08 - Simulado Ime - Semana 2.docx

SIMULADO pH CONCURSO DE ADMISSÃO AO CURSO DE FORMAÇÃO E GRADUAÇÃO QUESTÕES DE FÍSICA

1ª Questão:

Valor 1,00

Um aluno do curso de Engenharia decidiu praticar um esporte radical e saltar de bungee jump. Após criar coragem, o aluno foi até uma ponte de altura h = 25 m e preparou todo o aparato. O comprimento e a propriedade elástica da corda foram escolhidos de tal forma que a velocidade do aluno deve ser reduzida a zero no instante em que sua cabeça tangencia a superfície da água. Uma extremidade da corda elástica foi amarrada em seu pé e a outra presa na ponte. Após algum tempo de preparação, o aluno, que possui 2 metros de altura, salta a partir da posição vertical e um cheiro desagradável se propaga pelo ambiente. Sabe-se que o aluno está na iminência de ser freado quando se encontra com a cabeça a 8 metros da água. a) Encontre o comprimento da corda relaxada. b) Encontre o módulo da máxima velocidade e a máxima aceleração, em função de g (aceleração da gravidade), sentidas pelo aluno durante o salto. Despreze a massa da corda e considere a massa do aluno uniformemente distribuída pelo seu corpo.

2ª Questão:

Valor 1,00

A figura abaixo mostra duas placas homogêneas de faces paralelas, que servem como meio condutor de calor entre dois reservatórios térmicos de temperaturas T 1 = 100ºC e T2 = 200ºC. As superfícies das placas transversais ao fluxo possuem áreas iguais a A. Além disso, as placas têm espessuras e 1 e e2 e são compostas por materiais de condutibilidade térmica k1 e k2, respectivamente.

Sabendo-se que e2  2e1  2 m e k 2  3k1 , esboce o gráfico da temperatura em função da distância x, informando os pontos iniciais e finais, assim como o ponto referente ao contato entre as placas.

3ª Questão:

Valor 1,00

No sistema acima, um bloco de massa m encontra-se em cima de um prisma triangular sobre um plano inclinado cujo ângulo de inclinação com a horizontal é  . Desprezando todos os atritos, determine: a) A aceleração a de descida do prisma triangular ladeira abaixo; b) A aceleração de descida do bloquinho em relação ao prisma.

4ª Questão:

Valor 1,00

Uma esfera metálica B de raio interior r1 = 50 cm e raio exterior r2 = 54 cm contém uma carga qB  2 C . Efetua-se em B um orifício grande o suficiente para poder introduzir uma esfera de raio r A = 5 cm, também metálica, através de um fio não condutor. Essa esfera possui carga qA  1 C (figura acima). A esfera A encontra-se no centro da esfera B. Desprezando o pequeno efeito causado pelo orifício na distribuição das cargas, determine: a) O potencial em que se encontra a parte externa da esfera B b) A diferença de potencial VAB entre as esferas A e B (externo), indicando qual potencial é maior. c) Suponha que um fio condutor una as esferas A e B. Explique o que acontece e indique a quantidade de carga que permanece na esfera A baseado no cálculo de VAB. d) Encontre a variação de energia potencial elétrica ocorrida no item (c) em comparação com a situação do item (a). Dado: Constante eletrostática do meio: 9 x 109 Nm2/C2

5ª Questão:

Valor 1,00

Uma proveta de comprimento L é preenchida com gás hidrogênio a uma pressão P1 e é fechada por um êmbolo móvel e leve. Submerge-se a proveta em um recipiente com mercúrio até a profundidade H, conforme mostrado na figura acima. Determine que parte x da proveta estará com gás hidrogênio nessas condições e encontre os possíveis valores de H para que o problema tenha solução. Considere que a temperatura do hidrogênio não se altera. Dados: Densidade do mercúrio:  Pressão atmosférica: P0

6ª Questão:

Valor 1,00

Um cilindro contém oxigênio à pressão de 2 atmosferas e ocupa um volume de 3 litros à temperatura de 300 K. O gás, cujo comportamento é considerado ideal, executa um ciclo termodinâmico através dos seguintes processos: Processo 1-2: aquecimento à pressão constante até 500 K. Processo 2-3: dobra-se o volume à temperatura constante. Processo 3-4: resfriamento à pressão constante até 300 K. Processo 4-5: aquecimento à volume constante até 360 K. Processo 5-1: variação linear de pressão em relação ao volume até o estágio inicial. Ilustre os processos em um diagrama pressão-volume indicando os valores das pressões e volumes em cada estágio e determine: (a) o trabalho executado pelo gás, em Joules, durante o ciclo; (b) a função Q(V), sendo Q calor e V volume no processo 5-1; (c) o calor liberado pelo gás ao longo de todo ciclo. Dado: 1 atm = 1x105 N/m2 e a quantidade de gás no cilindro é inalterada durante o processo. ln(2)  0, 69

