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ITA — Vestibular 2017 — Prova de Física

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

ITAMédio

30 questões nesta prova · página 1 de 2 · 18 com gabarito

Física Análise Dimensional

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

Gabarito disponível

Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Ondas gravitacionais foram previstas por Einstein em 1916 e diretamente detectadas pela primeira vez em 2015. Sob determinadas condições, um sistema girando com velocidade angular w irradia tais ondas com potência proporcional a Gcᵝ Qᵞ wᵟ, em que G é a constante de gravitação universal; c, a velocidade da luz e Q, uma grandeza que tem unidade em kg.m². Assinale a opção correta.
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Análise dimensional da potência de ondas gravitacionais.

Potência: ML²T⁻³. Com P ∝ G^a c^β Q^γ ω^δ, tem-se massa: −a+γ=1; comprimento: 3a+β+2γ=2; tempo: −2a−β−δ=−3. Para β = −5, γ = 2 e δ = 6, a = 1 e as três equações se verificam.

Análise das alternativas

B, C, D e E não satisfazem simultaneamente as três equações dimensionais, para nenhum valor de a.

Referência: Análise dimensional.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Física Estática — Equilíbrio de Corpos Extensos com Atrito

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

Gabarito disponível

Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Um bastão rígido e uniforme, de comprimento L, toca os pinos P e Q fixados numa parede vertical, interdistantes de a, conforme a figura. O coeficiente de atrito entre cada pino e o bastão é μ, e o ângulo deste com a horizontal é α. Assinale a condição em que se torna possível o equilíbrio estático do bastão.

Bastão inclinado de um ângulo α com a horizontal, apoiado em dois pinos: P, na extremidade inferior, e Q, acima do bastão, a uma distância a de P medida ao longo do bastão; o comprimento total do bastão é L.
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Física Dinâmica — Atrito em Referencial Acelerado

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

Gabarito disponível

Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Na figura, o vagão move-se a partir do repouso sob a ação de uma aceleração a constante. Em decorrência, desliza para trás o pequeno bloco apoiado em seu piso de coeficiente de atrito μ. No instante em que o bloco percorrer a distância L, a velocidade do bloco, em relação a um referencial externo, será igual a

Vagão sobre rodas com aceleração a para a direita; um pequeno bloco está no piso, junto à parede traseira direita do vagão; uma cota L indica o comprimento interno do piso a partir da parede esquerda.
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Física Eletrostática — Capacitância e Potencial de Condutores Esféricos

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

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Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Carregada com um potencial de 100 V, flutua no ar uma bolha de sabão condutora de eletricidade, de 10 cm de raio e 3,3 × 10⁻⁶ cm de espessura. Sendo a capacitância de uma esfera condutora no ar proporcional ao seu raio, assinale o potencial elétrico da gota esférica formada após a bolha estourar.
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Potencial da gota após a bolha estourar.

O volume da casca é 4πR²t, igual ao da gota, (4/3)πr³. Logo r³ = 3R²t = 3·(0,1)²·3,3×10⁻⁸ ≈ 10⁻⁹ m³, então r ≈ 10⁻³ m. A carga se conserva e C ∝ raio, então V' = V·R/r = 100·(0,1/10⁻³) = 10 kV.

Análise das alternativas

A, B, C e D não decorrem da conservação de volume e carga, que fornece 10 kV.

Referência: Capacitância de esfera condutora; conservação da carga.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Física Dinâmica — Atrito

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

Gabarito disponível

Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Considere um automóvel com tração dianteira movendo-se aceleradamente para a frente. As rodas dianteiras e traseiras sofrem forças de atrito respectivamente para:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Atrito nas rodas de carro com tração dianteira.

As rodas dianteiras, motrizes, empurram o solo para trás e recebem atrito para frente, o que acelera o carro. As traseiras não são motrizes e tendem a ficar mais lentas que o carro, então o atrito sobre elas aponta para trás.

Análise das alternativas

A) Só as dianteiras têm atrito para frente. C) e D) invertem o sentido nas dianteiras. E) As traseiras sofrem atrito (estático) de rolamento.

Referência: Dinâmica: atrito estático em rodas motrizes e livres.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Física Oscilações — Pêndulo Simples

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

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Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Na figura, um tubo fino e muito leve, de área de seção reta S e comprimento a, encontra-se inicialmente cheio de água de massa M e massa específica ρ. Graças a uma haste fina e de peso desprezível, o conjunto forma um pêndulo simples de comprimento L medido entre o ponto de suspensão da haste e o centro de massa inicial da água. Posto a oscilar, no instante inicial começa a pingar água pela base do tubo a uma taxa constante r = −ΔM/Δt. Assinale a expressão da variação temporal do período do pêndulo.

