OBF 2021

Questão 1. Um avião voa com velocidade de 800 km/h em uma região em que o campo magnético da Terra tem módulo igual a 30,0 $μ T$ . As asas do avião estão na horizontal, e a direção do campo magnético é dada pelas linhas de campo, ilustradas na figura com $θ = 6 0^{\circ}$ . Suponha que as asas do avião se comportem como uma barra condutora horizontal de comprimento $L = 20, 0 m$ . Determine o módulo da diferença de potencial entre as extremidades das asas.

Topic: Electromagnetism, Magnetism Metodi: Lorentz Force Analysis, Physical Modeling, Vector Decomposition Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Wire Fonte: Testo (PDF) — p.2

Quesito 1. Un aereo vola a velocità di 800 km/h in una regione in cui il campo la magneticità terrestre ha un modulo pari a 30,0 $μ T$ . Le ali dell’aereo sono orizzontali, e la direzione la linea di campo è indicata nella figura $θ = 6 0^{\circ}$ . Supponiamo che le ali dell’aeroplano comportino come una barra conduttrice orizzontale di lunghezza $L = 20, 0 m$ . Determina il modulo della differenza di potenziale tra le estremità delle ali.

Question number one. An aircraft is flying at a speed of 800 km/h in a region where the field is The magnetic field of the Earth has a modulus equal to 30.0 $μ T$ . The wings of the plane are horizontal, and the direction The magnetic field is given by the field lines, shown in Figure $θ = 6 0^{\circ}$ . Suppose that the wings of the aircraft behave like a horizontal long-range guide bar $L = 20, 0 m$ . Determine the module of the potential difference between the wing tips.

Questão 2. Cinco argolas estão unidas por quatro cabos de mesmo comprimento L e são usadas para pendurar três luminárias conforme ilustrado na figura. As luminárias estão penduradas nas argolas, A, B e C, e as argolas das extremidades estão fixadas no teto (suporte horizontal). Os cabos são ideais e as argolas têm massas desprezíveis. Sejam $T_{1}$ a tração no cabo AC e $T_{2}$ a tração no cabo entre a argola A e a argola fixa no teto. Determine: (a) A razão $T_{1} / T_{2}$ quando as luminárias têm as mesmas massas, $m_{A} = m_{B} = m_{C}$ , e observa-se que $θ_{A} = θ_{B} = 3 0^{\circ}$ e $θ_{C A} = θ_{C B} = 6 0^{\circ}$ . (b) $T_{1}$ , em N, quando a luminária central tem massa $m_{C} = 1, 00 kg$ e as luminárias presas às argolas A e B têm massas iguais $m_{A} = m_{B}$ muito muito maiores que $m_{C}$ , $m_{A} = m_{B} ≫ m_{C}$ . (c) $T_{1}$ , em N, quando a luminária central tem massa $m_{C} = 1, 00 kg$ e as luminárias presas às argolas A e B têm massas iguais $m_{A} = m_{B}$ muito menores que $m_{C}$ , $m_{A} = m_{B} ≪ m_{C}$ .

Topic: Rigid Body Statics, Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Vector Decomposition, Physical Modeling Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: String Fonte: Testo (PDF) — p.3

Quesito 2. Cinque argole sono unite da quattro cavi di stessa lunghezza L e sono utilizzate per appendere tre lampadine come illustrato nella figura. Le luci sono appese le argole A, B e C, e le argole delle estremità sono fissate al tetto (supporto orizzontale). I cavi sono ideali e le argole hanno masse dispregiate. Se $T_{1}$ il trazione del cavo AC e $T_{2}$ il trazione del cavo tra la catena A e la catena fissa sul tetto. Determina: (a) Il rapporto $T_{1} / T_{2}$ quando le lampade hanno le stesse masse, $m_{A} = m_{B} = m_{C}$ , e si osserva che $θ_{A} = θ_{B} = 3 0^{\circ}$ e $θ_{C A} = θ_{C B} = 6 0^{\circ}$ . (b) $T_{1}$ , in N, quando la lampada centrale ha massa $m_{C} = 1, 00 kg$ e le lampadine attaccate alle le argole A e B hanno massime uguali $m_{A} = m_{B}$ molto più alte di $m_{C}$ , $m_{A} = m_{B} ≫ m_{C}$ . (c) $T_{1}$ , in N, quando la lampada centrale ha massa $m_{C} = 1, 00 kg$ e le lampadine attaccate alle le argole A e B hanno masse uguali $m_{A} = m_{B}$ molto inferiori a $m_{C}$ , $m_{A} = m_{B} ≪ m_{C}$ .

