempo de vida do elétron, nesse estado excitado, é de 10-8 s. São dados: o raio da órbita do estado fundamental é de 5,3 x 10-11 m e a velocidade do elétron nesta órbita é de 2,2 x 106 m/s. a) 1 x 106 revoluções. d) 8 x 106 revoluções. b) 4 x 107 revoluções. e) 9 x 106 revoluções. c) 5 x 107 revoluções. 10 - (ITA-02) Um trecho da música “Quanta”, de Gilberto Gil, é reproduzido no destaque a seguir. Fragmento infinitésimo, Quase que apenas mental, Quantum granulado no mel, Quantum ondulado do sal, Mel de urânio, sal de rádio Qualquer coisa quase ideal. As frases “Quantum granulado no mel” e “Quantum ondulado do sal” relacionam-se, na Física, com. a) Conservação de Energia. b) Conservação da Quantidade de Movimento. c) Dualidade Partícular-onda. d) Princípio da Causalidade. d) Conservação do Momento Angular. T 0 P 0 P T T 0 P 0 P T T 0 P Fóton m1 m2 t = 0 L 3 11 - (ITA-00) O diagrama mostra os níveis de energia )(n de um elétron em um certo átomo. Qual das transições mostradas na figura representa a emissão de um fóton com o menor comprimento de onda? (A) I (B) II (C) III (D) IV (E) V 12 - (ITA-99) Incide-se luz num material fotoelétrico e não se observa a emissão de elétrons. Para que ocorra a emissão de elétrons do mesmo material basta que se aumente(m): a) a intensidade da luz. b) a freqüência da luz c) o comprimento de onda da luz. d) a intensidade e a freqüência da luz. e) a intensidade e o comprimento de onda da luz. 13 - (ITA-98) A velocidade de uma onda transversal em uma corda depende da tensão F a que está sujeita acorda, da massa m e do comprimento d da corda. Fazendo uma análise dimensional, concluímos que a velocidade poderia ser dada por : a) md F b) 2 d Fm c) 2 1 d Fm d) 2 1 m Fd e) 2 F md 14 - (ITA-96) Embora a tendência geral em Ciências e Tecnologia seja a de adotar exclusivamente o Sistema Internacional de Unidade (SI) em algumas áreas existem pessoas que, por questão de costume, ainda utilizam outras unidades. Na área da Tecnologia do Vácuo por exemplo, alguns pesquisadores ainda costumam fornecer a pressão em milímetros de mercúrio. Se alguém lhe disser que a pressão no interior de um sistema é de 1,0.10-4 mm Hg, essa grandeza deveria ser expressa em unidades SI como: a) 1,32.10-2 Pa b) 1,32 10-7 atm c) 1,32.10-4 mbar d) 132 kPa e) Outra resposta diferente das mencionadas. 15 - (ITA-94) As distâncias médias ao Sol dos seguintes planetas são: Terra, RT; Marte, RM = 1,5 RT e Júpiter, RJ = 5,2 RT. Os períodos de revolução de Marte e Júpiter em anos terrestres (A) são: Marte Júpiter Marte Júpiter a) 1,5A 9,7A b) 1,5A 11,0A c) 1,8A 11,9A d) 2,3A 14,8A e) 3,6A 23,0A 16 - (ITA-94) Numa região onde existe um campo elétrico uniforme E = 1,0.102 N/C dirigido verticalmente para cima, penetra um elétron com velocidade inicial V0 = 4,0.105 m/s segundo uma direção que faz um ângulo = 30 com a horizontal um elétron com a horizontal como mostra a figura. Sendo a massa do elétron 9,1. 10 – 31 kg e a carga – 1,6.10 – 19 C podemos afirmar que: a) O tempo de subida do elétron será 1,14.10 – 8 s. b) O alcance horizontal do elétron será 5,0.10 – 1 m. c) A aceleração do elétron será 2,0 m/s2. d) O elétron será acelerado continuamente para cima até escapar do campo elétrico. e)O ponto mais elevado alcançado pelo elétron será 5,0.10– 1 m. 17 - (ITA-93) Qual seria o período (T) de rotação da Terra em torno do seu eixo, para que um objeto apoiado sobre a superfície da Terra no equador ficasse desprovido de peso? Dados: raio da Terra: 6,4.103 km; massa da terra: 6,0.1024 kg; constante de gravitação universal: 6,7.10-11 N.m2/kg2. a) T = 48 h b) T = 12 h c) T = 1,4 h d) T = 2,8 h e) T = 0 18 - (ITA-88) Um disco gira, em torno do seu eixo, sujeito a um torque constante. Determinando-se a velocidade angular média entre os instantes t = 2,0 s e t = 6,0 s , obteve-se 10 rad/s. Calcular a velocidade angular no instante t = 0 e a aceleração angular . rad (s) rad / s 2 ( ) A. 12 - 0,5 4 ( ) B. 15 - 0,5 ( ) C. 20 0,5 ( ) D. 20 - 2,5 ( ) E. 35 2,5 19 - (ITA-88) A, B e C são superfícies que se acham, respectivamente, a potenciais + 20 V, 0 V e + 4,0 V. Um elétron é projetado a partir da superfície C no sentido ascendente com uma energia cinética inicial de 9,0 e V. (Um elétron-volt é a energia adquirida por um elétron quando submetido a uma diferença de potencial de um volt). A superfície B é porosa e permite a passagem de elétrons. Podemos afirmar que : ( ) A. na região entre C e B o elétron será acelerado pelo campo elétrico até atingir a superfície A com energia cinética de 33,0 eV. Uma vez na região entre B e A será desacelerado, atingindo a superfície A com energia cinética de 13,0 eV. ( ) B. entre as placas C e B o elétron será acelerado atingindo a placa B com energia cinética igual a 13,0 eV, mas não alcançará a placa A. ( ) C. entre C e B o elétron será desacelerado pelo campo elétrico aí existente e não atingirá a superfície B. ( ) D. na região entre C e B o elétron será desacelerado, mas atingirá a superfície B com umas energia cinética de 5,0 eV. Ao atravessar B, uma vez na região entre B e A será acelerado, até atingir a superfície A com uma energia cinética de 25,0 eV. ( ) E. entre as placas C e B o elétron será desacelerado, atingindo a superfície B com uma energia cinética de 5,0 eV. Uma vez na região entre B e A, será desacelerado, até atingir a superfície A com uma energia cinética de 15,0 eV. 5 GABARITO 1 E 2 A 3 B 4 B 5 E 6 C 7 D 8 E 9 D 10 C 11 C 12 B 13 B 14 A 15 C 16 A 17 C 18 A 19 D 1 Prova de Física Térmica – ITA 1 - (ITA-07) Numa cozinha industrial, a água de um caldeirão é aquecida de 10 ºC a 20 ºC, sendo misturada, em seguida, à água a 80 ºC de um segundo caldeirão, resultando 10 litros de água a 32 ºC, após a mistura. Considere haja troca de calor apenas entre as duas porções de água misturadas e que a densidade absoluta da água, de 1 kg/l, não varia com a temperatura, sendo, ainda, seu calor específico c = 1,0 cal.g-1 ºC-1. A quantidade de calor recebida pela água do primeiro caldeirão ao ser aquecida até 20 ºC é de a) 20 kcal. b) 50 kcal. c) 60 kcal. d) 80 kcal. e) 120 kcal. 2 - (ITA-07) A água de um rio encontra-se a uma velocidade inicial v constante, quando despenca de uma altura de 80m, convertendo toda a sua energia mecânica em calor. Este calor é integralmente absorvido pela água, resultando em um aumento de 1K de sua temperatura. Considerando 1 cal 4J, aceleração da gravidade g = 10m/s2 e calor específico da água c = 1,0 calg-1°C-1, calcula-se que a velocidade inicial da água V é de: a) 10 2 m/s b) 20 m/s c) 50 m/s d) 10 32 m/s e) 80 m/s 3 - (ITA-06) Um bloco de gelo com 725g de massa é colocado num calorímetro contendo 2,5 kg de água a uma temperatura de 5,0º C, verificando-se um aumento de 64g na massa desse bloco, uma vez alcançado o equilíbrio térmico. Considere o calor específico da água (c = 1,0 cal/g ºC) o dobro do calor específico do gelo, e o calor latente de fusão do gelo de 80 cal/g. Desconsiderando a capacidade térmica do calorímetro e a troca de calor com o exterior, assinale a temperatura inicial do gelo. a) – 191,4º C b) – 48,6º C c) – 34,5º C d) – 24,3º C e) – 14,1º C 4 - (ITA-01) Para medir a febre de pacientes, um estudante de medicina crio sua própria escala linear de temperaturas. Nessa nova escala, os valores de 0 (zero) e 10 (dez) correspondem respectivamente a 37 oC e 40 oC. A temperatura de mesmo valor em ambas escalas é aproximadamente. a) 52,9 oC b) 28,5 oC c) 74,3 oC d) – 8,5 oC e) – 28,5 oC 5 - (ITA-01) Um centímetro cúbico de água passa a ocupar 1671 cm3 quando evapora à pressão de 1,0 atm. O calor de vaporização a essa pressão é de 539 cal/g. O valor que mais de aproxima do aumento de energia interna da água é a) 498 cal b) 2082 cal c) 498 J d) 2082 J e) 2424 J 6 - (ITA-00) O ar dentro de um automóvel fechado tem massa de 2,6 kg e calor específico de 720J/kgºC. Considere que o motorista perde calor a uma taxa constante de 120 joules por segundo e que o aquecimento do ar confinado se deve exclusivamente ao calor emanado pelo motorista. Quanto tempo levará para a temperatura variar de 2,4ºC a 37ºC? (A) 540 s (B) 480 s (C) 420 s (D) 360 s (E) 300 s 7 - (ITA-99) Incide-se luz material fotoelétrico e não se observa a emissão de elétrons. Para que ocorra a emissão de elétrons do mesmo material basta que seu aumente(m): a) a intensidade da luz b) a freqüência da luz c) o comprimento de onda da luz. d) a intensidade e a freqüência da luz e) a intensidade e o comprimento de onda da luz. 8 - (ITA-99) Numa cavidade de 5 cm3 feita num bloco de gelo, introduz-se uma esfera homogênea de cobre de 30g aquecida a 100oC, conforme o esquema abaixo. Sabendo-se que o calor latente de fusão do gelo é de 80 calg, que o calor específico do cobre é de 0,096 cal/g oC e que a massa específica do gelo é de 0,92 g/cm3, o volume total da cavidade é igual a: a) 8,9 cm3 b) 3,9 cm3 c) 39,0 cm3d) 8,5 cm3 e) 7,4 cm3 9 - (ITA-99)Um relógio de pêndulo, construído de um material de coeficiente de dilatação linear , foi calibrado a uma temperatura de 0o C para marcar um segundo exato ao pé de uma torre de altura h. Elevando-se o relógio até o alto da torre observa-se um certo atraso, mesmo mantendo-se a temperatura constante. Considerando R o raio da Terra, L o gelo água 2 comprimento do pêndulo a 0oC e que o relógio permaneça ao pé da torre, então a temperatura para a qual obtém-se o mesmo atraso é dada pela relação: a) R 2h b) 2R h)h(2R c) LR LR-h)(R 2 d) 2h)R( R)R(2h e) R h 2R 10 - (ITA-97) Um vaporizador contínuo possui um bico pelo qual entra água a 20oC, de tal maneira que o nível de água no vaporizador permanece constante. O vaporizador utiliza 800 W de potência, consumida no aquecimento da água até 100oC e na sua vaporização a 100oC. A vazão de água pelo bico é: a) 0,31 ml/s. b) 0,35 ml/s. c) 2,4 ml/s. d) 3,1 ml/s. e) 3,5 ml/s. 11 - (ITA-96) Considere as seguintes afirmativas: I - Um copo de água gelada apresenta gotículas de água em sua volta porque a temperatura da parede do copo é menor que a temperatura de orvalho do ar ambiente. II - A névoa (chamada por alguns de vapor) que sai do bico de uma chaleira com água quente é tanto mais perceptível quanto menor for a temperatura ambiente. III - Ao se fechar um “freezer”, se a sua vedação fosse perfeita, não permitindo a entrada e saída de ar do seu interior, a pressão interna ficaria inferior à pressão do ar ambiente. a) Todas são corretas. b) Somente I e II são corretas. c) Somente II e III são corretas. d) Somente I e III são corretas. e) Nenhuma delas é correta. 12 - (ITA-96) Num dia de calor, em que a temperatura ambiente era de 30C, João pegou um copo com volume de 200 cm3 de refrigerante a temperatura ambiente e mergulhou nele dois cubos de gelo de massa 15 g cada um. Se o gelo estava a temperatura de – 4C e derreteu-se por completo e supondo que o refrigerante tem o mesmo calor específico que a água, a temperatura final da bebida de João ficou sendo aproximadamente de : a) 16C b) 25C c) 0C d) 12C e) 20C 13 - (ITA-95) O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima do inverno anterior foi 60C. Qual o valor desta diferença na escala Fahrenheit? a) 108 F b) 60F c) 140F d) 33F e) 92F 14 - (ITA-95) Você é convidado a projetar uma ponte metálica, cujo comprimento será de 2,0 km. Considerando os efeitos de contração e expansão térmica para temperatura no intervalo de – 40F a 110F e o coeficiente de dilatação linear do metal que é de 12.10-6 C– 1, qual a máxima variação esperada no comprimento da ponte? (O coeficiente de dilatação linear é constante no intervalo de temperatura considerado). a) 9,3 m b) 2,0 m c) 3,0 m d) 0,93 m e) 6,5 m 15 - (ITA-95) Se duas barras de alumínio com comprimento L1 e coeficientes de dilatação térmica 1 = 2,3.10 – 5 C – 1 e outra de aço com comprimento L2 > L1 e coeficiente de dilatação térmica 2 = 1,10.10 – 5 C – 1, apresentam uma diferença em seus comprimentos a 0C, de 1000 mm e esta diferença se mantém constante com a variação da temperatura, podemos concluir que os comprimentos L2 e L1 são a 0C: a) L1 = 91,7 mm ; L2 = 1091,7 mm b) L1 = 67,6 mm ; L2 = 1067,6 mm c) L1 = 917 mm ; L2 = 1917 mm d) L1 = 676 mm ; L2 = 1676 mm e) L1 = 323 mm ; L2 = 1323 mm 16 - (ITA-90) A Escala Absoluta de Temperaturas é: a) construída atribuindo-se o valor de 273,16 K à temperatura de fusão do gelo e 373,16 K à temperatura de ebulição da água; b) construída escolhendo-se o valor de -273,15o C para o zero absoluto; c) construída tendo como ponto fixo o “ponto triplo” da água; d) construída tendo como ponto fixo o zero absoluto; e) de importância apenas histórica pois só mede a temperatura de gases. 17 - (ITA-90) O coeficiente médio de dilatação térmica linear do aço é 1,2 . 10-5 oC -1. Usando trilhos de aço de 8,0 m de comprimento um engenheiro construiu uma ferrovia deixando um espaço de 0,50 cm entre os trilhos, quando a temperatura era de 28o C. Num dia de sol forte os trilhos soltaram-se dos dormentes. Qual dos valores abaixo corresponde à mínima temperatura que deve ter sido atingida pelo trilhos ? a) 100o C b) 60o C c) 80o C d) 50o C e) 90o C 18 - (ITA-90) Uma resistência elétrica é colocada em um frasco contendo 600g de água e, em 10 min, eleva a temperatura do líquido de 15o C. Se a água for 3 substituída por 300 g de outro líquido a mesma elevação de temperatura ocorre em 2,0 min. Supondo que a taxa de aquecimento seja a mesma em ambos os casos, pergunta-se qual é o calor específico do líquido. O calor específico médio da água no intervalo de temperaturas dado é 4,18 kJ/(kgoC) e considera-se desprezível o calor absorvido pelo frasco em cada caso: a) 1,67 kJ/(kgoC); b) 3,3 kJ/(kgoC); c) 0,17 kJ/(kgoC); d) 12 kJ/(kgoC); e) Outro valor. 19 - (ITA-89) Cinco gramas de carbono são queimadas dentro de um calorímetro de alumínio, resultando o gás CO 2. A massa do calorímetro de alumínio é de 100 g e há 1500 g de água dentro dele. A temperatura inicial do sistema era de 20 0C e a final 43 0C. Calcule e calor produzido (em calorias) por gramas de carbono. (c AL = 0,125 cal / g0 C , CH 2O = 1,00 cal /g 0C ). Despreze a pequena quantidade calorífica do carbono e do dióxido de carbono. A ) 7,9 kcal D ) 57,5 kcal B ) 7,8 kcal E ) 11,5 kcal C ) 39 kcal 20 - (ITA-87) Uma chapa de metal de espessura h, volume V0 e coeficiente de dilatação linear = 1,2 x 10-5( 0C)-1 tem um furo de raio R0 de fora a fora. A razão V/V0 do novo volume da peça em relação ao original quando a temperatura aumentar de 100C será: ( ) A. 10 R0 2 h / V 0 ( ) D. 1 + 3,6 x 10-4 ( ) B. 1 + 1,7 x 10-12 R0/h ( ) E. 1 + 1,2 x 10-4 ( ) C. 1 + 1,4 x 10-8 21 - (ITA-87) Uma pessoa dorme sob um cobertor de 2,5 cm de espessura e de condutibilidade térmica 3,3 x 10-4 J cm-1 s-1 (0C) -1. Sua pele está a 330C e o ambiente a 00C. O calor transmitido pelo cobertor durante uma hora, por m2 de superfície é: ( ) A. 4,4 x 10-3 J ( ) B. 4,3 x 102 J ( ) C. 1,6 x 102 J ( ) D. 2,8 x 102 J ( ) E. 1,6 x 105 J 22 - (ITA-86) Uma pessoa respira por minuto 8 litros de ar a 18 o C e o rejeita a 37 o C. Admitindo que o ar se comporta como um gás diatômico de massa molecular equivalente a 29, calcular a quantidade aproximada de calor fornecido pelo aquecimento do ar em 24 horas. a) (Desprezar aqui toda mudança de composição entre o ar inspirado e o ar expirado e admitir a pressão constante e igual a 1 atm). b) a massa específica do ar a 18 o C sob 1 atm vale 1,24 kg.m -3 c) se necessário utilizar os seguintes valores para: 1. constante universal para os gases: 8,31 joules/mol.k 2. volume de um mol para gás ideal 22,4 litros (CNTP). 3. equivalente mecânico de calor: 4,18 joules/calorias. A ) 2,69 k joules. B ) 195 k joules. C ) 272 k joules. D ) 552 k joules. E ) nenhum dos valores acima. 23 - (ITA-85) Dois corpos feitos de chumbo estão suspensos a um mesmo ponto por fios de comprimentos iguais a 1,50 m. Esticam-se os dois fios ao longo de uma mesma horizontal e em seguida, abandona-se os corpos, de forma que eles e chocam e ficam em repouso. Desprezando as perdas mecânicas e admitindo que toda a energia se transforma em calor e sabendo que o calor específico do chumbo é 0, 130 J/g o C e a aceleração da gravidade 9,80 ms -2 , podemos afirmar que a aceleração de temperatura dos corpos é : A ) impossível de calcular,porque não se conhecem as massa dos corpos. B ) 0,113 o C C ) 0,226 o C D ) 113 o C E ) 0,057 o C 4 24 - (ITA-84) Um fogareiro é capaz de fornecer 250 calorias por segundo/hora. Colocando-se sobre o fogareiro uma chaleira de alumínio de massa 500g, tendo no seu interior 1,2 K de água à temperatura ambiente de 25oC, a água começará a ferver após 10 minutos de aquecimento. Admitindo-se que a água ferve a 100oC e que o calor específico da chaleira de alumínio é 0,23 cal goC e o da água 1,0 cal goC , pode-se afirmar que: A) Toda a energia fornecida pelo fogareiro é consumida no aquecimento da chaleira com água, levando a água à ebulição. B) Somente uma fração inferior a 30% da energia fornecida pela chama é gasta no aquecimento da chaleira com água, levando a água a ebulição. C) Uma fração entre 30 a 40% da energia fornecida pelo fogareiro é perdida. D) 50% da energia fornecida pelo fogareiro é perdida. E) A relação entre a energia consumida no aquecimento da chaleira com água e a energia fornecida pelo fogão em 10 minutos situa-se entre 0,70 e 0,90. 25 - (ITA-83) Um estudante realizou duas séries de medidas independentes, a 200C, do comprimento de uma mesa, com uma trena milime - trada. O resultado da primeira série de emdidas foi 1,982 m e o da segunda foi 1,984 m. Analizando os resultados constatou que na primeira série de medidas cometera o mesmo erro na técnica de leitura da escala da trena, isto é, cada medida fora registrada com 2 mm a menos. Além disto, verificou que a trena, cujo coeficiente de dilatação linear era 0,0005/0C , havia sido calibrada a 250C. Nestas condições, o valor que melhor representaria o comprimento da mesa seria: ( A ) 1,981 ( B ) 1,989 ( C ) 1,979 ( D ) 1,977 ( E ) 1,975 26 - (ITA-83) Ao tomar a temperatura de um paciente, um médico só dispunha de um tremômetro graduado em graus Fahrenheit. Para se precaver ele faz antes alguns cálculos e marcou no tremômetro a temperatura correspondente a 420C (temperatura crítica do corpo humano). Em que posição da escala do seu termômetro ele marcou essa temperatura? ( A ) 106,2 ( B ) 107,6 ( C ) 102,6 ( D ) 180,0 ( E ) 104,4 5 GABARITO 1 D 2 E 3 B 4 A 5 A/D 6 A 7 D 8 A 9 B 10 A 11 A 12 A 13 A 14 B 15 C 16 C 17 C 18 A 19 A 20 D 21 E 22 C 23 B 24 C 25 C 26 B 1 Prova de Gases e Termodinâmica – ITA 1 - (ITA-13) A figura mostra um sistema, livre de qualquer força externa, com um êmbolo que pode ser deslocado sem atrito em seu interior. Fixando o êmbolo e preenchendo o recipiente de volume V com um gás ideal a pressão P, e em seguida liberando o êmbolo, o gás expande-se adiabaticamente. Considerando as respectivas massas mc, do cilindro, e me, do êmbolo, muito maiores que a massa mg do gás, e sendo γ o expoente de Poisson, a variação da energia interna ∆U do gás quando a velocidade do cilindro for vc é dada aproximadamente por: a) 3 PV /2. b) 3PV/(2(γ-1)). c) –mc(me+mc)vc2/(2me). d) – (mc+me)vc2/2 e) –me(me+mc)vc2/(2mc). 