Pêndulo: haste presa ao teto, com um tubo de comprimento a na extremidade inferior; L é medido do ponto de suspensão até o centro do tubo.
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Física Estática — Equilíbrio de Corpos Extensos

ITA Médio

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Questão anulada

Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Na figura, a extremidade de uma haste delgada livre, de massa m uniformemente distribuída, apoia-se sem atrito sobre a massa M do pêndulo simples. Considerando o atrito entre a haste e o piso, assinale a razão M/m para que o conjunto permaneça em equilíbrio estático.

Pêndulo simples preso ao teto, com fio formando ângulo θ com a vertical tracejada e massa M na extremidade; uma haste de massa m apoiada no piso, formando ângulo φ com a mesma vertical, tem a extremidade superior encostada na massa M.
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Física Eletrodinâmica — Carga e Corrente Elétrica

ITA Médio

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Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Em um experimento no vácuo, um pulso intenso de laser incide na superfície de um alvo sólido, gerando uma nuvem de cargas positivas, elétrons e átomos neutros. Uma placa metálica, ligada ao terra por um resistor R de 50 Ω, é colocada a 10 cm do alvo e intercepta parte da nuvem, sendo observado no osciloscópio o gráfico da variação temporal da tensão sobre o resistor. Considere as seguintes afirmativas:
I. A área indicada por M no gráfico é proporcional à carga coletada de elétrons, e a indicada por N é proporcional à de cargas positivas coletadas.
II. A carga total de elétrons coletados que atinge a placa é aproximadamente do mesmo valor (em módulo) que a carga total de cargas positivas coletadas, e mede aproximadamente 1 nC.
III. Em qualquer instante a densidade de cargas positivas que atinge a placa é igual à de elétrons.

À esquerda, laser incidindo em um alvo e gerando uma nuvem que se expande até uma placa metálica ligada ao terra por um resistor R, com um osciloscópio medindo a tensão em R. À direita, gráfico Tensão [V] (de −0,20 a 0,20) × Tempo [μs] (de 0 a 2,0): a curva fica negativa até cerca de 1,0 μs, com mínimo próximo de −0,14 V em torno de 0,85 μs (região M), e depois positiva, com máximo próximo de 0,14 V em torno de 1,15 μs (região N), decaindo até zero perto de 2,0 μs.

Esta(ão) correta(as) apenas
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Física Física Moderna — Efeito Fotoelétrico

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

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Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Uma placa é feita de um metal cuja função trabalho W é menor que hν, sendo ν uma frequência no intervalo do espectro eletromagnético visível e h a constante de Planck. Deixada exposta, a placa interage com a radiação eletromagnética proveniente do Sol absorvendo uma potência P. Sobre a ejeção de elétrons da placa metálica nesta situação é correto afirmar que os elétrons
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Resolução comentada

Efeito fotoelétrico com W < hν.

Como hν > W, os elétrons podem ser ejetados instantaneamente, sem tempo de acúmulo de energia. Sua energia cinética é hν − (energia de ligação do elétron no metal), que varia de elétron para elétron, pois depende da profundidade em que estavam. Essa energia vai até o máximo hν − W.

Análise das alternativas

A) e E) afirmam que há atraso, o que contraria o efeito fotoelétrico. B) A energia cinética não é a mesma para todos os elétrons. C) Metais absorvem parte da radiação e emitem elétrons.

Referência: Efeito fotoelétrico (Einstein).

Resolução comentada do VaiConcursos.

Física Ondas — Difração

ITA Médio

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Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

A figura mostra dois anteparos opacos à radiação, sendo um com fenda de tamanho variável d, com centro na posição x = 0, e o outro com dois fotodetectores de intensidade da radiação, tal que F₁ se situa em x = 0 e F₂, em x = L > 4d. No sistema incide radiação eletromagnética de comprimento de onda λ constante. Num primeiro experimento, a relação entre d e λ é tal que d ≫ λ, e são feitas as seguintes afirmativas: I. Só F₁ detecta radiação. II. F₁ e F₂ detectam radiação. III. F₁ não detecta e F₂ detecta radiação. Num segundo experimento, d é reduzido até à ordem do comprimento de λ e, neste caso, são feitas estas afirmativas: IV. F₂ detecta radiação de menor intensidade que a detectada em F₁. V. Só F₁ detecta radiação. VI. Só F₂ detecta radiação. Assinale as afirmativas possíveis para a detecção da radiação em ambos os experimentos.