Question two. Five argolas are connected by four L-length cables and are used to hang three lamps as shown in the figure. The lights are hanging . the arrows A, B and C, and the arrows of the ends are fixed to the ceiling (horizontal support). The cables are ideal and the argolas have despicable masses. If $T_{1}$ the AC cable traction and $T_{2}$ the traction on the cable between the A-barrel and the fixed barrel on the roof. Determine: (a) The ratio $T_{1} / T_{2}$ when the lamps have the same masses $m_{A} = m_{B} = m_{C}$ , and is observed que $θ_{A} = θ_{B} = 3 0^{\circ}$ e $θ_{C A} = θ_{C B} = 6 0^{\circ}$ . (b) $T_{1}$ in N, when the centre lamp has a mass $m_{C} = 1, 00 kg$ and the lamps attached to the Argolas A and B have the same mass $m_{A} = m_{B}$ much larger than $m_{C}$ , $m_{A} = m_{B} ≫ m_{C}$ . (c) $T_{1}$ in N, when the centre lamp has a mass $m_{C} = 1, 00 kg$ and the lamps attached to the Argolas A and B have the same mass $m_{A} = m_{B}$ much smaller than $m_{C}$ , $m_{A} = m_{B} ≪ m_{C}$ .

Questão 3. A exposição a sons muito elevados, como uma explosão ou ruídos intensos por períodos prolongados, podem causar traumas acústicos, ou seja, lesões no ouvido interno. Sons de intensidade $1, 0 \times 1 0^{- 5} W/m^{2}$ , por períodos prolongados, podem causar traumas. Acima 1 $W/m^{2}$ podem causar traumas imediatamente. Considere que onda sonora produzida por um fone de ouvido, em seu volume máximo, tem intensidade de 0,1 $W/m^{2}$ , enquanto a intensidade da onda sonora produzida por uma britadeira a 2,0 m do ponto de impacto é de 2,0 $W/m^{2}$ . A que distância d do ponto de impacto de uma britadeira, em m, deve estar uma pessoa para que escute a britadeira com mesma intensidade com que ouve uma música em seus fones de ouvido no volume máximo?

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Wave Equation, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3

Domanda 3. Esposure a rumori molto elevati, come un’esplosione o rumori intensi da per lunghi periodi, possono causare traumi acustici, cioè lesioni all’orecchio interno. Suoni La presenza di un’ampia dose di acne di $1, 0 \times 1 0^{- 5} W/m^{2}$ per lunghi periodi può causare traumi. Al di sopra 1 $W/m^{2}$ possono causare traumi immediatamente. Considerate che ondata sonora prodotta da un Fone di cucina, al loro volume massimo, hanno un’intensità di 0,1 $W/m^{2}$ , mentre l’intensità l’onda sonora prodotta da un battistrada a 2,0 m dal punto di impatto è di 2,0 $W/m^{2}$ . A che distanza d dal punto di impatto di un’incrociatrice, in m, deve essere una persona per cui ascolta la brita con la stessa intensità con cui ascolta una musica sui tuoi cuffie al massimo volume?

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Wave Equation, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3

Question three. Exposure to very high sounds, such as an explosion or loud noises by prolonged periods of time, can cause acoustic trauma, i.e. injury to the inner ear. Sound de intensidade $1, 0 \times 1 0^{- 5} W/m^{2}$ , por períodos prolongados, podem causar traumas. The following is the list of the following: $W/m^{2}$ podem causar traumas imediatamente. Consider what sound wave is produced by a The headphone headset, at its maximum volume, has an intensity of 0,1 $W/m^{2}$ , while the intensity the sound wave produced by a brush at 2,0 m from the point of impact is 2,0 $W/m^{2}$ . A What distance d from the point of impact of a bridge, in m, must be a person to which Listen to the Britney with the same intensity as you listen to a song on your headphones. at the maximum volume?