2 - (ITA-13) Diferentemente da dinâmica newtoniana, que não distingue passado e futuro, a direção temporal tem papel marcante em nosso dia-a-dia. Assim, por exemplo, ao aquecer uma parte de um corpo macroscópico e o isolarmos termicamente, a temperatura deste se torna gradualmente uniforme, jamais se observando o contrário, o que indica a direcionalidade do tempo. Diz-se então que os processos macroscópicos são irreversíveis, evoluem do passado para o futuro e exibem o que o famoso cosmólogo Sir Arthur Eddington denominou de seta do tempo. A lei física que melhor traduz o tema do texto é a) a segunda lei de Newton. b) a lei da conservação da energia. c) a segunda lei da termodinâmica. d) a lei zero da termodinâmica. e) a lei de conservação da quantidade de movimento. 3 - (ITA-11) A inversão temporal de qual dos processos abaixo NÃO violaria a segunda lei de termodinâmica? a) A queda de um objeto de uma altura H e subsequente parada no chão b) O movimento de um satélite ao redor da Terra c) A freiada brusca de um carro em alta velocidade d) O esfriamento de um objeto quente num banho de água fria e) A troca de matéria entre as duas estrelas de um sistema binário 4 - (ITA-08) Certa quantidade de oxigênio (considerado aqui como gás ideal) ocupa um volume vi, a uma temperatura Ti e pressão pi. A seguir, toda essa quantidade é comprimida, por meio de um processo adiabático e quase estático, tendo reduzido o seu volume para vf = v1 / 2. Indique o valor do trabalho realizado sobre esse gás. A) )12)(vp( 2 3 W 7,0ii B) )12)(vp( 2 5 W 7,0ii C) )12)(vp( 2 5 W 4,0ii D) )12)(vp( 2 3 W 7,1ii E) )12)(vp( 2 5 W 4,1ii 5 - (ITA-07) Um corpo indeformável em repouso é atingido por um projétil metálico com velocidade de 300 m/s e temperatura de 0oC. Sabe-se que, devido ao impacto, 1/3 da energia cinética é absorvida pelo corpo e o restante transforma-se em calor, fundindo parcialmente o projétil. O metal tem ponto de fusão tf = 300 oC, calor específico c = 0,02 cal/g oC e calor latente de fusão Lf = 6 cal/g. Considerando 1 cal 4 J, a fração x da massa total do projétil metálico que se funde é tal que: a) x < 0,25 b) x = 0,25 c) 0,25 < x < 0,5 d) x = 0,5 e) x > 0,5 6 - (ITA-06) Um mol de um gás ideal ocupa um volume inicial V0 à temperatura T0 e pressão P0, sofrendo a seguir uma expansão reversível para um volume V1. Indique a relação entre o trabalho que é realizado por: i) W(i), num processo em que a pressão é constante. ii) W(ii), num processo em que a temperatura é constante. ii) W(iii), num processo adiabático. a) W(i)> W(iii)> W(ii). 2 b) W(i)> W(ii)> W(iii). c) W(iii)> W(ii)> W(i). d) W(i)> W(ii)> W(iii). e) W(iii)> W(ii)> W(i). 7 - (ITA-04) Um recipiente cilíndrico vertical é fechado por meio de um pistão, com 8,00 kg de massa e 60,0 cm2 de área, que se move sem atrito. Um gás ideal, contido no cilindro, é aquecido de 30°C a 100°C, fazendo o pistão subir 20,0 cm. Nesta posição, o pistão é fixado, enquanto o gás é resfriado até sua temperatura inicial. Considere que o pistão e o cilindro encontram-se expostos à pressão atmosférica. Sendo Q1 o calor adicionado ao gás durante o processo de aquecimento e Q2, o calor retirado durante o resfriamento, assinale a opção correta que indica a diferença Q1 – Q2? a) 136 J b) 120 J c) 100 J d) 16 J e) 0 J 8 - (ITA-04) A linha das neves eternas encontra-se a uma altura h0 acima do nível do mar, onde a temperatura do ar é 0°C. Considere que, ao elevar-se acima do nível o mar, o ar sofre uma expansão adiabática que obedece à relação T ΔT 2 7 p Δp , em que p é a pressão e T, a temperatura. Considerando o ar gás ideal de massa molecular igual a 30u (unidade de massa atômica) e a temperatura ao nível do mar igual a 30°C, assinale a opção que indica aproximadamente a altura h0 da linha das neves. a) 2,5 km b) 3,0 km c) 3,5 km d) 4,0 km e) 4,5 km 9 - (ITA-03) Considerando um buraco negro como um sistema termodinâmico, sua energia interna U varia com a sua massa M de acordo com a famosa relação de Einstein: U = M c2. Stephen Hawking propôs que a entropia S de um buraco negro depende apenas de sua massa e de algumas constantes fundamentais da natureza. Desta forma, sabe-se que uma variação de massa acarreta uma variação de entropia dada por S / M = 8 G M kB / ћc. Supondo que não haja realização de trabalho com a variação de massa, assinale a alternativa que melhor representa a temperatura absoluta T do buraco negro. a) T = ћc3 / G M kB. d) T = ћc3 / 8 G M kB. b) T = 8 M c2 / kB. e) T = 8 ћc3 / G M kB. c) T = M c2 / 8 kB. 10 - (ITA-03) Uma certa massa de gás ideal realiza o ciclo ABCD de transformação, comomostrado no diagrama pressão-volume da figura. As curvas AB e CD são isotermas. Pode-se afirmar que: a) o ciclo ABCD corresponde a um ciclo de Carnot. 3 b) o gás converte trabalho em calor ao realizar o ciclo. c) nas transformações AB e CD o gás recebe calor. d) nas transformações AB e BC a variação da energia interna do gás é negativa. e) na transformação DA o gás recebe calor, cujo valor é igual à variação da energia interna. 11 - (ITA-02) Uma máquina térmica reversível opera entre dois reservatórios térmicos de temperaturas 100°C, respectivamente, gerando gases aquecidos para acionar uma turbina. A eficiência dessa máquina é melhor representada por: a) 68 % d) 21 % b) 6,8 % e) 2,1 % c) 0,68 % 12 - (ITA-02) Um pequeno tanque, completamente preenchido com 20,0 de gasolina a 0°F, é logo a seguir transferido para uma garagem mantida à temperatura de 70°F. Sendo = 0,0012 °C-1 o coeficiente de expansão volumétrica da gasolina, a alternativa que melhor expressa a volume de gasolina que vazará em conseqüência do seu aquecimento até a temperatura da garagem é: a) 0,507 d) 5,07 b) 0,940 e) 0,17 c) 1,68 13 - (ITA-00) Um corpo de 10 cm de altura está totalmente cheio de cerveja e apoiado sobre uma mesa. Uma bolha de gás se desprende do fundo do copo e alcança a superfície, onde a pressão atmosférica é de 51001,1 Pa. Considere que a densidade da cerveja seja igual a da água pura e que a temperatura e o número de moles do gás dentro da bolha permaneçam constantes enquanto está sobe. Qual a razão entre o volume final (quando atinge a superfície) e inicial da bolha? (A) 1,03 (B) 1,04 (C) 1,05 (D) 0,99 (E) 1,01 19) (ITA-00) Deixa-se cair continuamente areia de um reservatório a uma taxa de 3,0 kg/s diretamente sobre uma esteira que se move na direção horizontal com velocidade V . Considere que a camada de areia depositada sobre a esteira se locomove com a mesma velocidade V , devido ao atrito. Desprezando a existência de quaisquer outros atritos. Conclui-se que a potência em watts, requerida para manter a esteira movendo-se a 4,0 m/s, é: (A) 0 (B) 3 (C) 12 (D) 24 (E) 48 14 - (ITA-99) Considere uma mistura de gases H2 e N2 em equilíbrio térmico. Sobre a energia cinética média e sobre a velocidade média das moléculas de cada gás, pode-se concluir que: a) as moléculas de N2 e H2 têm a mesma energia cinética média e a mesma velocidade média. b) ambas têm a mesma velocidade média, mas as moléculas de N2 têm maior energia cinética média. c) ambas têm a mesma velocidade média, mas as moléculas de H2 têm maior energia cinética média. d) ambas têm a mesma energia cinética média, mas as moléculas de N2 têm maior velocidade média. e) ambas têm a mesma energia cinética média, mas as moléculas de H2 têm maior velocidade média. 15 - (ITA-98) Uma bolha de ar de volume 20,0 mm3 , aderente à parede de um tanque de água a 70 cm de profundidade, solta-se e começa a subir. Supondo que a tensão superficial da bolha é desprezível e que a pressão atmosférica é de 1 x 105 Pa, logo que alcança a superfície seu volume é aproximadamente: a) 19,2 mm3 . b) 20,1 mm3 . c) 20,4 mm3 . d) 21,4 mm3 . e) 34,1 mm3 . 16 - (ITA-97) Um tubo vertical de secção S, fechado em uma extremidade, contém um gás, separado da atmosfera por um êmbolo de espessura d e massa específica . O gás, suposto perfeito, está à temperatura ambiente e ocupa um volume V = SH (veja figura). Virando o tubo tal que a abertura fique voltada para baixo, o êmbolo desce e o gás ocupa um novo volume, V’ = SH’. Denotando a pressão atmosférica por P0, a nova altura H’ é : 4 a) d (P0 + gd)/ (P0 – gd). b) d P0 /(P0 – gd). c) H P0 /(P0 – gd). d) H d (P0 + gd)/ P0. e) H (P0 + gd)/(P0 – gd). 17 - (ITA-97) Um mol de gás perfeito está contido em um cilindro de secção S fechado por um pistão móvel, ligado a uma mola de constante elástica k. Inicialmente, o gás está na pressão atmosférica P0 e temperatura T0, e o comprimento do trecho do cilindro ocupado pelo gás é L0, com a mola estando deformada. O sistema gás- mola é aquecido e o pistão se desloca de uma distância x. Denotando a constante de gás por R, a nova temperatura do gás é a) T0 + X(P0 S + kL0)/ R. b) T0 + L0(P0 S + kX)/ R. c) T0 + X(P0 S + kX)/ R. d) T0 + kX(X + L0)/ R. e) T0 + X(P0 S + kL0 + kX)/R. 18 - (ITA-96) Uma lâmpada elétrica de filamento contém certa quantidade de um gás inerte. Quando a lâmpada está funcionando, o gás apresenta uma temperatura aproximada de 125C e a sua pressão é igual à pressão atmosférica. I - Supondo que o volume da lâmpada não varie de forma apreciável, a pressão do gás à temperatura, de 25C, é de aproximadamente ¾ da pressão atmosférica. II - A presença do gás inerte (no lugar de um vácuo) ajuda a reduzir o esforço a que o invólucro da lâmpada é submetido devido à pressão atmosférica. III - O gás dentro da lâmpada aumenta o seu brilho pois também fica incandescente. Das afirmativas acima: a) Todas estão corretas. b) Só a I está errada. c) Só a II está errada. d) Só a III está errada. e) Todas estão erradas. 19 - (ITA-94) Um tubo de secção constante de área igual A foi conectado a um outro tubo de secção constante de área 4 vezes maior, formando um U. Inicialmente mercúrio cuja densidade é 13,6 g/cm3 foi introduzido até que as superfícies nos dois ramos ficassem 32,0 cm abaixo das extremidades superiores. Em seguida, o tubo mais fino foi completado até a boca com água cuja densidade é 1,00 g/cm3. Nestas condições, a elevação do nível de mercúrio no tubo mais largo foi de: a) 8,00 cm b) 3,72 cm c) 3,33 cm d) 0,60 cm e) 0,50 cm 20 - (ITA-94) Um bulbo de vidro cujo coeficiente de dilatação linear é 3. 10 -6 C -1 está ligado a um capilar do mesmo material. À temperatura de -10,0C a área da secção do capilar é 3,0.10 -4 cm2 e todo o mercúrio cujo coeficiente de dilatação volumétrico é 180. 10 -6 C -1 ocupa volume total do bulbo, que a esta temperatura é 0,500 cm3. O comprimento da coluna de mercúrio, a 90,0 C será: a) 270 mm b) 540 mm c) 285 mm d) 300 mm e) 257 mm 21 - (ITA-94) Aquecendo-se lentamente 2 moles de um gás perfeito ele passa do estado P0, V0 ao estado 3P0, 3V0. Se o gráfico da pressão versus volume é uma reta, a dependência da temperatura com o volume e o trabalho realizado pelo gás nesse processo serão respectivamente: a) T=( P0V2) / ( V0R); W = 9,0 P0V0 b) T=( P0V2) / ( 2V0R); W = 4,0 P0V0 c) T=( P0V2) / ( 2V0R); W = 2,0 P0V0 d) T=( P0 V0) / (R); W = 2,0 P0V0 e) T=( P0V2) / ( V0R); W = 4,5 P0V0 22 - (ITA-93) Dois balões de vidro de volumes iguais estão ligados por meio de um tubo de volume desprezível e ambos contêm hidrogênio a 0C. Eles estão a uma pressão de 1,013.105 Pa. Qual será a pressão do gás se um dos bulbos for imerso em água a 100C e outro for mantido a – 40 C? a) A pressão permanece a mesma. b) 1,06 .10 5 Pa. c) 2,32.10 5 Pa. d) 1,25.10 5 Pa. e) 1,20.10 5 Pa. 23 - (ITA-92) Uma certa quantidade de gás expande-se adiabaticamente e quase estaticamente desde uma pressão inicial de 2,0 atm e volume de 2,0 litros na temperatura de 21C até atingir o dobro de seu volume. Sabendo-se que para este gás = Cp/CV = 2,0, pode-se afirmar que a pressão final e a temperatura final são respectivamente: a) 0,5 atm e 10,5C. b) 0,5 atm e – 126C. c) 2,0 atm e 10,5C. d) 2,0 atm e – 126C. e) n.d.a . 24 - (ITA-92) Na afirmações a seguir: I- A energia interna de um gás ideal depende só da pressão. II- Quando um gás passa de um estado 1 para outro estado 2, o calor trocado é o mesmo qualquer que seja o processo. 5 III- Quando um gás passa de um estado 1 para outro estado 2, a variação da energia interna éa mesma qualquer que seja o processo. IV- Um gás submetido a um processo quase-estático não realiza trabalho. V- O calor específico de uma substância não depende do processo como ela é aquecida. VI- Quando um gás ideal recebe calor e não há variação de volume, a variação da energia interna é igual ao calor recebido. VII- Numa expansão isotérmica de um gás ideal o trabalho realizado é sempre menor do que o calor absorvido. As duas corretas são: a) II e III. b) III e IV. c) III e V. d) I e VII. e) III e VI. 25 - (ITA-92) Uma molécula-grama de gás ideal sofre uma série de transformações e passa sucessivamente pelos estados ABCD, conforme o diagrama PxV ao lado, onde TA = 300K. Pode-se afirmar que a temperatura em cada estado, o trabalho líquido realizado no ciclo e a variação da energia interna no ciclo são respectivamente: TA(K) TB(K) TC(K) TD(K) W (atm.L) U(J) a) 300 900 450 150 20,0 0 b) 300 900 450 150 – 20,0 0 c) 300 450 900 150 20,0 0 d) 300 900 450 150 60,0 40 e) n.d.a 26 - (ITA-91) Um recipiente continha inicialmente 10,0 kg de gás sob a pressão de 10.106 N/m2. Uma quantidade m de gás saiu do recipiente sem que a temperatura variasse. Determine m, sabendo que a pressão caiu para 2,5.106N/m2. a) 2,5 kg b) 5,0 kg c) 7,5 kg d) 4,0 kg e) Nenhuma das anteriores 27 - (ITA-88) Considere um gás perfeito monoatômico na temperatura de 00C , sob uma pressão de 1 atm, ocupando um volume de 56 A velocidade quadrática média das moléculas é 1840 ms- 1 . Então a massa do gás é: (Dado R = 8,32 J K- 1 ) ( ) A. 55 g ( ) B. 100 g ( ) C. 5 g ( ) D. 150 g ( ) E. 20 g 28 - (ITA-88) Calcular a massa de gás Hélio ( peso molecular 4,0 ) , contida num balão, sabendo-se que o gás ocupa um volume igual a 5,0 m3 e está a uma temperatura de - 230C e uma pressão de 30 cmHg. ( ) A. 1,86 g ( ) B. 46 g ( ) C. 96 g ( ) D. 186 g ( ) E. 385 g 29 - (ITA-87) O gráfico ao lado representa um ciclo de Carnot percorrido por um gás ideal. Sendo = Cp Cv a relação dos calores específicos desse gás a pressão e volume constantes, podemos afirmar que, no trecho AB do ciclo vale a seguinte relação entre a pressão P, o volume V e a temperatura absoluta T do gás: ( ) A. P T 1-1/ = constante ( ) C. P = constante x V ( ) B. PV = constante ( ) D. P = constante x V-1 ( ) E. P = constante + T V 30 - (ITA-87) O primeiro princípio da termodinâmica está relacionado: ( )A. Com a conservação da energia dos sistemas de muitas partículas. ( )B. Com a conservação da quantidade de movimento dos sistemas de muitas partículas. ( )C. Com o aumento da desordem no Universo. ( )D. Com a lei dos gases perfeitos. ( )E. Com a lei da dilatação térmica. 31 - (ITA-87) A temperatura de 150C e pressão normal os calores específicos do ar a pressão constante e a volume constante valem respectivamente 9,9 x 102 J kg-1 (0C)-1 e 7,1 x 102 J kg-1 (0C)-1. Considerando o ar como um gás perfeito e dadas a constante dos gases perfeitos R= 8,31 J(0C)-1 e a pressão normal 1,01 x 105 Nm-2, podemos deduzir que a densidade do ar nas condições acima é aproximadamente: ( ) A. 4,2 x 10-4 g/m3 ( ) B. 1,0 x 103 kg/m3 ( ) C. 12 kg/m3 ( ) D. 1,2 kg/m3 p (atm) 2,0 1,0 A A 10,0 30,0 B V(L) C D 6 ( ) E. 1,2 kg/m3 32 - (ITA-86) Um tubo capilar de comprimento “5a” é fechado em ambas as extremidades. Ele contém ar seco que preenche o espaço no tubo não ocupado por uma coluna de mercúrio de massa específica e comprimento “a”. Quando o tubo está n posição horizontal, as colunas de ar seco medem “2a”cada. Levando-se lentamente o tubo à posição vertical as colunas de ar tem comprimentos “a” e “3a”. Nessas condições, a pressão no tubo capilar quando em posição horizontal é : A ) 3g a/4 D ) 4g a/3 B ) 2g a/5 E ) 4g a/5 C ) 2g a/3 33 - (ITA-86) Um reservatório de 30 litros contém gás Nitrogênio diatômico, à temperatura ambiente de 20 o C. Seu medidor de pressão indica uma pressão de 3,00 atmosferas. A válvula do reservatório é aberta momentaneamente e uma certa quantidade do gás escapa para o meio ambiente. Fechada a válvula, o gás atinge novamente a temperatura ambiente. O medidor de pressão do reservatório indica agora uma pressão de 2,40 atmosferas. Quantas gramas, aproximadamente, de Nitrogênio escaparam ? Obs.: 1. peso atômico do Nitrogênio, igual a 14 2. se necessário utilizar os seguintes valores para : a) constante universal para os gases : 8,31 joules/mol. K ou : 0,082 litros atm/mol. K b) número de Advogadro : 6,02 10 23 moléculas/mol. A ) 10,5 g D ) 3 g B ) 31 g E ) 21 g C ) 15 g 34 - (ITA-85) Um gás perfeito percorre o ciclo da figura, o qual constitui um triângulo abc no plano P-V. Sabe-se que o gás absorve uma quantidade de calor de valor absoluto igual a Q 1 e rejeita uma quantidade de calor de valor absoluto igual a Q 2. Podemos afirmar que : A ) O calor Q 1 é absorvido integralmente no trecho ab do ciclo e o calor Q 2 é rejeitado integralmente no trecho ca do ciclo. B ) V3 = V1 + 2 Q1 – Q2 P2 – P1 C ) O calor Q 1 é absorvido integralmente no trecho bc do ciclo e o calor Q 2 é rejeitado integralmente no trecho ca do ciclo. D ) A temperatura no ponto a é mais alta do que no ponto c E ) P2 = 2 Q2 – Q1 V3 – V1 – P1 35 - (ITA-84) Um mol de gás ideal é submetido ao processo apresentado na figura 6, passando o gás do estado A ao estado B. Calcular a variação da energia interna (U = UB - UA) do gás e a razão r = Q W onde Q e W são, respectivamente, o calor absorvido e o trabalho realizado pelo gás. A) U = 2(Cp + R) To; r = Cp R B) U = 2(Cp - R) To; r = Cp R + 1 7 C) U = 2(Cp - R) To; r = Cp R D) U = 2Cp To; r = Cp R – 1 E) Nenhuma das anteriores. OBS: Cp é a capacidade térmica molar do gás e R a constante dos gases perfeitos. 