Radiação de comprimento de onda λ incide em um anteparo com fenda de largura d centrada na linha tracejada (x = 0); no segundo anteparo, à direita, o detector F₁ fica em x = 0 e o detector F₂ a uma distância L acima, ao longo do eixo x vertical.
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Física Dinâmica — Força Elástica (Lei de Hooke)

ITA Médio

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Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Um sistema é constituído por uma sequência vertical de N molas ideais interligadas, de mesmo comprimento natural ℓ e constante elástica k, cada qual acoplada a uma partícula de massa m. Sendo o sistema suspenso a partir da mola 1 e estando em equilíbrio estático, pode-se afirmar que o comprimento da
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Resolução comentada

Comprimento de cada mola em uma cadeia vertical.

A mola i sustenta as massas das molas abaixo dela e a sua própria, ou seja, N − i + 1 massas. Seu comprimento é ℓ + (N − i + 1)mg/k. Para i = 3, fica ℓ + (N − 2)mg/k.

Análise das alternativas

A) A mola 1 sustenta N massas: ℓ + Nmg/k. B) A mola 2 vale ℓ + (N − 1)mg/k. D) A mola N − 1 sustenta 2 massas: ℓ + 2mg/k. E) A mola N sustenta uma massa: ℓ + mg/k.

Referência: Lei de Hooke; equilíbrio estático.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Física Eletromagnetismo — Indução Eletromagnética (Lei de Faraday)

ITA Médio

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Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Elétrons com energia cinética inicial de 2 MeV são injetados em um dispositivo (bétatron) que os acelera em uma trajetória circular perpendicular a um campo magnético cujo fluxo varia a uma taxa de 1 000 Wb/s. Assinale a energia cinética final alcançada pelos elétrons após 500 000 revoluções.
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Resolução comentada

Ganho de energia no bétatron.

A fem induzida é dΦ/dt = 1000 V, então cada volta rende 1000 eV (1 keV). Em 500 000 voltas, o ganho é 500 MeV, e a energia final é 2 + 500 = 502 MeV.

Análise das alternativas

A) e B) ignoram o ganho ou a energia inicial de 2 MeV. D) e E) somam mais do que o calculado. Apenas C = 2 MeV + 500 MeV.

Referência: Lei de Faraday; bétatron.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Física Eletromagnetismo — Força Magnética sobre Cargas em Movimento

ITA Médio

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Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Uma carga q de massa m é solta do repouso num campo gravitacional g onde também atua um campo de indução magnética uniforme de intensidade B na horizontal. Assinale a opção que fornece a altura percorrida pela massa desde o repouso até o ponto mais baixo de sua trajetória, onde ela fica sujeita a uma aceleração igual e oposta à que tinha no início.
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Altura de queda da carga em g e B horizontal.

Só o peso realiza trabalho, então v²/2 = gh. No ponto mais baixo, a aceleração é g para cima, logo qvB/m − g = g, o que dá v = 2gm/(qB). Assim, h = v²/(2g) = 2g(m/qB)².

Análise das alternativas

A) e E) têm fator numérico errado (1 e 1/2 em vez de 2). B) e D) invertem a razão m/qB. Apenas C vem da conservação de energia com a condição de aceleração oposta.

Referência: Força magnética sobre carga em movimento e conservação de energia.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Física Cinemática — Velocidade Média

ITA Médio

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Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Um automóvel percorre um trecho retilíneo de uma rodovia. A figura mostra a velocidade do carro em função da distância percorrida, em km, indicada no odômetro. Sabendo que a velocidade escalar média no percurso é de 36 km/h, assinale respectivamente o tempo total dispendido e a distância entre os pontos inicial e final do percurso.

Gráfico v [km/h] × d [km]: v = 30 de 0 a 2 km; v = −60 de 2 a 4 km; v = 60 de 4 a 5 km; v = 30 de 5 a 6 km.
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Física Física Moderna — Espectro do Átomo de Hidrogênio

ITA Médio

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Gabarito disponível

Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Num experimento que mede o espectro de emissão do átomo de hidrogênio, a radiação eletromagnética emitida pelo gás hidrogênio é colimada por uma fenda, passando a seguir por uma rede de difração. O espectro obtido é registrado em chapa fotográfica, cuja parte visível é mostrada na figura.

Linhas verticais do espectro, da esquerda para a direita: λα = 656,3 nm, λβ = 486,1 nm, λγ = 430,5 nm, λδ = 410,2 nm, outras linhas cada vez mais próximas, reticências e λε = 364,6 nm.

