OLIMPÍADA BRASILEIRA DE FÍSICA 2015
LEIA COM ATENÇÃO AS INSTRUÇÕES DESTA FOLHA ANTES DE APLICAR A PROVA
(não imprima esta folha)
Prova da 1a fase:
Regulamento da OBF 2015 para a prova da 1a fase:
3.1 - A prova da 1a fase será realizada no dia 21 de maio de 2015 (quinta-feira).
3.1.1 - A aplicação da prova da 1a fase é de responsabilidade do professor credenciado e será aplicada nas dependências da escola num dos seguintes períodos: manhã (das 7 às 12h), tarde (13 às 18 h), noite (18h30 min às 23h).
3.1.2 - Após a aplicação da prova os professores deverão recolher todo o material (caderno de questões e folhas de respostas) e manter o material consigo até um dia após a divulgação do gabarito oficial (ver calendário). Os alunos participantes devem ser instruídos pelos professores que não é permitida a transmissão/publicação de comentários sobre o conteúdo da prova (através de qualquer meio, redes sociais ou similares) durante o dia de aplicação da prova. A violação deste item implicará na desclassificação do aluno.
O gabarito preliminar será divulgado somente na área de acesso restrito dos professores. Após dois dias da divulgação do gabarito preliminar será divulgado o gabarito oficial final. A partir da divulgação do gabarito final as provas poderão retornar aos alunos. As folhas de resposta deverão ficar com o professor. O lançamento das notas finais dos alunos será liberado na área de acesso restrito após a divulgação do gabarito final.
(não imprima esta folha)
OLIMPÍADA BRASILEIRA DE FÍSICA 2015 1a FASE – 21 de maio de 2015
NÍVEL I Ensino Fundamental - 8o e 9o anos
Tema: ANO INTERNACIONAL DA LUZ
LEIA ATENTAMENTE AS INSTRUÇÕES ABAIXO: 01) Esta prova destina-se exclusivamente a alunos dos 8o e 9o anos do ensino fundamental. Ela contém vinte questões. 02) Cada questão contém cinco alternativas, das quais apenas uma é correta. 03) A alternativa julgada correta deve ser assinalada na Folha de Respostas. 04) A Folha de Respostas com a identificação do aluno encontra-se na última página deste caderno e deverá ser entregue no final da prova. 05) A duração desta prova é de no máximo quatro horas, devendo o aluno permanecer na sala por, no mínimo, noventa minutos. 06) É vedado o uso de quaisquer tipos de calculadoras e telefones celulares.
Dados: aceleração da gravidade na superfície da terra , densidade da água , , velocidade da luz no vácuo , constante de Planck , log 2 = 0,3
O texto a seguir se refere às questões 1 e 2.
“Em 1960 surgiu o primeiro laser, 44 anos após Albert Einstein prever a sua existência. Na época da sua descoberta, o LASER - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ou Amplificação de Luz por Emissão Estimulada de Radiação - foi considerado apenas um objeto de muita curiosidade. Posteriormente foi descoberta uma infinidade de aplicações para ele, desde a pesquisa básica até o uso em medicina.” (Texto extraído de Revista Eletrônica de Ciências, Número 07, Maio de 2002). A luz viaja a uma velocidade de aproximadamente 300.000 km/s. Sendo as distâncias astronômicas muito grandes, muitas vezes é conveniente expressá-las em ano-luz (espaço percorrido pela luz em um ano corresponde aproximadamente a ).
- Imagine que uma informação fosse enviada por laser ao sistema Alfa Centauri e percorresse uma distância de . Qual essa distância, aproximadamente, em anos-luz?
- A. 3,6
- B. 4,1
- C. 4,3 (d) 4,6
- E. 5,0
- Qual o tempo gasto para a luz percorrer a distância de em segundos, aproximadamente?
- A.
- B.
- C.
- D.
- E.
