antes de começar a resolver os testes -...

A prova dos 11

A caminho do sucesso

Helena Caldeira

Júlia Quadros

Carla Machado

Física e Química A

Física 11.º ano

OoA cópia ilegal viola os direitos dos autores.Os prejudicados somos todos nós.

HFEN

11CA

© Porto Editora

2

Antes de começar a resolver os testes

Agora que já estudou a matéria e resolveu exercícios (do seu Manual e do Caderno de Ativi-dades), é importante resolver provas de exames anteriores. Porém, como poderão surgir questões diferentes das contempladas até este ano, elaborámos, especialmente para si, testes que visam a sua preparação e autoavaliação.

• Comece por fazer a revisão dos assuntos previstos nas Metas Curriculares. Há algum tema em que tenha especial dificuldade? Os Resumos do seu Caderno de Atividades poderão ser muito úteis nesta fase de revisão.

• Responda aos testes. Tome nota das dificuldades que vai sentindo e das questões que ainda não domina e que precisa de voltar a estudar.

• Tente reproduzir as condições de exame: regule o tempo de execução da prova e não consulte qualquer informação.

• Cada teste está cotado para 10 valores (cotação aproximada da componente de Física no exame nacional) e deverá ser resolvido em cerca de 1 hora (metade do tempo re-gulamentar do exame), para que possa reservar 15 minutos de tolerância para rever as questões da componente de Física.

BOM TRABALHO!

(Exame 2010 – 1.ª fase) – 15 pontos


Como se deve responder (Resolução comentada de exercícios de tipologias diferentes)

2. Para aumentar a área de superfície lunar suscetível de ser explorada, os astronautas da Apollo 15 usaram um veículo conhecido como jipe lunar.

2.1. Na Lua, a inexistência de atmosfera impede que ocorra o mecanismo de convecção que , na Terra, facilitaria o arrefecimento do motor do jipe.

Descreva o modo como aquele mecanismo de convecção se processa

2. Na figura está representado um carrossel. Quando o carrossel está em movimento, cada um dos ca-valinhos move-se com movimento circular uni-forme.

2.1. Quando o carrossel está em movimento, os cavalinhos A e B descrevem circunferências de raios diferentes.

Conclua, justificando,

qual dos cavalinhos, A ou B, tem maior aceleração.

Itens de construção (texto) – resposta curta (10 pontos) ou restrita (15 pontos) com 2 ou 3 etapas de resolução.

Resposta:

2.5. Em contacto com o motor, o ar aquece tornando-se menos denso e sobe, originando uma corrente de ar quente ascendente. etapa A

À medida que sobe, o ar arrefece, torna-se mais denso e desce, origi-nando uma corrente de ar frio, descendente. etapa B

Estes processos repetem-se ao longo do tempo, de tal modo que se formam, em simultâneo, correntes de convecção (ar quente ascen-dente e ar frio descendente). etapa C

Diga a regra: aquele mecanismo tem duas fases – o ar quente sobe; o ar frio desce.

Conclua: o mecanismo é a repetição dos dois fenómenos simultâneos – correntes de convecção.

Quer comparar? Refira primeiro as semelhanças! Só depois deve falar das diferenças!

Diga a regra: como variam as grandezas em jogo. Explique com clareza e sem detalhes. Se necessita de expressões vá ao formulário e use-o!

Descreva sucintamente: invoque conceitos/ princípios físicos. Não entre em pormenores.

Conclua: não tem de referir os dois cavalinhos; basta referir o que tem maior aceleração – seja objetivo!

Resposta:

2.2. Os períodos dos movimentos dos cavalinhos A e B são iguais [as velocidades angulares dos carrinhos A e B são iguais].

etapa A

Como no movimento circular uniforme ac = v2

r e v = 2p rT

= w r, deduz-

-se que ac = w2 r e que a aceleração centrípeta aumenta com o raio

da circunferência descrita. etapa B

Como o cavalinho A descreve uma circunferência com maior raio, terá uma aceleração centrípeta com módulo maior. etapa C

A

B

3

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

Com

o se

dev

e re

spon

der



3. Numa fotografia estroboscópica, as sucessivas posições de um objeto são registadas a intervalos de tempos iguais.

A figura 3 representa uma fotografia estroboscópica do movimento de uma bola de ténis, de massa 57,0 g, após ressaltar no solo.

P1, P2, P3, P4 e P5 representam posições sucessivas da bola.

Na posição P3, a bola de ténis encontra-se a 1,00 m do solo.

Considere o solo como nível de referência da energia potencial gravítica e a resistência do ar desprezável.

3.6. Relacione a energia cinética da bola na posição P2 com a energia cinética da bola na posição P5, fundamentando a resposta .

A medição do índice de refração de soluções aquosas pode ser usada na determinação da concentração do soluto. Esta técnica de análise quantitaiva requer o traçado de curvas de calibração, que relacionam os índices de refração, n, de soluções desse soluto com as respetivas concentrações, c.

A figura representa uma curva de calibração, obtida a partir de várias soluções aquosas de ácido acético de diferentes concentrações. Os índices de refração das soluções, para uma determinada radiação mo-nocromática, foram medidos à temperatura de 20 °C.

Resposta:

3.6. Uma vez que os pontos P2 e P5 estão à mesma altura do solo, a energia potencial gravítica da bola [em interação com a Terra] tem o mesmo valor. etapa A

Como a soma das energias cinética e potencial gravítica da bola (energia mecânica) se mantém constante durante o movimento, a energia cinética da bola nas duas posições é igual. etapa B

Quer relacionar? Tem de comparar!Já sabe: refira primeiro as semelhanças!

Diga a regra: a energia mecânica (Ec + Epg) mantém-se constante.

Conclua: diga qual a relação (maior, menor, igual…) – seja objetivo!

P3

P4

P2

P1

P5

1,00 m

n

0,00

1,3500

1,3520

1,3480

1,3460

1,3440

1,3420

1,3400

1,3380

1,3360

1,3340

1,33200,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50

c / mol dm−3

4

HFEN

11CA

© Porto Editora

Com

o se

dev

e re

spon

der

2. A figura representa uma tina contendo uma solução aquosa de ácido acético de concentração 1,20 mol dm- 3, à temperatura de 20 °C, sobre a qual incide um feixe, muito fino, da radiação monocromá-tica referida, segundo a direção representada.

40,0º

Determine o ângulo de refração que se deverá observar.

Apresente todas as etapas de resolução.

nar = (índice de refração do ar) = 1,000

Resposta:

2. Do gráfico pode ler-se que uma solução de concentração 1,2 mol dm- 3 apresenta um índice de refração n = 1,3380. etapa A

[Aplicando a Lei de Snell-Descartes], 1,000 * sin (90° - 40°) = 1,3380 * sin a a = 34,9° etapa B

Em primeiro lugar interprete corretamente o gráfico! Se tem um gráfico no enunciado, uma das etapas é retirar dele informação. Interprete-o! Retire dele a informação necessária mesmo que as grandezas envolvidas não lhe sejam familiares no contexto do problema.

Determine: identifique a lei que vai aplicar; transcreva os dados com cuidado (olhe o ângulo!); faça os cálculos com cuidado; olhe para o resultado e veja se está de acordo com o que esperava (o ângulo na solução tem de ser menor que no ar)!

5

Com

o se

dev

e re

spon

der

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

Tabela de constantesVelocidade de propagação da luz no vácuo c = 3,00 * 108 m s- 1

Módulo da aceleração gravítica de um corpo junto à superfície da Terra g = 10 m s- 2

Constante de Gravitação Universal G = 6,67 × 10– 11 N m2 kg- 2

Constante de Avogadro NA = 6,02 × 1023 mol- 1

Produto iónico da água (a 25 °C) Kw = 1,00 × 10- 14

Volume molar de um gás (PTN) Vm = 22,4 dm3 mol- 1

FormulárioEnergia em movimentos

Ec = 12

m v2

Em = Ec + Ep

W = F d cos a

P = EDt

W = DEc

W = - DEpg

Epg = m g h

Energia em fenómenos térmicos

E = m c DT E = m DH DU = W + Q Er = PA

T/K = t/°C + 273,15

Energia em fenómenos elétricos

U = R I R = r LA

P = U I U = e - r I

Cinemática

v = v0 + a t x = x + v0 t + 12

a t2 ac = v2

r w = 2pT v = w r

Dinâmica

F→ = m a→ Fg = G

m1 m2

d2

Ondas e sinais sinusoidais

l = vf

y = A sin (w t) n = cv n1 sin a1 = n2 sin a2

Eletromagnetismo

Fm = B A cos a Ei = 0D Fm 0

DtUs

Up= Ns

Np

HFEN

11CA

© Porto Editora

6

Teste Final 1 Grupo I

… O fenómeno também ocorre com a luz, e, no caso das galáxias que se afastam, é conhecido como desvio para o vermelho (porque a luz, ao afastar-se de nós, desvia-se para a extremidade vermelha do espetro).

