1º simulado discursivo - 2014 ime física

1º SIMULADO DISCURSIVO - 2014
IME
FÍSICA
Questão 1
Considere o veículo de massa M percorrendo uma curva inclinada, de ângulo , com raio R constante, a uma
velocidade V. Supondo que o coeficiente de atrito dos pneus com o solo seja , calcule as velocidades mínima
e máxima com que este veículo pode percorrer esta curva, sem deslizamento.
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Questão 2
A figura mostra uma estrutura em
equilíbrio, formada por uma barra BD,
dois cabos AD e DE, e uma viga
horizontal CF. A barra é fixada em B. Os
cabos, de seção transversal circular de 5
mm de diâmetro, são inextensíveis e
fixados nos pontos A, D e E. A viga de
material uniforme e homogêneo é
apoiada em C e sustentada pelo cabo
DE. Ao ser colocado um bloco de 100 kg
de massa na extremidade F da viga,
determine:
a) a força no trecho ED do cabo;
b) as reações horizontal e vertical no
apoio C da viga;
c) as reações horizontal e vertical no apoio B da barra.
Dados:
aceleração da gravidade: 10 m/s²;
densidades lineares de massa: 1  30 kg / m, 2  20 kg / m, 3  10 kg / m
20  4,5
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Questão 3
No eixo de uma roldana móvel foi pendurada uma carga de peso P, como na figura. Desprezando as massas
das roldanas e da corda, determine:
a) Qual o módulo da força F para que a carga P mova-se para cima com aceleração a?
b) Qual o módulo da força F para que a carga P fique em repouso?
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Questão 4
Ao analisar o funcionamento de uma geladeira de 200 W, um inventor percebe que a serpentina de
refrigeração se encontra a uma temperatura maior que a ambiente e decide utilizar este fato para gerar energia.
Ele afirma ser possível construir um dispositivo que opere em um ciclo termodinâmico e que produza 0,1 hp.
Baseado nas Leis da Termodinâmica, discuta a validade da afirmação do inventor. Considere que as
temperaturas da serpentina e do ambiente valem, respectivamente, 30°C e 27°C. Suponha também que a
temperatura no interior da geladeira seja igual a 7°C.
Dado: 1 hp = 0,75 kW
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Questão 5
Observe a figura abaixo. Os dois compartimentos, isolados entre si, contêm um gás perfeito à mesma
temperatura, e são separados por um êmbolo livre. Na situação mostrada, V1 = 2V2. Através de um processo
isotérmico, retira-se parte da massa do compartimento 1 até que o volume de 2 seja o dobro de 1. Determine a
fração de massa retirada do compartimento 1.
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Questão 6
(FAAP-SP) A figura mostra um espelho plano AB retangular e vertical de altura 175cm e uma pessoa ereta, de
estatura 180cm, cujos olhos distam 10cm do topo de sua cabeça. Abandona-se um espelho do repouso na
posição indicada. Durante quanto tempo a pessoa consegue ver sua imagem no espelho de corpo inteiro, mantendo imóvel sua cabeça e simplesmente mudando a direção do olhar?
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Questão 7
Ao encher um recipiente com água, o som fica mais agudo com o passar do tempo.
a) Explique porque isso ocorre;
b) Determine uma expressão para a frequência fundamental do som em função do tempo, para o caso de um
recipiente cilíndrico com 6cm de diâmetro e 30cm de altura, sabendo que a vazão do líquido é de 30cm3/s.
Suponha que a velocidade do som no ar no interior do recipiente seja 340m/s.
c) Determine o intervalo de tempo que o tubo produzirá o som.
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Questão 8
Uma partícula de carga 5·10–4 C e massa 1,6·10–3 kg é lançada com velocidade de 102 m/s, perpendicularmente ao campo elétrico uniforme produzido por placas paralelas de comprimento igual a 20 cm, distanciadas 2
cm entre si. A partícula penetra no campo, em um ponto equidistante das placas, e sai tangenciando a borda
da placa superior, conforme representado na figura abaixo. Desprezando a ação gravitacional, determine, em
N/C, a intensidade do campo elétrico e o valor da tangente do ângulo de saída da partícula (formado com a
horizontal).
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Questão 9
O circuito indicado abaixo é composto de uma bateria não ideal e de uma carga resistiva (lâmpada L). O gráfico representa acurva característica tensão U versus corrente I que a bateria fornece a diferentes cargas.
Considere que a bateria esteja operando com uma particular lâmpada, à qual fornece a particular corrente I =
6,0 A . Determine
A) a força eletromotriz da bateria;
B) a resistência interna da bateria;
C) a resistência dessa particular lâmpada;
D) a potência elétrica dissipada por essa lâmpada e o rendimento (eficiência) da bateria nessa situação de operação.
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Questão 10
Considere um circuito constituído por um gerador de tensão E = 122,4 V, pelo qual passa uma corrente I = 12
A, ligado a uma linha de transmissão com condutores de resistência r = 0,1Ω. Nessa linha encontram-se um
motor e uma carga de 5 lâmpadas idênticas, cada qual com resistência R = 99Ω, ligadas em paralelo, de acordo com a figura.
Determinar a potência absorvida pelo motor, PM, pelas lâmpadas, PL, e a dissipada na rede, PR.
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