OBF 2017 — NIVEL III FASE 2 OBF 2017 .pdf

Questão 1 (exclusiva para alunos da 1a série) - A figura abaixo mostra um experimento lúdico que permite o lançamento de um bloco, a partir da base de um plano inclinado de $3 0^{\circ}$ , com a impulsão feita por um sistema com molas. Um sensor de velocidade instalado próximo da base deste plano registra os valores da velocidade do bloco: $V_{1} = 4$ m/s, na subida e $V_{2} = 3$ m/s, na descida. Determine

A. o coeficiente de atrito entre o bloco e o plano, caso exista.
B. a distância d, em metros, percorrida pelo bloco na subida do plano.

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy Metodi: Free-Body Diagram, Energy Conservation Method, Kinematic Equations Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Block, Inclined Plane, Spring Fonte: Testo (PDF) — p.2

Domanda 1 (esclusiva per la prima elementare) - La figura seguente mostra un un esperimento ludico che consente di lanciare un blocco, partendo dalla base di un piano inclinato di $3 0^{\circ}$ , con la spinta effettuata da un sistema a molla. Um sensore di velocità installato vicino alla base di questo piano registra i valori di velocità del blocco: $V_{1} = 4$ m/s in salita e $V_{2} = 3$ m/s in discesa. Determina

A. il coefficiente di attrito tra il blocco e il piano, se esistente.
B. la distanza d, in metri, percorsa dal blocco in salita di piano.

Question 1 (exclusive to first-year students) - The figure below shows a A playful experiment that allows the launch of a block from the base of a slope $3 0^{\circ}$ , with the thrust of a spring system. Um Speed sensor installed near the base of this plane records the values The speed of the block: $V_{1} = 4$ m/s, in the ascending and $V_{2} = 3$ m/s, in the descending phase. Determine

A the friction coefficient between the block and the plane, if any.
**B ** distance d, in metres, travelled by the block as it ascends the plane.

Questão 2 – Uma esfera de massa $m_{1}$ é abandonada de uma altura h, conforme ilustra figura. A esfera $m_{1}$ entra em um tubo circular e percorrendo o trajeto do tubo, até colidir elasticamente com outra esfera de massa $m_{2}$ em repouso. Desprezando todos os atritos bem como as dimensões das esferas, pede-se

a) justificar os princípios físicos das leis da conservação presentes nesta situação b) determinar o valor de h tal que na colisão, a massa $m_{1}$ entre em repouso e a massa $m_{2}$ atinja o outro extremo do tubo.

Topic: Conservation of Energy, Conservation of Momentum, Newtonian Mechanics Metodi: Conservation of Energy, Conservation of Momentum Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Sphere, Tube Fonte: Testo (PDF) — p.2

Quesito 2 Una sfera di massa $m_{1}$ è abbandonata a una altezza h, come illustrare la figura. La sfera $m_{1}$ entra in un tubo circolare e percorre il percorso del il tubo, fino a colpire elasticamente con un’altra sfera di massa $m_{2}$ a riposo. Il problema è che, se si tratta di un’organizzazione che non è stata

a) giustificare i principi fisici delle leggi di conservazione presenti in questa situazione b) determinare il valore di h in modo tale che, in collisione, la massa $m_{1}$ entra in il resto e la massa $m_{2}$ raggiunge l’altra estremità del tubo.

Question 2 A sphere of mass $m_{1}$ is abandoned at a height h, as illustrates the figure. The sphere $m_{1}$ enters a circular tube and passes along the path of the tube until it collides elastically with another mass sphere $m_{2}$ at rest. The Commission has already adopted a proposal for a directive on the protection of the environment.

(a) justify the physical principles of the laws of conservation contained in this The situation (b) determine the value of h such that in collision the mass $m_{1}$ enters rest and mass $m_{2}$ reaches the other end of the tube.

Questão 3 - A Experiência de Torricelli mediu, de forma pioneira, a pressão atmosférica normal, a qual se atribui o valor de 1 atm. Em tal experimento o ar equilibrou uma coluna de 76 cm quando se utilizou o mercúrio, conforme mostra figura 1 abaixo. Repetindo-se tal experiência, ao nível do mar, constatou-se que o ar equilibra a coluna de 50 cm de outro líquido (figura 2). Determine a densidade deste líquido em $g/cm^{3}$ .

