Questão de Física - ITA 2022 - No laboratório de mecânica, carrinhos de massas M e 2M são unidos por uma mola

No laboratório de mecânica, carrinhos de massas M e 2M são unidos por uma mola elástica ideal e oscilam livremente em um plano liso com período T. A seguir, o sistema é comprimido contra uma parede por uma força F atuando sobre a massa M, conforme ilustra a figura abaixo. Nessa situação, a mola é sujeita a uma compressão l com respeito ao seu comprimento natural. Em um determinado instante, a massa M é liberada e o sistema entra em movimento. Assinale a alternativa que contém a máxima velocidade atingida pelo centro de massa no movimento subsequente.

RESPOSTA:

Letra E.

O período das oscilações acopladas pode ser calculado a partir da massa reduzida do sistema:

A partir do instante em que a massa M é liberada, o sistema converte energia potencial elástica em energia cinética, até o momento em que a elongação na mola se anula e, a partir daí, o centro de massa se movimenta com velocidade constante. Desse modo, a máxima velocidade é atingida, pela primeira vez, com a mola indeformada e 2M ainda com velocidade nula. Pela conservação da energia:

Contudo, esta não é a velocidade do centro de massa, mas apenas do bloco M. Como esse corresponde a 1/3 da massa total do sistema:

Questão de Física - ITA 2022 - Um fluido de densidade ρ1, incompressível e homogêneo, move-se por um tubo horizontal

Um fluido de densidade ρ1, incompressível e homogêneo, move-se por um tubo horizontal com duas secções transversais de áreas A1 e A2 = kA1, em que k é uma constante real positiva menor que 1. Um elemento de volume de fluido entra no tubo com velocidade v1 na região onde a secção transversal de área é A1 e sai através da outra extremidade. O estreitamento do tubo acontece em um curto intervalo de comprimento, muito menor do que o seu comprimento total. Assinale a alternativa que contém a diferença de pressão do fluido entre os pontos de entrada e saída do tubo

RESPOSTA:

Letra C.

Questão de Física - ITA 2022 - Determine a expressão aproximada de G, em termos dos parâmetros do sistema.

Em seu experimento para medir a constante gravitacional G, Henry Cavendish utilizou uma balança de torção composta por uma haste leve e longa, de comprimento L, com duas massas m em suas extremidades, suspensa por um fio fixado ao seu centro. Dois objetos de massa M foram aproximados às extremidades da haste, conforme mostra a figura abaixo, de tal forma que a haste sofreu um pequeno ângulo de deflexão ∆∅ a partir da posição inicial de repouso, e foi medida a distância b entre os centros das massas m e M mais próximos. Quando torcido de um ângulo ∅, o fio gera um torque restaurador 

τ=− ∅k . 

Determine a expressão aproximada de G, em termos dos parâmetros do sistema.

RESPOSTA:

Letra C.

Para que o sistema esteja em equilíbrio, o torque gerado pelo fio torcido tem que ser igual ao torque gerado pelo binário formado pelas forças gravitacionais (desprezando-se a atração entre as massas mais distantes).

Questão de Física - ITA 2022 - Um garoto de massa m desliza sobre um escorregador de superfície lisa e com raio de curvatura

Um garoto de massa m desliza sobre um escorregador de superfície lisa e com raio de curvatura constante dado por R. O platô superior de onde o menino inicia a sua descida encontra-se à altura H do chão. Calcule a reação normal de contato que a rampa exerce sobre o garoto no instante iminentemente anterior à chegada aproximadamente horizontal dele ao chão.

RESPOSTA:

Letra A.

No ponto mais baixo, atuam sobre o garoto as forças peso e normal, de modo que:

A velocidade pode ser determinada por meio da conservação da energia.

Questão de Física - ITA 2022 - Uma ponte levadiça uniforme com peso P e comprimento L é sustentada por uma corda vertical

Uma ponte levadiça uniforme com peso P e comprimento L é sustentada por uma corda vertical na sua extremidade B, que pode sustentar uma tensão máxima de 1,5 P. A ponte é articulada no ponto fixo A. Um homem de peso Ph começa a subir a ponte a partir do ponto A até causar o rompimento da corda. Assinale a alternativa que contém a distância percorrida pelo homem ao longo da ponte.

a) / PL Ph 

b) / PL P h 

c) / PL Ph 

d) 2 / PL Ph 

e) 3 / PL Ph

RESPOSTA:

Letra A e C.