7ª Questão:

Valor 1,00

Num condensador plano a ar, as armaduras são separadas por distância d = 4,0 cm e estão submetidas à diferença de potencial invariável U = 1,00 x 105 volts. Introduz-se no condensador uma lâmina de poliestireno do tamanho das armaduras e tendo metalizadas ambas as faces, conforme figura abaixo. Para evitar danos ao condensador, o campo elétrico não deve ultrapassar 3,0 x 106 V/m no ar e 2,0 x 107 V/m no poliestireno, cuja permissividade

relativa é εr = 2,5. Desprezando efeito de bordos, determinar a maior espessura, em centímetros, que pode ter a lâmina introduzida.

8ª Questão:

Valor 1,00

Um halter não simétrico, ou seja, com massas diferentes em cada lado da haste, é deixado cair de uma altura H = 1,25 metros em relação ao chão. No ponto em que o halter cai, há pedaços de borracha que fazem com que o impacto não seja direto no chão e o danifique. No entanto, as borrachas se degradam a uma temperatura T = 40 oC, e assim, caso haja impacto após atingirem essa temperatura, esse será diretamente com o chão. Considerando que a cada choque na borracha toda energia dissipada é transformada em calor e que esse calor leva um tempo  t para elevar a temperatura das borrachas, sendo  t maior que o intervalo de contato esfera-borracha e menor que o intervalo de tempo entre dois choques consecutivos, determine: a) A quantidade de choques necessários para que uma das esferas passe a se chocar, em seguida, com o chão; b) A velocidade angular de giro do halter, em relação ao centro de massa do halter, logo após uma das esferas se chocar pela primeira vez diretamente com o solo. Dados: Coeficiente de restituição esfera (qualquer uma delas) com a borracha: e B = 0,60 Coeficiente de restituição esfera (qualquer uma delas) com o chão: e C = 0,25 Aceleração da gravidade: g = 10 m/s2 Capacidade térmica da borracha: 10 J/oC M = 1,2m = 6 kg log(15) = 1,18 ; log(36) = 1,56 Temperatura inicial das borrachas: 306 K Comprimento do halter: 66 cm Despreze a espessura da borracha, as dimensões das esferas e a resistência do ar.

9ª Questão:

Valor 1,00

Em um rio, distante 90 metros da margem inferior, encontra-se ancorada uma balsa. A velocidade da correnteza do rio junto a margem inferior é nula, e cresce proporcionalmente conforme se afasta da mesma, de maneira que no ponto onde a balsa se encontra a velocidade é de 2,0 m/s. Em um ponto na margem inferior, bem a frente da balsa, conforme mostrado na figura, encontra-se uma canoa parada. a) Encontre o ângulo  em que deve sair a canoa da margem para que sem mudar o vetor velocidade (em relação ao rio) durante o trajeto, encontre a balsa. Considere que o módulo da velocidade da canoa é 2,0 m/s. b) Encontre o tempo necessário que a canoa levará para percorrer todo o caminho conforme as condições indicadas no item (a). c) Encontre o intervalo de velocidades (módulo) no qual a canoa não consegue encontrar a balsa. Despreze as dimensões da canoa e da balsa. 10ª Questão:

Valor 1,00

Um cilindro é fechado em ambas as extremidades e tem paredes isolantes. Ele é dividido em dois compartimentos por um pistão metálico fino pintado com tinta térmica (isolante térmico), conforme mostrado na figura a. O compartimento da esquerda contém 1,00 mol de oxigênio, enquanto que o compartimento da direita contém 1,00 mol de nitrogênio. Inicialmente, os dois compartimentos têm volumes iguais e temperaturas 550 K e 250 K. Em determinado momento, o pistão central é solto e passa a se mover lentamente até alcançar uma posição de equilíbrio. Determine a temperatura final em cada compartimento. Dados: Cp = 3,5R para ambos os gases. Considere que o trabalho realizado por um gás é igual ao trabalho sofrido pelo outro.

5  11   

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 0, 57