- O astrônomo alemão Johannes Kepler (1571-1630) fez contribuições fundamentais para o desenvolvimento da astronomia com a proposição de leis que levam seu nome. Uma delas, conhecida como primeira lei de Kepler, estabelece que todos os planetas movem-se em orbitas elípticas, com o Sol ocupando um de seus focos. Na figura abaixo, representa-se esquematicamente o movimento de um planeta. Quando o planeta encontra-se no ponto de sua órbita mais próximo do Sol, diz-se que o mesmo atingiu:
Fonte: http://www.infoescola.com/fisica/gravitacao-universal/
- A. apogeu
- B. afélio
- C. periélio
- D. apoastro
- E. equinócio
- “O Radar Fixo, é um equipamento eletrônico, computadorizado, que visa monitorar um determinado ponto da rodovia ou toda ela, estabelecendo uma rotina de fiscalização, objetivando através dessas ações a redução das estatísticas de acidentes com vítimas fatais nas rodovias e disciplinando a curto e médio prazo o motorista no que se refere ao controle de velocidade”. (Texto Extraído da Secretaria do Rio de Janeiro, DER-RJ; http://www.der.rj.gov.br/lombadas_radares.asp, acessado em 07/04/2015).
Fonte da imagem: Departamento de Estradas e Rodagens do Rio de Janeiro)
Na figura acima, considere que o radar detecta veículos dentro do triângulo retângulo em destaque. Qual a área da estrada, em coberta pelo feixe?
- A. 6
- B. 9 (c) 10
- D. 12 (e) 20
- Considere uma partícula que se move de acordo com a função horária , onde a posição é dada em metros e o tempo em segundos. Qual a velocidade média da partícula entre os instantes s e s, em m/s?
- A. 17
- B. 19 (c) 21
- D. 34
- E. 38
O texto a seguir se refere às questões 6, 7 e 8. Considere uma situação análoga a uma montanha russa na qual um bloco desliza sem atrito sobre uma calha que tem o perfil representado na figura abaixo, onde , sendo o raio do trecho circular.
- Considerando que o bloco parte do repouso do ponto A e m, qual a velocidade do bloco no ponto B?
- A. 5,0 m/s
- B. 10 m/s
- C. 20 m/s
- D. 40 m/s
- E. 100 m/s
- Abaixo os valores das energias mecânica (E), cinética (K) e potencial (U) do carrinho são representados por colunas verticais, e que o comprimento da parte sombreada é proporcional a esses valores.
I)
II) III) IV) V)
VI)
Identifique os diagramas que melhor representam a distribuição energética, nos pontos A, B e C, respectivamente;
- A. I, IV e V
- B. II, VI e IV
- C. III, II e V
- D. I, II e III
- E. I, II e V
- Baseado nas leis de Newton qual diagrama melhor representa a(s) força(s) que atua(m) no carrinho no ponto C.
(a) (b) (c)
(d) (e)
- Um trabalho recente publicado na Revista Brasileira de Ensino da Física destaca um “Refrigerador termoelétrico de Peltier usado para estabilizar um feixe laser em experimentos didáticos” (Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 36, n. 1, 1308 (2014)). O trabalho destaca um experimento onde é montado um sistema de estabilização de um laser de diodo mantido à temperatura controlada e estabilizada com materiais de baixo custo. Destacando o controle da temperatura, imaginemos que o experimento registra uma temperatura de , e você tivesse que obter esta informação na escala Celsius, qual alternativa fornece essa temperatura.
- A.
- B.
- C.
- D.
- E.