Slipher, que fazia análise espetrográfica da luz irradiada por estrelas distantes, foi o primeiro a observar esse efeito com luz e a perceber a sua potencial importância para a compreensão do movimento do Cosmos. Infelizmente, ninguém lhe deu muita atenção…

Anos mais tarde, Hubble usou dados espetrográficos semelhantes aos que Slipher analisara para determinar a velocidade das estrelas e a sua posição relativa. Estes resultados conduziram-no a uma descoberta impressionante!

Adaptado de Breve história de quase tudo, Bill Bryson, Bertrand Editora, 2009

1. Explique o desvio para o vermelho da luz das galáxias que se afastam e identifique a desco-berta impressionante que resultou dos trabalhos de Hubble.

2. No Sistema Internacional, em que unidades se deve expressar a irradiância de uma estrela?

(A) J

(B) W

(C) J s- 1

(D) W m- 2

3. As ondas eletromagnéticas são transversais. Justifique esta afirmação.

4. Em qual dos seguintes fenómenos óticos se baseiam os estudos espetrográficos da luz que permitem identificar as diferentes radiações que emitem?

(A) Absorção

(B) Reflexão difusa

(C) Difração

(D) Reflexão total HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

7

Test

es

Grupo II

O mais famoso dos observatórios espaciais em órbita é o telescópio Hubble. Foi lançado em 1990 para estudar a radiação visível e infraver-melha e constitui uma das principais fontes de informação dos astros.

Atualmente, descreve uma trajetória circular de 6900 km de raio à volta da Terra.

1. Onde está aplicado o par ação-reação da força gravítica exercida no telescópio?

2. Justifique a seguinte afirmação:

“O módulo da velocidade de um satélite animado de movimento circular uniforme mantém-se constante, apesar de estar sujeito a uma aceleração constante, a

→ ≠ 0→

.”

3. A partir da 2.ª Lei de Newton, calcule o período de translação do telescópio Hubble.


mTerra = 6,0 * 1024 kg

Grupo III

A figura (não está à escala) representa uma calha inclinada entre os pontos A e B que termina num plano horizontal.

O ponto A encontra-se a 30 cm de altura relativamente ao plano horizontal.

30 cmA

B C

Um bloco de massa 200 g, largado no ponto A, desliza ao longo da calha, acabando por parar no ponto C. Entre os pontos A e B, considera-se desprezável a ação das forças dissipativas. No deslocamento horizontal, devido à rugosidade da superfície, o bloco está sujeito a uma acele-ração constante de módulo 4,0 m s- 2.

1. Esboce o gráfico da variação da energia cinética, DEc, em função da distância, d, percorrida pelo bloco sobre a calha inclinada.

2. Calcule o deslocamento do bloco entre B e C.


3. Depois de descer a calha inclinada até B, que tipo de movimento teria o bloco no plano hori-zontal, se não atuassem sobre ele forças dissipativas? Justifique.

Plano do equador

8

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora

Grupo IV

Para determinar as características de uma pilha, um grupo de alunos montou um circuito elétrico ligando com fios condutores uma pilha, uma resistência exterior variável, um interruptor e os apa-relhos de medida necessários para proceder à medição direta da tensão nos terminais da pilha, Upilha, e da corrente elétrica que se estabelece no circuito, I.

Os alunos começaram a recolha de dados medindo diretamente a força eletromotriz da pilha e registaram o seu valor: epilha = 2,55 V.

Posteriormente, iniciaram as medições da diferença de potencial elétrico entre os terminais da pilha, Upilha, e a corrente que se estabelecia no circuito, I, para diferentes valores da resistência exterior.

As medidas, efetuadas em instrumentos digitais, estão registadas na tabela seguinte.

Upilha/ V 2,29 2,24 2,20 2,16 2,06

I / A 0,22 0,30 0,38 0,47 0,65

Suponha que os fios condutores têm resistência desprezável.

1. Esquematize o circuito montado pelos alunos indicando todos os elementos referidos anterior-mente, intercalados de forma a permitir realizar as medições que os alunos fizeram.

2. Apresente o intervalo de valores da força eletromotriz da pilha, medida diretamente, tendo em conta a incerteza associada à sua leitura.

3. Descreva o procedimento usado para medir diretamente a força eletromotriz da pilha.

4. Determine a resistência interna da pilha.

Comece por obter a equação da reta U = f (I) que melhor se ajusta aos dados experimentais.

5. Qual é a potência útil da pilha quando se estabelece no circuito uma corrente de 0,30 A?

(A) 0,67 W (B) 7,5 W

(C) 0,13 W (D) 0,20 W

Grupo I Grupo II Grupo III Grupo IV

Questão 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 1. 2. 3. 1. 2. 3. 4. 5.

Cotação 10 5 5 5 5 5 10 5 10 10 10 5 5 5 5

A minha cotação

Tempo que demorei

9

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora


Em 1798, Thomson estava em Munique, como responsável pelo arsenal, e foi aí que notou o incrí-vel aquecimento produzido durante a perfuração dos metais no fabrico de canhões. Instigado por esta observação, mediu as variações de temperatura da água durante a perfuração de canhões em tanques termicamente isolados com panos de flanela. Começando com água à temperatura ambiente, 15 °C, e o cilindro a rodar a 32 rotações por minuto, quanto mais perfurava, mais subia a temperatura! Ao fim de 2 horas e 20 minutos a temperatura da água atingira os 93 °C. E conse-guira este feito com um dispositivo mecânico adequado, sem recorrer ao fogo, à luz…

Baseado em Haja luz, Uma História da Química Através de Tudo, J. Calado, 2011

1. Explique de que forma os resultados desta experiência realizada por Thomson contribuíram para esclarecer o conceito de calor em vigor na época, identificando a forma de transferência de energia para a água que provocou o seu aumento de temperatura.

2. Uma das formas mais eficientes de aquecer água é fazê-lo numa cafeteira elétrica, onde a água está em contacto direto com uma resistência elétrica colocada na base da cafeteira.

Identifique qual das opções contém os termos que completam corretamente a frase seguinte.

A resistência aquece devido ao … da corrente elétrica e o aquecimento da água é facilitado pelas … que se formam dentro da cafeteira.

(A) efeito Joule …. correntes de convecção

(B) efeito Joule … correntes de condução

(C) efeito magnético … correntes de convecção

(D) efeito radiativo … correntes de condução

3. Qual o valor da velocidade angular de rotação do cilindro usado por Thomson?

(A) w = 3260

rad s-1

(B) w = 6032

rad s-1

(C) w = 64p60

rad s-1

(D) w = 120p32

rad s-1

10

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora

Grupo II

O gráfico mostra os valores da resistividade elétrica de dois materiais, X e Y, com a temperatura.

2,100

2,000

1,900

1,800

1,700

1,60020 30 40 50

Material Y

60Temperatura / °C

Resi

stiv

idad

e / *

10-

6 W m

Material X

1. Justifique qual dos materiais é melhor condutor elétrico e indique como varia a resistência elétrica de um condutor desse material com a temperatura, no intervalo de temperatura consi-derado no gráfico.

2. À temperatura de 44 °C, criou-se uma diferença de potencial entre os terminais de um condu-tor filiforme do material X com 0,50 m de comprimento e 3,0 mm de raio. Estabeleceu-se no condutor uma corrente elétrica de 10 mA.

Calcule a potência elétrica do condutor nessas condições.


3. Dois condutores filiformes, de iguais dimensões, um do material X e outro do material Y, foram intercalados num circuito elétrico, como se indica na figura. A temperatura dos dois foi man-tida a 50 °C.

Que relação quantitativa existe entre a tensão elétrica nos terminais de cada um dos conduto-res, na situação descrita?

A

X Y

(A) UX

UY= 2,04

1,92 (B)

UX

UY= 1,92 * 2,04

(C) UX

UY= 1,92

2,04 (D)

UX

UY= 1

11

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

Grupo III

Um pequeno objeto de papel, abandonado de uma certa altura, cai verticalmente até ao solo, segundo uma trajetória retilínea, coincidente com o eixo Oy de um referencial unidimensional.

Admita que o objeto pode ser representado pelo seu centro de massa.

1. Considere numa primeira situação que o objeto de papel cai no ar.

O gráfico mostra os valores da posição relativamente ao referencial, y, do objeto de papel em função do tempo. Os dados foram recolhidos com um sensor de movimento.

1,40

1,20

1,00

0,80

0,60

0,40

0,20

0,000,00 0,25 0,50 t / s0,75 1,00 1,25 1,50 1,75

y / m

1.1. Qual é o esboço do gráfico que pode representar a componente escalar da velocidade, v, do objeto, relativamente ao mesmo eixo de referência, Oy, durante a recolha de dados até ao instante t = 1,5 s?

(A) (B)

(C) (D)

1.2. Qual dos esquemas seguintes poderá representar corretamente as forças que atuam no objeto no instante t = 0,55 s?

(A) (B) (C) (D)

t0

v

t0

v

t0

v

t0

v

»Fresistência do ar

»Fgravítica


»Fgravítica


»Fgravítica

»Fresistência do ar = »0

»Fgravítica

12

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora

1.3. Supondo que a massa do objeto era 25,0 g, calcule a energia dissipada pelo objeto no intervalo de tempo [0,95;1,40]s.