36 - (ITA-83) Na figura temos uma bomba de bicicleta, com que se pretende encher uma câmera de ar de volume V. A e B são válvulas que impedem a passagem do ar em sentido inverso. A operação se faz isotermicamente e o volume da bomba descomprimida (à pressão atmosférica P0) é V0. Inicialmente a câmera está completamente vazia. Após N compressões da bomba, a pressão na câmera: será ( A ) P0 1 + N VV0 ( B ) N P0 ( C ) N P0 V V0 ( D ) N P0 V0 V ( E ) N P0 V + V0 V0 8 GABARITO 1 C 2 C 3 B 4 C 5 B 6 D 7 A 8 B 9 D 10 E 11 B 12 B 13 E 14 E 15 D 16 E 17 E 18 D 19 E 20 C 21 B 22 B 23 B 24 E 25 A 26 C 27 C 28 E 29 D 30 A 31 D 32 A 33 E 34 B 35 C 36 D 1 Prova de Gravitação – ITA 1 - (ITA-13) Uma lua de massa m de um planeta distante, de massa M>>m, descreve uma órbita elíptica com semieixo maior a e semieixo menor b, perfazendo um sistema de energia E. A lei das áreas de Kepler relaciona a velocidade v da lua no apogeu com a sua velocidade v’ no perigeu, isto é, v’(a-e) = v(a+e), em que e é a medida do centro ao foco da elipse. Nessas condições, podemos afirmar que: a) E = -GMm/(2a) b) E = -GMm/(2b) c) E = -GMm/(2e) d) E = -GMm/√(a2+b2) e) v’ = √[2GM/(a-e)] 2 - (ITA-10) Pela teoria Newtoniana da gravitação, o potencial gravitacional devido ao Sol, assumindo simetria esférica, é dado por - V = GM/r, em que r é a distância média do corpo ao centro do Sol. Segundo a teoria da relatividade de Einstein, essa equação de Newton deve ser corrigida para – V = GM/r + A/r2, em que A depende somente de G, de M e da velocidade da luz, c. Com base na análise dimensionale considerando k uma constante adimensional, assinale a opção que apresenta a expressão da constante A, seguida da ordem de grandeza da razão entre o termo de correção, A/r2; obtido por Einstein, e o termo GM/r da equação de Newton, na posição da Terra, sabendo a priori que k=1. A) A = kGM/c e 10-5 B) A = kG2M2/c e 10-8 C) A = kG2M2/c e 10-3 D) A = kG2M2/c2 e 10-5 E) A = kG2M2/c2 e 10-8 3 - (ITA-10) Considere a Terra como uma esfera homogênea de raio R que gira com velocidade angular uniforme m em torno do seu próprio eixo Norte-Sul- Na hipótese de ausência de rotação da Terra, sabe-se que a aceleração da gravidade seria dada por g = GM/R2. Como 0, um corpo em repouso na superfície da Terra na realidade fica sujeito forçosamente a um peso aparente, que pode ser medido, por exemplo, por um dinamômetro cuja direção pode não passar pelo centro do planeta. Então, o peso aparente de um corpo de massa m em repouso na superfície da Terra a uma latitude é dado por A) mg - m2 R cos . B) mg - m2R sen2. C) mg 2 2 2 21 [2 / ( / ) ]R g R g sen D) mg 2 2 2 21 [2 / ( / ) ]cos R g R g E) mg 2 2 2 21 [2 / ( / ) ] R g R g sen 4 - (ITA-10) Considere um segmento de reta que liga o centro de qualquer planeta do sistema solar ao centro do Sol. De acordo com a 2ª Lei de Kepler, tal segmento percorre áreas iguais em tempos iguais. Considere, então, que em dado instante deixasse de existir o efeito da gravitação entre o Sol e o planeta. Assinale a alternativa correia. A) O segmento de reta em questão continuaria a percorrer áreas iguais em tempos iguais. B) A órbita do planeta continuaria a ser elíptica, porém com focos diferentes e a 2a Lei de Kepler continuaria válida. C) A órbita do planeta deixaria de ser elíptica e â 2a Lei de Kepler não seria mais válida. D) A 2a Lei de Kepler só é válida quando se considera uma força que depende do inverso do quadrado das distâncias entre os corpos e, portanto, deixaria de ser válida. E) O planeta iria se dirigir em direção ao Sol. 5 - (ITA-09) Desde os idos de 1930, observações astronômicas indicam a existência da chamada matéria escura. Tal matéria não emite luz, mas a sua presença é inferida pela influência gravitacional que ela exerce sobre o movimento de estrelas no interior de galáxias. Suponha que, numa galáxia, possa ser removida sua matéria escura de massa específica 0 , que se encontra uniformemente distribuída. Suponha também que no centro dessa galáxia haja um buraco negro de massa M, em volta do qual uma estrela de massa m descreve uma órbita circular. Considerando órbitas de mesmo raio na presença e na ausência de matéria escura, a respeito da força gravitacional 2 resultante F exercida sobre a estrela e seu efeito sobre o movimento desta, pode-se afirmar que a) F é atrativa e a velocidade orbital de m não se altera na presença da matéria escura. b) F é atrativa e a velocidade orbital de m é menor na presença da matéria escura. c) F é atrativa e a velocidade orbital de m é maior na presença da matéria escura. d) F é repulsiva e a velocidade orbital de m é maior na presença da matéria escura. e) F é repulsiva e a velocidade orbital de m é menor na presença da matéria escura. 6 - (ITA-09) Considere uma bola de basquete de 600 g a 5 m de altura e, logo acima dela, uma de tênis de 60 g. A seguir, num dado instante, ambas as bolas são deixadas cair. Supondo choques perfeitamente elásticos e ausência de eventuais resistências, e considerando g = 10 m/s², assinale o valor que mais se aproxima da altura máxima alcançada pela bola de tênis em sua ascensão após o choque. A) 5m B) 10m C) 15m D) 25m E) 35m 7 - (ITA-07) Numa dada balança, a leitura é baseada na deformação de uma mola quando um objeto é colocado sobre sua plataforma. Considerando a Terra como uma esfera homogênea, assinale a opção que indica uma posição da balança sobre a superfície terrestre onde o objeto terá a maior leitura. A) Latitude de 45º B) Latitude de 60°. C) Latitude de 90°. D) Em qualquer ponto do Equador. E) A leitura independe da localização da balança já que a massa do objeto é invariável. 8 - (ITA-04) Uma estrela mantém presos, por meio de sua atração gravitacional, os planetas Alfa, Beta e Gama. Todas descrevem órbitas elípticas, em cujo foco comum se encontram a estrela, conforme a primeira lei de Kepler. Sabe-se que o semi-eixo maior da órbita de Beta é o dobro daquele da órbita de Gama. Sabe-se também que o período de Alfa é 2 vezes maior que o período de Beta. Nestas condições, pode-se afirmar que a razão entre o período de Alfa e o Gama é: a) 2 b) 2 c) 4 d) 4 2 e) 6 2 9 - (ITA-03) Variações no campo gravitacional na superfície da Terra podem advir de irregularidades na distribuição de sua massa. Considere a Terra como uma esfera de raio R e de densidade , uniforme, com uma cavidade esférica de raio a, inteiramente contida no seu interior. A distância entre os centros O, da Terra, e C, da cavidade, é d, que pode variar de 0 (Zero) até R – a, causando, assim, uma variação do campo gravitacional em um ponto P, sobre a superfície da Terra, alinhado com O e C. (Veja a figura). Seja G1 a intensidade do campo gravitacional em P sem a existência da cavidade na Terra, e G2, a intensidade do campo no mesmo ponto, considerando a existência da cavidade. Então, o valor máximo da variação relativa: (G1 – G2) / G1, que se obtém ao deslocar a posição da cavidade, é: a) a3/[(R – a)2R] c) (a/R)2 e) nulo. b) (a/R)3 d) a/R 10 - (ITA-03) Sabe-se que da atração gravitacional da lua sobre a camada de água é a principal responsável pelo aparecimento de marés oceânicas na Terra. A figura mostra a Terra, supostamente esférica, homogeneamente recoberta por uma camada de água. Nessas condições, considere as seguintes afirmativas: I – As massas de água próximas das regiões A e B experimentam marés altas simultaneamente. II – As massas de água próximas das regiões A e B experimentam marés opostas, isto é, quando A tem maré alta, B tem maré baixa e vice-versa. III – Durante o intervalo de tempo de um dia ocorrem duas marés altas e duas marés baixas. Então, está(ão) correta(s), apenas: a) a afirmativa I. d) as afirmativas I e II. R O a C P d Terra A B água Lua 3 b) a afirmativa II. e) as afirmativas I e III. c) a afirmativa III. 11 - (ITA-02) Um dos fenômenos da dinâmica de galáxias, considerado como evidência da existência de matéria escura, é que estrelas giram em torno do centro de uma galáxia com a mesma velocidade angular, independentemente de sua distância ao centro. Sejam M1 e M2 as porções de massa (uniformemente distribuída) da galáxia no interior de esferas de raios R e 2R, respectivamente. Nestas condições, a relação entre essas massas é dada por. a) M2 = M1. d) M2 = 8M1. b) M2 = 2M1. e) M2 = 16M1. c) M2 = 4M1. 12 - (ITA-00) Uma casca esférica tem raio interno 1R , raio externo 2R e massa M distribuída uniformemente. Uma massa puntiforme m está localizada no interior dessa casca, a uma distância d de seu centro ( 21 RdR ). O módulo da força gravitacional entre as massas é: (A) 0 (B) 2dGMm (C) )( 332 dRGMm (D) )( 31 3 RdGMm (E) )()( 31 3 2 23 1 3 RRdRdGMm 13 - (ITA-99)Considere a Terra uma esfera homogênea e que a aceleração da gravidade nos pólos seja de 9,8 m/s2. O número pelo qual seria preciso multiplicar a velocidade de rotação da Terra de modo que o peso de uma pessoa no Equador ficasse nulo é: a) 4 b) 2 c) 3 d) 10 e) 17 14 - (ITA-98) Estima-se que, em alguns bilhões de anos, o raio médio da órbita da Lua estará 50% maior do que é atualmente. Naquela época, seu período, que hoje é de 27,3 dias, seria: a) 14,1 dias. b) 18,2 dias. c) 27,3 dias. d) 41,0 dias. e)50,2 dias. 15 - (ITA-97) A força de gravitação entre dois corpos É DADA pela expressão F = GM1M2/r2. A dimensão da constante de gravitação G é então: a) [L]3.[M] – 1.[T] – 2. b) [L]3.[M].[T] – 2. c) [L].[M] – 1.[T] 2. d) [L]2.[M] – 1.[T] – 1. e) Nenhuma. 16 - (ITA-97) Um aluno do ITA levou um relógio, a pêndulo simples, de Santos, no litoral paulista, para São José dos Campos, a 600 m acima do nível do mar. O relógio marcava a hora correta em Santos, mas demonstra uma pequena diferença em São José. Considerando a Terra como uma esfera com seu raio correspondendo ao nível do mar, pode-se estimar que, em São José dos Campos, o relógio : a) Atrasa 8 min por dia. b) Atrasa 8 s por dia. c) Adianta 8 min por dia. d) Adianta 8 s por dia. e) Foi danificado, pois deveria fornecer o mesmo horário que em Santos. 17 - (ITA-96) Uma técnica muito empregada para medir o valor da aceleração da gravidade local é aquela que utiliza um pêndulo simples. Para se obter a maior precisão no valor de g deve-se: a) usar uma massa maior; b) usar comprimento menor para o fio; c) medir um número maior de períodos; d) aumentar a amplitude das oscilações; e) fazer várias medidas com massas diferentes. 18 - (ITA-95) Considere que MT é a massa da Terra, RT o seu raio, g a aceleração da gravidade e G a constante de gravitação universal. Da superfície terrestre e verticalmente para cima, desejamos lançar um corpo de massa m para que, desprezando a resistência do ar ele se eleve a uma altura acima da superfície igual ao raio da Terra. A velocidade inicial V do corpo neste caso deverá ser de: a) V = )R2/()GM( TT b) V = m/)gR( T c) V = )R/()GM( TT d) V = (gRT)/2 e) V = )mR/()gGM( TT 19 - (ITA-92) Na 3a lei de Kepler, a constante de proporcionalidade entre o cubo do semi-eixo maior da elipse (a) descrita por um planeta e o quadrado do período (P) de translação do planeta pode ser deduzida do caso particular do movimento circular. Sendo G a constante da gravitação universal, M a massa do Sol, R o raio do Sol temos: a) (a3 / p2) = (GMR)/ 42 b) (a3 / p2) = (GR)/ 42 c) (a3 / p2) = (GM)/ 22 d) (a3 / p2) = (GM2) / R 4 e) (a3 / p2) = (GM)/42 20 - (ITA-89) Comentando as leis de Kepler para o movimento planetário, um estudante escreveu : I ) Os planetas do sistema solar descrevem elipses em torno do Sol que ocupa o centro dessas elipses. II ) Como o dia (do nascer ao por do Sol) é mais curto no inverno e mais longo o verão, conclui-se que o vetor posição da Terra (linha que une esta ao Sol) varre uma área do espaço menor no inverno do que no verão, para o mesmo período de 24 horas. III ) Como a distância média da Terra ao Sol é de 3,00.10 9 km, pela 3ª lei de Kepler conclui-se que o “ano” de Urano é igual a 20 vezes o ano da Terra. IV ) As leis de Kepler não fazem referência à força de interação entre o Sol e os planetas. Verifique quais as afirmações que estão corretas e assinale a opção correspondente. A ) I e IV estão corretas. B) Só a I está correta. C ) II e IV estão corretas. D) Só a IV está correta. E ) II e III estão corretas. 21 - (ITA-89) Um astronauta faz experiências dentro do seu satélite esférico, que está em órbita circular ao redor da Terra. Colocando com cuidado um objeto de massa m bem no centro do satélite o astronauta observa que o objeto mantém sua posição ao longo do tempo. Baseado na 2ª lei de Newton, um observador no Sol tenta explicar esse fato com as hipóteses abaixo. Qual delas é correta? A ) Não existem forças atuando sobre o objeto (o próprio astronauta sente-se imponderável). B ) Se a força de gravitação da Terra Fg = G MT mo r 2 está atuando sobre o objeto e este fica imóvel é porque existe uma força centrífuga oposta que a equilibra. C ) A carcassa do satélite serve de blindagem contra qualquer força externa. D ) As forças aplicadas pelo Sol e pela Lua equilibram a atração da Terra. E ) A força que age sobre o satélite é a da gravitação, mas a velocidade tangencial v do satélite deve ser tal que mv2 / r = G MT mo r 2 . 22 - (ITA-87) Um tanque fechado de altura h2 e área de secção S comunica-se com um tubo aberto no outra extremidade. O tanque está inteiramente cheio de óleo, cuja altura no tubo aberto, acima da base do tanque, é h1. São conhecidos, além de h1 e h2 : a pressão atmosférica local, a qual equivale à de uma altura H de mercúrio de massa específica m ; a massa específica 0 do óleo; a aceleração da gravidade g . Nessas condições, a pressão na face inferior da tampa S é: ( ) A. 0 g (H + h2) ( ) B. g ( m H + 0 h1 - 0 h2) ( ) C. g ( m H + 0 h1 ) ( ) D. g ( m H + 0 h2 ) ( ) E. g ( m H + m h1 - 0 h2) 23 - (ITA-87) A respeito da lei da gravitação universal podemos afirmar que: ( ) A. Exprime-se pela fórmula P = mg ( ) B. Pode ser deduzida das leis de Kepler do movimento planetário. ( ) C. Evidencia a esfericidade da Terra. ( ) D. Implica em que todos os movimentos planetários sejam circulares. ( ) E. É compatível com as leis de Kepler do movimento planetário. 24 - (ITA-87) Considere a Terra como um corpo homogêneo, isotrópico e esférico de raio R, girando em trono do seu eixo com freqüência (número de voltas por unidade de tempo), sendo g a aceleração da gravidade medida no equador. Seja ’ a freqüência com que a Terra deveria girar para que o peso dos corpos no equador fosse nulo. Podemos afirmar que: ( ) A. ’ = 4 ( ) B. ’ = ( ) C. Não existe ’ que satisfaça às condições do problema. ( ) D. ’ = 2+ g 42R 1/2 ( ) E. ’= 2– g 42R 1/2 25 - (ITA-86) Se colocarmos um satélite artificial de massa “m” girando ao redor de Marte (6,37 x 10 23 kg) numa órbita circular, a relação entre a sua energia cinética ( T ) e a potencial gravitacional ( U ) será : A ) T = U/2 B ) T = 2U C ) T = U/2m D ) T = mU E ) T = U 26 - (ITA-84) Na questão anterior, designado por M a massa da estrela (M >> m) e por E a energia mecânica total pode-se afirmar que: 5 A) v2 = 2 E m + GM r , onde G é a constante de gravitação universal; B) v2 = 2 E m – GM r ; C) v2 = 2 ( Em + GM r2 ) D) v 2 = 2 Em – GM r2 ; E) v = Em + GM r 27 - (ITA-84) É dado um pedaço de cartolina com forma de um sapinho cujo centro de gravidade situa-se no seu próprio corpo. A seguir, com auxílio de massa de modelagem fixamos uma moeda de 10 centavos em cada uma das patas dianteiras do sapinho. Apoiando-se o nariz do sapinho na extremidade de um lápis ele permanece em equilíbrio. Nestas condições, pode-se afirmar que o sapinho com as moedas permanece em equilíbrio estável porque o centro de gravidade do sistema : A) Continua no corpo do sapinho. B) Situa-se no ponto médio entre seus olhos. C) Situa-se no nariz do sapinho. D) Situa-se abaixo do ponto de apoio. E) Situa-se no ponto médio entre as patas traseiras. 6 GABARITO 1 A 2 E 3 D 4 A 5 C 6 E 7 C 8 C 9 D 10 E 11 D 12 E 13 E 14 E 15 A 16 B 17 C 18 C 19 E 20 D 21 E 22 B 23 E 24 D 25 A 26 A 27 D 1 Prova de Hidrostática e Hidrodinâmica – ITA 1 - (ITA-13) Um recipiente contém dois líquidos homogêneos e imiscíveis, A e B, com densidades respectivas, ρa e ρb. Uma esfera sólida, maciça e homogênea, de massa m igual a 5kg, permanece em equilíbrio sob ação de uma mola de constante elástica k igual a 800N/m, com metade de seu volume imerso em cada um dos líquidos, respectivamente, conforme a figura. Sendo ρa igual a 4 ρ e ρb igual a 6 ρ, em que ρ é a densidade da esfera, pode-se afirmar que a deformação da mola é de: a) 0m. b) 9/16 m. c) 3/8 m. d) ¼ m e) 1/8 m 2 - (ITA-09) Uma balsa tem o formato de um prisma reto de comprimento L e seção transversal como vistana figura. Quando sem carga, ela submerge parcialmente até a uma profundidade 0h . Sendo a massa específica da água e g a aceleração da gravidade, e supondo seja mantido o equilíbrio hidrostático, assinale a carga P que a balsa suporta quando submersa a uma profundidade 1h . A) 2 21 0( )P gL h h sen B) 2 21 0( ) tanP gL h h C) 2 21 0( ) / 2P gL h h sen D) 2 21 0( ) tan / 2P gL h h E) 2 21 0( )2 tan / 2P gL h h 3 - (ITA-04) Um painel coletor de energia solar para aquecimento residencial de água, com 50% de eficiência, tem superfície coletora com área útil de 10 m2. A água circula em tubos fixados sob a superfície coletora. Suponha que a intensidade da energia solar incidente é de 1,0 x 103 W/m2 e que a vazão de suprimento de água aquecida é de 6,0 litros por minuto. Assinale a opção que indica a variação da temperatura da água. a) 12°C b) 10°C c) 1,2 °C d) 1,0 °C e) 0,10 °C 4 - (ITA-03) Durante uma tempestade. Maria fecha as janelas do seu apartamento e ouve o zumbido do vento lá fora. Subitamente o vidro de uma janela se quebra. Considerando que o vente soprado tangencialmente à janela, o acidente pode ser melhor explicado pelo(a). a) princípio de conservação da massa. b) equação de Bernoulli c) princípio de Arquimedes. d) princípio de Pascal. e) princípio de Stevin. 5 - (ITA-02) Um pedaço de gelo flutua em equilíbrio térmico com uma certa quantidade de água depositada em um balde. À medida que o gelo derrete, podemos afirmar que: a) O nível da água no balde aumenta, pois haverá uma queda de temperatura da água. b) O nível da água no balde diminui, pois haverá uma queda de temperatura de água. c) O nível da água no balde aumenta, pois a densidade da água é maior que a densidade do gelo. d) O nível da água no balde diminui, pois a densidade da água é maior que a densidade do gelo. e) O nível da água no balde não se altera. 6 - (ITA-01) Um pequeno barco de massa igual a 60 kg tem o formato de uma caixa de base retangular cujo comprimento é 2,0 m e a largura 0,80 m. A profundidade do barco é de 0,23 m. Posto para flutuar em uma lagoa, com um tripulante de 1078 N e um lastro, observa-se o nível da água a 20 cm acima do fundo do barco. O melhor valor que representa a massa do lastro em kg é a) 260 b)210 c)198 d)150 e) indeterminado, pois o barco afundaria com o peso deste tripulante 7 - (ITA-98) Um astronauta, antes de partir para uma viagem até a Lua, observa um copo de água contendo uma pedra de gelo e verifica que 9/10 do volume da 2 pedra de gelo está submersa na água. Como está de partida para a Lua, ele pensa em fazer a mesma experiência dentro da sua base na Lua. Dada que o valor da aceleração de gravidade na superfície da Lua é 1/6 do seu valor na Terra, qual é porcentagem do volume da pedra de gelo que estaria submersa no copo de água na superfície da Lua? a) 7%. b) 15%. c) 74%. d) 90%. e) 96%. 