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Wave Equation, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3

Questão 4. Na bancada de um laboratório didático de física está montado um circuito de corrente contínua com quatro resistores e duas baterias ideiais de tensões $V_{1} = 12, 00 V$ e $V_{2} = 6, 0 V$ , conforme o diagrama representado abaixo. Determine o valor da corrente i, em A, medida no amperímetro A conectado no fio inferior. Adote a convenção na qual i > 0 indica corrente movendo-se para a direita.

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

Quattro. Sul banco di un laboratorio di fisica è montato un circuito di corrente continua con quattro resistori e due batterie ideali di tensioni $V_{1} = 12, 00 V$ e $V_{2} = 6, 0 V$ , come illustrato di seguito. Determina il valore del corrente i, in A, misurabile nell’amperiometro A connesso al filo inferiore. Adotta la convenzione in cui i > 0 indica corrente che si muove a destra.

Question four. On the bench of a physics teaching laboratory is a circuit assembled of DC with four resistors and two ideal voltage batteries $V_{1} = 12, 00 V$ and $V_{2} = 6, 0 V$ as shown in the diagram below. Determine the current value i, in A, measured in the A-ampheter connected to the bottom wire. Adopts the convention in which i > 0 indicates Current moving to the right.

Questão 5. Um balão de festa, prenchido com um gás de densidade 0,20 $kg/m^{3}$ , tem volume de 15 litros e está amarrado por um fio ideal, de comprimento $L = 80 cm$ , a uma superfície horizontal (veja figura fora de escala). Quando o balão está vazio sua massa é de 3,0 g. (a) Considere que o balão está em repouso na posição de equilíbrio $θ = 0$ . Determine a tração no fio, em N. (b) Considere que o balão é levemente deslocado da posição de equilíbrio e depois é abandonado a partir do repouso. Determine o intervalo de tempo, em s, para atingir, pela primeira vez, a posição $θ = 0$ . (Desconsidere eventuais forças dissipativas).

Topic: Fluid Mechanics, Oscillations & Waves Metodi: Hydrostatic Equilibrium, Simple Harmonic Motion Analysis, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Gas, String, Pendulum Fonte: Testo (PDF) — p.4

Quinta domanda. Un pallone da festa, con una densità di gas di 0,20 $kg/m^{3}$ , ha un volume di 15 litri e legato a una superficie da un filo ideale di $L = 80 cm$ di lunghezza L’esistenza di un’attività di ricerca è stata determinata in base alle seguenti informazioni: Quando il pallone è vuoto, il suo peso è di 3 grammi. (a) Considera che il pallone sia in posizione di equilibrio $θ = 0$ . Determina il trazione sul filo, in N. (b) Considerare che il pallone sia leggermente spostato dalla posizione di equilibrio e poi abbandonato dal riposo. Determina il tempo di arrivo, in s, per per la prima volta, la voce $θ = 0$ . (Considerare eventuali forze dissipative).

Question five. A party balloon, compressed with a gas density of 0,20 $kg/m^{3}$ , has volume 15 litres and is attached by an ideal wire of $L = 80 cm$ length to a surface horizontal (see figure outside the scale). When the balloon is empty its mass is 3 g. (a) Consider that the balloon is at rest in the equilibrium position $θ = 0$ . Determine the traction on the wire, at N. (b) Consider that the balloon is slightly moved from the balance position and then abandoned from rest. Determine the time interval in s to reach, by the first time the heading $θ = 0$ . (Discount any dissipative forces.)