2. Considere agora uma segunda situação em que o objeto de papel, abandonado da mesma altura, tem um movimento de queda livre.

2.1. Apresente o esboço do gráfico que pode representar a distância percorrida pelo objeto de papel em função do tempo, desde o instante em que é abandonado até chegar ao solo.

2.2. Admita que, em simultâneo com o objeto de papel, se abandona da mesma altura, 1,20 m, uma esfera metálica com o dobro da massa do objeto de papel e que, durante a queda, os dois corpos se comportam como graves.

Identifique qual das seguintes opções contém os termos que completam corretamente a frase seguinte.

A esfera metálica chegará ao solo em … segundos, com energia cinética … à energia ci-nética do objeto de papel.

(A) "2 g * 1,20 … igual (B) Å2 * 1,20

g … quatro vezes superior

(C) Å1,202 g

… duas vezes superior (D) Å2 * 1,20

g … duas vezes superior

Grupo IV

Com o objetivo de determinar experimentalmente a velocidade de propagação do som no ar, um grupo de alunos fez uma montagem semelhante à da figura.

Altifalante

Osciloscópio Gerador de sinais

Microfone

Os alunos começaram por ligar o gerador de sinais ao osciloscópio para produzir um sinal elétrico que registaram no osciloscópio. Ligaram depois o altifalante ao gerador de sinais e o microfone ao osciloscópio, tendo o cuidado de alinhar sempre o altifalante e o microfone no decorrer das experiências. Depois de medirem a temperatura do ar ambiente, os alunos pesquisaram o valor tabelado da velocidade de propagação do som nas condições experimentais e verificaram que esse valor era 342,5 m s- 1.

13

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

1. Qual é a função do microfone no procedimento experimental descrito?

2. Os alunos fixaram a posição do microfone e do altifalante e mediram essa distância: d.

A figura representa o ecrã do osciloscópio onde estão registados os sinais obtidos na experiência.

2.1. Os sinais registados no osciloscópio…

(A) … são complexos, de igual altura e diferente intensidade.

(B) … são harmónicos, de igual altura e diferente intensidade.

(C) … são harmónicos, de diferente altura e igual intensidade.

(D) … são harmónicos, de diferente altura e diferente intensidade.

2.2. De acordo com os dados experimentais, qual é o comprimento de onda do sinal difun-dido pelo altifalante quando se propaga no ar?

(A) l = d4

(B) l = d (C) l = 2 * d (D) l = d * 4

3. Os alunos repetiram o procedimento descrito anteriormente para diferentes distâncias entre o microfone e o altifalante e mediram, para cada uma dessas distâncias, o tempo que o sinal sonoro demorava a percorrê-las.

Os valores obtidos estão registados na tabela seguinte.

Distância / m 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000

Tempo / ms 0,54 1,26 1,77 2,52 2,98

Determine o erro relativo, em percentagem, do valor experimental da velocidade de propaga-ção do som no ar.

Comece por obter o valor experimental da velocidade de propagação do som no ar a partir do declive da reta que melhor se ajusta aos dados experimentais.


As questões dos grupos III e IV são adaptadas do exame da 2.ª fase de 2012


Questão 1. 2. 3. 1. 2. 3. 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 1. 2.1 2.2 3.

Cotação 10 5 5 10 10 5 5 5 10 5 5 5 5 5 10

A minha cotação

Tempo que demorei

14

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora


Com o aparecimento do laser, desde 1960 que se passou a pensar fortemente na comunicação no domínio das frequências óticas. Tratando-se do espetro visível, essas frequências estendem--se de 4 a 8,1 * 1014 Hz. Em micro-ondas, as frequências são da ordem de 3 a 10 * 109 Hz. Assim se verifica que, no domínio ótico, as frequências são 105 vezes maiores. Isso leva-nos à conclu-são de que poderemos usar larguras de banda 105 vezes maiores. Novas estradas, gigantescas, desenharam-se. Não exatamente no ar… Paredes metálicas nem pensar. Os vidros das nossas janelas parecem pouco absorventes. Serão? Em 1966, resultados importantes clarificaram esta questão e evidenciaram as impurezas que, uma vez removidas, permitiriam a propagação de sinais através das fibras óticas com boa quali-dade a quilómetros de distância.

Adaptado de A peregrinação de um sinal, M. de Abreu Faro, Gradiva, 1995

1. Identifique a propriedade do vidro onde se propaga o sinal dentro da fibra ótica a que se refere o texto.

2. Qual das seguintes opções permite completar corretamente a frase seguinte?

Quando comparada com a radiação visível, a radiação micro-ondas…

(A) … é mais energética.

(B) … é menos energética.

(C) … tem menor comprimento de onda.

(D) … propaga-se no vazio com maior velocidade.

3. É possível observar o espetro da radiação visível quando a luz solar incide numa gota de água, devido à dependência da velocidade de propagação da luz relativamente à frequência da radiação. O gráfico mostra a relação do índice de refração, n, da água com o comprimento de onda da radiação visível.

Conclua, justificando, qual das radiações, azul ou vermelha, se propaga com menor velocidade no in-terior da gota de água.

4. Considere um feixe laser, muito fino, que se propaga no interior de um prisma de vidro e que incide numa superfície que separa o vidro do ar.

Em qual das figuras seguintes está representada parte de um trajeto possível desse feixe?

(A) (B) (C) (D)

Comprimento de onda800500 600 700400

1,345

1,335

1,325

Índi

ce d

e re

fraç

ão

15

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

5. Os coletores solares térmicos são dispositivos que permitem aproveitar o efeito térmico da radiação solar.

5.1. Um sistema deste tipo, com 15 m2 de superfície coletora, orientado de modo que a irra-diância média à sua superfície seja 400 W m- 2, durante 10 h diárias de exposição solar, permite aumentar de 40 °C a temperatura de 500 kg de água por dia.

Calcule o rendimento deste processo de aquecimento. Apresente todas as etapas de re-solução.

cágua = 4,18 * 103 J kg-1 +C-1

5.2. Na placa coletora dos coletores solares existem tubos de cobre onde circula o fluido de aquecimento. Qual das seguintes características do cobre justifica a sua utilização nestes tubos, em detrimento de outros materiais, como o plástico?

(A) É um bom isolante térmico.

(B) Tem elevada condutividade térmica.

(C) Tem elevada capacidade térmica mássica.

(D) Tem elevada temperatura de fusão.

Grupo II

Para investigar como varia a energia cinética de um corpo com a distância percorrida num plano inclinado, um grupo de alunos montou o aparato experimental ilustrado na figura. Os alunos abandonaram um carrinho, de massa 500,0 g, em diversos pontos da rampa, medindo, em cada caso, a distância, d, percorrida até ao final da rampa e o tempo que uma tira de cartão presa ao carrinho interrompia a passagem da luz numa célula fotoelétrica colocada no final da rampa. A tira de cartão tinha de largura 2,00 cm.

Célula fotoelétrica

Marcador digitalde tempo

Calha de atritoreduzido, com régua

1. Em três ensaios realizados nas mesmas condições, os alunos mediram os valores do intervalo de tempo, Dt, que a tira de cartão interrompia a passagem da luz na célula e que se encontram registados na tabela seguinte.

Ensaio 1 2 3

Dt / s 0,0248 0,0251 0,0250

Obtenha o resultado da medição da velocidade e expresse-o em notação científica, com o número de algarismos significativos de acordo com as medições efetuadas.

HFEN11CA-9

16

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora

2. Os valores da velocidade do carrinho em diferentes pontos da rampa podem ser determinados por um processo alternativo que envolve apenas duas medições diretas: uma com uma fita métrica, outra com um cronómetro.

Descreva uma metodologia que os alunos poderão seguir para obter os valores da velocidade com estas restrições.

3. O gráfico mostra os valores da variação da energia cinética do carrinho para diversas distân-cias percorridas na rampa.

4,50

4,00

3,50

3,00

2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

0,000,00 0,50 1,00 1,50

Distância percorrida / m

Varia

ção

da e

nerg

ia ci

nétic

a / J

2,00

3.1. Qual é o significado físico do declive da reta obtida no gráfico?

3.2. Qual das seguintes expressões permite calcular o valor da velocidade, em unidades SI, com que o carrinho chegará ao final desta rampa se, sobre ela, percorrer 2,00 m, partindo do repouso?

(A) v = "2 * 4,38 (B) v = Å2 * 4,380,5000

(C) v = Å2 * 0,5000

0,450 (D) v = Å

2 * 4,500,5000

4. Os alunos repetiram a experiência colocando uma sobrecarga sobre o carrinho.

Em qual das opções seguintes se encontram corretamente esboçados os gráficos da variação da energia cinética do carrinho (sem e com sobrecarga), em função da distância percorrida?