8 - (ITA-98) Um cilindro maciço flutua verticalmente, com estabilidade, com uma fração f do seu volume submerso em mercúrio, de massa especifica D. Coloca- se água suficiente (de massa especifica d) por cima do mercúrio, para cobrir totalmente o cilindro, e observa- se que o cilindro continue em contato com o mercúrio após a adição da água. Conclui-se que o mínimo valor da fração f originalmente submersa no mercúrio é: a) dD D b) dD d c) D d d) d D e) d d-D 9 - (ITA-98) Na extremidade inferior de uma vela cilíndrica de 10 cm de comprimento (massa especifica 0,7 g cm -3 ) é fixado um cilindro maciço de alumínio (massa específica 2,7 g cm -3 ), que tem o mesmo raio que a vela e comprimento de 1,5 cm. A vela é acesa e imersa na água, onde flutua de pé com estabilidade, como mostra a figura. Supondo que a vela queime a uma taxa de 3 cm por hora e que a cera fundida não escorra enquanto a vela queima, conclui-se que a vela vai apagar-se: a) imediatamente, pois não vai flutuar. b) em 30 min. c) em 50 min. d) em 1h 50 min. e) em 3h 20 min. 10 - (ITA-97) Um anel, que parece ser de ouro maciço, tem massa de 28,5 g. O anel desloca 3 cm3 de água quando submerso. Considere as seguintes afirmações: I – O anel é de ouro maciço. II – O anel é oco e o volume da cavidade 1,5 cm3. III – O anel é oco e o volume da cavidade 3,0 cm3. IV – O anel é feito de material cuja massa específica é a metade da do ouro. Das afirmativas mencionadas: a) Apenas I é falsa. b) Apenas III é falsa. c) Apenas I e III são falsas. d) Apenas II e IV são falsas. e) Qualquer uma pode ser correta. 11 - (ITA-97) Um vaso comunicante em forma de U possui duas colunas da mesma altura h = 42,0 cm, preenchidas com água até a metade. Em seguida, adiciona-se óleo de massa específica igual a 0,80 g/cm3 a uma das colunas até a coluna estar totalmente preenchida, conforme a figura B. A coluna de óleo terá comprimento de: a) 14,0 cm. b) 16,8 cm. c) 28,0 cm d) 35,0 cm. e) 37,8 cm. 12 - (ITA-95) Num recipiente temos dois líquidos não miscíveis com massas específicas 1 < 2. Um objeto de volume V e massa específica sendo 1 < < 2 fica em equilíbrio com uma parte em contato com o líquido 1 e outra com o líquido 2 como mostra a figura. Os volumes V1 e V2 das partes do objeto que ficam imersos em 1 e 2 são respectivamente: a) V1 = V(1/) V2 = V(2/) b) V1= V (2 – 1)/(2 – ) V2 = V (2 – 1)/( – 1 ) c) V1 = V (2 – 1)/(2 + 1) V2 = V ( – 1)/(2 + 1) d) V1 = V (2 – )/(2 + 1) V2 = V ( + 1)/(2 + 1) e) V1 = V (2 – )/(2 – 1) V2 = V ( – 1)/(2 – 1) 13 - (ITA-95) Um tubo cilíndrico de secção transversal constante de área S fechado numa das extremidades e com uma coluna de ar no seu interior de 1,0 m encontra-se em equilíbrio mergulhado em água cuja massa específica é = 1,0 g/cm3 com o topo do tubo coincidindo com a superfície (figura abaixo). Sendo Pa = 1,0.105 Pa a pressão atmosférica e g = 10 m/s2 a aceleração da gravidade, a que distância h deverá ser 1 V1 2 V2 3 elevado o topo do tubo com relação à superfície da água para que o nível da água dentro e fora do mesmo coincidam? a) 1,1 m b) 1,0 m c) 10 m d) 11 m e) 0,91 m 14 - (ITA-93) Os dois vasos comunicantes a seguir são abertos, têm seções retas iguais a S e contêm um líquido de massa específica . Introduz-se no vaso esquerdo um cilindro maciço e homogêneo de massa M, seção S’ < S e menos denso que o líquido. O cilindro é introduzido e abandonado de modo que no equilíbrio seu eixo permaneça vertical. Podemos afirmar que no equilíbrio o nível de ambos os vasos sobe: a) M / [ ( S – S’ )]. b) M / [ ( 2S – S’ )]. c) M / [ 2 ( 2S – S’ )] . d) 2M / [ 2 (2S – S’ )]. e) M / [ 2 S ]. 15 - (ITA-92) Dois vasos comunicantes contêm dois líquidos não miscíveis, I e II, de massas específicas d1 e d2, sendo d1 < d2, como mostra a figura. Qual é a razão entre as alturas das superfícies livres desses dois líquidos, contadas a partir da sua superfície de separação? a) h1 = d2 /(h2d1) b) (h1/h2) = (d2/d1) – 1 c) (h1/h2) = (d2/d1) d) (h1/h2) = (d2/d1) + 1 e) (h1/h2) = (d1/d2) 16 - (ITA-91) O sistema de vasos comunicantes da figura cujas secções retas são S e S’, está preenchido com mercúrio de massa específica m . Coloca-se no ramo esquerdo um cilindro de ferro de massa específica F < m, volume V e secção S”. O cilindro é introduzido de modo que seu eixo permaneça vertical. Desprezando o empuxo do ar, podemos afirmar que no equilíbrio: a) há desnível igual a FV/(mS’) entre os dois ramos; b) o nível sobe FV/(m(S + S’ – S”)) em ambos os ramos; c) há desnível igual a FV/(mS’’) entre os dois ramos; d) o nível sobe (m – F)V/(m(S + S’ – S”)) em ambos os ramos; e) o nível sobe (V/S”)em ambos os ramos. 17 - (ITA-90) Para se determinar a massa específica de um material fez-se um cilindro de 10,0 cm de altura desse material flutuar dentro do mercúrio mantendo o seu eixo perpendicular à superfície do líquido. Posto a oscilar verticalmente verificou-se que o seu período era de 0,60 s. Qual é o valor da massa específica do material ? Sabe-se que a massa específica do mercúrio é de 1,36 x 104 kg/m3 e que aceleração da gravidade local é de 10,0 m/s2. a) Faltam dados para calcular. b)1,24 . 104 kg/m3 c)1,72 . 104 kg/m3 d) 7,70 . 103 kg/m3 e) Outro valor. 18 - (ITA-90) Um cone maciço e homogêneo tem a propriedade de flutuar em um líquido com a mesma linha de flutuação, quer seja colocado de base para baixo ou vértice para baixo. Neste caso pode-se afirmar que: a) A distância da linha d’água ao vértice é a metade da altura do cone. b) O material do cone tem densidade 0,5 em relação à do líquido. c) Não existe cone com essas propriedades. d) O material do cone tem densidade 0,25 em relação ao líquido. e) Nenhuma das respostas acima é satisfatória. 19 - (ITA-90) Um termômetro em uma sala de 8,0 x 5,0 x 4,0m indica 22C e um higrômetro indica que a umidade relativa é de 40%. Qual é a massa(em kg) de vapor de água na sala se sabemos que nessa temperatura o ar saturado contém 19,33 g de água por metro cúbico ? a)1,24 b)0,351 c)7,73 d)4,8 x 10-1 e) Outro valor. 20 - (ITA-89) Numa experiência sobre pressão foi montado o arranjo ao lado, em que R é um recipiente cilíndrico provido de uma torneira T que o liga a uma bomba de vácuo. O recipiente contém uma certa quantidade de mercúrio (Hg). Um tubo t de 100,0 cm de comprimento é completamente enchido com Hg e emborcado no recipiente sem que se permita a entrada de ar no tubo. A rolha r veda completamente a junção do tubo com o recipiente. As condições do laboratório S S h1 h2 S S´ 4 são de pressão e temperatura normais (nível do mar ). O extremo inferior do tubo está a uma distância L = 20,0 cm da superfície do Hg em R. O volume de Hg no tubo é desprezível comparado com aquele em R. São feitas medidas da altura h do espaço livre acima da coluna de Kg em t, nas seguintes condições : I ) torneira aberta para o ambiente; II ) pressão em A reduzida à metade; III ) todo o ar praticamente retirado de A. Procure abaixo uma das situações que corresponda à altura h. Condição h A ) I 0,0 cm B ) II 42,0 cm C ) III 100,0 cm D ) II 50,0 cm E ) I 24,0 cm 21 - (ITA-89) Numa experiência de Arquimedes foi montado o arranjo abaixo. Dentro de um frasco contendo água foi colocada uma esfera de vidro (e1) de raio externo r1 , contendo um líquido de massa específica 1 = 1,10 g/cm 3 , que é a mesma do próprio vidro. Ainda dentro dessa esfera está mergulhada outra esfera (e2) de plástico, de massa específica 2 < 1 e raio r 2 = 0,5 r1 , de modo que todo o volume de e1 é preenchido. Qual deve ser o valor de 2 para que o sistema permaneça em equilíbrio no seio da água ? A ) 1,0 g/cm 3 B ) 0,55 g/cm 3 C ) 0,90 g/cm 3 D ) 0,40 g/cm 3 E ) 0,30 g/cm 3 22 - (ITA-88) Dois blocos, A e B , homogêneos e de massa específica 3,5 g/cm3 e 6,5 g/cm3, respectivamente, foram colados um no outro e o conjunto resultante foi colocado no fundo (rugoso) de um recipiente, como mostra a figura. O bloco A tem o formato de um paralelepípedo retangular de altura 2 a , largura a e espessura a. O bloco B tem o formato de um cubo de aresta a. Coloca-se, cuidadosamente, água no recipiente até uma altura h, de modo que o sistema constituído pelos blocos A e B permaneça em equilíbrio, i é, não tombe. O valor máximo de h é: ( ) A. 0 ( ) B. 0,25 a ( ) C. 0,5 a ( ) D. 0,75 a ( ) E. a 23 - (ITA-88) Uma haste homogênea e uniforme de comprimento L, secção reta de área A, e massa específica é livre de girar em torno de um eixo horizontal fixo num ponto P localizado a uma distância d = L /2 abaixo da superfície de um líquido de massa específica = 2 . Na situação de equilíbrio estável, a haste forma com a vertical um ângulo igual a: ( ) A. 450 ( ) B. 600 ( ) C. 300 ( ) D. 750 ( ) E. 150 24 - (ITA-84) Um sistema de vasos comunicantes contém mercúrio metálico em A, de massa específica 13,6g.cm-3, e água em B de massa específica 1,0g.cm-3. As secções transversais de A e B têm áreas SA 50 cm2 e SB 150 cm2 respectivamente. Colocando-se em B um bloco de 2,72 x 103 e massa específica 0,75 g.cm-3, de quanto sobe o nível do mercúrio em A Observação: O volume de água é suficiente para que o corpo não toque o mercúrio. 5 A) Permanece em N. B) Sobe 13,5 cm. C) Sobe 40,8 cm. D) Sobe 6,8 cm. E) Sobe 0,5 cm. 25 - (ITA-83) Na figura, os blocos B são idênticos e de massa específica d > 1,0 g / cm 3 . O frasco A contém água pura e o D contém inicialmente um líquido 1 de massa específica 1,3 g / cm3 . Se os blocos são colocados em repouso dentro dos líquidos, para que lado se desloca a marca P colocada no cordão de ligação ? ( As polias não oferecem atrito e são consideradas de massa desprezível ). ( A ) Para a direita. ( B ) Para a esquerda. ( C ) Depende do valor de d. ( D ) Permanece em repouso. ( E ) Oscila em torno da posição inicial. 26 - (ITA-83) Na questão anterior, supondo-se que P sofra deslocamento, acrescenta-se ao frasco D um líquido 2 de massa específica 0,80 g / cm3 miscível em 1 . Quando se consegue novamente o equilíbrio do ponto P, com os blocos B suspenso dentro dos frascos, quais serão as porcentagens em volume dos líquidos 1 e 2 . 1 2 ( A ) 50% 50% ( B ) 30% 70% ( C ) 40% 60% ( D ) Dependem do valor de d. ( E ) 60% 40% 27 - (ITA-83) A Usina de Itaipú, quando pronta, vai gerar 12.600 MW (Megawatt) de potência. Supondo que não haja absolutamente perdas e que toda a água que cai vai gerar energia elétrica, qual deverá ser o volume de água, em metros cúbicos, que deve escoar em uma hora, sofrendo um desnível de 110 m, para gerar aquela potência ? g = 9,8 m / s 2 ( A ) 1,17 x 107 m3 ( B ) 1,20 x 104 m3 ( C ) 4,21 x 107 m3 ( D ) 4,19 x 108 m3 ( E ) 7,01 x 108 m3 6 GABARITO 1 D 2 D 3 A 4 B 5 E 6 D 7 D 8 C 9 B 10 C 11 D 12 E 13 A 14 E 15 C 16 * 17 B 18 B 19 A 20 B 21 E 22 C 23 A 24 E 25 B 26 C 27 C 1 Prova de Impulso e Quantidade de Movimento – ITA 1 - (ITA-05) Um automóvel pára quase que instantaneamente ao bater frontalmente numa árvore. A proteção oferecida pelo air-bag, comparativamente ao carro que dele não dispõe, advém do fato de que a transferência para o caro de parte do momentum do motorista se dá em condição de a) menor força em maior período de tempo. b) menor velocidade, com mesma aceleração. c) menor energia, numa distância menor. d) menor velocidade e maior desaceleração. e) mesmo tempo, com força menor. 2 - (ITA-03) Sobre um plano liso e horizontal repousa um sistema constituído de duas partículas, I e II, de massas M e m, respectivamente. A partícula II é conectada a uma articulação O sobre o plano por meio de uma haste que inicialmente é disposta na posição indicada na figura. Considere a haste rígida de comprimento L, inextensível e de massa desprezível. A seguir, a partícula I desloca-se na direção de II com velocidade uniforme BV , que forma um ângulo com a haste. Desprezando qualquer tipo de resistência ou atrito, pode-se afirmar que, imediatamente após a colisão (elástica) das partículas. a) a partícula II se movimenta na direção definida pelo vetorBV . b) o componente y do momento linear do sistema é conservado. c) o componente x do momento linear do sistema é conservado. d) a energia cinética do sistema é diferente do seu valor inicial. e) N.D.A. 3 - (ITA-02) Uma rampa rolante pesa 120 N e se encontra inicialmente em repouso, como mostra a figura. Um bloco que pesa 80N, também em repouso, é abandonado no ponto 1, deslizando a seguir sobre a rampa. O centro de massa G da rampa tem coordenadas: 3 2b G X e 3 c G y . São dados ainda: a = 15,0m e sen = 0,6. Desprezando os possíveis atritos e as dimensões do bloco, pode-se afirmar que a distância percorrida pela rampa no solo, até o instante em que o bloco atinge o ponto 2, é: a) 16,0 m d) 24,0 m b) 30,0 m e) 9,6 m c) 4,8 m 4 - (ITA-01) Uma certa grandeza física A é definida como o produto da variação de energia de uma partícula pelo intervalo de tempo em que esta variação ocorre. Outra grandeza, B, é o produto da quantidade de movimento da partícula pela distância percorrida. A combinação que resulta em uma grandeza adimensional é a) AB b) A/B c) A/B2 d) A2/B e) A2B 5 - (ITA-00) Uma sonda espacial de 1000 kg, vista de um sistema de referência inercial, encontra-se em repouso no espaço. Num determinado instante, seu propulsor é ligado e, durante o intervalo de tempo de 5 segundos, os gases são ejetados a uma velocidade constante, em relação à sonda, de 5000 m/s. No final desse processo, com a sonda movendo-se a 20 m/s, a massa aproximada de gases ejetados é: (A) 0,8 kg (B) 4 kg (C) 5 kg (D) 20 kg (E) 25 kg 6 - (ITA-00) Uma lâmina de material muito leve de massa m está em repouso sobre uma superfície sem atrito. A extremidade esquerda da lâmina está a 1 cm de uma parede. Uma formiga considerada como um ponto, de massa 5 m , está inicialmente em repouso sobre essa extremidade, como mostra a figura. A seguir, 2 a formiga caminha para frente muito lentamente, sobre a lâmina. A que distância d da parede estará a formiga no momento em que a lâmina tocar a parede? (A) 2 cm (B) 3 cm (C) 4 cm (D) 5 cm (E) 6 cm 7 - (ITA-95) A figura mostra o gráfico da força resultante agindo numa partícula de massa m, inicialmente em repouso. No instante t2 a velocidade da partícula, V2 será: a) V2 = [( F1 + F2) t1 – F2 t2] / m b) )V2 = [( F1 – F2) t1 – F2 t2] / m c) )V2 = [( F1 – F2) t1 + F2 t2] / m d) )V2 = ( F1 t1 – F2 t2)/ m e) )V2 = [( t2 – t1) (F1 – F2 )] / 2m 8 - (ITA-91) Segundo um observador acoplado a um referencial inercial, duas partículas de massa mA e mB possuem velocidades Av e Bv , respectivamente. Qual a quantidade de movimento Ap que um observador preso ao centro de massa do sistema mede para a partícula A ? a) Ap = mA Av b) Ap = mA ( Av - Bv ) c) Ap = A BA BA v MM M.M d) Ap = )vv( MM M.M BA BA BA e) Nenhuma das anteriores. 9 - (ITA-89) Se o impulso de uma força F aplicada a um corpo de massa m e velocidade v durante um intervalo de tempo t tem sentido contrário ao da velocidade, podemos afirmar que: A) o sentido da velocidade do corpo certamente mudou. B) o sentido da velocidade do corpo certamente permaneceu inalterado. C) o sentido da velocidade do corpo pode ter mudado como pode ter permanecido inalterado. D) o módulo da quantidade de movimento do corpo diminuiu. E) o módulo da quantidade de movimento do corpo aumentou. 3 GABARITO 1 A 2 C 3 C 4 B 5 B 6 E 7 C 8 D 9 C 1 Prova de Movimento Harmonico Simples (MHS) – ITA 1 - (ITA-12) Um cilindro vazado pode deslizar sem atrito num eixo horizontal no qual se apoia. Preso ao cilindro, há um cabo de 40 cm de comprimento tendo uma esfera na ponta, conforme figura. Uma força externa faz com que o cilindro adquira um movimento na horizontal do tipo 𝒚 = 𝒚𝟎𝒔𝒆𝒏(𝟐𝝅𝒇𝒕). Qual deve ser o valor de 𝒇 em hertz para que seja máxima a amplitude das oscilações da esfera? a) 0,40 b) 0,80 c) 1,3 d) 2,5 e) 5,0 2 - (ITA-11) Uma partícula de massa m move-se sobre uma linha reta horizontal num Movimento Harmônico Simples (MHS) com centro O. Inicialmente, a partícula encontra-se na máxima distância x0 de O e, a seguir, percorre uma distância a no primeiro segundo e uma distância b no segundo seguinte, na mesma direção e sentido. Quanto vale a amplitude x0 desse movimento? a) 2ª3/(2a2 – b2) b) 2ª2/(4a – b) c) 2ª2/(3a – b) d) 2ª2/(3a2 – b2) e) 4ª2/(3a – 2b) 3 - (ITA-10) Considere um oscilador harmônico simples composto por uma mola de constante elástica k, tendo uma extremidade fixada e a outra acoplada a uma partícula de massa m. O oscilador gira num plano horizontal com velocidade angular constante em tomo da extremidade fixa; mantendo-se apenas na direção radial, conforme mostra a figura. Considerando R0 a posição de equilíbrio do oscilador para = 0, pode- se afirmar que A) o movimento é harmônico simples para qualquer que seja velocidade angular . B) o ponto de equilíbrio é deslocado para R < R0. C) a frequência do MHS cresce em relação ao caso de = 0. D) o quadrado da frequência do MHS depende linearmente do quadrado da velocidade angular. E) se a partícula tiver carga, um campo magnético na direção do eixo de rotação só poderá aumentar a frequência do MHS. 4 - (ITA-09) Diagramas causais servem para representar relações qualitativas de causa e efeito entre duas grandezas de um sistema. Na sua construção, utilizamos figuras como para indicar que o aumento da grandeza r implica aumento da grandeza s e para indicar que o aumento da grandeza r implica diminuição da grandeza s. Sendo a a aceleração, v a velocidade e x a posição, qual dos diagramas abaixo melhor representa o modelamento do oscilador harmônico? 5 - (ITA-09) Um cubo de 81,0 kg e 1,00 m de lado flutua na água cuja massa específica é p 1000 kg/m3. O cubo é então calcado ligeiramente para baixo e, quando liberado, oscila em um movimento harmônico simples com uma certa freqüência angular. Desprezando-se as forças de atrito e tomando g = 10 m/s2, essa freqüência angular é igual a: A ( ) 100/9 rad/s. B ( ) 1000/81 rad/s. C ( ) 1/9 rad/s. D ( ) 9/100 rad/s. E ( ) 81/1000 rad/s. 6 - (ITA-08) Uma partícula P1 de dimensões desprezíveis oscila em movimento harmônico simples ao longo de uma reta com período de 8/3 s e amplitude a. Uma segunda partícula, P2, semelhante a P1, oscila de modo idêntico numa reta muito próxima e paralela à primeira, porém com atraso de /12 rad em relação a P1. Qual a distância que separa P1 de P2, 8/9 s depois de P2 passar por um ponto de máximo deslocamento? A) 1,00 a B) 0,29 a C) 1,21 a D) 0,21 a E) 1,71 a 7 - (ITA-08) Indique a opção que explicita o representado pelo gráfico da figura: 2 A) A soma de uma freqüência fundamental com a sua primeira harmônica mais a sua segunda harmônica, todas elas de mesma amplitude. B) A soma de uma freqüência fundamental com a sua primeira harmônica de amplitude 5 vezes menor mais a segunda harmônica de amplitude 10 vezes menor. C) A soma de uma freqüência fundamental com a sua segunda harmônica, ambas com amplitudes iguais. D) A soma de uma freqüência fundamental com a sua segunda harmônica com metade da amplitude. E) A soma de uma freqüência fundamental com a sua primeira harmônica com metade da amplitude. 