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Hydrostatic Equilibrium Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Manometer Fonte: Testo (PDF) — p.3

Domanda 3 - L’esperienza di Torricelli ha misurato in modo pionieristico la pressione atmosferica normale, cui viene assegnato il valore di 1 atm. In un esperimento di questo tipo l’aria ha equilibrato una colonna di 76 cm quando è stato utilizzato il mercurio, come mostrato figura 1 qui sotto. La Commissione ha adottato una proposta di direttiva che prevede che le misure adottate per la pesca siano state applicate a livello comunitario. aria che bilancia la colonna di 50 cm di altro liquido (Figura 2). Determina la densità di questo liquido in $g/cm^{3}$ .

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Hydrostatic Equilibrium Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Manometer Fonte: Testo (PDF) — p.3

Question 3 - The Torricelli experiment was a pioneering measure of pressure normal atmospheric value, to which the value of 1 atm is assigned. In such an experiment, the air balanced a 76 cm column when using mercury, as shown Figure 1 below. The Commission has also adopted a proposal for a regulation on the Air balances the 50 cm column of another liquid (Figure 2). Determine the density This liquid is $g/cm^{3}$ .

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Hydrostatic Equilibrium Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Manometer Fonte: Testo (PDF) — p.3

Questão 4 – O circuito simplificado da figura identifica a ligação das lâmpadas dos faróis e de um CD-player de um carro de passeio. A bateria possui tensão útil de $12$ V e a potência elétrica utilizada em cada farol é de $0, 24$ W, conforme figura abaixo. Sabendo que a corrente elétrica no CD-Player é o dobro da corrente de cada farol, determine

A. a resistência elétrica da associação, em ohms
B. a potência elétrica utilizada no CD Player em wats.

PARTE II – QUESTÕES DE RESPOSTA ABERTA

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws, Equivalent Circuit Reduction Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Battery, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.4

Domanda 4 Il circuito semplificato della figura identifica il collegamento delle lampe dei fari e del CD player di una macchina da viaggio. La batteria ha una tensione utile di $12$ V e la potenza elettrica utilizzata per ogni faro è di $0, 24$ W, come indicato in figura

Sotto. Sapendo che il corrente elettrica sul CD-Player è doppio del corrente di ogni faro, determinare
A. resistenza elettrica dell’associazione, in ohms
B. la potenza elettrica utilizzata nel CD Player in wats.

PARTE II Domande di risposta aperte

Question 4 The simplified circuit in the figure identifies the connection of the lamps The headlights and a CD player from a pickup truck. The battery has a useful voltage of $12$ V and the electrical power used in each headlamp is $0, 24$ W, as shown in Figure Down there. Knowing that the electric current on the CD-Player is twice the current of the Each headlamp shall be

A the electrical resistance of the combination in ohms
B. the electrical power used in the CD Player in wats.

Part II Questions for an open answer

Questão 5 – Um objeto pontual desloca-se com velocidade constante de 10 m/s, aproximando-se do vértice (V) de um espelho côncavo cuja distância focal vale 10 cm, conforme ilustra figura seguinte. Num dado instante, ele passa pelo ponto A, situado a 10 cm do centro de curvatura do espelho, com uma velocidade $v = 10$ cm/s. Determine

a) a posição da imagem, em relação ao vértice do espelho, quando o objeto passa pelo ponto A. b) a velocidade da imagem.

Topic: Geometric Optics Metodi: Thin Lens & Mirror Equation, Ray Tracing Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Mirror Fonte: Testo (PDF) — p.4

Question 5 Un oggetto puntal si muove a velocità costante di 10 m/s, avvicinandosi al vertice (V) di uno specchio concavo la cui distanza focale è di 10 cm, come illustrato nella figura seguente. In un istante, passa attraverso il punto A, situato a 10 cm dal centro di curvatura dello specchio, con una velocità $v = 10$ cm/s. Determina

a) la posizione dell’immagine rispetto alla verticale dello specchio quando l’oggetto è passa attraverso il punto A. b) velocità dell’immagine.

Topic: Geometric Optics Metodi: Thin Lens & Mirror Equation, Ray Tracing Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Mirror Fonte: Testo (PDF) — p.4

Question 5 A point object moves at a constant speed of 10 m/s, approaching the vertex (V) of a concave mirror whose focal length is 10 cm, as shown in the following figure. At a given moment, it passes through point A, located 10 cm from the mirror’s center of curvature, at $v = 10$ cm/s. Determine

(a) the position of the image in relation to the apex of the mirror when the object is passes through point A. (b) the image speed.