Pode-se afirmar que
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Física Gravitação Universal

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

Gabarito disponível

Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Com os motores desligados, uma nave executa uma trajetória circular com período de 5 400 s próxima à superfície do planeta em que orbita. Assinale a massa específica média desse planeta.
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Resolução comentada

Densidade do planeta a partir do período orbital rasante.

Em órbita rasante, GM/R² = 4π²R/T², o que dá ρ = 3π/(GT²). Substituindo T = 5400 s e G = 6,7×10⁻¹¹, obtém-se ρ ≈ 4,8×10³ kg/m³ = 4,8 g/cm³.

Análise das alternativas

As demais opções não correspondem ao valor calculado de ρ = 3π/(GT²) ≈ 4,8 g/cm³.

Referência: Gravitação universal; terceira lei de Kepler.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Física Ondas — Interferência

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

Gabarito disponível

Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Um emissor E₁ de ondas sonoras situa-se na origem de um sistema de coordenadas e um emissor E₂, num ponto do seu eixo y, emitindo ambos o mesmo sinal de áudio senoidal de comprimento de onda λ, na frequência de 34 kHz. Mediante um receptor R situado num ponto do eixo x a 40 cm de E₁, observa-se a interferência construtiva resultante da superposição das ondas produzidas por E₁ e E₂. É igual a λ a diferença entre as respectivas distâncias de E₂ e E₁ até R. Variando a posição de E₂ ao longo de y, essa diferença chega a 10λ. As distâncias (em centímetros) entre E₁ e E₂ nos dois casos são
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Resolução comentada

Interferência construtiva com diferença de caminhos λ e 10λ.

λ = v/f = 340/34000 m = 1 cm. Com R a 40 cm de E₁, a diferença de caminhos λ dá √(y²+1600) = 41, logo y = 9 cm. Para 10λ, √(y²+1600) = 50, logo y = 30 cm.

Análise das alternativas

As demais opções não satisfazem √(y²+40²) − 40 = λ e 10λ com λ = 1 cm. Os pares 1 e 10, 12,8 e 26,4, 39 e 30 e 12,8 e 128 não resultam dessas condições.

Referência: Interferência de ondas; v = λf.

Resolução comentada do VaiConcursos.

Física Termodinâmica — Ciclos e Rendimento

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

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Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Uma transformação cíclica XYZX de um gás ideal indicada no gráfico P × V opera entre dois extremos de temperatura, em que YZ é um processo de expansão adiabática reversível. Considere R = 2,0 cal/mol.K = 0,082 atm.ℓ/mol.K , P_Y = 20 atm, V_Z = 4,0 ℓ, V_Y = 2,0 ℓ e a razão entre as capacidades térmicas molar, a pressão e a volume constante, dada por C_P/C_V = 2,0. Assinale a razão entre o rendimento deste ciclo e o de uma máquina térmica ideal operando entre os mesmos extremos de temperatura.

Diagrama P × V: de X sobe verticalmente (volume constante) até Y; de Y desce por uma curva adiabática até Z; de Z volta horizontalmente (pressão constante) até X.
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Física Ondas — Cordas Vibrantes

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

Gabarito disponível

Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Uma onda harmônica propaga-se para a direita com velocidade constante em uma corda de densidade linear μ = 0,4 g/cm. A figura mostra duas fotos da corda, uma num instante t = 0 s e a outra no instante t = 0,5 s. Considere as seguintes afirmativas:
I. A velocidade mínima do ponto P da corda é de 3 m/s.
II. O ponto P realiza um movimento oscilatório com período de 0,4 s.
III. A corda está submetida a uma tensão de 0,36 N.
Assinale a(s) afirmativa(s) possível(possíveis) para o movimento da onda na corda

Duas fotos da corda sobre um eixo x [m] graduado em 0, 6, 12, 18, 24 e 30: em t = 0,0 s o ponto P, marcado entre x = 6 e x = 12, está em um vale da onda; em t = 0,5 s a forma da onda aparece deslocada em relação à da primeira foto; uma linha vertical passa pela posição de P nas duas fotos.
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Física Hidrodinâmica — Equação de Torricelli

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

Questão anulada

Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Água de um reservatório é usada para girar um moinho de raio R com velocidade angular w constante graças ao jato que flui do orifício de área S situado a uma profundidade h do seu nível. Com o jato incidindo perpendicularmente em cada pá, com choque totalmente inelástico, calcule o torque das forças de atrito no eixo do moinho, sendo ρ e g, respectivamente, a massa específica da água e a aceleração da gravidade.

Reservatório com água até a altura h acima de um orifício na base; o jato horizontal atinge as pás de um moinho de raio R.
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