8 - (ITA-07) Uma bolinha de massa M é colada na extremidade de dois elásticos iguais de borracha, cada qual de comprimento L/2, quando na posição horizontal. Desprezando o peso da bolinha, esta permanece apenas sob a ação da tensão T de cada um dos elásticos e executa no plano vertical um movimento harmônico simples, tal que sen tg . Considerando que e a tensão não se altera durante omovimento, o período deste vale a) 4 2 ML T b) 2 4 ML T c) 2 ML T d) 2 2 ML T e) 2 2 ML T 9 - (ITA-05) Considere um pêndulo de comprimento l, tendo na sua extremidade uma esfera de massa m com uma carga elétrica positiva q. A seguir, esse pêndulo é colocado num campo elétrico uniforme E que atua na mesma direção e sentido da aceleração da gravidade g . Deslocando-se essa carga ligeiramente de sua posição de equilíbrio e soltando-a, ela executa um movimento harmônico simples, cujo período é a) g/l2T b) )qg/(l2T c) )qE/(ml2T d) )qEmg/(ml2T e) )qEmg/(ml2T 10 - (ITA-97) Uma partícula em movimento harmônico simples oscila com freqüência de 10 Hz entre os pontos L e – L de uma reta. No instante t1 a partícula está no ponto 2/L3 caminhando em direção a valores inferiores, a atinge o ponto 2/L2 no instante t2. O tempo gasto nesse deslocamento é: a) 0,021 s b) 0,029 s c) 0,15 s d) 0,21 s e) 0,29 s 11 - (ITA-96) Uma nave espacial está circundando a Lua em uma órbita circular de raio R e período T. O plano da órbita dessa nave é o mesmo que o plano da órbita da Lua ao redor da Terra. Nesse caso, para um observador terrestre, se ele pudesse enxergar a nave (durante todo o tempo), o movimento dela, em relação à Lua, pareceria: a) Um movimento circular uniforme de raio R e período T. b) Um movimento elíptico. c) Um movimento periódico de período 2T. d) Um movimento harmônico simples de amplitude R. e) Diferente dos citados acima. 12 - (ITA-93) Um pêndulo simples oscila com um período de 2,0 s. Se cravarmos um pino a uma distância ¾ L do ponto de suspensão e na vertical que passa por aquele ponto, como mostrado na figura, qual será o novo período do pêndulo? Desprezar os atritos. Considere ângulos pequenos tanto antes quanto depois de atingir o pino. a) 1,5 s. b) 2,7 s. c) 3,0 s. d) 4,0 s. e) O período de oscilação não se altera. m q l 3/4 3 13 - (ITA-93) Sobre um sistema de coordenadas XY efetuam-se dois movimentos harmônicos simples representados por: x = a.cos (t) e y = a. 3 .sen (t), onde a e são constantes positivas. Obtenha a equação da trajetória que é o lugar dos pontos (x, y) no plano: a) Círculo. b) Elipse com centro na origem. c) Reta inclinada a 60 com eixo x. d) Elipse com um foco na origem. e) Reta inclinada a 120 com eixo x 14 - (ITA-91) Um pêndulo simples de comprimento e massa m é posto a oscilar. Cada vez que o pêndulo passa pela posição de equilíbrio atua sobre ele, durante um pequeno intervalo de tempo t, uma força F. Esta força é constantemente ajustada para, a cada passagem, ter mesma direção e sentido que a velocidade de m. Quantas oscilações completas são necessárias para que o pêndulo forme um ângulo reto com a direção vertical de equilíbrio ? a) n = Ft2 gm ; b) n = Ft2 2mg ; c) n = Ft2 g2m ; d) n = Ft2 mg + 1; e) Nenhuma das anteriores. 15 - (ITA-90) Uma experiência foi realizada para se determinar a diferença no valor da aceleração da gravidade, g(A) e g(B), respectivamente , em dois pontos A e B de uma certa área. Para isso construiu-se um pêndulo simples de comprimento e mediu-se no ponto A o tempo necessário para 100 oscilações obtendo-se 98 s. No ponto B, para as mesmas 100 oscilações, obteve-se 100 s. Neste caso pode-se afirmar que: a) g(A)<g(B) e a diferença é aproximadamente de 5%. b) g(A)<g(B) e a diferença é aproximadamente de 4%. c) g(A)>g(B) e a diferença é aproximadamente de 2%. d) Somente se pode fazer qualquer afirmativa a respeito dos valores de g(A) e g(B) se conhecermos o valor de . e) Nenhuma das repostas acima é satisfatória. 16 - (ITA-88) Um pêndulo simples é constituído por um fio de comprimento L, ao qual se prende um corpo de massa m. Porém, o fio não é suficientemente resistente, suportando, no máximo uma tensão igual a 1,4 mg, sendo g a aceleração da gravidade local. O pêndulo é abandonado de uma posição em que o fio forma um ângulo com a vertical. Quando o pêndulo atinge a posição vertical, rompe-se o fio. Pode-se mostrar que: ( ) A. cos = 1,0 ( ) B. cos = 0,4 ( ) C. sen = 0,8 ( ) D. sen = 0,4 ( ) E. cos = 0,8 17 - (ITA-87) A propósito da trajetória resultante da composição de dois movimento harmônicos simples, ortogonais entre si, descritos respectivamente pelas equações horárias. x = A sen(w1t + ) e y = B sen(w2t + ) podemos afirmar que: ( ) A. Será sempre uma reta desde que A = B. ( ) B. Será uma figura de Lissajous somente quando = ( ) C. Nunca será uma reta se w1 w2. ( ) D. Será sempre uma circunferência desde que – = ± 2 ( ) E. Será uma reta sempre que w1 = w2. 18 - (ITA-87) O martelo da figura, cuja massa m1 pode ser considerada concentrada na sua extremidade, cai de uma altura h e imprime velocidade v2 à massa m2 localizada, inicialmente um repouso, no ponto mais baixo da trajetória de m1. Esta última (m1) ainda atinge a altura h1, após o choque . Podemos afirmar que: ( ) A. h1 h ( ) B. Se o choque for elástico e m1= m2 ,h1=0 ( ) C. m1 gh = m2 v2 2 / 2 ( ) D. m1 gh1 = m2 v2 2 / 2 ( ) E. A quantidade de calor gerada no choque é m1 gh1 - m2 v2 2 / 2 4 GABARITO 1 B 2 C 3 D 4 B 5 A 6 D 7 A 8 B 9 E 10 B 11 D 12 A 13 B 14 C 15 E 16 C 17 C 18 B 1 Prova de Ondas – ITA 1 - (ITA-13) Num experimento clássico de Young, d representa a distância entre as fendas e D a distância entre o plano destas fendas e a tela de projeção das franjas de interferência, como ilustrado na figura. Num primeiro experimento, no ar, utiliza-se de comprimento de onda 1 e, num segundo experimento, na água, utiliza-se luz cujo comprimento de onda é 2. As franjas de interferência dos experimentos são registradas numa mesma tela. Sendo o índice de refração da água igual a n, assinale a expressão para a distância entre as franjas de interferência construtiva de ordem m para o primeiro experimento e as de ordem M para o segundo experimento. a) 2 1– /D M mn nd b) 2 1– /D M m nd c) 2 1– /D M mn d d) 2 1– /Dn M m d e) 2 1– /Dn Mn m d 2 - (ITA-13) Um prato plástico com índice de refração 1,5 é colocado no interior de um forno de micro-ondas que opera a uma frequência de 2,5.109 Hz. Supondo que as micro-ondas incidam perpendicularmente ao prato, pode-se afirmar que a mínima espessura deste em que ocorre o máximo de reflexão das micro-ondas é de: a) 1 cm b) 2 cm c) 3 cm d) 4 cm e) 5 cm 3 - (ITA-12) Ondas acústicas são ondas de compressão, ou seja, propagam-se em meios compressíveis. Quando uma barra metálica é golpeada em sua extremidade, uma onda longitudinal propaga-se por ela com velocidade 𝒗 = √𝑬𝒂/𝒑. A grandeza E é conhecida como módulo de Young, enquanto 𝝆 é a massa específica e 𝒂 uma constante adimensional. Qual das alternativas é condizente com à dimensão de E? a) J/m2 b) N/m2 c) J/s.m d) Kg.m/s2 e) dyn/cm3 4 - (ITA-12) Em uma superfície líquida, na origem de um sistema de coordenadas encontra-se um emissor de ondas circulares transversais. Bem distante dessa origem, elas têm a forma aproximada dada por h1(x,y,t) = h0.sen(2(r/-ft)), em que é o comprimento de onda, f é a frequência e r, a distância de um ponto da onda até a origem. Uma onda plana transversal com a forma h2(x,y,t) = h0.sen(2(x/-ft)) superpõe-se a primeira, conforme a figura. Na situação descrita, podemos afirmar, sendo o conjunto dos números inteiros, que a) nas posições (y2P/2n - n/8, yP) as duas ondas estão em fase se n. b) nas posições (y2P/2n - n/2, yP) as duas ondas estão em oposição de fase se n en0. c) nas posições (y2P/2n - (n+1/2)/2, yP) as duas ondas estão em oposição de fase se n e n0. d) nas posições (y2P/((2n+1)) - (n+1/2)/2, yP) as duas ondas estão em oposição de fase se n. a) nas posições (y2P/2n - n/8, yP) a diferença de fase entre as ondas é de 45. 5 - (ITA-10) Considere o modelo de flauta simplificado mostrado na figura, aberta na sua extremidade D, dispondo de uma abertura em A (próxima à boca), um orifício em B e outro em C, Sendo AD = 34,00 cm, ,AB BD BC CD e a velocidade do som de 340,0 m/s; as frequências esperadas nos casos: (i) somente o orifício C está fechado, e (ii) os orifícios B e C estão fechados, devem ser, respectivamente A) 2000 Hz e 1000 Hz. B) 500 Hz & e 1000 Hz. C) 1000 Hz e 500 Hz. D) 50 Hz e 100 Hz. E) 10 Hz e 5 Hz. 2 6 - (ITA-08) Define-se intensidade I de uma onda como a razão entre a potência que essa onda transporta por unidade de área perpendicular à direção dessa propagação. Considere que para uma certa onda de amplitude a, freqüência f e velocidade v, que se propaga em um meio de densidade p, foi determinada que a intensidade é dada por: I = 22fxvay. Indique quais são os valores adequados para x e y, respectivamente. A) x = 2 ; y = 2 B) x = 1 ; y = 2 C) x = 1 ; y = 1 D) x = -2 ; y = 2 E) x = -2 ; y = -2 7 - (ITA-08) No estudo de ondas que se propagam em meios elásticos, a impedância característica de um material é dada pelo produto da sua densidade pela velocidade da onda nesse material, ou seja, z = v. Sabe-se, também, que uma onda de amplitude a1, que se propaga em um meio 1 ao penetrar em uma outra região, de meio 2, origina ondas, refletida e transmitida, cuja amplitudes são, respectivamente: 1 2 1 2 1 r a 1 Z Z 1 Z Z a 1 1 2 r a Z Z 1 2 a Num fio, sob tensão , a velocidade da onda nesse meio é dada por v . Considere agora o caso de uma onda que se propaga num fio de densidade linear (meio 1) e penetra num trecho desse fio em que a densidade linear muda para 4 (meio 2). Indique a figura que representa corretamente as ondas refletidas (r) e transmitida (t)? 8 - (ITA-07) Numa planície, um balão meteorológico com um emissor e receptor de som é arrastado por um vento forte de 40 m/s contra a base de uma montanha. A freqüência do som emitido pelo balão é de 570 Hz e a velocidade de propagação do som no ar é de 340 m/s. Assinale a opção que indica a freqüência refletida pela montanha e registrada no receptor do balão. a) 450 Hz b) 510 Hz c) 646 Hz d) 722 Hz e) 1292 Hz 9 - (ITA-07) A figura mostra dois alto-falantes alinhados e alimentados em fase por um amplificador de áudio na freqüência de 170 Hz. Considere seja desprezível a variação da intensidade do som de cada um dos alto- falantes com a distância e que a velocidade do som é de 340 m/s. A maior distância entre dois máximos de intensidade da onda sonora entre os alto-falantes é igual a: 700cm a) 2m b) 3m c) 4m d) 5m e) 6m 10 - (ITA-06) Considere duas ondas que se propagam com freqüências f1 e f2, ligeiramente diferentes entre si, e mesma amplitude A, cujas equações são respectivamente y1(t) = A cos (2 f1 t) e y2(t) = A cos (2 f2 t). Assinale a opção que indica corretamente: Amplitude máxima da onda resultante Freqüência da onda resultante Freqüência do batimento a) A 2 f1 + f2 (f1 – f2)/2 b) 2 A (f1 + f2)/2 (f1 – f2)/2 c) 2 A (f1 + f2)/2 f1 – f2 d) A 2 f1 + f2 f1 – f2 e) A (f1 + f2)/2 f1 – f2 11 - (ITA-05) Uma banda de rock irradia uma certa potência em um nível de intensidade sonora igual a 70 decibéis. Para elevar esse nível a 120 decibéis, a potência irradiada deverá ser elevada de a) 71% b) 171% c) 7100% d) 9999900% e) 10000000% 12 - (ITA-04) Durante a apresentação do projeto de um sistema acústico, um jovem aluno do ITA esqueceu-se da expressão da intensidade de uma onda sonora. Porém, usando da intuição, concluiu ele que a intensidade média (I) é uma função da amplitude do movimento do ar (A), da freqüência (), da densidade do as () e da velocidade do som (c), chegando à expressão I = Ax y z c. Considerando as grandezas fundamentais: massa, comprimento e tempo, assinale a opção correta que representa os respectivos valores dos expoentes x, y e z. a) –1, 2, 2 b) 2, -1, 2 c) 2, 2, -1 d) 2, 2, 1 e) 2, 2, 2 3 13 - (ITA-04) Duas partículas carregadas com cargas opostas estão posicionadas em uma corda nas posições x = 0 e x = , respectivamente. Uma onda transversal e progressiva de equação txsen. 2 π tx,y , presente na corda, é capaz de transferir energia para as partículas, não sendo, porém, afetada por elas. Considerando T o período da onda, E, a energia potencial elétrica das partículas no instante 4 T t , e Ei essa mesma energia no instante t = 0, assinale a opção correta indicativa da razão i f E E . a) 2 2 b) 2 2 c) 2 d) 2 2 e) 2 14 - (ITA-04) Na figura F1 e F2 são fontes sonoras idênticas que emitem, em fase, ondas de freqüências e comprimento de onda . A distância d entre as fontes é igual a 3. Pode-se então afirmar que a menor distância não nula, tomada a partir de F2, ao longo do eixo X, para a qual ocorre interferência construtiva, é igual a: a) 5 4 b) 4 5 c) 2 3 d) 2 e) 4 15 - (ITA-04) Num experimento de duas fendas de Young, com luz monocromática de comprimento de onda , coloca-se uma lâmina delgada de vidro (nv = 1,6) sobre uma das fendas. Isto produz um deslocamento das franjas na figura de interferência. Considere que o efeito da lâmina é alterar a fase da onda. Nestas circunstâncias, pode-se afirmar que a espessura d da lâmina, que provoca o deslocamento da franja central brilhante (ordem zero) para a posição que era ocupada pela franja brilhante de primeira ordem, é igual a: a) 0,38 b) 0,60 c) d) 1,2 e) 1,7 16 - (ITA-04) Um tubo sonoro de comprimento , fechado numa das extremidades, entra em ressonância, no seu modo fundamental, com o som emitido por um fio, fixado nos extremos, que também vibra no modo fundamental. Sendo L o comprimento do fio m sua massa e c, a velocidade do som no ar, pode-se afirmar que a tensão submetida ao fio é dada por: a) m L2 c 2 b) mL 2 c 2 c) mL 2 c 2 d) m 2 c 2 e) n.d.a. 17 - (ITA-03) A figura 1 mostra o Experimento típico de Young, de duas fendas, com luz monocromática, em que m indica a posição do máximo central. A seguir, esse experimento é modificado, inserindo uma pequena peça de vidro de faces paralelas em frente à fenda do lado direito, e inserido um filtro sobre a fenda do lado esquerdo, como mostra a figura 2. Supondo que o único efeito da peça de vidro é alterar a fase da onda emitida pela fenda, e o único efeito do filtro é reduzir a intensidade da luz emitida pela respectiva fenda. Após essas modificações, a nova figura da variação da intensidade luminosa em função da posição das franjas de interferência é melhor representada por: d F1 F2 X Anteparo Lâmina F2 F1 d 4 18 - (ITA-03) Quando em repouso, uma corneta elétrica emite um som de freqüência 512 Hz. Numa experiência acústica, um estudante deixa cair a corneta do alto de um edifício. Qual a distância percorrida pela corneta, durante a queda, até o instante em que o estudante detecta o som na freqüência de 485 Hz? (Despreze a resistência do ar). a) 13,2m b) 15,2m c) 16,1m d) 18,3m e) 19,3m 19 - (ITA-03) Considere as afirmativas: I – Os fenômenos de interferência, difração e polarização ocorrem com todos os tipos de onda. II - Os fenômenosde interferência, difração ocorrem apenas com ondas transversais. III – As ondas eletromagnéticas apresentam o fenômeno de polarização, pois são ondas longitudinais. IV – Um polarizador transmite os componentes da luz incidente não polarizada, cujo campo elétrico. E é perpendicular à direção de transmissão do polarizador. Então, está(ão) correta(s). a) nenhuma das afirmativas. b) apenas a afirmativa I. c) apenas a afirmativa II. d) apenas as afirmativas I e II. e) apenas as afirmativas I e IV. 20 - (ITA-03) Na figura, uma barra condutor MN (de comprimento , resistência desprezível e peso bP ) puxada por um peso cP , desloca-se com velocidade constante v , apoiada em dois trilhos condutores retos, paralelos e de resistência desprezível, que formam um ângulo com o plano horizontal. Nas extremidades dos trilhos está ligado um gerador de força eletromotriz E com resistência r. Desprezando possíveis atritos, e considerando que o sistema está imerso em um campo de indução magnética constante, vertical e uniforme B , pode-se afirmar que: a) o módulo da força eletromotriz induzida é = B v sen . b) a intensidade i da corrente no circuito dada por Pc sen / (B). c) nas condições dadas, o condutor descola dos trilhos quando i Pb / (B tg ). d) a força eletromotriz do gerador é dada por E = r Pc sen / (B) - Bv cos . e) o sentido da corrente na barra é de M para N. 21 - (ITA-02) Um pesquisador percebe que a freqüência de uma nota emitida pela buzina de um automóvel parece cair de 284 hz para 266 hz à medida que o M r E N 5 automóvel passa por ele. Sabendo que a velocidade do som no ar é 330 m/s, qual das alternativas melhor representa a velocidade do automóvel? a) 10,8 m/s d) 16,2 m/s b) 21,6m/s e) 8,6 m/s c) 5,4 m/s 22 - (ITA-01) Um diapasão de freqüência 400Hz é afastado de um observador, em direção a uma parede plana, com velocidade de 1,7m/s. São nominadas: f1, a freqüência aparente das ondas não-refletidas, vindas diretamente até o observador; f2, freqüência aparente das ondas sonoras que alcançam o observador depois de refletidas pela parede e f3, a freqüência dos batimentos. Sabendo que a velocidade do som é de 340m/s, os valores que melhor expressam as freqüências em hertz de f1, f2 e f3, respectivamente, são: a) 392, 408 e 16 b) 396, 404 e 8 c) 398, 402 e 4 d) 402, 398 e 4 e) 404, 396 e 4 23 - (ITA-00) Uma onda eletromagnética com um campo elétrico de amplitude 0E , freqüência f e comprimento de onda 550 nm é vista por um observador, como mostra a figura. Considere as seguintes proposições: I . Se a amplitude do campo elétrico 0E for dobrada, o observador perceberá um aumento do brilho da onda eletromagnética. II . Se a freqüência da onda for quadruplicada, o observador não distinguirá qualquer variação do brilho da onda eletromagnética. III . Se a amplitude do campo elétrico for dobrada e a freqüência da onda quadruplicada, então o observador deixará de visualizar a onda eletromagnética. Lembrando que a Faixa de comprimentos de ondas em que a onda eletromagnética é perceptível ao olho humano, compreende valores de 400 nm a 700 nm, pode-se afirmar que: (A) Apenas II é correta. (B) Somente I e II são corretas. (C) Todas são corretas. (D) Somente II e III são corretas. (E) Somente I e III são corretas. 