Sociedade Portuguesa de Fı́sica
Olimpı́adas de Fı́sica
Etapa Regional
20 de abril de 2013
Duração: 1 h 15 min
PROVA TEÓRICA
Escalão A
Problema 1:
[3 pontos]
Joe, o Mascarilha, e o seu bando pretendem descarrilar um comboio que transporta mercadoria para o
Banco de Groovetown. Ao passar uma ponte o comboio reduz a sua velocidade, sendo o chiar dos travões
nessa altura tão forte, que é ouvido a grande distância.
Para descarrilar o comboio, um dos elementos do bando encosta o ouvido aos carris para tentar ouvir
o som produzido pela travagem do comboio, enquanto os outros elementos apuram o ouvido para detetar
o mesmo som no ar. Joe já assaltou vários comboios e sabe que quando o som ouvido no ar chega 10 s
depois do mesmo som ouvido nos carris, está na altura de começar a desviar os carris.
Sabendo que o bando demora cerca de 5 minutos a fazer esse trabalho e que os comboios se deslocam
em média a 50 km/h, qual é a velocidade de propagação da onda sonora nos carris?
Nota: considera a velocidade de propagação da onda no ar igual a 340 m/s.
Problema 2:
[3 pontos]
Ao fugir de carro do local do crime, o Joe conduz com muito cuidado para não se fazer notado.
O carro do Joe tem 3,5 m de comprimento, e desloca-se a uma velocidade constante de 20 m/s quando
se aproxima de um cruzamento. A largura do cruzamento é 20 m. As luzes passam a amarelo quando a
frente do carro está a 50 m do inı́cio do cruzamento.
50 m
20 m
3.5 m
Se o Joe travar, o carro trava com uma aceleração de módulo igual a 3,8 m/s2 . Se, ao contrário, o Joe
acelerar, o carro aumentará de velocidade à taxa de 3,0 m/s2 . A luz mantém-se amarela durante 3 s.
De modo a evitar o cruzamento durante o vermelho deverá o Joe acelerar ou travar? Justifica.
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Problema 3:
[4 pontos]
O pai do Joe, o Mascarilha, é eletricista e o Joe costumava ajudá-lo nas suas montagens elétricas. Os
conhecimentos de eletricidade têm sido muito úteis durante a vida de crime do Joe, especialmente para
desarmar alarmes.
O Joe lembra-se com carinho do dia em que, para testar os seus conhecimentos, o seu pai lhe deu duas
lâmpadas iguais e uma pilha e pediu-lhe para montar o circuito de modo a que as lâmpadas brilhassem
o mais possı́vel.
Nota: considera que a potência da luz visı́vel é proporcional à potência dissipada no filamento da lâmpada.
a) Como é que o Joe ligou as lâmpadas?
b) Se em vez de uma pilha, o pai lhe tivesse dado uma fonte de corrente (dispositivo que fornece uma
corrente constante ao circuito), haveria alguma diferença no circuito que o pequeno Joe devia ter
montado para atingir o mesmo objetivo? Justifica.
c) O Joe lembra-se que o seu pai emprestou-lhe então uma outra lâmpada com um filamento com
metade da resistência. Em cada uma das montagens anteriores, o Joe trocou uma das lâmpadas
por esta. Qual foi a lâmpada que brilhou mais em cada uma das montagens? Fundamenta a tua
resposta.
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