(A) (B)

(C) (D)

Com sobrecarga

Sem sobrecarga

Varia

ção

da e

nerg

ia ci

nétic

a

Distância percorrida0

Com sobrecarga

Sem sobrecarga

Varia

ção

da e

nerg

ia ci

nétic

a


Com sobrecarga

Sem sobrecarga

Varia

ção

da e

nerg

ia ci

nétic

a


Com sobrecarga

Sem sobrecarga

Varia

ção

da e

nerg

ia ci

nétic

a


17

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

Grupo III

Considere o movimento de um carrinho, de massa 2,0 kg, segundo uma trajetória retilínea coinci-dente com o eixo Ox (direção horizontal) de um referencial unidimensional.

O gráfico mostra os valores da componente escalar da velocidade, v, segundo esse referencial, do carrinho em função do tempo, t.

0,60

0,40

0,20

0,00

–0,20

–0,40

–0,60

t / s

v / m s–1

1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,00,00

1. Qual das seguintes descrições está de acordo com os dados do gráfico?

(A) Aos 2,0 s houve inversão do sentido do movimento do carrinho.

(B) Entre os 8,0 s e os 8,4 s o carrinho esteve em repouso.

(C) Até aos 7,0 s o carrinho deslocou-se no sentido negativo do referencial.

(D) O carrinho deslocou-se mais tempo no sentido positivo do que no sentido negativo do referencial.

2. Em qual dos seguintes esquemas se encontram corretamente representados os vetores velo-cidade, v

→, e resultante das forças aplicadas sobre o carrinho, FR

→, no instante t = 5,0 s?

(A) (B) (C) (D)

3. Calcule o trabalho realizado pelas forças não conservativas aplicadas no carrinho no intervalo de tempo [9,0; 10,0] s.


As questões dos grupos III e IV são adaptadas do exame da 2.ª fase de 2011

Grupo I Grupo II Grupo III

Questão 1. 2. 3. 4. 5.1 5.2 1. 2. 3.1 3.2 4. 1. 2. 3.

Cotação 5 5 10 5 15 5 10 10 5 5 5 5 5 10

A minha cotação

Tempo que demorei

» v»FR

0 x 0 x

» v»FR

0 x

» v»FR

0 x

» v»FR

18

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora


Desde a Antiguidade que a queda dos corpos mereceu dos pensadores uma atenção especial, como ilustram as declarações seguintes de Lucrécio e de Galileu.

“Não há dúvida que tudo quanto cai através da água ou do ar tem de acelerar, segundo o seu peso: os elementos da água e a ténue natureza do ar não podem retardar por igual cada uma das coisas e cedem mais depressa quando sofrem a pressão de maiores pesos. Mas, pelo contrário, o espaço vazio não pode suportar nada, deixa a via livre; pelo que todas as coisas devem neces-sariamente mover-se no vazio com a mesma velocidade, ainda que com pesos distintos. Não poderão, portanto, os mais pesados jamais cair sobre os mais leves.” (Lucrécio, 94-55 a. C.)

“Uma bala de canhão que pesa 100 (ou 200 libras, ou mesmo mais) não antecipará a chegada ao solo nem um palmo a uma bala de mosquete que pese apenas meia libra sempre e quando se deixem cair de 200 braças.” (Galileu, 1564-1642)

1. Identifique a expressão do texto que revela uma discordância de Lucrécio relativamente à con-vicção que Galileu expressa na sua declaração.

2. Nas questões 2.1. e 2.2. selecione a única opção que, em cada caso, permite obter uma afir-mação correta.

2.1. No espaço vazio, a bala de canhão de 100 libras e bala de mosquete de meia libra, larga-das de uma altura de 200 braças, cairiam lado a lado, porque, estando sujeitas a forças gravíticas…

(A) … iguais, deslocam-se com acelerações diferentes.

(B) … iguais, deslocam-se com acelerações iguais.

(C) … diferentes, deslocam-se com acelerações iguais.

(D) … diferentes, deslocam-se com acelerações diferentes.

2.2. Durante a queda livre de uma bala de canhão, mantém-se constante a…

(A) … energia cinética da bala.

(B) … energia potencial gravítica da bala.

(C) … diferença entre as energias cinética e potencial gravítica da bala.

(D) … soma da energia cinética com a energia potencial gravítica da bala.

19

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

Grupo II

O gráfico mostra os valores da posição de um carrinho com movimento retilíneo, ao longo do tempo.

Posição

Tempot4t3t2t1

1. Qual das seguintes afirmações pode ser uma conclusão tirada a partir da análise deste grá-fico?

(A) O sentido do movimento do carrinho inverteu-se no instante t1.

(B) No intervalo de tempo [t2 ; t3] o carrinho esteve parado.

(C) Até ao instante t1 o carrinho aproximou-se do ponto de partida.

(D) No intervalo de tempo [t3 ; t4] o carrinho desceu um plano inclinado.

2. Selecione a única opção em que a resultante das forças aplicadas no carrinho, FR→

, e a sua velocidade, v

→, no intervalo de tempo [t3 ; t4], estão corretamente representadas.

(A) (B) (C) (D)

3. Indique, justificando, o valor do trabalho realizado pela força aplicada pelo solo sobre o carri-nho, em reação à força de compressão que o carrinho aplica sobre o solo, durante o movi-mento descrito.

4. Num certo intervalo de tempo em que foi puxado por uma força F→

, o carrinho deslocou-se 5,0 m, na direção horizontal, e a componente escalar da sua velocidade foi dada pela equação v = 2,0 + 0,5 t (SI). Nesse deslocamento, o trabalho realizado pelas forças dissipativas aplicadas no carrinho foi - 10,0 J.

Calcule a energia transferida para o carrinho, cuja massa é de 3,0 kg, em resultado da aplica-ção da força F

→.


» v

»FR

» v

»FR = »0

» v

»FR

» v»FR

20

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora

Grupo III

Desde que na segunda década do século XIX um físico observou experimentalmente que uma corrente elétrica estabelecida num fio condutor criava um campo magnético, muitas foram as aplicações com impacto na sociedade que envolvem o eletromagnetismo.

1. Identifique o físico que fez a observação experimental descrita na introdução anterior.

2. Considere as linhas de campo magnético criadas pela corrente elétrica estabelecida num fio condutor comprido e por um íman em U.

I

I

P1 P2

P3

P4

2.1. Identifique a única afirmação relativa aos campos representados na figura que está correta.

(A) O campo magnético, B→

, em P1 e P2 é igual.

(B) O campo magnético, B→

, em P3 e P4 é diferente.

(C) A intensidade do campo magnético em P1 e P2 é igual.

(D) A intensidade do campo magnético é maior em P4 do que em P3.

2.2. Selecione o esquema que apresenta corretamente a orientação da bússola, cujo polo norte está assinalado a azul, colocada no interior do íman em U.

(A) (B) (C) (D)

3. Os ímanes são um dos constituintes dos microfones de indução, dispositivos que permitem converter um sinal sonoro num sinal elétrico.

O gráfico traduz a periodicidade temporal do movimento oscilatório de uma partícula do meio material onde se propaga um som, situada a uma certa distância da fonte sonora.

1,00,0 2,0 t / ms

Tendo em conta que entre dois pontos consecutivos na mesma fase de vibração distam 1,2 m, calcule a velocidade de propagação do som neste meio.


21

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

Grupo IV

Um pequeno painel fotovoltaico foi intercalado num circuito elétrico com uma resistência variável, um amperímetro e um voltímetro, como se indica na figura A. Mantendo-se constantes as condi-ções de iluminação do painel, foi-se variando a resistência e fazendo as medições que permitiram traçar o gráfico (Figura B) da potência do painel em função da tensão elétrica nos seus terminais.

V

A

Painel

0,0 2,0 4,0

0,25

0,15

0,05

0,00

Potê

ncia

elé

tric

a / W

6,0 8,0 10,0 12,0

Tensão elétrica / V

Figura A Figura B

1. Que grandeza física foi medida no instrumento indicado com A?

2. Calcule o valor da resistência elétrica que maximiza a potência do painel fotovoltaico.


3. A energia disponibilizada pelos painéis fotovoltaicos permite o funcionamento de vários eletro-domésticos, como os que se usam para o aquecimento de líquidos.

Quando aquecidas por uma fonte de energia com igual potência útil, uma certa massa m de água e uma amostra de óleo com massa 2m sofrem a mesma elevação de temperatura, du-rante o mesmo intervalo de tempo. Indique, justificando, que relação quantitativa existe entre as capacidades térmicas mássicas dos dois fluidos (água e óleo).

As questões dos grupos I, II e III são adaptadas do exame da 1.ª fase de 2010


Questão 1. 2.1. 2.2. 1. 2. 3. 4. 1. 2.1. 2.2. 3. 1. 2. 3.

Cotação 5 5 5 5 5 10 15 5 5 5 10 5 10 10

A minha cotação

22

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora


Faraday e Ampère, no início do século XIX, foram os primeiros a mostrar que a eletricidade e o magnetismo não passavam de dois aspetos de um único fenómeno - o eletromagnetismo.