24 - (ITA-00) Dobrando-se a energia cinética de um elétron não-relativístico, o comprimento original de sua função de onda fica multiplicado por: (A) 2 1 (B) 2 1 (C) 4 1 (D) 2 (E) 2 25 - (ITA-99) Considere as seguintes afirmações relativas às formas de ondas mostradas na figura abaixo: I – A onda A é conhecida como onda longitudinal e seu comprimento de onda é igual à metade do comprimento de onda da onda B. II – Um onda sonora propagando-se no ar é melhor descrita pela onda A, onde as regiões escuras são chamadas de regiões de compreensão e as regiões mais claras, de regiões de rarefação. III – Se as velocidades das ondas A e B são iguais e permanecem constantes e ainda, se o comprimento da onda B é duplicado, então o período da onda A é igual ao período da onda B. Então, pode-se concluir que: a) somente II é correta; b) I e II são corretas; c) todas são corretas; d) II e III são corretas e) I e III são corretas. 26 - (ITA-98) A distância de Marte ao Sol é aproximadamente 50% maior do que aquela entre a Terra e o Sol. Superfícies planas de Marte e da Terra, de mesma área e perpendiculares aos raios solares, recebem por segundo as energias de irradiação solar UM e UT, respectivamente. A razão entre as energias, UM/UT, é aproximadamente: a) 4/9. b) 2/3. c) 1 d) 3/2. e) 9/4. 6 27 - (ITA-98) Um diapasão de 440 Hz soa acima de um tubo de ressonância contendo um êmbolo móvel como mostrado na figura. A uma temperatura ambiente de 0 °C, a primeira ressonância ocorre quando o êmbolo está a uma distância h abaixo do topo do tubo. Dado que a velocidade do som no ar (em m/s) a uma temperatura T (em °C) é v = 331,5 + 0,607 T, conclui-se que a 20 °C a posição do êmbolo para a primeira ressonância, relativa a sua posição a 0 °C, é: a) 2,8 cm acima. b) 1,2 cm acima. c) 0,7 cm abaixo. d) 1,4 cm abaixo. e) 4,8 cm abaixo. 28 - (ITA-97) Um fio metálico preso nas extremidades, tem comprimento L e diâmetro d e vibra com uma freqüência fundamental de 600Hz. Outro fio do mesmo material, mas com comprimento 3L e diâmetro d/2, quando submetido à mesma tensão vibra com uma freqüência fundamental de: a) 200 Hz. b) 283 Hz. c) 400Hz. d) 800 Hz. e) 900 Hz. 29 - (ITA-97) Uma luz monocromática de comprimento de onda = 600nm propaga-se no ar (índice de refração n = 1,00) incide sobre a água (de índice de refração n = 1,33). Considerando a velocidade da luz no ar como sendo v = 3,00.108 m/s, a luz propaga-se no interior da água: a) Com sua freqüência inalterada e seu comprimento de onda inalterado, porém com uma nova velocidade v’ = 2,25.108 m/s. b) Com um novo comprimento de onda ’ = 450 nm e uma nova freqüência ’ = 3,75.1014Hz, mas com a velocidade inalterada. c) Com um novo comprimento de onda ’ = 450 nm e uma nova velocidade v’ = 2,25.108 m/s, mas com a freqüência inalterada. d) Com uma nova freqüência ’ = 3,75.1014 HZ e uma nova velocidade v’ = 2,25.108 m/s, mas com o comprimento de onda inalterado. e) Com uma nova freqüência ’ = 3,75.1014 Hz, um novo comprimento de onda ’ = 450 nm e uma nova velocidade v’ = 2,25.108m/s. 30 - (ITA-96) Cada ponto de uma frente de onda pode ser considerado como a origem de ondas secundárias tais que a envoltória dessas ondas forma a nova frente de onda. I - Trata-se de um princípio aplicável somente a ondas transversais. II - Tal princípio é aplicável somente a ondas sonoras. III - É um princípio válido para todos os tipos de ondas tanto mecânicas quanto ondas eletromagnéticas. Das afirmativas feitas pode-se dizer que: a) somente I é verdadeira b) todas são falsas c) somente III é verdadeira d) somente II é verdadeira e) I e II são verdadeiras 31 - (ITA-96) Quando afinadas, a freqüência fundamental da corda lá e um violino é 440 Hz e a freqüência fundamental da corda mi é 660 Hz. A que distância da extremidade da corda deve-se colocar o dedo para, com a corda lá tocar a nota mi, se o comprimento total dessa corda é L? a) 4L/9 b) L/2 c) 3L/5 d) 2L/3 e) não é possível tal experiência. 32 - (ITA-95) Numa experiência de Young é usada a luz monocromática. A distância entre fendas F1 e F2 é h = 2,0.10– 2 cm. Observa-se no anteparo, a uma distância L = 1,2 m das fendas, que a separação entre duas franjas escuras vizinhas é de 3,0 . 10– 1 cm. Sendo válida a aproximação tg sen : I – Qual é o comprimento de onda a luz usada na experiência II – Qual é a freqüência f dessa luz? ( a velocidade da luz no ar é 3,0.108 m/s) III – Qual é o comprimento de onda ` dessa luz dentro de um bloco de vidro cujo índice de refração é n = 1,50 em relação ar? I II III a) 3,3 . 10– 7 m 6,0 . 1014 Hz 5,0 . 10– 7 m b) 4,8 . 10– 7 m 6,0 . 10 Hz 5,4 . 10– 7 m c) 5,0 . 10– 3 m 6,0 . 1014 Hz 3,3 . 10– 3 m d) 5,0 . 10– 7 m 6,0 . 1014 Hz 5,0 . 10– 7 m e) 5,0 . 10– 7 m 6,0 . 1014 Hz 3,3 . 10– 7 m 33 - (ITA-95) A faixa de emissão de rádio em freqüência modulada, no Brasil, vai de, aproximadamente, 88 MHz a 108 MHz. A razão entre o maior e o menor comprimento de onda desta faixa é: a) 1,2 b) 15 c) 0,63 d) 0,81 e) Impossível calcular não sendo dada a velocidade propagação da onda. 7 34 - (ITA-92) Numa experiência de Young, os orifícios são iluminados com luz monocromática de comprimento de onda = 6. 10 – 5 cm, a distância d entre eles é de 1 mm e a distância L deles ao espelho ao anteparo é 3 m. A posição da primeira franja brilhante, em relação ao ponto O(ignorando a franja central), é: a) + 5 mm b) - 5 mm c) 3 cm d) 6,2 mm e) 1,8 mm 35 - (ITA-91) Uma corda de comprimento = 50,0 cm e massa m = 1,00 g está presa em ambas as extremidades sob tensão F = 80,0 N. Nestas condições, a freqüência fundamental de vibração desta corda é: a) 400 Hz; b) 320 Hz; c) 200 Hz; e) 100 Hz; e) nenhuma das anteriores. 36 - (ITA-91) A luz do laser de hélio-neônio tem um comprimento de onda, no vácuo, de 633 nm. O comprimento de onda desta radiação quando imersa em um meio de índice de refração absoluto igual a 1,6 é: a) 633 nm; b) 396 nm; c) 1012 n; d) 422 nm; e) nenhuma das anteriores. 37 - (ITA-90) Em determinadas circunstâncias verifica-se que a velocidade, V, das ondas na superfície de um líquido depende da massa específica, , e da tensão superficial, , do líquido bem como do comprimento de onda, , das ondas. Neste caso, admitindo-se que C é uma constante adimensional, pode-se afirmar que: a) V = C.[/()]1/2 b) V = C c) V = C.(..)1/2 d) V = (C..2)/ e) A velocidade é dada por uma expressão diferente das mencionadas. 38 - (ITA-90) Uma onda transversal é aplicada sobre um fio preso pelas extremidades, usando-se um vibrador cuja freqüência é de 50 Hz. A distância média entre os pontos que praticamente não se movem é de 47 cm. Então a velocidade das ondas neste fio é de: a) 47 m/s; b) 23,5 m/s; c) 0,94 m/s; d) 1,1 m/s; e) Outro valor. 39 - (ITA-89) Um automóvel, movendo-se a 20 m/s, passa próximo a uma pessoa parada junto ao meio-fio. A buzina do carro está emitindo uma nota de freqüência f = 2,000 kHz. O ar está parado e a velocidade do som em ralação a ele ;e 340 m/s. Que freqüência o observador ouvirá : I ) quando o carro está se aproximando ? II ) quando o carro está se afastando? I II A ) 2,00 kHz 2,00 kHz B ) 1,88 kHz 2,12 kHz C ) 2,13 kHz 1,89 kHz D ) 2,10 kHz 1,87 kHz E ) 1,88 kHz 2,11 kHz 40 - (ITA-88) Um observador encontra-se próximo de duas fontes sonoras S1 e S2 . A fonte S1 tem freqüência característica f1 = 400 Hz, enquanto a freqüência f2 da fonte S2 é desconhecida. Realiza-se uma primeira experiência com as fontes paradas com relação ao observador e nota-se que são produzidos batimentos à razão de 5 batimentos por segundo. Numa segunda experiência a fonte emissora S1 afasta- se do observador com velocidade v1 enquanto S2 permanece parada. Devido ao efeito Doppler as freqüências aparentes das duas fontes se igualam. Tomando a velocidade do som como vS = 331 m / s , podemos concluir que: f2 ( H z ) v1 ( m / s ) ( ) A. 390 8,2 ( ) B. 410 8,2 ( ) C. 380 8,1 ( ) D. 390 8,5 ( ) E. 410 8,5 41 - (ITA-88) Uma luz monocromática propagando-se no vácuo com um comprimento de onda = 6000 o A (1 o A = 10 – 10 m) incide sobre um vidro de índice de refração nm = 1,5 para este comprimento de onda. ( Considere a velocidade da luz no vácuo como sendo de 300.000 km /s ). No interior deste vidro esta luz ( ) A. irá se propagar co seu comprimento de onda inalterado, porém com uma nova freqüência v = 3,3 1014 Hz ( ) B. irá se propagar com um novo comprimento de onda = 4.000 Å , bem como com uma nova freqüência v = 3,3 1014Hz ( ) C. irá se propagar com uma nova velocidade v = 210 8 m / s , bem como com uma nova freqüência v = 3,3 1014 Hz ( ) D. irá se propagar com uma nova freqüência v = 3,3 1014 Hz , e com um novo comprimento de onda = 4.000 Å, bem como com uma nova velocidade v = 210 8 m / s F1 F2 0 8 ( ) E. irá se propagar com a mesma freqüência v = 51014Hz , com um novo comprimento de onda = 4.000 Å, e com uma nova velocidade v = 210 8 m / s . 42 - (ITA-87) Considere os seguintes fenômenos ondulatórios: I. Luz II. Som III. Perturbação propagando-se numa mola helicoidal esticada. Podemos afirmar que: ( ) A. I, II e III necessitam de um suporte material para propagar-se. ( ) B. I é transversal, II é longitudinal e III tanto pode ser transversal como longitudinal. ( ) C. I é longitudinal, II é trasnversal e III é longitudinal. ( ) D. I e III podem ser longitudinais. ( ) E. Somente III é longitudinal. 43 - (ITA-87) Considere a velocidade máxima permitida nas estradas como sendo exatamente 80 km/h. A sirene de um posto rodoviário soa com uma freqüência de 700 Hz, enquanto um veículo de passeio e um policial rodoviário se aproximam emparelhados. O policial dispõe de um medidor de freqüências sonoras. Dada a velocidade do som, de 350 m/s, ele deverá multar o motorista do carro quando seu aparelho medir uma freqüência sonora de, no mínimo: ( ) A. 656 Hz ( ) B. 745 Hz ( ) C. 655 Hz ( ) D. 740 Hz ( ) E. 860 Hz 44 - (ITA-85) O que permite decidir se uma dada nota musical provém de um violino ou de um trombone é : A ) a diferença entre as alturas dos sons. B ) a diferença entre os timbres dos sons. C ) a diferença entre as intensidades dos sons. D ) a diferença entre as fases das vibrações. E ) o fato de que num caso a onda é longitudinal e no outro transversal. 45 - (ITA-84) Um fio tem uma das extremidades presas a um diapasão elétrico e a outra passa por uma roldana e sustenta nesta extremidade um peso P = mg que mantém o fio esticado. Fazendo-se o diapasão vibrar com uma freqüência constante f e estando a corda tensionada sob a ação de um peso 3,00 x Kg. m. s-2 a corda apresenta a configuração de um 3o harmônico (3 ventres), conforme a figura. São conhecidas: L 1,000, o comprimento do fio e o 3,00 x 10-4 Kg/m, a massa específica linear do fio. Nestas condições, pode-se afirmar que a freqüência do diapasão é de: A) 50 Hz B) 75 Hz C) 100 Hz D) 125 Hz E) 150 Hz 46 - (ITA-83) Um pequeno transdutor piezoelétrico ( T ) excitado por um sinal elétrico, emite ondas esféricas igual a 34 k Hz. Um detetor ( D ) recebe essas ondas colocado a uma distÂncia fixa, L = 30 cm , do emissor. As ondas emitidas podem refletir num plano ( P ) antes de chegar no receptor. Este registra uma interferência entre as ondas que chegam diretamente e as ondas refletidas. A velocidade de propagação das ondas é de 340 m/s. Na figura, o conjunto T - D pode deslocar-se perpendicularmente a P. Pergunta-se : para que distância a ocorre o primeiro mínimo na intensidade registrada por D ? ( A ) 3,9 cm ( B ) 2,0 cm ( C ) 5,5 cm ( D ) 2,8 cm ( E ) 8,3 cm 9 GABARITO 1 A 2 B3 B 4 D 5 C 6 A 7 A 8 D 9 E 10 C 11 D 12 D 13 B 14 B 15 E 16 B 17 A 18 E 19 A 20 C 21 A 22 C 23 C/E 24 A 25 A 26 A 27 C 28 C 29 C 30 C 31 D 32 E 33 A 34 E 35 C 36 B 37 A 38 A 39 C 40 SR 41 E 42 B 43 B 44 B 45 E 46 A 1 Prova de Óptica – ITA 1 - (ITA-13) Um raio horizontal de luz monocromática atinge um espelho plano vertical após incidir num prisma com abertura de 4º e índice de refração n = 1,5. Considere o sistema imerso no ar e que tanto o raio emergente do prisma como o refletido pelo espelho estejam no plano do papel, perpendicular ao plano do espelho, como mostrado na figura. Assinale a alternativa que indica respectivamente o ângulo e o sentido em que deve ser girado o espelho em torno do eixo perpendicular ao plano do papel que passa pelo ponto O, de modo que o raio refletido retorne paralelamente ao raio incidente no prisma. a) 4º, sentido horário b) 2º, sentido horário c) 2º, sentido antihorário d) 1º, sentido horário e) 1º, sentido antihorário 2 - (ITA-12) Uma fonte luminosa uniforme no vértice de um cone reto tem iluminamento energético (fluxo energético por unidade de área) HA na área A da base desse cone. O iluminamento incidente numa seção desse cone que forma ângulo de 30° com a sua base, e de projeção vertical S sobre esta, é igual a a) AHA /S b) SHA /A c) AHA /2S d) 3 AHA /2S e) 2AHA / 3 S 3 - (ITA-11) Um hemisfério de vidro maciço de raio de 10 cm e índice de refração n = 3/2 tem sua face plana apoiada sobre uma parede, como ilustra a figura. Um feixe colimado de luz de 1 cm de diâmetro incide sobre a face esférica, centrado na direção do eixo de simetria do hemisfério. Valendo-se das aproximações de ângulos pequenos, sen e tg , o diâmetro do círculo de luz que se forma sobre a superfície da parede é de a) 1 cm. b) 2 3 cm. c) 1 2 cm. d) 1 3 cm. e) 1 10 cm. 4 - (ITA-11) Fontes distantes de luz separadas por um ângulo numa abertura de diâmetro D podem ser distinguidas quando > 1,22λ/D, em que λ é o comprimento de onda da luz. Usando o valor de 5 mm para o diâmetro das suas pupilas, a que distância máxima aproximada de um carro você deveria estar para ainda poder distinguir seus faróis acesos? Considere uma separação entre os faróis de 2 m. a) 100 m b) 500 m c) 1 km d) 10 km e) 100 km 5 - (ITA-10) Um feixe luminoso vertical, de 500 nm de comprimento de onda, incide sobre uma lente plano- convexa apoiada numa lâmina horizontal de vidro, como mostra a. figura. Devido à variação da espessura da camada de ar existente entre a lente e a lâmina, torna-se visível sobre a lente uma sucessão de anéis claros e escuros, chamados de anéis de Newton. Sabendo-se que o diâmetro do menor anel escuro mede 2 mm, a superfície convexa da lente deve ter um raio de A) 1,0 m. B) 1,6 m. C) 2,0 m. D) 4,0 m. E) 8,0 m. 6 - (ITA-09) Um espelho esférico convexo reflete uma imagem equivalente a 3/4 da altura de um objeto dele situado a uma distância p1. Então, para que essa imagem seja refletida com apenas 1/4 da sua altura, o objeto deverá se situar a uma distância 2p do espelho, dada por A ( ) 2 19p p . B ( ) 2 19 / 4p p . C ( ) 2 19 / 7p p . D ( ) 2 115 / 7p p . 2 E ( ) 2 115 / 7p p . 7 - (ITA-09) Uma lamina de vidro com índice de refração n em forma de cunha é iluminada perpendicularmente por uma luz monocromática de comprimento de onda . Os raios refletidos pela superfície superior e pela inferior apresentam uma série de franjas escuras com espaçamento e entre elas, sendo que a m-ésima encontra-se a uma distância x do vértice. Assinale o ângulo , em radianos, que as superfícies da cunha formam entre si. a) / 2ne b) / 4ne c) ( 1) / 2m nme d) (2 1) / 4m nme e) (2 1) / 4m nme 8 - (ITA-09) Luz monocromática, com 500 nm de comprimento de onda, incide numa fenda retangular em uma placa, ocasionando a dada figura de difração sobre um anteparo a 10 cm de distância. Então, a largura da fenda é unidades em cm A ( ) 1,25 m B ( ) 2,50 m C ( ) 5,00 m D ( ) 12,50 m E ( ) 25,00 m 9 - (ITA-08) Um feixe de luz é composto de luzes de comprimentos de onda 1 e 2 sendo 1 15% maior que 2. Esse feixe de luz incide perpendicularmente num anteparo com dois pequenos orifícios, separados entre si por uma distância d. A luz que sai dos orifícios é projetada num segundo anteparo, onde se observa uma figura de interferência. Pode-se afirmar então, que A) o ângulo de arcsen (5 1/d) corresponde à posição onde somente a luz de comprimento de onda 1 é observada. B) o ângulo de arcsen (10 1/d) corresponde à posição onde somente a luz de comprimento de onda 1 é observada. C) o ângulo de arcsen (15 1/d) corresponde à posição onde somente a luz de comprimento de onda 1 é observada. D) o ângulo de arcsen (10 2/d) corresponde à posição onde somente a luz de comprimento de onda 2 é observada. E) o ângulo de arcsen (15 2/d) corresponde à posição onde somente a luz de comprimento de onda 2 é observada. 10 - (ITA-07) A figura mostra um raio de luz propagando-se num meio de índice de refração n1 e transmitido para uma esfera transparente de raio R e índice de refração n2. Considere os valores dos ângulos , Ø1 e Ø2 muito pequenos, tal que cada ângulo seja respectivamente igual à sua tangente e ao seu seno. O valor aproximado de Ø2 é de a) 12 1 2 . n n b) 12 1 2 . n n c) 1 12 1 2 2 1 . n n n n d) 12 1 2 . n n e) 1 12 1 2 2 1 . n n n n 11 - (ITA-06) Para se determinar o espaçamento entre duas trilhas adjacentes de um CD, foram montadas dois arranjos: 3 1- O arranjo da figura (1), usando uma rede de difração de 300 linhas por mm, um LASER e um anteparo. Neste arranjo, mediu-se a distância do máximo de ordem 0 ao máximo de ordem 1 da figura de interferência formada no anteparo. 2- O arranjo da figura ( 2) usando o mesmo LASER, o CD e um anteparo com um orifício para a passagem do feixe de luz. Neste arranjo, mediu-se também a distância do máximo de ordem 0 ao máximo de ordem 1 da figura de interferência. Considerando nas duas situações 1 e 2 ângulos pequenos, a distância entre duas trilhas adjacentes do CD é de a) 2,7 x 10-7 m b) 3,0 x 10-7 m c) 7,4 x 10-6 m d) 1,5 x 10-6 m e) 3,7 x 10-5 m 12 - (ITA-06) Einstein propôs que a energia da luz é transportada por pacotes de energia hf, em que h é a constante de Plank e f é a freqüência da luz, num referencial na qual a fonte está em repouso. Explicou, assim, a existência de uma freqüência mínima f0 para arrancar elétrons de um material, no chamado efeito fotoelétrico. Suponha que a fonte emissora de luz está em movimento em relação ao material. Assinale a alternativa correta. a) Se f = f0, é possível que haja emissão de elétrons desde que a fonte esteja se afastando do material. b) Se f < f0, é possível que elétrons sejam emitidos, desde que a fonte esteja se afastando do material. c) Se f < f0, não há emissão de elétrons qualquer que seja a velocidade da fonte. d) Se f > f0, é sempre possível que elétrons sejam emitidos pelo material, desde que a fonte esteja se afastando do material. e) Se f < f0, é possível que elétrons sejam emitidos, desde que a fonte esteja se aproximando do material. 