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Estática e máquinas simples · IME

Estática e máquinas simples: questões do IME

20 questões de Estática e máquinas simples (Física) no IME (2007–2024). Treine de graça com correção e comentário.

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Questões de Estática e máquinas simples no IME

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IME20241a faseQuestao 23FísicaEstática e máquinas simplesDificil
A figura apresenta uma estrutura formada pelas barras , e . Essa estrutura está apoiada na parede vertical nos pontos e . O apoio permite reações apenas na direção do eixo , enquanto o apoio permite reações nas direções dos eixos e . Na extremidade da estrutura está posicionada uma partícula de carga e massa . A estrutura está em uma região do espaço submetida a um campo elétrico vertical de módulo e sentido de cima para baixo. Dados: comprimento da barra m; comprimento da barra m; massa da barra kg; massa da partícula kg; carga da partícula C; intensidade do campo elétrico N/C; aceleração da gravidade m/s². Observações: os apoios não admitem torque; as massas das barras e são desprezíveis; a distribuição de massa da barra é uniforme. O módulo da reação no apoio , em N, é aproximadamente:
Imagens anexadas
  1. A)
  2. B)
  3. C)
  4. D)
  5. E)
IME20231a faseQuestao 21FísicaEstática e máquinas simplesMedia
Uma balança (barra rígida) de massa desprezível, apoiada sobre um cutelo, recebe a aplicação de 3 forças, como indicado na figura. Na extremidade esquerda atua uma força de para cima; a uma distância de dela, medida até o apoio, atua uma força de para baixo; e na extremidade direita atua uma força de inclinada de acima da horizontal, situada a do apoio. A distância assinalada, medida do ponto de aplicação da força de vertical até o apoio, em metros, que garante o equilíbrio, é aproximadamente:
Imagens anexadas
  1. A)
  2. B)
  3. C)
  4. D)
  5. E)
IME20221a faseQuestao 23FísicaEstática e máquinas simplesMuito dificil
O sistema da figura é composto por duas barras articuladas e , uma roldana e um fio inextensível, todos de massa desprezível, e dois objetos carregados eletricamente e . e estão fixados cada um a uma extremidade livre do fio e também à extremidade livre de e , respectivamente. O sistema encontra-se em equilíbrio estático na posição mostrada na figura (distância horizontal de m entre e a vertical da roldana e distância vertical de m entre e ). Dados: comprimento total do fio m; massa de kg; massa de kg; m/s². Considerações: e têm cargas opostas; as dimensões de , e da roldana são desprezíveis; e e são paralelas ao eixo horizontal. O módulo da força elétrica entre os objetos e , em N, é aproximadamente:
Imagens anexadas
  1. A)
  2. B)
  3. C)
  4. D)
  5. E)
IME20211a faseQuestao 21FísicaEstática e máquinas simplesDificil
Um corpo de gelo está disposto na extremidade de uma gangorra que possui uma barra de comprimento , cuja massa é uniformemente distribuída. O ponto de apoio (pino) situa-se a uma distância da extremidade onde está o gelo. Inicialmente, o sistema está em repouso, conforme mostra a figura. Em , o gelo é aquecido por um resistor de resistência , percorrido por uma corrente elétrica contínua . Dados: calor latente de fusão do gelo ; massa da barra da gangorra: ; e massa inicial do bloco de gelo: . Considerando que a água proveniente do gelo não se acumula na gangorra e que todo o calor proveniente do aquecimento da resistência é empregado para aquecer o gelo, o instante de tempo em que a barra iniciará seu movimento será:
Imagens anexadas
  1. A)
  2. B)
  3. C)
  4. D)
  5. E)
IME20211a faseQuestao 26FísicaEstática e máquinas simplesDificil
Três barras rígidas de aço , e são montadas de modo a formar um triângulo pitagórico, conforme a figura, com m (lado superior horizontal), m e m (o vértice situa-se na parte inferior). O sistema está apoiado em um pino no ponto e o lado encontra-se alinhado com a direção horizontal. A densidade linear de massa das barras é e a aceleração da gravidade é . A força horizontal aplicada para manter o sistema em equilíbrio deverá ter:
Imagens anexadas
  1. A)módulo , no ponto , sentido
  2. B)módulo , no ponto , sentido
  3. C)módulo , no ponto , sentido
  4. D)módulo , no ponto , sentido