Se considerarmos um objeto eletricamente carregado, um eletrão, por exemplo, poderemos dete-tar (pondo outro eletrão perto dele) uma força elétrica de repulsão. Mas, assim que o primeiro ele-trão se movimenta, vamos encontrar também uma força que não estava ali antes. Essa força pode ser detetada pelo seu efeito sobre uma agulha magnética posta perto do eletrão que se move.

Adaptado de A unificação das forças fundamentais. O grande desafio da Física contemporânea, Abdus Salam, Werner Heisenberg e Paul Dirac

1. Copie do texto a frase que revela a origem de um campo eletromagnético.

2. Em qual dos esquemas seguintes estão corretamente representadas as linhas de campo que caracterizam o campo elétrico criado por dois eletrões colocados na proximidade um do outro?

(A) (B)

(C) (D)

3. A figura representa linhas de campo elétrico criado por uma barra eletrizada.

Identifique qual das seguintes opções está de acordo com a informação que essas linhas fornecem.

(A) Estas linhas de campo estão associadas a um campo elé-trico uniforme.

(B) O campo elétrico é mais intenso no ponto P do que no ponto T.

(C) Uma carga elétrica positiva em T fica sujeita a uma força elétrica com a mesma direção e sentido do campo elétrico nesse ponto.

(D) Uma carga elétrica positiva em T fica sujeita a uma força elétrica com a mesma direção e sentido oposto ao campo elétrico nesse ponto.

T

P

23

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

Grupo II

O gráfico seguinte simula a evolução da temperatura de uma amostra de 200 g de zinco de ele-vado grau de pureza, até à sua completa fusão.

450

400

350

300

250

200

150

100

50

00 5 10 15 20 25

Tempo / s

30 35 40 45 50 55

Tem

pera

tura

/ °C

Nesta simulação, a potência útil da fonte de energia manteve-se constante em 1,0 kW e toda a energia transferida contribuiu para o aumento da energia interna do metal.

1. Qual das seguintes opções contém a expressão que permite calcular a entalpia de fusão do zinco, em unidades SI?

(A) DHf =1,0 * 103 * (50,8 - 30,5)

0,200

(B) DHf = 0,200 * 1,0 * 103 * (50,8 - 30,5)

(C) DHf = 1,0 * 103 * (50,8 - 30,5)

(D) DHf =1,0 * 103 * 30,5

0,200

2. Calcule a energia necessária para elevar de 1 °C a temperatura de 1,0 kg de zinco.


3. Uma placa de 100 g de alumínio a 150 °C foi colocada rapidamente dentro de um calorímetro onde se encontra a mesma massa de água a 20 °C. Considere que o sistema fica isolado.

Qual das seguintes afirmações descreve corretamente as trocas de energia que ocorreram entre o zinco e a água?

(A) A energia interna do zinco diminuiu porque ocorreu transferência de energia como calor para a água até que os dois materiais ficaram com a mesma energia interna.

(B) A água sofreu uma variação de energia interna simétrica da variação de energia interna do zinco, até ficarem os dois materiais à mesma temperatura.

(C) Os dois materiais sofreram a mesma variação de energia interna até atingirem o equilíbrio térmico.

(D) A água sofreu uma variação de temperatura simétrica da variação de temperatura do zinco, até ficarem em equilíbrio térmico um com o outro.

24

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora

Grupo III

Uma pequena bola, de massa m, é largada de uma altura h relativamente ao solo.

Considere que, enquanto está no ar, a bola se comporta como um grave que pode ser represen-tado pelo seu centro de massa.

Na figura estão representadas a altura máxima em relação ao solo atingida pela bola após o pri-meiro ressalto, hA, e a altura máxima em relação ao solo atingida pela bola após o segundo res-

salto, hB. A relação entre estas alturas é hB = 23

hA.

hA

hB

B

A×

×

(altura máxima após o segundo ressalto)

(altura máxima após oprimeiro ressalto)

1. Qual das seguintes expressões representa a energia cinética da bola em função do tempo de queda a partir da altura h?

(A) Ec = 12

m g2 t2 (B) Ec = 12

m g t (C) Ec = 12

m g t2 (D) Ec = 12

m - g2 t2

2. Calcule a percentagem de energia mecânica da bola que se dissipa na segunda colisão.


3. Uma pequena esfera metálica, de 80 g, largada de uma altura de 1,20 m, relativamente ao nível da areia que está dentro de uma caixa, cai sobre a areia e não ressalta, enterra-se 15 cm abaixo do nível da areia.

Calcule o trabalho realizado pelas forças dissipativas aplicadas na esfera até ela ficar em repouso. Apresente todas as etapas de resolução,

Grupo IV

Para investigar os fenómenos da reflexão, absorção, refração e reflexão total da luz, um grupo de alunos montou um banco de ótica.

Primeiro, começaram por fazer incidir sobre vários materiais o mesmo feixe de luz branca e registaram as observações efetuadas.

1. Quando fizeram incidir a luz branca sobre um pedaço de acrílico verde repararam que no anteparo atrás do acrílico era projetado um ponto de luz verde. Explique este facto identifi-cando a repartição da luz que terá ocorrido quando o feixe de luz incidiu na superfície do acrílico.

25

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

2. Para estudarem a refração, os alunos fizeram incidir um feixe de luz laser sobre um semicilin-dro de vidro e mediram os ângulos de incidência de refração no vidro.

Os resultados obtidos estão registados na tabela seguinte.

Amplitude do ângulo de incidência / ° 10 20 30 40 50

Amplitude do ângulo de refração / ° 7,8 15,8 23,2 29,8 36,8

2.1. Determine o índice de refração do vidro usado pelos alunos em relação ao ar.

Comece por obter a equação da reta, sin ai em função de sin ar, que melhor se ajusta aos pontos experimentais.

2.2. Os alunos verificaram que, em determinadas condições, a luz, quando se propagava den-tro do vidro, não atravessava a superfície de separação do vidro do ar, mas refletia-se para dentro do vidro. Curiosamente, o mesmo fenómeno não acontecia quando a luz se propagava no ar e incidia no vidro.

Explique estas observações identificando as condições em que acontecem.

3. Depois de trabalharem no banco de ótica, os alunos mediram também o índice de refração do azeite relativamente à água, para a luz de um laser.

As medições efetuadas permitiram concluir que essa relação é nazeite

nágua= 1,14. Este valor signi-

fica que…

(A) … a luz se propaga na água com uma intensidade 1,14 vezes superior àquela com que se propaga no azeite.

(B) … a luz se propaga na água com uma frequência 1,14 vezes superior àquela com que se propaga no azeite.

(C) … a luz se propaga na água com uma velocidade 1,14 vezes superior àquela com que se propaga no azeite.

(D) … a luz se propaga na água com um comprimento de onda 1,14 vezes inferior àquele com que se propaga no azeite.


Questão 1. 2. 3. 1. 2. 3. 1. 2. 3. 1. 2.1 2.2 3.

Cotação 5 5 5 5 15 5 5 10 10 10 10 10 5

A minha cotação

Tempo que demorei

26

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora


Todos conhecerão a experiência da campânula na qual se encerram, em conjunto, uma campainha e uma lâmpada elétrica. Rarefazendo o ar do interior, caminhando para aquilo que convencional-mente se entende por vácuo, a campainha deixa de se ouvir, enquanto a luz que provém da lâm-pada se mantém praticamente imperturbável… No caso das ondas eletromagnéticas no vácuo, defrontamo-nos com uma situação nova. Que se perturba?

Na realidade, agora não há substância que possa ser perturbada, como, por exemplo, existe e acontece para as ondas sonoras, no ar, nos líquidos ou nos sólidos.

A peregrinação de um sinal, M. de Abreu Faro

1. Explique a diferença de resultados da experiência da campânula com a lâmpada e com a cam-painha descrita no texto.

2. As ondas sonoras sofrem refração quando atravessam a superfície que separa dois meios transparentes com características diferentes.

Os gráficos traduzem a periodicidade espacial do mesmo sinal sonoro quando este se pro-paga no meio I e no meio II.

Meio I

x / m4

Meio II

x / m4

Que relação existe entre a velocidade de propagação deste sinal em cada um destes meios?

(A) v1 = v2 (B) v1 = 2 v2

(C) v1 = 12

v2 (D) v1 = 4 v2

Grupo II

Numa das suas experiências, Faraday enrolou vários metros de um fio metálico à volta de um aro de ferro e ligou as extremidades do fio a um galvanómetro (bobina X). Depois isolou esta camada de fio e por cima do isolamento (cordel) enrolou várias voltas de outro condutor (bobina Y), que ligou a uma bateria. No momento exato em que estabeleceu esta ligação, Faraday reparou que o ponteiro do galvanómetro (aparelho que acusa a existência de corrente elétrica) se deslocava, mas rapidamente voltava à posição de equilíbrio, só voltando a mexer-se, agora em sentido con-trário, quando se desligava a bateria.