O texto a seguir se refere às questões de 10 a 13 “Totem da ousadia humana, orgulho da engenharia náutica, colosso de 269 metros de comprimento, uma largura de 28 m, altura de 71 m e 46 mil toneladas, obra-prima de 7,5 milhões de dólares, o RMS Titanic, tido e havido como inexpugnável pelos mais insuspeitos especialistas, soçobrou em sua viagem inaugural. Ao colidir com um iceberg, nas últimas horas do dia 14 de abril, o navio afundou e levou consigo a vida de mais de 1.500 pessoas nas águas gélidas do Atlântico norte”. (http://veja.abril.com.br/historia/titanic/tragedia-naufragio-iceberg-mortos-causas-investigacao.shtml)
- Imagine que um compartimento vazio de , no qual a água penetra
Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy, Fluid Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Energy Conservation Method, Free-Body Diagram, Hydrostatic Equilibrium Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling, Unit Conversion Objects: Star Fonte: Testo (PDF) — p.1
Olimpiade brasiliana di fisica 2015
Leggi attentamente le istruzioni prima di applicare la prova
(non stampa questa foglia)
Prova della prima fase:
Regolamento OBF 2015 per la prova di fase 1:
3.1 - La prova della prima fase sarà effettuata il 21 maggio 2015 (giovedì).
3.1.1 - L’applicazione della prova di fase 1 è responsabilità del docente accreditato e sarà applicata nelle stanze scolastiche in uno dei seguenti periodi: mattina (dalle 7 alle 7 del mattino) alle 12h), pomeriggio (13 alle 18h), notte (18h30 min alle 23h).
3.1.2 - Dopo l’applicazione della prova gli insegnanti devono raccogliere tutto il materiale (questione e fogli di risposte) e tenere il materiale con te fino a un giorno dopo la pubblicazione del biglietto ufficiale (vedi calendario). Gli studenti partecipanti devono essere istruiti da insegnanti che non sono autorizzato a trasmettere/pubblicare commenti sui contenuti della prova (attraverso qualsiasi mezzo, social network o altro) durante il giorno di applicazione della direttiva Prova. La violazione di questo punto implicerà la sclassificazione del studente.
Il preliminarista sarà pubblicato solo nell’area di accesso ristretto per gli insegnanti. Due giorni dopo la pubblicazione del preliminarie bollettino, verrà pubblicato il finale bollettino ufficiale. Dalla pubblicazione del libro finale, le prove potranno essere restituite agli studenti. Le foglie La risposta deve essere con il professore. La pubblicazione dei voti finali degli studenti sarà libera nell’area di accesso ristretto dopo la fine del corso di formazione. diffusione del cappuccio finale.
(non stampa questa foglia)
L’Olimpiade di Fisica del Brasile 2015 FASE 1 21 maggio 2015
Nivel 1 Istruzione elementare - 8° e 9° anno
Tema: Anno internazionale della luce
Leggi attentamente le istruzioni qui sotto: 01) Questo test è rivolto esclusivamente agli studenti dell’ottavo e del nono anno di scuola elementare. Lei contiene venti domande. 02) Ogni questione contiene cinque alternative, di cui solo una è corretta. 03) L’alternativa ritenuta corretta deve essere indicata nella scheda delle risposte. 04) La scheda di risposte con l’identificazione del studente si trova all’ultima pagina di questo la scheda e deve essere consegnata alla fine della prova. 05) La durata di questo esame è di un massimo di quattro ore e il studente deve rimanere in sala per almeno 90 minuti. 06) È vietato l’uso di qualsiasi tipo di calcolatore e di cellulare.
Data: accelerazione della gravità sulla superficie della terra , densità dell’acqua , , velocità della luce nel vuoto , costante di Planck , log 2 = 0,3
Il testo seguente riguarda le domande 1 e 2.
Nel 1960 è apparso il primo laser, 44 anni dopo che Albert Einstein aveva previsto la sua esistenza. All’epoca La luce di una radioterapia può essere utilizzata per la radioterapia. Amplificazione della luce per emissione di radiazioni stimolate - è stato considerato solo un oggetto di Molto curiosa. In seguito sono state scoperte infinite applicazioni per esso, dal La ricerca di base fino all’uso in medicina. (Testo estratto dalla rivista Electronic Sciences, numero 07, maggio) de 2002). La luce viaggia a velocità di circa 300.000 km/s. Dalle distanze La luce di un’anno (spazio) è molto grande. il percorso luminoso in un anno corrisponde approssimativamente a ).