  5. E)módulo , no ponto , sentido
IME20191a faseQuestao 29FísicaEstática e máquinas simplesMuito dificil
A figura mostra uma estrutura quadrada ( m) composta pelas barras AB, AC, AD, CD e BD, articuladas em suas extremidades. O apoio no ponto A impede os deslocamentos nas direções e , enquanto o apoio no ponto C impede o deslocamento apenas na direção . No ponto D encontra-se uma partícula de carga elétrica , e uma partícula de carga está posicionada no ponto indicado na figura (a m à direita e m acima de D). Uma força vertical de N é aplicada no ponto B. Para que a força de reação no ponto C seja nula, o produto deve ser igual a: Observação: as barras e partículas possuem massa desprezível; as distâncias estão em metros. Dado: constante eletrostática do meio .
Imagens anexadas
  1. A)
  2. B)
  3. C)
  4. D)
  5. E)
IME20181a faseQuestao 19FísicaEstática e máquinas simplesMuito dificil
Como mostra a figura, dois corpos de massa e volume estão em equilíbrio estático. Admita que é a massa específica do líquido, que não existe atrito entre o corpo e o plano inclinado e que as extremidades dos fios estão ligadas a polias, sendo que duas delas são solidárias, com raios menor e maior e , respectivamente. Um corpo está apoiado no plano inclinado (ângulo com a horizontal), e o fio que o sustenta forma um ângulo com a superfície do plano; o outro corpo, de mesma massa e volume , está totalmente submerso no líquido. A razão para que o sistema esteja em equilíbrio é:
Imagens anexadas
  1. A)
  2. B)
  3. C)
  4. D)
  5. E)
IME20181a faseQuestao 27FísicaEstática e máquinas simplesMuito dificil
O sistema mostrado na figura encontra-se em equilíbrio estático, sendo composto por seis cubos idênticos, cada um com massa específica uniformemente distribuída e de aresta , apoiados em uma alavanca composta por uma barra rígida de massa desprezível. Um cubo está no extremo esquerdo e os outros cinco estão empilhados sobre o lado direito, com os deslocamentos horizontais indicados na figura (cotas , e em relação à vertical que passa pelo apoio). O comprimento da barra para que o sistema esteja em equilíbrio é:
Imagens anexadas
  1. A)
  2. B)
  3. C)
  4. D)
  5. E)
IME20171a faseQuestao 21FísicaEstática e máquinas simplesDificil
A figura apresenta uma estrutura em equilíbrio, formada por uma barra horizontal e duas barras verticais rotuladas e . Todas as barras possuem material uniforme e homogêneo; as barras e têm peso desprezível, enquanto a barra tem densidade linear de massa . A barra tem m de comprimento, com na extremidade esquerda, a m de e a m de ; e medem m. Na extremidade da barra há uma carga concentrada vertical, de cima para baixo, de kN. Para que a força de tração na barra seja kN, a densidade linear de massa da barra , em kg/m, e a força em módulo na barra , em kN, devem ser iguais a: Dado: aceleração da gravidade: .
Imagens anexadas
  1. A) e
  2. B) e
  3. C) e
  4. D) e
  5. E) e
IME20161a faseQuestao 18FísicaEstática e máquinas simplesDificil
A figura acima, cujas cotas estão em metros, exibe uma estrutura em equilíbrio formada por três barras rotuladas , e . Nos pontos e existem cargas concentradas verticais. A maior força de tração que ocorre em uma barra, em kN, e a altura , em metros, da estrutura são Consideração: • as barras são rígidas, homogêneas, inextensíveis e de pesos desprezíveis.
Imagens anexadas
  1. A) e
  2. B) e
  3. C) e
  4. D) e
  5. E) e
IME20161a faseQuestao 22FísicaEstática e máquinas simplesDificil
Um corpo rígido e homogêneo apresenta seção reta com dimensões representadas na figura acima. Considere que uma força horizontal , paralela ao eixo , é aplicada sobre o corpo a uma distância de u.c. do solo e que o corpo desliza sem atrito pelo solo plano horizontal. Para que as duas reações do solo sobre a base do corpo sejam iguais, a distância , em u.c., deverá ser Consideração: • u.c. – unidade de comprimento.
Imagens anexadas
  1. A)
  2. B)
  3. C)
  4. D)
  5. E)
IME20151a faseQuestao 18FísicaEstática e máquinas simplesDificil
Uma chapa rígida e homogênea encontra-se em equilíbrio, apoiada conforme a figura. Com base nas dimensões apresentadas na figura, o valor da razão é
Imagens anexadas
  1. A)10,5975
  2. B)11,5975
  3. C)12,4025
  4. D)12,5975
  5. E)13,5975
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