27

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

1. Qual dos esboços seguintes pode corresponder ao gráfico dos valores do fluxo magnético, Fm, na bobina X, desde o instante em que Faraday ligava a bateria até ao instante em que a desligava?

(A) (B) (C) (D)

2. Explique estas observações e como elas conduziram Faraday à compreensão do fenómeno da indução eletromagnética.

3. Os trabalhos de Faraday no campo do eletromagnetismo tiveram um grande impacto na so-ciedade - permitiram a produção de energia elétrica por indução eletromagnética, quer em pequenos dispositivos como lanternas de bolso, quer em grandes centrais elétricas.

3.1. Considere um dispositivo em que uma bobina de 100 espiras iguais, 0,040 m2 de superfí-cie, roda no interior de um campo magnético uniforme de 1,5 T com período de rotação de 0,020 s.

Calcule o módulo da força eletromotriz que se gera no menor intervalo de tempo em que o fluxo varia entre o valor nulo e o seu valor máximo.


3.2. As centrais elétricas produzem elevadas potências que são distribuídas pela rede pública em cabos de alta tensão.

3.2.1. Identifique a vantagem de aumentar a tensão elétrica para o transporte de energia.

3.2.2. Junto às habitações a tensão é reduzida em transformadores elétricos. Que rela-ção existe entre o número de espiras do primário e do secundário de um transfor-mador capaz de reduzir a tensão de 3,22 kV para 230 V?

(A) Np

Ns= 71,4 (B)

Np

Ns= 14,0 (C)

Np

Ns= 741 (D)

Np

Ns= 7,14 * 10-2

3.2.3. Considere o esquema de um circuito elétrico em que dois eletrodomésticos com re-sistências R1 e R2 estão ligados a uma tomada de 230 V, como se indica na figura.

230 V

R1 R2

Sabendo que R1 = 12

R2, identifique qual das seguintes opções caracteriza correta-

mente a tensão entre os terminais de cada uma das resistências e a corrente elé-trica que se estabelece em cada uma delas.

(A) U1 = 12

U2 e I1 = 12

I2 (B) U1 = 12

U2 e I1 = 2 I2

(C) U1 = U2 e I1 = 12

I2 (D) U1 = U2 e I1 = 2 I2

t0

Fm

t0

Fm

t0

Fm

t0

Fm

28

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora

Grupo III

Um automóvel de 1000 kg encontrava-se em movimento retilíneo uniforme, com velocidade de módulo 10,0 m s- 1.

A partir de um determinado instante, t1, passou a atuar sobre ele uma força constante de módulo 4,0 kN, na mesma direção e sentido contrário ao movimento. Num instante t2, o automóvel tinha velocidade nula.

Considere um referencial com a mesma direção e o mesmo sentido da velocidade inicial.

1. Qual dos gráficos seguintes pode esboçar corretamente o trabalho realizado pela resultante das forças aplicadas no automóvel em função da distância percorrida até ao instante t2?

(A) (B) (C) (D)

2. Calcule o deslocamento do automóvel ao fim de 2,0 s, contados a partir do instante em que a força passou a atuar sobre ele.


Grupo IV

Para estudarem a difração da luz, numa aula laboratorial de Física, os alunos fizeram uma monta-gem com um banco de ótica com feixes laser de várias cores, fendas variadas e redes de difra-ção. Escureceram um pouco o laboratório.

1. Ao usar uma fenda simples de abertura variável, nem sempre se observou o aparecimento de vários pontos luminosos no anteparo (esquema B ). Em algumas situações, só aparecia um ponto de luz (esquema A ). Explique este facto.

2. Quando se fez incidir o feixe de luz laser de 435 mm numa rede de difração de 600 linhas/mm, a imagem de segunda ordem foi difratada para 30,0o, em relação à normal perpendicular ao anteparo.

Usando a equação n l = d sin q, determine o compri-mento de onda medido experimentalmente pelos alu-nos e o respetivo erro relativo em %.


Questão 1. 2. 1. 2. 3.1 3.2.1 3.2.2 3.2.3 1. 2. 1. 2.

Cotação 10 5 5 15 15 5 5 5 5 10 10 10

A minha cotação

Tempo que demorei

distância

W » FR

distância

W » FR

distância

W » FR

distância

W » FR

A

B

P2.ª ordem

30,0°

x

29

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora


Uma pedra ligada a um cordel e girada em plano horizontal descreve uma trajetória circular. Não obstante, a velocidade não é constante porque o caminho não é em linha reta. Surge a per-gunta: qual a direção e sentido da força responsável pela mudança da direção da velocidade? Muito semelhante a isto é o caso da revolução da Lua em redor da Terra que pode ser represen-tada por um movimento circular uniforme, com velocidade linear de 3700 km/h. Não há cordel a ligar a Terra à Lua, mas podemos imaginar uma linha entre os centros dos dois corpos: a força mantém-se constante ao longo desta linha, tendo justamente o mesmo sentido da força que atua numa pedra lançada para cima ou a cair de uma torre.

Adaptado de A Evolução da Física, Albert Einstein

1. Responda à questão colocada no segunda parágrafo do texto.

2. Considere duas pedras presas ao mesmo fio que é rodado para que as pedras descrevam um movimento circular uni-forme. A pedra A está presa na extremidade do fio, a pedra B está presa a meio do fio, como se indica na figura.

Que relação quantitativa existe entre o módulo da aceleração centrípeta de cada uma das pedras? Justifique a sua resposta.

3. A Lua dá cerca de 13,4 voltas à Terra por ano.

Considerando que descreve um movimento circular uniforme, calcule o raio da sua órbita.


4. Uma pedra de massa m é lançada verticalmente para cima de um ponto a 2,0 m do solo e sobe até uma altura h, relativamente ao solo. Durante a subida, a pedra pode considerar-se um sistema conservativo.

Qual é o trabalho realizado pela resultante das forças aplicadas na pedra durante essa subida?

(A) WFR→ = m g h (B) W

FR→ = - m g h

(C) WFR→ = - m g (h - 2,0) (D) W

FR→ = m g (h - 2,0)

5. Considere a queda livre de uma pedra abandonada de uma altura h, próxima da superfície da Terra. Quanto tempo demora a pedra a percorrer 25% da sua trajetória até ao solo?

(A) t = Å2g ah - 3

4 hb (B) t = Å

h2 g

(C) t = Å2g ah - 1

4 hb (D) t = Å

2 hg

B A

R

R2

30

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora

Grupo II

A variação temporal da pressão num ponto da atmosfera onde se propaga um som A produzido por um diapasão é descrita pela função pA = 20 sin (660p t)

1. Quantas oscilações por segundo completam as hastes do diapasão?

(A) 660 (B) 330

(C) 1320 (D) 20

2. Um som B, que, quando se propaga no ar, é identificado pela função pB = 10 sin (660p t), é…

(A) … mais baixo do que o som A.

(B) … mais alto do que o som A.

(C) … tão intenso quanto o som A.

(D) … mais fraco do que o som A.

3. O que está na origem das variações de pressão associadas à propagação de ondas sonoras no ar?

(A) Vibração das partículas do ar na direção perpendicular à direção da propagação da onda.

(B) Vibração das partículas do ar na mesma direção da propagação da onda.

(C) Deslocamento de partículas desde a fonte sonora até ao recetor da onda.

(D) Diminuição da intensidade da onda sonora à medida que se propaga na atmosfera.

Grupo III

Para estudar a transferência de energia entre dois sistemas em contacto, a temperaturas diferen-tes, os alunos prepararam duas amostras de água, A e B. Mediram a massa das amostras, aque-ceram a amostra A e colocaram-na dentro de um calorímetro e mediram a respetiva temperatura. Na figura estão registados os valores das grandezas medidas previamente pelos alunos.

35,2 °C

mA = 125,0 g mB = 100,0 g

19,5 °C

Posteriormente, os alunos verteram a amostra B para dentro do calorímetro, que foi rapidamente fechado, e observaram a evolução da temperatura da mistura.

31

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

1. O mecanismo de transferência de energia de um disco elétrico para o vidro de um gobelé é diferente daquele que ocorre no interior da água que aquece dentro dele. Identifique cada um desses mecanismos e o que os distingue.

2. Os discos elétricos são compostos por condutores de elevada resistência elétrica.

Como se chama o efeito que se traduz numa elevação da temperatura destes condutores quando sujeitos a corrente elétrica?

3. Calcule a temperatura a que a mistura deveria atingir o equilíbrio térmico, caso o calorímetro estivesse perfeitamente isolado.

4. Os alunos verificaram que a temperatura estabilizou 1 °C abaixo da teoricamente prevista.

Este resultado revela que a mistura água quente + água fria sofreu uma variação de energia interna…

(A) … negativa, ocorreu transferência de energia para o exterior do sistema.

(B) … positiva, ocorreu transferência de energia do exterior para o interior do sistema.

(C) … positiva, ocorreu transferência de energia do interior para o exterior do sistema.

(D) … nula, só ocorreu transferência de energia entre as duas massas de água.