Questão 6. Em um laboratório de física, um estudante investiga o comportamento termodinâmico de uma certa amostra de gás ideal monoatômico. O equipamento disponível permite a especificação de qualquer processo termodinâmico quase-estático e fornece medidas das energias trocadas pelo gás na forma de trabalho (W) e calor (Q) à medida em que os processos ocorrem. O equipamento usa a seguinte convenção: Q > 0 indica que o gás absorve calor e Q < 0 indica que o gás cede calor. Inicialmente o estudante investiga o comportamento do gás no processo AB, no qual o gás é levado do ponto A ao ponto B pelo processo linear ilustrado no diagrama pressão-volume, $p \times V$ , mostrado na figura. Neste processo, ele observa que o gás absorve calor até o ponto C ( $Q_{A C} > 0$ ) e, a partir de C, o gás libera calor ( $Q_{C B} < 0$ ). Depois ele observa que todos os processos lineares, que partem de A e cruzam a linha $p = 1 0^{5} /32$ Pa com $V < V_{D}$ , são exotérmicos desde o início. Por exemplo, no processo linear AE, mesmo para um ponto X muito próximo de A, observa-se que $Q_{A X} < 0$ .

A. Determine o calor transferido para o gás no processo AB, $Q_{A B}$ , em joules.
B. Determine $V_{C}$ , em litros (L).
C. Determine $V_{D}$ , em litros (L).

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics, Thermodynamic Cycle Analysis, Ideal Gas Law Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling, Diagrammatic Reasoning Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.5

Quesito 6. In un laboratorio di fisica, uno studente studia il comportamento termodinamico di un certo campione di gas ideale monoatomo. L’equipaggiamento disponibile consente di specifica di qualsiasi processo termodinamico quasi statico e fornisce misure delle energie La produzione di gas è stata effettuata in modo che il gas sia scambiato con il gas in forma di lavoro (W) e calore (Q) mentre i processi si svolgono. L’apparecchio usa la seguente convenzione: Q > 0 indica che il gas assorbe calore e Q < 0 indica che il gas si calda. Inizialmente lo studente studia il comportamento del gas nel processo AB, in cui il gas viene portato dal punto A al punto B dal processo lineare illustrato nel diagramma pressione-volume, $p \times V$ , mostrato nella figura. In questo processo, osserva che il gas assorbe il calore fino al punto C ( $Q_{A C} > 0$ ) e, a partire da C, il gas rilascia calore ( $Q_{C B} < 0$ ). Poi osserva che tutti i processi lineari, partendo da A e attraversando la linea $p = 1 0^{5} /32$ Pa con $V < V_{D}$ , Sono esotermi dall’inizio. Per esempio, nel processo lineare AE, anche per un punto X molto vicino a A, si osserva che $Q_{A X} < 0$ .

A. Determina il calore trasferito al gas nel processo AB, $Q_{A B}$ , in joules.
B. Determina $V_{C}$ , in litri (L).
C. Determina $V_{D}$ , in litri (L).

Question number six. In a physics lab, a student investigates the thermodynamic behavior of a certain sample of ideal monoatomic gas. The available equipment allows the specification of any quasi-static thermodynamic process and provides energy measurements The gas is exchanged for the gas in the form of work (W) and heat (Q) as the processes occur. The equipment uses the following convention: Q > 0 indicates that the gas absorbs heat and Q < 0 indicates The gas is heating up. Initially the student investigates the behavior of the gas in the process AB, where gas is carried from point A to point B by the linear process illustrated in the diagram pressure-volume, $p \times V$ as shown in Figure 1. In this process, he observes that the gas absorbs heat the gas is released from the gas to the point C ( $Q_{A C} > 0$ ) and from C the gas releases heat ( $Q_{C B} < 0$ ). Then he watches that all linear processes, starting from A and crossing the line $p = 1 0^{5} /32$ Pa with $V < V_{D}$ , They’re exothermic from the start. For example, in linear AE process, even for a point X Very close to A, it is noted that $Q_{A X} < 0$ .

A. Determine the heat transferred to the gas in process AB, $Q_{A B}$ , in joules.
B. Determine $V_{C}$ , in litres (L).
C. Determine $V_{D}$ , in litres (L).