Topic: Geometric Optics Metodi: Thin Lens & Mirror Equation, Ray Tracing Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Mirror Fonte: Testo (PDF) — p.4

Questão 6 – Entre um Sniper (Atirador de elite, franco tirador) e o desarme luminoso vermelho de uma bomba, tem-se uma lâmina de vidro transparente, conforme figura abaixo. Admita, hipoteticamente, que o vidro possua 2 cm de espessura e refringência igual a 1,5 para a luz vermelha. Determine o deslocamento vertical do rifle que é paralelo à linha de referência, mostrada na figura abaixo, para que o Sniper consiga desarmar a bomba com sua mira luminosa vermelha.

Topic: Geometric Optics Metodi: Snell’s Law, Ray Tracing Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.5

Domanda 6 Tra un Sniper e il disarmo una lampada rossa di una pompa, si ha una lamina di vetro trasparente, come riportato di seguito. Supponiamo, ipoteticamente, che il vetro abbia 2 cm di spessore e rigidità pari a 1,5 per la luce rossa. Determina il spostamento verticale del fucile parallelo alla linea di riferimento, mostrato in Figura qui sotto, così che lo Sniper possa disarmarla con il suo bersaglio

Un’aria rossa.

Topic: Geometric Optics Metodi: Snell’s Law, Ray Tracing Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.5

Question 6 Between a sniper and disarmament a red-lighted pump, you have a clear glass blade, as shown below. Assume, hypothetically, that the glass has 2 cm of thickness and refraction equal to 1,5 for red light. Determine the vertical displacement of the rifle parallel to the reference line, shown in Figure below, so that the sniper can disarm the bomb with his target. bright red.

Topic: Geometric Optics Metodi: Snell’s Law, Ray Tracing Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.5

Questão 7 – O circuito abaixo contém resistores, geradores, receptores e um capacitor que interliga as malhas formadas. Cada malha encontra-se aterrada justamente para que o potencial elétrico no ponto de aterramento seja nulo, conforme convenção adotada como referência. Nesta situação determine a energia armazenada no capacitor

Topic: Circuits, Electrostatics Metodi: Kirchhoff’s Laws, Electric Potential Method Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Resistor, Capacitor, Battery Fonte: Testo (PDF) — p.5

Domanda 7 Il circuito di sotto contiene resistori, generatori, ricevitori e un un capacitore che interconnette le reti formate. Ogni rete è terraficata per ridurre il potenziale elettrico del punto di atterraggio a zero, secondo la convenzione adottata come riferimento. In questo caso, la energia conservata nel condensatore

Question 7 The circuit below contains resistors, generators, receivers and a a capacitor that connects the shaped mesh. Every mesh is grounded just so that the electrical potential at the landing point is zero, as the Convention adopted as a reference. In this situation, it is the energy stored in the capacitor

Questão 8 – Os esquemas abaixo representam duas situações de uma barra prismática observadas por um referencial em repouso e por outro em movimento com velocidade $V$ próximo da velocidade ( $c$ ) da luz no vácuo, e paralela ao eixo x. O referencial em repouso observa que a barra forma com o eixo x um ângulo $α$ , enquanto que o observador em movimento observa um ângulo $β$ para a inclinação da Barra. Determine o valor de $V$ em função de $c$ , $α$ e $β$ .

Topic: Special Relativity Metodi: Lorentz Transformation Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Rod Fonte: Testo (PDF) — p.6

Domanda 8 I schemi che seguono rappresentano due situazioni di una barra di cui sopra: con velocità $V$ vicino alla velocità ( $c$ ) della luce nel vuoto, e parallela all’asse x. Il punto di riferimento a riposo osserva che la barra forma con l’asse x un angolo $α$ , mentre l’osservatore in movimento osserva un angolo $β$ per l’inclinazione

La Bar. Determina il valore di $V$ per $c$ , $α$ e $β$ .

Topic: Special Relativity Metodi: Lorentz Transformation Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Rod Fonte: Testo (PDF) — p.6

Question 8 The diagrams below represent two situations of a bar prismatic observed by one reference frame at rest and by another reference frame in motion with a speed $V$ near the speed ( $c$ ) of light in vacuum, and parallel to the x-axis. The reference at rest notes that the bar forms an angle $α$ with the x-axis, whereas the moving observer observes an angle $β$ to the slope The Bar. Determine the value of $V$ as a function of $c$ , $α$ and $β$ .

Topic: Special Relativity Metodi: Lorentz Transformation Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Rod Fonte: Testo (PDF) — p.6

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