13 - (ITA-06) A figura mostra uma placa de vidro com índice de refração nV = 2 mergulhada no ar, cujo índice de refração é igual a 1,0. para que um feixe de luz monocromática se propague pelo interior do vidro através de sucessivas reflexões totais, o seno do ângulo de entrada, sen e deverá ser menor ou iguala a) 0,18 b) 0,37 c) 0,50 d) 0,71 e) 0,87 14 - (ITA-05) Situa-se um objeto a uma distância p diante de uma lente convergente de distância focal fm de modo a obter uma imagem real a uma distância p’ da lente. Considerando a condição de mínima distância entre imagem e objeto, então é correto afirmar que a) p3 + fpp’ + p’3 = 5f3. b) p3 + fpp’ + p’3 = 10f3. c) p3 + fpp’ + p’3 = 20f3. d) p3 + fpp’ + p’3 = 25f3. e) p3 + fpp’ + p’3 = 30f3. 15 - (ITA-05) Um pescador deixa cair uma lanterna acesa em um lago a 10,0 m de profundidade. No fundo do lago, a lanterna emite um feixe luminoso formando um pequeno ângulo com a vertical (veja figura). Considere: tan sen e o índice de refração da água n = 1,33. Então, a profundidade aparente h vista pelo pescador é igual a a) 2,5 m. b) 5,0 m. c) 7,5 m. d) 8,0 m. e) 9,0 m. 16 - (ITA-04) Uma lente convergente tem distância focal de 20 cm quando está mergulhada em ar. A lente é feita de vidro, cujo índice de refração é nv = 1,6. Se a lente é mergulhada em um meio, menos refringente do que o material da lente, cujo índice de refração é n, considere as seguintes afirmações: I – A distância focal não varia se o índice de refração do meio for igual ao do material da lente. II – A distância focal torna-se maior se o índice de refração n for maior que o do ar. h 4 III – Neste exemplo, uma maior diferença entre os índices de refração do material da lente e do meio implica numa menor distância focal. Então, pode-se afirmar que: a) apenas a II é correta. b) apenas a III é correta. c) apenas II e III são corretas. d) todas são corretas. e) todas são incorretas. 17 - (ITA-04) Ao olhar-se num espelho plano, retangular, fixado no plano de uma parede vertical, um homem observa a imagem de sua face tangenciando as quatro bordas do espelho, isto é, a imagem de sua face encontra-se ajustada ao tamanho do espelho. A seguir o homem afasta-se, perpendicularmente à parede numa certa velocidade em relação ao espelho, continuando a observar sua imagem. Nestas condições, pode-se afirmar que essa imagem. a) torna-se menor que o tamanho do espelho tal como visto pelo homem. b) torna-se maior que o tamanho do espelho tal como visto pelo homem. c) continua ajustada ao tamanho do espelho tal como visto pelo homem. d) desloca-se com o dobro da velocidade do homem. e) desloca-se com metade da velocidade do homem. 18 - (ITA-03) A figura mostra um sistema óptica constituído de uma lente divergente, com distância focal f1 = - 20 cm, distante 14 cm de uma lente convergente com distância focal f2 = 20 cm. Se um objeto linear é posicionado a 80 cm à esquerda da lente divergente, pode-se afirmar que a imagem definitiva formada pelo sistema. a) é real e o fator de ampliação linear do sistema é – 0,4. b) é virtual, menor e direita em relação ao objeto. c) é real, maior e invertida em relação ao objeto. d) é real e o fator de ampliação linear do sistema é – 0,2. e) é virtual, maior e invertida em relação ao objeto. 19 - (ITA-03) Num oftalmologista, constata-se que um certo paciente tem uma distância máxima e uma distância mínima de visão distinta de 5,0 m e 8,0 cm, respectivamente. Sua visão deve ser corrigida pelo uso de uma lente que lhe permita ver com clareza objetos no “infinito”. Qual das afirmações é verdadeira? a) O paciente é míope e deve usar lentes divergentes cuja vergência é 0,2 dioptrias. b) O paciente é míope e deve usar lentes convergentes cujas vergência é 0,2 dioptrias. c) O paciente é hipermétrope e deve usar lentes convergentes cuja vergência é 0,2 dioptrias. d) O paciente é hipermétrope e deve usar lentes divergentes cuja vergência é – 0,2 dioptrias. e) A lente corretora de defeito visual desloca a distância mínima de visão distinta para 8,1 cm. 20 - (ITA-01) Em um farol de sinalização, o feixe de luz está acoplado a um mecanismo rotativo que realiza uma volta completa a cada T segundos. O farol se encontra a uma distância R do centro de uma praia de comprimento 2L, conforme a figura. O tempo necessário para o feixe de luz “varrer” a praia, em cada volta, é: a) arctg (L/R)T / (2) b) arctg (2L/R)T / (2) c) arctg (L/R)T / d) arctg (L/2R)T / (2) e) arctg (L/R)T / 21 - (ITA-01) Considere as seguintes afirmações : I - Se um espelho plano transladar de uma distância d ao longo da direção perpendicular a seu plano, a imagem real de um objeto fixo transladará 2d. II - Se um espelho plano girar de um ângulo em torno de um eixo perpendicular à direção de incidência da luz, o raio refletido girará de um ângulo 2. III - Para que uma pessoa de altura h possa observar seu corpo inteiro em um espelho plano, a altura deste deve ser de no mínimo 2h/3. Então podemos dizer que: a) apenas I e II são verdadeiras b) apenas I e III são verdadeiras c) apenas II e III são verdadeiras d) todas são verdadeiras e) todas são verdadeiras 80 cm 14 cm objeto L L R farol 5 22 - (ITA-01) Um objeto linear de altura h está assentado perpendicularmente no eixo principal de um espelho esférico, a 15 cm de seu vértice. A imagem produzida é direita e tem altura de h/5. Este espelho é: a) côncavo, de raio 15 cm b) côncavo, de raio 7,5 cm c) convexo, de raio 7,5 cm d) convexo, de raio 15 cm e) convexo, de raio 10 cm 23 - (ITA-00) Uma luz não-polarizada de intensidade 0I ao passar por um primeiro polaróide tem sua intensidade reduzida pela metade, como mostra a figura. A luz caminha em direção a um segundo polaróide que tem seu eixo inclinado em um ângulo de 60º em relação ao primeiro. A intensidade de luz que emerge do segundo polaróide é: (A) 0I (B) 025,0 I (C) 0375,0 I (D) 05,0 I (E) 0125,0 I 24 - (ITA-00) No experimento denominado “anéis de Newton”, um feixe de raios luminosos incide sobre uma lente plano convexa que se encontra apoiada sobre uma lâmina de vidro, como mostra a figura. O aparecimento de franjas circulares de interferência, conhecidas como “anéis de Newton”, está associado à uma camada de ar, de espessura d variável, existente entre a lente e a lâmina. Qual deve ser a distância d entre a lente e a lâmina de vidro correspondente à circunferência do quarto anel escuro ao redor do ponto escuro central? (Considere o comprimento de onda da luz utilizada). (A) 4 (B) 8 (C) 9 (D) 5,8 (E) 2 25 - (ITA-00) Duas fontes de luz, 1S e 2S , tem suas imagens formadas sobre um anteparo por uma lente convergente, como mostra a figura. Considere as seguintes proposições: I . Se a lente for parcialmente revestida até 4 3 da sua altura com uma película opaca (conforme a figura), as imagens ( 1I de 1S , 2I de 2S ) sobre o anteparo permanecem, mas tornam-se menos luminosas. II . Se a lente for parcialmente revestida até 4 3 da sua altura e as fontes forem distanciadas da lente, a imagem 1I desaparece. III . Se as fontes 1S e 2S forem distanciadas da lente, então, para que as imagens não se alterem, o anteparo deve ser deslocado em direção à lente. Então pode-se afirmar que: (A) Apenas III é correta. (B) Somente I e III são corretas. (C) Todas são corretas. (D) Somente II e III são corretas. (E) Somente I e II são corretas. 26 - (ITA-00) Uma lente de vidro de índice de refração 6,1n é recoberta por um filme fino, de índice de refração 3,1n , para minimizar a reflexão de uma certa luz incidente. Sendo o comprimento de onda da luz incidente no ar 500ar nm, então a espessura mínima do filme é: (A) 78 nm (B) 96 nm (C) 162 nm (D) 200 nm (E) 250 nm 27 - (ITA-99) No final de uma tarde de céu límpido, quando o sol está no horizonte, sua cor parece “avermelhada”. A melhor explicação para esse belo fenômeno da natureza é que: a) o Sol está mais distante da Terra. b) a temperatura do Sol é menor no finalda tarde. c) a atmosfera da Terra espalha comprimentos de ondas mais curtos, como por exemplo o da luz azul. 6 d) a atmosfera da Terra absorve os comprimentos de onda azul e verde. e) a atmosfera da Terra difrata a luz emitida pelo sol. 28 - (ITA-99) Isaac Newton, no início de 1666, realizou a seguinte experiência: Seja S o Sol e F um orifício feito na janela de um quarto escuro. Considere P e Q dois prismas de vidro colocados em posição cruzada um em relação ao outro, ou seja, com suas arestas perpendiculares entre si, conforme mostra a figura abaixo. Represente por A a cor violeta, por B a amarela e C a cor vermelha. Após a passagem dos raios luminosos pelo orifício e pelos dois prismas, a forma da imagem e a disposição das cores formadas no anteparo são melhor representadas por: a) b) c) d) e) 29 - (ITA-99) Um excitador pulsado que gera faíscas as uma freqüência de 106 Hz está localizado no centro de curvatura C de um espelho côncavo de 1 m de raio de curvatura. Considere que o tempo de duração de cada faísca seja desprezível em relação ao intervalo de tempo entre duas consecutivas. A 2m do centro de curvatura do espelho está situado um anteparo normal aos raios refletidos. O espelho gira em torno de C com uma freqüência de 500 rotações por segundo, formando faixas luminosas eqüidistantes no anteparo. O comprimento do intervalo entre duas faixas luminosas formadas pelos raios refletidos no anteparo é de, aproximadamente: a) 3,1 mm b) 6,3 c) 12,6 m d) 1,0 m e) 9,4 mm 30 - (ITA-98) Considere a figura ao lado onde E1 e E2 são dois espelhos planos que formam um ângulo de 135° entre si. Um raio luminoso R incide com um ângulo em E1 e outro R' (não mostrado) emerge de E2. Para 0 < < /4, conclui-se que: a) R' pode ser paralelo a R dependendo de . b) R' é paralelo a R qualquer que seja . c) R’ nunca é paralelo a R. d) R' só será paralelo a R se o sistema estiver no vácuo. e) R' será paralelo a R qualquer que seja o ângulo entre os espelhos. 31 - (ITA-98) Devido à gravidade, um filme fino de sabão suspenso verticalmente é mais espesso embaixo do que em cima. Quando iluminado com luz branca e observado de um pequeno ângulo em relação à frontal, o filme aparece preto em cima, onde não reflete a luz. Aparecem intervalos de luz de cores diferentes na parte em que o filme é mais espesso, onde a cor da luz em cada intervalo depende da espessura local do filme de sabão. De cima para baixo, as cores aparecem na ordem: a) violeta, azul, verde, amarela, laranja, vermelha. b) amarela, laranja, vermelha, violeta, azul, verde. c) vermelha, violeta, azul, verde, amarela, laranja. d) vermelha, laranja, amarela, verde, azul, violeta. e) violeta, vermelha, laranja, amarela, verde, azul. 32 - (ITA-98) Uma vela está a uma distância D de um anteparo sobre o qual se projeta uma imagem com lente convergente. Observa-se que as duas distâncias L e L' entre a lente e a vela para as quais se obtém uma imagem nítida da vela no anteparo, distam uma da outra de uma distância a. O comprimento focal da lente é então: a) 2 aD b) 2 aD c) 2a A B C C B A C B A C B A A B C 7 d) 4D aD 22 e) 4D aD 22 33 - (ITA-97) Considere as seguintes afirmações sobre o fenômeno de interferência da luz proveniente de duas fontes: I – O fenômeno de interferência de luz ocorre somente no vácuo. II – O fenômeno de interferência é explicada pela teoria ondulatória da luz. III – Quaisquer fontes de luz, tanto coerentes quanto incoerentes, podem produzir o fenômeno de interferência. Das afirmativas mencionadas, é (são) correta(s): a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas I e II. d) Apenas I e III. e) Apenas II e III. 34 - (ITA-97) Um espelho plano está colocado em frente de um espelho côncavo, perpendicularmente ao eixo principal. Uma fonte luminosa A, centrada no eixo principal entre os dois espelhos, emite raios que se refletem sucessivamente sobre os dois espelhos e formam sobre a própria fonte A, uma imagem real da mesma. O raio de curvatura do espelho é 40 cm e a distância do centro da fonte A até o centro do espelho esférico é de 30 cm. A distância d do espelho plano até o centro do espelho côncavo é, então: a) 20 cm b) 30 cm c) 40 cm d) 45 cm e) 50 cm 35 - (ITA-97) Um prisma de vidro, de índice de refração n = (2)1/2, tem por secção normal um triângulo retângulo isósceles ABC no plano vertical. O volume de secção transversal ABD é mantido cheio de um líquido de índice de refração n’ = (3)1/2. Um raio incide normalmente à face transparente da parede vertical BD e atravessa o líquido. Considere as seguintes afirmações: I- O raio luminoso não penetrará no prisma. II- O ângulo de refração na face AB é de 45o. III- O raio emerge do prisma pela face AC com ângulo de refração de 45o. IV- O raio emergente definitivo é paralelo ao raio incidente em BD. Das afirmativas mencionadas, é (são) correta(s): a) Apenas I. b) Apenas I e IV. c) Apenas II e III. d) Apenas III e IV. e) Apenas II, III e IV. 36 - (ITA-96) Os físicos discutiram durante muito tempo sobre o modelo mais adequado para explicar a natureza da luz. Alguns fatos experimentais apoiam um modelo de partículas (modelo corpuscular) enquanto que outros são coerentes com um modelo ondulatório. Existem também fenômenos que podem ser explicados tanto por um quanto por outro modelo. Considere, então os seguinte fatos experimentais. I- a luz se propaga em linha reta nos meios homogêneos. II- Os ângulos de incidência e de reflexão são iguais III- A luz pode exibir o fenômeno de difração IV- A luz branca refletida nas bolhas de sabão apresenta-se colorida. Neste caso, podemos afirmar que o modelo ondulatório para explicar: a) Somente I. b) Somente III e IV. c) Somente III. d) Todos eles. e) Nenhum deles. 37 - (ITA-96) Com respeito ao fenômeno do arco-íris, pode-se afirmar que: I - se uma pessoa observa um arco-íris a sua frente, então o sol necessariamente a oeste; II - o sol sempre está à direita ou à esquerda do observador; III - o arco-íris se forma devido ao fenômeno de dispersão da luz nas gota de água. Das afirmativas mencionas, pode-se dizer que: a) Todas são corretas. b) Somente a I é falsa. c) Somente a III é falsa. d) Somente II e III são falsas. e) Somente I e II são falsas. 38 - (ITA-96) dois estudantes se propõem a construir cada um deles uma câmara fotográfica simples, usando uma lente convergente como objetiva e colocando-a numa caixa fechada de modo que o filme esteja no plano focal da lente. O estudante A utilizou uma lente de distância focal igual a 4,0 cm e o estudante B uma lente de distância focal igual a 10,0 cm. Ambos foram testar suas câmaras fotografando um objeto situado a 1,0 m de distância das respectivas objetivas. 8 Desprezando-se todos os outros efeitos (tais como aberrações das lente), o resultado da experiência foi: I - que a foto do estudante A estava mais “em foco” que a do estudante B; II - que ambas estavam igualmente em foco; III - que as imagens sempre estavam entre o filme e a lente; Neste caso você concorda que: a) Apenas a afirmativa II é verdadeira . b) Somente I e III são verdadeiras. c) Somente III é verdadeira. d) Somente a afirmativa I é verdadeira. e) Não é possível obter uma fotografia em tais condições. 39 - (ITA-96) O Método do Desvio Mínimo, para a medida do índice refração, n, de um material transparente, em relação ao ar, consiste em se medir o desvio mínimo de um feixe estreito de luz que atravessa um prisma feito desse material. Para que esse método possa ser aplicado(isto é, para que se tenha um feixe emergente), o ângulo A do prisma deve ser menor que:a) arc sen (n) b) 2 arc sen (1/n ) c) 0,5 arc sen (1/n) d) arc sen (1/n) e) Outra expressão. 40 - (ITA-95) Uma gaivota pousada na superfície da água, cujo índice de refração em relação ao ar é n = 1,3 observa um peixinho que está exatamente abaixo dela, a uma profundidade de 1,0 m. Que distância, em linha reta deverá nadar o peixinho para sair do campo visual da gaivota? a) 0,84 m b) 1,2 m c) 1,6 m d) 1,4 m e) O peixinho não conseguirá fugir do campo visual da gaivota. 41 - (ITA-95)Um objeto tem altura h0 = 20 cm está situado a uma distância d0 = 30 cm de uma lente. Este objeto produz uma imagem virtual de altura h1 = 4,0 cm. A distância da imagem à lente, a distância focal e o tipo da lente são respectivamente: a) 6,0 cm; 7,5 cm; convergente b) 1,7 cm; 30 cm; divergente c) 6,0 cm; – 7,5 cm; divergente d) 6,0 cm; 5,0 cm; divergente e) 1,7 cm; – 5,0 cm; convergente 42 - (ITA-94) Um dos telescópios utilizados por Galileu era composto de duas lentes: a objetiva de 16 mm de diâmetro e distância focal de 960 mm e a ocular formada por uma lente divergente. O aumento era de 20 vezes. Podemos afirmar que a distância focal e a imagem eram respectivamente: a) 192 mm, direita; b) 8 mm, direita; c) 48 mm, invertida; d) 960 mm, direita ; e) 48 mm, direita; 43 - (ITA-94) A figura mostra a secção transversal de um cilindro feito de um material cujo índice de refração é n2 imerso num meio de índice n1. Os valores dos índices são 2 e 1,0 não necessariamente nessa ordem. Para que um feixe de luz contido no plano seccionador e proveniente do meio de índice n1 penetre no cilindro consiga escapar, devemos satisfazer às seguintes condições: a) Impossível com os dados fornecidos. b) n1 = 2 ; n2 = 1,0; 45 < < 90 c) n1 = 1,0; n2 = 2 ; 45 < < 90 d) Nunca será possível. e) n1 = 1,0; n2 = 2 ; 30 < < 90 44 - (ITA-94) Na figura, F1 e F2 são duas fontes pontuais iguais, de luz monocromática em fase. A tela T está colocada a 10,0 m de distância. Inicialmente F1 e F2 estavam encostadas. Afastando-se de F2 de F1 observou-se no ponto A um primeiro escurecimento quando L = 1,00 mm. Considerando a aproximação 2/x1x1 para x << 1, a distância L para o terceiro escurecimento será: a) 3,00 mm b) 1,26 mm c) 1,41 mm d) 1,73 mm e) 2,24 mm 45 - (ITA-93) O sistema de lentes de uma câmara fotográfica pode ser entendido como uma fina lente convergente de distância focal igual a 25,0 cm. A que distância da lente (p’) deve estar o filme para receber a imagem de uma pessoa sentada a 1,25 m da lente? a)8,4 cm b)31,3 cm c)12,5 cm d)16,8 cm e) 25,0 cm A n1 n2 9 46 - (ITA-93) Um raio luminoso incide com um ângulo em relação à normal, sobre um espelho refletor. Se esse espelho girar de um ângulo igual a em torno de um eixo que passa pelo ponto P e é perpendicular ao plano da figura, qual o ângulo de rotação do raio refletido? a) . b) 3,5 . c) 2,1 . d) 2,0 . e) 4,0 . 47 - (ITA-93) Um objeto em forma de um segmento de reta de comprimento está situado ao longo do eixo ótico de uma lente convergente de distância focal f. O centro do segmento se encontra a uma distância a da lente e esta produz uma imagem real convergente de todos os pontos do objeto. Quanto vale o aumento linear do objeto? a) = f2 / [ a2 – (/2)2 ]. b) = f2 / [ f2 – (/2)2 ]. c) = f2 / [(a – f )2 – (/2)2 ]. d) = f2 / [(a + f )2 – (/2)2 ]. e) = f2 / [ (a + f )2 + (/2)2 ]. 