Questão 7. Uma mesa de tampo quadrado de lado $L = 120 cm$ e apenas três pernas está apoiada em um piso horizontal liso. O tampo da mesa é homogêneo, tem espessura constante e massa 3,00 kg. Nos três cantos A, B e C, estão fixadas pernas finas de mesmas características, cada uma de massa 0,50 kg. A figura à esquerda abaixo representa a mesa em perspectiva, e a figura à direita, como ela é vista de cima. Também está disponível uma uma garrafa de bebida de massa 2,00 kg. (a) Se a garrafa é apoiada no ponto O, situado exatamente no centro do tampo da mesa, qual a intensidade da força, em N, que o piso exerce na perna da mesa que está fixada no canto A? (b) Considere os pontos sobre o tampo da mesa localizado no triângulo ADC nos quais se pode apoiar a garrafa sem desequilibrar a mesa. Determine a maior distância, em cm, que um ponto desses pode ter em relação ao centro da mesa.

Topic: Rigid Body Statics Metodi: Torque & Angular Momentum Analysis, Free-Body Diagram, Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling, Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.6

Quesito 7. Uma mesa de tampo quadrado de lado $L = 120 cm$ e apenas três pernas está appoggiata su un pavimento orizzontale liscio. Il tampone della tavola è omogeneo, ha spessore costante e massa di 3,00 kg. Nei tre angoli A, B e C, sono fissate gambe sottili con le stesse caratteristiche, ciascuna di 0,50 kg di massa. La figura a sinistra sotto rappresenta la tavola in prospettiva, e la figura a destra, come si vede dall’alto. È disponibile anche una bottiglia di bevande di massa di 2,00 kg. (a) Se il flacone è appoggiato al punto O, situato esattamente al centro del tampone del tavolo, quale è l’intensità della forza, in N, che il pavimento esercita sulla gamba del tavolo che è fissato al

C’è un canto A? (b) Considerare i punti sul tampone della tavola situati nel triangolo ADC in cui si potete sostenere la bottiglia senza sbilanciare la tavola. Determina la distanza più alta, in cm, che un punto di questo tipo può avere rispetto al centro della tavola.

Question seven. Uma mesa de tampo quadrado de lado $L = 120 cm$ e apenas três pernas está supported on a smooth horizontal floor. The table top is homogeneous, has constant thickness and weight of 3,00 kg. At the three corners A, B and C, fine legs of the same characteristics are fixed, each of which weighs 0,50 kg. The figure on the left below represents the table in perspective, and the figure to the right, as seen from above. There is also a bottle of drink available of a mass of 2,00 kg. (a) If the bottle is supported at O, located exactly in the centre of the table top, which is the strength, in N, that the floor exerts on the table leg which is fixed at I’m going to sing A? (b) Consider the points on the table top located in the ADC triangle where the You can hold the bottle without disturbing the table. Determine the greatest distance in cm, That one of these points could have in relation to the center of the table.

Questão 8. Uma caixa cúbica de lado L tem um espelho que cobre totalmente a parede interna de sua face esquerda. No centro da face oposta (face direita), há uma pequena abertura pela qual uma pessoa pode observar o interior da caixa. Sejam $A_{O}$ a área da face interna direita que a pessoa consegue observar através do espelho e $A_{F}$ a área de uma das faces do cubo. Determine a razão $A_{O} / A_{F}$ .

Topic: Geometric Optics Metodi: Ray Tracing, Physical Modeling Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Mirror Fonte: Testo (PDF) — p.6

Domanda 8. Una cassa cubica laterale L ha uno specchio che copre completamente la parete interna dalla sua faccia sinistra. Nel centro della faccia opposta (faccia destra) c’è una piccola apertura per che una persona può osservare l’interno della scatola. Se $A_{O}$ è l’area della faccia interna destra che la persona può osservare attraverso lo specchio e $A_{F}$ l’area di una delle facce del cubo. Determina il rapporto $A_{O} / A_{F}$ .

Question eight. An L-side cube box has a mirror that completely covers the inner wall. from your left face. In the centre of the opposite face (right face) there is a small opening by the which a person can look inside the box. If $A_{O}$ the area of the right inner face que a pessoa consegue observar através do espelho e $A_{F}$ a área de uma das faces do cubo. Determine the ratio $A_{O} / A_{F}$ .

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