5. Os calorímetros usados nos laboratórios escolares são utensílios constituídos por um reserva-tório interior que se encaixa num reservatório exterior. As paredes do reservatório exterior são mais espessas e revestidas interiormente por um material que deve minimizar as trocas de energia.

É comum encontrarem-se calorímetros com aglomerado de cortiça ou poliestireno expandido.

Material Aglomerado de cortiça Poliestireno expandido

Condutividade térmica/ J s- 1 m- 1 K- 1 0,040 0,036

Qual destes dois materiais será mais adequado para cumprir essa exigência?

(A) O aglomerado de cortiça porque transfere a energia mais rapidamente.

(B) O aglomerado de cortiça porque precisa de mais energia para variar a sua temperatura de 1 K.

(C) O poliestireno porque a sua taxa temporal de transferência de energia é menor.

(D) O poliestireno porque precisa de menos energia para variar a sua temperatura de 1 K.


Questão 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 3. 1. 2. 3. 4. 5.

Cotação 10 15 10 5 5 5 5 5 10 5 15 5 5

A minha cotação

Tempo que demorei

HFEN11CA-8

32

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora


Em 1850, Joule divulgou os primeiros resultados obtidos numa experiência de aquecimento de água: (…) A roda movia-se com grande dificuldade na cuba cheia de água pelo que os pesos caíam lentamente. Estes pesos encontravam-se a uma altura de 11 m e, consequentemente, quando atingiam o solo era necessário voltar a içá-los para manter o movimento da roda. Depois de repe-tir 16 vezes este procedimento, o aumento de temperatura da água era registado por um termó-metro muito sensível. (…) Posso, então, concluir que está demonstrada a existência de uma relação de equivalência entre o “calor” e as formas comuns de energia (…) Cinco anos mais tarde, e depois de ter aperfeiçoado o procedimento experimental, Joule apre-sentou à Royal Society conclusões mais precisas: (…) Tendo em conta os resultados experimentais que obtive, concluo que:

1.° A quantidade de “calor produzida pela fricção” dos corpos, no estado sólido ou líquido, é sempre proporcional à intensidade da força despendida;

2.° A quantidade de “calor” capaz de aumentar, em 0,556 °C, a temperatura de 0,454 kg de água é equivalente à energia produzida por uma força mecânica responsável pela queda de 350 kg de uma altura de 30,5 cm.

Adaptado de Great Experiments in Physics: Firsthand Accounts from Galileo to Einstein, Morris Shamos

1. No texto, Joule usa o termo “calor produzido por fricção”.

Identifique a forma de transferência de energia da roda para a água, tal como hoje se designa, e explique a razão pela qual foram tão importantes os resultados desta experiência para a evolução do significado do conceito de calor.

2. Apesar de serem obtidos com instrumentos de medida menos rigorosos do que aqueles que existem atualmente nos laboratórios, os resultados experimentais de Joule estavam muito próximos dos que hoje são considerados como corretos.

Calcule o valor da capacidade térmica mássica da água que se obtém a partir dos resultados da experiência de Joule.


3. Mais tarde, Joule repetiu a mesma experiência usando mercúrio, metal líquido cuja capaci-dade térmica mássica é inferior à da água.

Para as mesmas condições experimentais, a massa de mercúrio sofreu maior ou menor varia-ção de temperatura que igual massa de água? Justifique com base no significado da capaci-dade térmica mássica.

4. Os termómetros usados por Joule só revelavam o aumento da temperatura da água se esti-vessem em contacto com ela, mas atualmente existem termómetros que permitem a medição da temperatura de um corpo à distância.

Em que característica dos corpos se baseia o funcionamento destes termómetros?

33

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

Grupo II

Considere o circuito elétrico esquematizado na figura e os dados nele inscritos.

A resistência elétrica de cada um dos condutores R1, R2 e R3 respeita a seguinte relação R1 = R3 = 0,5 R2.

Admita que a resistência dos fios condutores é desprezável.

A

Y

X500 mA

R1

R2

e = 5,0 Vri = 1,0 W R3

1. Aplicando a Lei da Conservação da Energia, calcule a energia útil que a pilha disponibiliza ao circuito durante um minuto.


2. Qual das seguintes opções relaciona corretamente a corrente elétrica que se estabelece em cada um dos condutores intercalados neste circuito?

(A) IR1= IR3

= 0,5 IR2 (B) IR1

= IR3= 2 IR2

(C) IR1= 1,5 IR3

(D) IR1+ IR3

= IR2

3. Considere agora que o interruptor Y é aberto.

Indique, justificando, que relação quantitativa existe entre a potência dissipada em cada um dos condutores R1 e R2 quando apenas o interruptor X está fechado.

Grupo III

Para relacionar a velocidade de um corpo e o respe-tivo deslocamento num movimento uniforme-mente retardado, os alunos montaram uma calha constituída por um plano inclinado seguido de um plano horizontal. Prenderam um pedaço de cartão estreito a um bloco de madeira e coloca-ram o bloco no início do plano horizontal, alguns centímetros antes de uma célula fotoelétrica ligada a um marcador digital de tempo. Para colocar o bloco em movimento, os alunos largaram, de diferentes alturas na rampa, uma esfera que descia o plano e colidia contra o bloco obrigando-o a deslocar-se ao longo do plano horizontal.

34

Test

es

HFEN

11CA

© Porto Editora

1. Admita que durante a descida da esfera são desprezáveis as forças resistivas.

Nestas condições, qual das seguintes afirmações relativas à descida da esfera está correta?

(A) A energia mecânica da esfera aumenta durante a descida.

(B) O trabalho realizado pelo peso da esfera durante a descida é máximo.

(C) A variação de energia cinética é igual à variação da energia potencial gravítica.

(D) A variação da energia potencial gravítica é simétrica do trabalho realizado pela resultante das forças aplicadas na esfera.

2. Em cada procedimento, os alunos largaram a esfera três vezes da mesma altura e registaram o intervalo de tempo, Dt, em que a passagem da luz na célula fotoelétrica era interrompida pela tira de cartão e o deslocamento, Dx, do bloco entre a posição em que estava a célula e a posi-ção em que parou.

Os resultados obtidos por um dos grupos de trabalho para o primeiro procedimento encon-tram-se na tabela seguinte. A largura da tira de cartão era L = 15,0 mm.

Dt / s 0,0068 0,0066 0,0065

Dx / m 0,5050 0,5005 0,5000

2.1. Determine o intervalo de tempo que a tira de cartão bloqueou a passagem da luz.

Exprima esse resultado em função do valor mais provável e da incerteza absoluta.


2.2. Escreva a equação que permitiu aos alunos determinar a velocidade do bloco, em unida-des SI, quando passou na posição em que se encontrava a célula fotoelétrica no proce-dimento descrito.

3. Os resultados obtidos por outro grupo de trabalho que usou um bloco de 250,0 g, para o qua-drado da velocidade com que o bloco passou na célula fotoelétrica e o respetivo desloca-mento até parar, estão organizados na tabela seguinte.

v 02> m s- 1 3,8 3,2 2,8 2,1 1,5 1,2

Dx / m 0,5000 0,4350 0,3830 0,2645 0,2015 0,1725

Calcule o módulo da resultante das forças dissipativas, suposta constante, a que o bloco es-teve sujeito durante o deslocamento.

Comece por determinar a equação v20 = f (Dx) que melhor se ajusta aos dados experimentais.


Questão 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 1. 2.1 2.2 3.

Cotação 10 10 10 5 10 5 15 5 10 5 15

A minha cotação

Tempo que demorei

35

Test

es

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

HFEN

11CA

© Porto Editora

36

Chegou o dia do exame

• Chegue ao local da realização da prova com alguma antecedência.

• Leve consigo tudo o que precisa (caneta, lápis, borracha, régua e calculadora).

• Leia o teste com muita atenção.

• Planifique a resolução da prova.

• Se não souber, à primeira tentativa, responder a alguma questão, passe à seguinte. Volte quando tiver resolvido o resto da prova.

• Tenha em atenção a cotação de cada pergunta: não vale a pena despender 15 minutos numa prova de 2 h (+ 30 min de tolerância) a responder a uma questão que vale 2,5% da cotação total…

• Tenha em atenção o que é pedido e não responda para além do que é necessário. Não perca tempo!

• Apresente todos os cálculos efetuados. Pode acontecer que erre a resposta, mas que tenha passos intermédios e a estratégia de resolução corretos.

• Não se esqueça das unidades. É muito importante!

• Redija clara e concisamente. Não é por escrever muito que consegue melhor resultado.

• Escreva com letra bem legível. Quem corrige tem de perceber o que escreveu…

E, acima de tudo, CALMA! Estudou e preparou-se. Vai correr bem!

BOA SORTE!

Prop

osta

s de

Res

oluç

ão

Propostas de resoluçãoTeste Final 1

Grupo I 1. O afastamento da radiação das galáxias ao

recetor provoca uma diminuição do número de frentes de onda que atinge o recetor por unidade de tempo; ou seja, diminui a frequência da luz recebida, por isso se nota o desvio para uma radiação menos energética (vermelho). Com os resultados obtidos, Hubble concluiu que as galáxias estão em movimento e a afastar-se umas das outras - o Universo está em expansão.