- Immaginate che un laser inviasse informazioni al sistema Alfa Centauri e le spingesse una distanza di . Quanto è questa distanza, circa, in anni luce?
- A. 3,6
- B. 4,1
- C. 4,3 (d) 4,6
- E. 5,0
- Qual è il tempo impiegato per la luce a percorrere la distanza di in secondi,
-
Circa?
-
A.
-
B.
-
C.
-
D.
-
E.
- L’astronomo tedesco Johannes Kepler (1571-1630) ha dato un contributo fondamentale alla sviluppo dell’astronomia con la proposta di leggi che portano il suo nome. Una di queste, nota come la prima legge di Kepler, stabilisce che tutti i pianeti si muovono in orbita Eliptica, con il sole occupando uno dei suoi foci. La figura qui sotto è rappresentata Schematicamente il movimento di un pianeta. Quando il pianeta si trova al suo punto di Orbita più vicina al Sole, si dice che abbia raggiunto:
Fonte: http://www.infoescola.com/fisica/gravitazione-universale/
- A è aumentata
- B. affilo
- C. perielli
- D apastro
- E. equinozio
- Il radar fisso è un’apparecchiatura elettronica, computerizzata, che mira a monitorare un determinato punto della strada o dell’intera via, stabilendo una routine di controllo, a) ridurre le statistiche sugli incidenti stradali con vittime letali; disciplinare il conducente nel breve e medio periodo in materia di controllo della velocità. (Testo) Attraverso il sito web di DER-RJ, acceduto il 7 aprile 2015.
Foto: Dipartimento delle strade e dei trasporti di Rio de Janeiro)
Nella figura precedente, consideri che il radar rileva veicoli all’interno del triangolo retangolo in
-
In primo luogo. Qual è l’area della strada, in coperta dal fascio?
-
A. 6
-
B. 9 (c) 10
-
D. 12 (e) 20
- Considerate una particella che si muove in funzione oraria , dove la la posizione è data in metri e il tempo in secondi. Qual è la velocità media della particella tra i momenti s e s, in m/s?
- A. 17
- B. 19 (c) 21
- D. 34
- E. 38
Il testo seguente riguarda le domande 6, 7 e 8. Considerate una situazione simile a una montagna russa in cui un blocco scivola senza attrito su una stagnola con il profilo rappresentato nella figura seguente, dove , essendo il raggio del tramo circolare.
- Considerando che il blocco parte dal riposo del punto A e m, quale è la velocità del blocco al punto B?
- A. 5,0 m/s
- B. 10 m/s
- C. 20 m/s
- D. 40 m/s
- E. 100 m/s
- Qui sotto i valori delle energie meccaniche (E), cinetiche (K) e potenziali (U) del carrello sono: che la lunghezza della parte oscura sia proporzionale alla i valori.
I)
II) III) IV) V)
VI)
Identificare i diagrammi che meglio rappresentano la distribuzione dell’energia nei punti A, B e C; rispettivamente;
- A. I, IV e V
- B. II, VI e IV
- C. III, II e V
- D. I, II e III
- E. I, II e V
- Basato sulle leggi di Newton quale diagramma rappresenta meglio la forza che agisce carro al punto C.
(a) (b) (c)
(d) (e)
- Un recente lavoro pubblicato sulla rivista brasiliana di educazione fisica evidenzia un Frigorante termoelettrico di Peltier usato per stabilizzare un fascio laser in esperimenti La rivista brasiliana di insegnamento di fisica, v. 36, n. 1, 1308 (2014)). Il lavoro mette in evidenza un esperimento in cui viene montato un sistema di stabilizzazione di un laser diodo mantenuto al temperatura controllata e stabilizzata con materiali a basso costo. In particolare, il controllo della temperatura, immaginiamo che l’esperimento registra una temperatura di , e avresti che ottengono queste informazioni su scala Celsius, quale alternativa fornisce questa temperatura.