48 - (ITA-92) Qual dos conjuntos de cores está em ordem decrescente de comprimentos de onda? a) verde, azul e vermelho. b) amarelo, laranja e vermelho. c) azul, violeta e vermelho. d) verde, azul e violeta. e) violeta, azul e verde. 49 - (ITA-92) Um jovem estudante para fazer a barba mais eficientemente resolve comprar um espelho esférico que aumenta duas vezes a imagem do seu rosto quando ele se coloca a 50 cm dele. Que tipo de espelho ele deve usar e qual o raio de curvatura? a) Convexo com r = 50 cm b) Côncavo com r = 200 cm c) Côncavo com r = 33,3 cm d) Convexo com r = 67 cm e) Um espelho diferente dos mencionados 50 - (ITA-92) Uma vela se encontra a uma distância de 30 cm de uma lente plano-convexa que projeta uma imagem nítida de sua chama em uma parede a 1,2 m de distância da lente. Qual é o raio de curvatura da parte curva da lente se o índice de refração da mesma é 1,5? a) 60 cm b) 30 cm c) 24 cm d) 12 cm e) É outro valor diferente dos anteriores. 51 - (ITA-91) Um edifício iluminado pelos raios solares, projeta uma sombra de comprimento L = 72,0 m. Simultaneamente, uma vara vertical de 2,50 m de altura, colocada ao lado do edifício projeta uma sombra de comprimento = 3,00 m. Qual é a altura do edifício ? a) 90,0 m; b) 86,0 m; c) 60,0 m; d) 45,0 m; e) nenhuma das anteriores. 52 - (ITA-91) Seja E um espelho côncavo cujo raio de curvatura é 60,0 cm. Qual tipo de imagem obteremos se colocarmos um objeto real de 7,50 cm de altura, verticalmente, a 20,0 cm do vértice de E ? a) virtual e reduzida a1/3 do tamanho do objeto; b) real e colocada a 60,0 cm da frente do espelho; c) virtual e três vezes mais alta que o objeto; d) real, invertida e de tamanho igual ao do objeto; e) nenhuma das anteriores. 53 - (ITA-91) Um medidor de intensidade luminosa indica que uma placa de vidro interposta a um feixe de luz incidente permite a passagem de 80% da intensidade original I0. Obtenha uma expressão para a intensidade In (quando n placas iguais forem interpostas) como função de I0 e n. Determine, também, o número mínimo de placas que devem ser interpostas para que a intensidade seja menor que 20% de I0 . Dado: log 5 = 0,699 a) In = (0,8)n.I0 e 7 placas b) In = (0,2)n.I0 e 2 placas c) In = (0,8)n.I0 e 8 placas d) In = n 8,0 .I0 e 5 placas e) nenhuma das anteriores 54 - (ITA-90) Numa certa experiência mediu-se a distância s entre um objeto e uma lente e a distância s’ entre a lente e a sua imagem real, em vários pontos. O resultado dessas medições é apresentado na figura abaixo. Examinando-se cuidadosamente o gráfico concluiu-se que: P 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 10 a) a distância focal da lente é de 10 cm; b) a distância focal da lente é de 100 cm; c) a distância focal da lente é de 8 cm; d) a distância focal da lente é de 2 cm; e) nenhuma das repostas acima é satisfatória. 55 - (ITA-90) Uma pequena lâmpada é colocada a 1,0 m de distância de uma parede. Pede-se a distância a partir da parede em que deve ser colocada uma lente de distância focal 22,0 cm para produzir na parede uma imagem nítida e ampliada da lâmpada. a)14 cm b)26,2 cm c)67,3 cm d)32,7 cm e) Outro valor. 56 - (ITA-90) Luz linearmente polarizada (ou plano- polarizada) é aquela que: a) apresenta uma só freqüência; b) se refletiu num espelho plano; c) tem comprimento de onda menor que o da radiação ultravioleta; d) tem a oscilação, associada a sua onda, paralela a um plano; e) tem a oscilação, associada a sua onda, na direção de propagação. Observação: Explique no caderno de respostas o que é luz polarizada. 57 - (ITA-90) Num tubo de raios catódicos tem-se um filamento F que libera elétrons quando aquecido, e uma placa aceleradora P que é mantida num potencial mais alto que o filamento. O filamento fica a uma distância d da placa. A placa tem, ainda, um orifício que permite a passagem dos elétrons que vão se chocar com uma tela que fluoresce quando os mesmos a atingem. Nestas condições: a) se aumentarmos a distância d entre o filamento e a placa P, a energia cinética com que os elétrons chegam àplaca aumenta; b) o aumento da distância d faz com que a energia cinética dos elétrons diminua; c) a energia cinética dos elétrons não depende da distância entre o filamento e a placa, mas só de V, a diferença de potencial entre o filamento e a placa aceleradora; d) a energia cinética dos elétrons só depende da temperatura do filamento; e) nenhuma das afirmativas acima é verdadeira. 58 - (ITA-89) Por uma questão de conveniência experimental, o ponto focal de uma lente delgada convergente teve de ser posicionado fora do eixo da lente por meio de um espelho plano, indicado em corte (e) na abcissa do gráfico anexo. Complete o desenho e determine, aproximadamente, as coordenadas (x,y) do foco e distância focal da lente. x (mm) y (mm) f (mm) A ) 60 10 65 B) 84 36 100 C ) 80 30 95 D ) 74 24 83 E ) 103 54 125 59 - (ITA-89) Realizou-se uma experiência de interferência, com duas fendas estreitas, conforme a feita por Young, com luz de comprimento de onda igual s 500 mm. Sabendo-se que a separação entre s fendas era de 1,0 mm, pode-se calcular a distância d entre duas franjas claras consecutivas, observadas num anteparo colocado a 5,0 m das fendas. Considere tansen . A distância d vale aproximadamente : 11 A ) 0,25 cm D ) 1,00 cm B ) 0,10 cm E ) 0,75 cm C ) 0,50 cm 60 - (ITA-88) Um raio luminoso propaga-se do meio (1) de índice de refração n 1 . para o meio (2) de índice de refração n 2 , então : ( ) A. se n1 > n2 o ângulo de incidência será maior que o ângulo de refração ; ( ) B. se n1 < n2 o ângulo de incidência será menor que o ângulo de refração e não ocorrerá reflexão ; ( ) C. se n1 > n2 pode ocorrer o processo de reflexão total , e o feixe refletido estará defasado em relação ao feixe incidente de rad ; ( ) D. se n1 < n2 pode ocorrer o processo de reflexão total, e o feixe refletido estará em fase com o feixe incidente ; ( ) E. se n1 > n2 pode ocorrer o processo de reflexão total, e o feixe refletido estará em fase com o feixe incidente. 61 - (ITA-88) Uma bolha de sabão tem espessura de 5.000 Å (1 Å = 10 -10m). O índice de refração deste filme fino é 1,35. Ilumina-se esta bolha com luz branca. Conhecem-se os intervalos aproximados em comprimento de onda para a região do visível, conforme abaixo : 3.800 - 4.400 Å - violeta 4.400 - 4.900 Å - azul 4.401 - 5.600 Å - verde 5.600 - 5.900 Å - amarelo 5.601 - 6.300 Å - laranja 6.300 - 7.600 Å - vermelho As cores que não serão refletidas pela bolha de sabão são : ( ) A. violeta, verde, laranja. ( ) C. verde , laranja. ( ) B. azul, amarelo, vermelho. ( ) D. azul, amarelo. ( ) E. azul, vermelho. 62 - (ITA-87) Numa experiência em que se mediu a razão R entre a energia luminosa refletida e a energia luminosa incidente na interface entre dois meios de índices de refração n1 e n2 em função do ângulo de incidência , obteve-se o gráfico abaixo, onde R é dada em porcentagem. Das afirmativas: I - n2 < n1 II - n1/n2 > 1,4 III - a razão entre a energia refletida e a refratada a 300 é maior que 0,2. IV - para >420 a luz é completamente refratada. V - o raio refratado está mais afastado da normal do que o raio incidente. podemos dizer que: ( ) A. Apenas I e II estão corretas. ( ) B. I, III e V estão corretas. ( ) C. Apenas III e V estão corretas. ( ) D. I, II e V estão corretas. ( ) E. II, IV e V estão corretas. 63 - (ITA-87) Uma pequena lâmpada L pende de uma de uma mola e executa oscilações verticais cuja equação é Y = 2,0 cos 4,0t, sendo Y medido em mm e t em segundos. Uma lente delgada convergente, de distância focal f = 15cm é colocada a 20cm do centro de oscilação da lâmpada e a imagem é projetada num anteparo. A equação que representa o movimento dessa imagem é: ( ) A. Y’= 6,0 cos(4,0t + ) ( ) B. Y’= 2,0 sen 4,0t ( ) C. Y’= 6,0 cos (4,0t + /2) ( ) D. Y’= 2,0 cos 4,0t ( ) E. Y’= -3,0 cos 4,0t 64 - (ITA-87) Numa experiência de Óptica, um analisador de polarização é disposto com seu plano de polarização formando um ângulo de 600 com plao de vibração de um feixe luminoso plano-polarizado. A relação entre a intensidade transmitida e a intensidade incidente é: ( ) A. 1/2 ( ) B. 3/4 ( ) C. 1/4 ( ) D. 3 / 2 ( ) E. 0 12 65 - (ITA-86) Sobre uma película de água e sabão com índice de refração n = 1,35 incide perpendicularmente uma luz branca. A espessura mínima para que os raios refletidos tenham coloração verde ( = 5,25 x 10 -7 m) é de : A ) 1,94 x 10 -7 m B ) 2,92 x 10 -7 m C ) 3,98 x 10 -7 m D ) 4,96 x 10 -8 m E ) 9,72 x 10 -8 m 66 - (ITA-86) Um reservatório cúbico de paredes opacas e arestas a 40 cm, acha-se disposto de tal maneira que o observador não vê o seu fundo (ver figura). A que nível mínimo devemos preencher este cubo com água, para que o observador possa ver uma mancha negra, pontual M, que se encontra no fundo do recipiente, a uma distância b = 10 cm do ponto D ? Obs: Índice de refração para a água, na região do visível, n 1,33. A ) 21 cm B ) 27 cm C ) 32 cm D ) 18 cm E ) nenhum dos valores anteriores 67 - (ITA-85) A figura abaixo representa uma lente delgada L a qual forma sobre um anteparo, uma imagem real I de um objeto real O. A lente é circular esférica e o eixo óptico tem a posição indicada. Suponhamos agora que com um material opaco disposto entre o objeto e a lente bloqueamos toda a parte que corresponde ao semi-círculo superior da lente. Nessas condições : A ) a imagem desaparece do anteparo. B ) a imagem fica fora de foco. C ) a imagem não desaparece mas fica mais tênue. D ) a imagem se torna virtual. E ) nada se pode afirmar se não conhecermos a posição exata do material opaco. 68 - (ITA-85) Um telescópio astrônomo tipo refrator é provido de uma objetiva de 1000 mm de distância focal. Para que o seu aumento angular seja de aproximadamente 50 vezes a distância focal da ocular deverá ser de : A ) 10 mm B ) 50 mm C ) 150 mm D ) 25 mm E ) 20 mm Observação : Na justificativa, demonstre a expressão utilizada. 69 - (ITA-84) O índice de refração de um lente plano- côncava é n2 1,5 e o raio de curvatura é R2 30 centímetros. Quando imersa no ar (n1 = 1) a lente comporta-se como uma lente divergente de distância focal f = - 60 cm. Ao se colocar esta mesma lente num meio de índice de refração 3 pode-se afirmar que: A) a lente continuará divergente de distância focal de 60 cm. B) a lente se comportará como lente convergente de distância focal de 60 cm. C) a lente comportará como lente divergente de distância focal de valor diferente de 60 cm. D) a lente se comportará como lente convergente de distância de 60 cm. E) a lente se comportará como um espelho côncavo. 13 70 - (ITA-83) Para a determinação do índice de refração n1 de uma lâmina fina de vidro ( L ) foi usado o dispositivo da figura, em que C representa a metade de um cilindro de vidro opticamente polido, de índice de refração n2 = 1,80. Um feixe fino de luz monocromática é feito incidir no ponto P, sob um ângulo , no plano do papel. Observa-se que, para 45 0 o feixe é inteiramente refletido na lâmina. Qual é o valor de n1 ? ( A ) 1,00 ( B ) 1,27 ( C ) 2,54 ( D ) 1,33 ( E ) 1,41 71 - (ITA-83) Uma lente A, convergente fA = 10 cm , é justaposta a outra lente convergente B fB = 5 cm . A lente equivalente é: ( A ) Divergente e f = 3,33 cm ( B ) Divergente e f = 5,2 cm ( C ) Convergente e f = 5,2 cm ( D ) Convergente e f = 15 cm ( E ) Convergentee f = 3,33 cm 14 GABARITO 1 D 2 D 3 B 4 D 5 C 6 A 7 A 8 C 9 B 10 E 11 D 12 E 13 B 14 C 15 C 16 C 17 C 18 A 19 E 20 C/E 21 A 22 C 23 E 24 E 25 C 26 B 27 C 28 C 29 B 30 C 31 A 32 D 33 E 34 D 35 D 36 D 37 E 38 D 39 B 40 E 41 C 42 E 43 D 44 E 45 B 46 D 47 C 48 D 49 B 50 D 51 C 52 C 53 C 54 A 55 C 56 D 57 C 58 D 59 A 60 E 61 E 62 D 63 A 64 C 65 E 66 B 67 C 68 E 69 B 70 B 71 E 1 Prova de Trabalho e Energia – ITA 1 - (ITA-12) Acredita-se que a colisão de um grande asteróide com a Terra tenha causado a extinção dos dinossauros. Para se ter uma idéia de um impacto dessa ordem, considere um asteróide esférico de ferro, com 2 km de diâmetro, que se encontra em repouso quase no infinito, estando sujeito somente à ação da gravidade terrestre. Desprezando as forças de atrito atmosférico, assinale a opção que expressa a energia liberada no impacto, medida em número aproximado de bombas de hidrogênio de 10 megatons de TNT. a) 1 b) 10 c) 500 d) 50.000 e) 1.000.000 2 - (ITA-10) A temperatura para a qual a velocidade associada à energia cinética média de uma molécula de nitrogênio; N2, é igual à velocidade de escape desta molécula da superfície da Terra é de, aproximadamente, A) 1,4 x 105 K. B) 1,4 x 108 K. C) 7,0 x 1027 K. D) 7 9 x 104 K E) 8,4 x 1028 K. 3 - (ITA-10) Uma máquina térmica opera segundo o ciclo JKLMJ mostrado no diagrama T-S da figura. Pode- se afirmar que A) o processo JK corresponde a uma compressão isotérmica. B) o trabalho realizado pela máquina em um ciclo é W=(T2-T1)(S2-S1). C) o rendimento da máquina é dado por = 1- 2 1 T T . D) durante o processo LM uma quantidade de calor QLM = T1(S2 – S1) é absorvida pelo sistema. E) outra máquina térmica que opere entre T2 e T1 poderia eventualmente possuir um rendimento maior que a desta. 4 - (ITA-10) No processo de fotossíntese, as moléculas de clorofila do tipo o, nas plantas verdes apresentam um pico de absorção da radiação eletromagnética no comprimento de onda = 6,80 x 10-7m. Considere que a formação de glicose (C6H12O6) por este processo de fotossíntese é descrita, de forma simplificada, pela reação: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 Sabendo-se que a energia total necessária para que uma molécula de CO2 reaja é de 2,34 x 10-18 J o numero de fótons que deve ser absorvido para formar 1 mol de glicose é A) 8. B) 24. C) 48. D) 120. E) 240. 5 - (ITA-08) Um elétron e um pósitron, de massa m = 9,11 x 10-31 kg, cada qual com energia cinética de 1,20 MeV e mesma quantidade de movimento, colidem entre si em sentidos opostos. Neste processo colisional as partículas aniquilam-se, produzindo dois fótons 1 e 2. Sendo dados: constante de Planck h = 6,63 x 10-34J.s; velocidade da luz c = 3,00 x 108 m/s; 1 eV = 1,6 x 10-19 J; 1 femtometro = 1 fm = 1 x 10-15 m, indique os respectivos valores de energia E e do comprimento de onda dos fótons. A) E=1,20 MeV; = 2435 fm B) E =1,20 MeV; = 1035 fm C) E =1,71 MeV; =726 fm D) E = 1,46 MeV; = 0,28 x 10-2 fm E) E = 1,71 MeV; = 559 fm 6 - (ITA-06) Sejam o recipiente (1), contendo 1 mol de H2 (massa molecular M = 2) e o recipiente (2) contendo 1 mol de He (massa atômica M = 4) ocupando o mesmo volume, ambos mantidos a mesma pressão. Assinale a alternativa correta: a) A temperatura do gás no recipiente 1 é menor que a temperatura do gás no recipiente 2. b) A temperatura do gás no recipiente 1 é maior que a temperatura do gás no recipiente 2. c) A energia cinética média por molécula do recipiente 1 é maior que a do recipiente 2. d) O valor médio da velocidade das moléculas no recipiente 1 é menor que o valor médio da velocidade das moléculas no recipiente 2. e) O valor médio da velocidade das moléculas no recipiente 1 é maior que o valor médio da velocidade das moléculas no recipiente 2. 7 - (ITA-04) Num experimento que usa o efeito fotoelétrico, ilumina-se sucessivamente a superfície de um metal com luz de dois comprimentos de onda diferentes, 1 e 2, respectivamente. Sabe-se que as 2 velocidades máximas dos fotoelétrons emitidos são, respectivamente, v1 e v2, em que v1 = 2v2. Designando C a velocidade da luz no vácuo, e h constante de Planck, pode-se, então, afirmar que a função trabalho do metal é dada por: a) 21 21 hC2 c) 21 12 3 hC4 e) 21 211 3 hC2 b) 21 12 hC2 d) 21 21 3 hC4 8 - (ITA-02) Um corpo de massa M, mostrado na figura, é preso a um fio leve, inextensível, que passa através de um orifício central de uma mesa lisa. Considere que inicialmente o corpo se move ao longo de uma circunferência, sem atrito. O fio é, então, puxado para baixo, aplicando-se uma força F , constante, a sua extremidade livre. Podemos afirmar que: a) O corpo permanecerá ao longo da mesma circunferência. b) A força F não realiza trabalho, pois é perpendicular à trajetória. c) A potência instantânea de F é nula. d) O trabalho de F é igual à variação da energia cinética do corpo. e) O corpo descreverá uma trajetória elíptica sobre a mesa. 9 - (ITA-01) Uma bola cai, a partir do repouso, de uma altura h, perdendo parte de sua energia ao colidir com o solo. Assim, a cada colisão sua energia decresce de um fator k. Sabemos que após 4 choques com o solo, a bola repica até uma altura de 0,64 h. Nestas condições, o valor do fator k é a) 10 9 b) 5 52 c) 5 4 d) 4 3 e) 8 5 10 - (ITA-98) Um relógio de pêndulo simples é montado no pátio de um laboratório em Novosibirsk na Sibéria, utilizando um fio de suspensão de coeficiente de dilatação 1 x 10-5 °C-1 . O pêndulo é calibrado para marcar a hora certa em um bonito dia de verão de 20 °C. Em um dos menos agradáveis dias do inverno, com a temperatura a – 40 °C, o relógio: a) adianta 52 s por dia. b) adianta 26 s por dia. c) atrasa 13 s por dia. d) atrasa 26 s por dia. e) atrasa 52 s por dia. 11 - (ITA-94) Na figura, o objeto de massa m quando lançado horizontalmente do ponto A com velocidade Va atinge o ponto B após percorrer quaisquer dos três caminhos contidos num plano vertical (ACEB, ACDEB, ACGFEB). Sendo g a aceleração gravitacional e o coeficiente de atrito em qualquer trecho; T1, T2, T3 e Vb1, Vb2, Vb3 os trabalhos realizados pela força de atrito e as velocidades no ponto B, correspondentes aos caminhos 1, 2, e 3 respectivamente podemos afirmar que: a) T1 < T2 < T3 e Vb1 > Vb2 > Vb3 b) T1 < T2 <T3 e Vb1 = Vb2 = Vb3 c) T1 = T2 = T3 e Vb1 > Vb2 > Vb3 d) T1 > T2 >T3 e Vb1 < Vb2 < Vb3 e) T1 = T2 = T3 e Vb1 = Vb2 = Vb3 12 - (ITA-93) Suponha uma partícula que se move sob ação de uma força conservativa. A variação da energia potencial (Ep) com respeito ao tempo (t) é mostrada na figura a seguir. Qual dos gráficos seguintes pode apresentar a energia cinética da partícula? a) b) 1 2 3 4 Ec(J) 0 2 1 t(s) Ec(J) 1 2 3 4 0 2 1 t(s) t(s) 4 Ep(J) 1 2 3 0 2 1 3 c) d) e) Mais de um gráfico mostrado anteriormente pode apresentar a energia cinética da partícula. 13 - (ITA-92) Na questão no 1: a) Calcule o trabalho W realizado pela força F para fazer subir lentamente (v = 0) a massa M em termos da variação da energia potencial de M, desde a posição em que o fio está na vertical até a situação indicada no desenho. b) Verifique se é possível calcular esse trabalho como o produto de F, já calculada, pelo deslocamento d.