- A.
- B.
- C.
- D.
- E.
Il testo seguente riguarda le domande 10-13 Totten la coraggio umana, il fiere dell’ingegneria nautica, colosso di 269 metri di altezza lunghezza, larghezza di 28 m, altezza di 71 m e 46 000 tonnellate, lavori di 7,5 milioni Il RMS Titanic, considerato e considerato impugnabile dagli esperti più sottili, ha soccorso nel suo viaggio inaugurale. Colpisce un iceberg nelle ultime ore del 14 Nel mese di aprile, la nave affondò e portò con sé la vita di più di 1.500 persone nelle acque gelate del Il Nord Atlantico. (http://vista.abril.com.br/historia/titanic/tragedia-naufragio-iceberg-mortos-causes-investigazione.shtml)
- Immaginate un contenitore vuoto di , in cui l’acqua penetra
Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy, Fluid Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Energy Conservation Method, Free-Body Diagram, Hydrostatic Equilibrium Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling, Unit Conversion Objects: Star Fonte: Testo (PDF) — p.1
BRAZILIAN PHYSICS OLYMPIAD 2015
READ THE INSTRUCTIONS ON THIS SHEET CAREFULLY BEFORE ADMINISTERING THE EXAM
(do not print this sheet)
First phase exam:
OBF 2015 regulations for the first phase exam:
3.1 - The first phase exam will be held on May 21, 2015 (Thursday).
3.1.1 - The administration of the first phase exam is the responsibility of the accredited teacher and will be administered on the school premises in one of the following periods: morning (from 7 to 12h), afternoon (13 to 18h), evening (18h30 min to 23h).
3.1.2 - After administering the exam, teachers must collect all the material (question booklet and answer sheets) and keep the material with them until one day after the publication of the official answer key (see calendar). Participating students must be instructed by the teachers that it is not permitted to transmit/publish comments about the content of the exam (through any means, social networks or similar) during the day of the exam administration. Violation of this item will result in the student’s disqualification.
The preliminary answer key will be published only in the teachers’ restricted access area. Two days after the publication of the preliminary answer key, the final official answer key will be published. From the publication of the final answer key onward, the exams may be returned to the students. The answer sheets must remain with the teacher. The entry of the students’ final grades will be released in the restricted access area after the publication of the final answer key.
(do not print this sheet)
BRAZILIAN PHYSICS OLYMPIAD 2015 1st PHASE – May 21, 2015
LEVEL I Elementary School - 8th and 9th grades
Theme: INTERNATIONAL YEAR OF LIGHT
READ THE INSTRUCTIONS BELOW CAREFULLY: 01) This exam is intended exclusively for students in the 8th and 9th grades of elementary school. It contains twenty questions. 02) Each question contains five alternatives, of which only one is correct. 03) The alternative judged correct must be marked on the Answer Sheet. 04) The Answer Sheet with the student’s identification is on the last page of this booklet and must be handed in at the end of the exam. 05) The duration of this exam is at most four hours, and the student must remain in the room for at least ninety minutes. 06) The use of any type of calculators and cell phones is prohibited.
Data: acceleration due to gravity on the Earth’s surface , density of water , , speed of light in vacuum , Planck constant , log 2 = 0.3
The following text refers to questions 1 and 2.
“In 1960 the first laser appeared, 44 years after Albert Einstein predicted its existence. At the time of its discovery, the LASER - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - was considered merely an object of great curiosity. Later, a multitude of applications were discovered for it, from basic research to use in medicine.” (Text extracted from Revista Eletrônica de Ciências, Number 07, May 2002). Light travels at a speed of approximately 300,000 km/s. Since astronomical distances are very large, it is often convenient to express them in light-years (the space traveled by light in one year corresponds approximately to ).
- Imagine that a piece of information were sent by laser to the Alpha Centauri system and traveled a distance of . What is this distance, approximately, in light-years?
- A. 3.6
- B. 4.1
- C. 4.3 (d) 4.6
- E. 5.0
- What is the time taken for light to travel the distance of in seconds, approximately?
- A.
- B.
- C.
- D.
- E.
- The German astronomer Johannes Kepler (1571-1630) made fundamental contributions to the development of astronomy with the proposition of laws that bear his name. One of them, known as Kepler’s first law, establishes that all planets move in elliptical orbits, with the Sun occupying one of their foci. In the figure below, the motion of a planet is schematically represented. When the planet is at the point of its orbit closest to the Sun, it is said to have reached:
Source: http://www.infoescola.com/fisica/gravitacao-universal/
- A. apogee
- B. aphelion
- C. perihelion
- D. apoapsis
- E. equinox
- “The Fixed Radar is a computerized electronic device that aims to monitor a given point of the highway or the entire highway, establishing an inspection routine, aiming through these actions to reduce the statistics of accidents with fatal victims on the highways and disciplining in the short and medium term the driver with regard to speed control”. (Text Extracted from the Secretariat of Rio de Janeiro, DER-RJ; http://www.der.rj.gov.br/lombadas_radares.asp, accessed on 04/07/2015).
Image source: Department of Roads and Highways of Rio de Janeiro)
In the figure above, consider that the radar detects vehicles within the highlighted right triangle. What is the area of the road, in covered by the beam?
- A. 6
- B. 9 (c) 10
- D. 12 (e) 20
- Consider a particle that moves according to the time function , where the position is given in meters and the time in seconds. What is the average velocity of the particle between the instants s and s, in m/s?
- A. 17
- B. 19 (c) 21
- D. 34
- E. 38
The following text refers to questions 6, 7 and 8. Consider a situation analogous to a roller coaster in which a block slides without friction on a track that has the profile represented in the figure below, where , with being the radius of the circular section.
- Considering that the block starts from rest from point A and m, what is the velocity of the block at point B?
- A. 5.0 m/s
- B. 10 m/s
- C. 20 m/s
- D. 40 m/s
- E. 100 m/s
- Below, the values of the mechanical (E), kinetic (K) and potential (U) energies of the cart are represented by vertical columns, and the length of the shaded part is proportional to these values.
I)
II) III) IV) V)
VI)
Identify the diagrams that best represent the energy distribution, at points A, B and C, respectively;
- A. I, IV and V
- B. II, VI and IV
- C. III, II and V
- D. I, II and III
- E. I, II and V
- Based on Newton’s laws, which diagram best represents the force(s) acting on the cart at point C.
(a) (b) (c)
(d) (e)
- A recent work published in the Revista Brasileira de Ensino da Física highlights a “Peltier thermoelectric refrigerator used to stabilize a laser beam in didactic experiments” (Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 36, n. 1, 1308 (2014)). The work highlights an experiment in which a stabilization system for a diode laser is assembled, kept at a controlled temperature and stabilized with low-cost materials. Highlighting the temperature control, let us imagine that the experiment records a temperature of , and you had to obtain this information on the Celsius scale, which alternative provides this temperature.
- A.
- B.
- C.
- D.
- E.
The following text refers to questions 10 to 13 “Totem of human daring, pride of nautical engineering, colossus 269 meters long, 28 m wide, 71 m high and 46 thousand tons, a masterpiece worth 7.5 million dollars, the RMS Titanic, considered and held as impregnable by the most unsuspecting experts, sank on its maiden voyage. Upon colliding with an iceberg, in the last hours of April 14, the ship sank and took with it the lives of more than 1,500 people in the icy waters of the North Atlantic”. (http://veja.abril.com.br/historia/titanic/tragedia-naufragio-iceberg-mortos-causas-investigacao.shtml)
- Imagine that an empty compartment of , into which water penetrates