2. (D). 3. A direção de propagação das ondas eletro-

magnéticas é perpendicular à direção da va-riação dos campos elétricos e magnéticos dos quais resultam.

4. (C).

Grupo II 1. No centro da Terra.

2. A direção da aceleração, tal como da resultante das forças, é perpendicular à direção da velocidade. Logo, o trabalho realizado pela resultante das forças é nulo, não varia a energia cinética do satélite e o módulo da sua velocidade mantém-se constante.

3. Fg = ms * ac = G

ms * mT

r 2 ⇔ ac = G

mT

r 2

v 2

r= G

mT

r 2 ⇔ v 2 = G

mT

r

a2p rT

b2

= G

mT

r ⇔ T = Å

4p2 r 3

G mT ⇔

⇔ T = 5,7 * 103 s

Grupo III 1.

2. DEc = - DEpg ⇔ 12

m (v B2 - 02) = m g h

⇔ v = "2g h ⇒ v = "2 * 10 * 0,3 v C

2 = v 2B + 2 a Dx ⇔

⇔ Dx =02 - Q"6 R

2

- 2 * 4,0 = 0,75 m

3. Movimento retilíneo uniforme, pois a resultante de forças aplicadas no carrinho

seria nula: FR→ = P

→ + N→ = 0

→.

Grupo IV 1.

2. [2,54; 2,56] V

3. Ligar o voltímetro diretamente aos terminais da pilha, com o circuito aberto.

4. A equação da reta que melhor se ajusta aos dados experimentais é U = 2,40 - 0,52 I. A resistência interna é ri = 0,52 W.

5. (A).


1. Os resultados da experiência mostraram que o calor era energia e não um fluido que se transferia entre corpos. No caso, a temperatura da água aumentou como consequência do movimento do cilindro no seu interior - transferência de energia como trabalho que fez aumentar a energia interna da água.

2. (A). 3. (C).

Grupo II 1. Quanto menor for a resistividade de um

material, melhor condutor ele é, logo, o material X é melhor condutor. A resistência de um condutor é diretamente proporcional à resistividade do material que o compõe. Como a resistividade de X aumenta com a temperatura, a resistência de um condutor desse material também aumentará.

2. r = 1,88 * 10- 6 W m

R = r

LA

⇔

⇔ R = 1,88 * 10- 6 * 0,50

p * (3,0 * 10- 3)2 =

= 3,3 * 10- 2 W P = U * I = R I2 ⇔ ⇔ P = 3,3 * 10- 2 * 0,0102 ⇔ ⇔ P = 3,3 * 10- 6 W

3. (C).

Grupo III 1.1. (C). 1.2. (B). 1.3. Edissipada = DEm ⇔ Ed = DEpg + DEc

No intervalo de tempo considerado, a velocidade é constante: DEc = 0.Ed = 0,0250 * 10 * (0,52 - 1,12) = - 0,15 J

2.1.

2.2. (D).

Grupo IV 1. Converter o sinal sonoro emitido pelo

altifalante em sinal elétrico.

2.1. (B). 2.2. (D).

3. A equação da reta de ajuste aos dados ex-perimentais é d = 324,0 t + 1,2 * 10- 2 (SI), o valor 1,2 * 10- 2 é desprezável relativa-mente ao valor do declive. O valor da velocidade de propagação do som no ar é dado pelo declive da reta: v = 324,0 m s- 1.

Erro =0324,0 - 342,5 0

342,5 * 100 = 5,40%


1. Elevada transparência.

2. (B). 3. O gráfico revela que o índice de refração da

água é menor para radiações de maior comprimento de onda. Assim, o índice de refração é menor para a radiação vermelha do que para a radiação azul. Como a veloci-dade de propagação da luz num certo meio é inversamente proporcional ao índice de refração desse meio, para essa radiação,

n = cv

, conclui-se que, na água, a veloci-

dade de propagação da radiação vermelha

é superior à velocidade de propagação da luz azul.

4. (A). 5.1. Eu = 500 * 4,18 * 103 * 40 = 8,36 * 107 J

Et = 400 * 15 * 10 * 3600 = 2,16 * 108 J

h = 8,36 * 107

2,16 * 108 * 100 = 39%

5.2. (B).

Grupo II

1. Dt = 0,0248 + 0,0251 + 0,02503

= 0,0250 s

v = vm =2,00 * 10- 2

0,0250= 8,00 * 10- 1 m s- 1

2. Considerando que o carrinho parte do repouso e desce a rampa com aceleração constante, a velocidade pode ser determinada a partir das leis do movimento retilíneo uniformemente acelerado. Com a fita métrica mede-se a distância que o carrinho percorre sobre a rampa, que cor-responderá ao seu deslocamento, e com o cronómetro o tempo que demora a percor-rer essa distância. Conhecidas estas grandezas, determina-se o valor da aceleração pela equação das posições e o da velocidade pela equação das velocidades. No caso concreto:

aa = 2 Dx

t 2b e (v = a t).

3.1. Intensidade da resultante das forças aplicadas no carrinho.

DEc

d0

A

V

Dis

tânc

ia p

erco

rrid

a

0 t

37

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

Prop

osta

s de

Res

oluç

ão3.2. (B).

4. (A).

Grupo III 1. (C). 2. (C). 3. W

FNC→ = DEm = DEc + DEpg

WFNC→ = 1

2 * 2,0 * (02 - 0,402) + 0 = - 0,16 J


1. …“que tudo quanto cai através da água ou do ar tem de acelerar, segundo o seu peso”…

2.1. (C). 2.2. (D).

Grupo II 1. (B). 2. (B). 3. A força de reação do solo à compressão

que o carrinho aplica sobre a superfície, N→

, tem direção perpendicular ao deslocamento em todo o movimento. Logo, realiza trabalho nulo: W

N→ = N * Dx * cos 90° = 0 J

4. a = 0,5 m s- 2; FR = m * a = 3,0 * 0,5 = 1,5 N W

FR→ = FR * d * cos a ⇔

⇔ WFR→ = 1,5 * 5,0 * cos 0° = 7,5 J

WFR→ = W

F→ + W

Fdissipativas→ + W

P→ + W

N→ ⇔

⇔ WF→ = 7,5 + 10,0 - 0 - 0 = - 17,5 J

Grupo III 1. Oersted.

2.1. (C). 2.2. (A).

3. T = 0,8 * 10- 3 s; l = 1,2 m; v = 1,5 * 103 m s- 1

Grupo IV 1. Corrente elétrica.

2. I =0,238,0

= 0,029 A

R =8,0

0,029= 2,8 * 102

W

3. Aquecidas por uma fonte de igual potência útil, durante o mesmo intervalo de tempo, as amostras dos dois fluidos recebem a mesma quantidade de energia. Para a mesma energia recebida, a variação de temperatura é inversamente proporcional ao produto da massa da amostra pela respetiva capacidade térmica mássica, se a variação de temperatura foi igual, o produto referido tam-bém o foi. Como a massa de óleo era o dobro da massa de água, então a capacidade térmica mássica do óleo é metade da capacidade térmica mássica da água.


1. “Mas, assim que o primeiro eletrão se movimenta, vamos encontrar também uma força que não estava ali antes.”

2. (D). 3. (C).

Grupo II 1. (A). 2. O valor pedido corresponde ao valor da

capacidade térmica mássica do zinco:

c = P Dtm Dq

.

No gráfico pode ler-se que no intervalo de tempo [10; 26] s a temperatura aumenta de 150 °C para 360 °C.

c = P Dtm Dq

⇔ c =1,0 * 103

* 160,20 * 210

=

= 381 J kg- 1 °C- 1

3. (B).

Grupo III 1. (A). 2. Nas posições onde a bola atingiu a altura

máxima, a energia cinética é nula.

EmA = m g hA; EmB = m g hB = m g * 23

hA;

EmB = 23

EmA

Dissipou-se 33% da energia na colisão.

3. Durante a queda descrita, sobre a bola só atuaram o peso e forças dissipativas. DEm

= WFdissipativas→

DEm = DEc + DEpg ⇔

⇔ DEm = 0 - m g * 1,35 = - 1,1 J

Grupo IV 1. Quando a luz incidiu sobre o acrílico, uma

pequena parte pode ter-se refletido e uma grande parte foi absorvida por esse material. O acrílico só é transparente à luz verde, por isso apenas essa foi projetada no anteparo.

2.1. A equação obtida é y = 1,29x - 0,00462.O declive da reta corresponde ao índice da refração do vidro relativamente ao ar, que é 1,29.

2.2. O fenómeno descrito é a reflexão total que só ocorre quando a luz se está a propagar num meio e incide na superfície de separação entre esse meio e outro menos refringente que o primeiro e para ângulos de incidência da luz na superfície, que separa os dois meios, superiores ao ângulo crítico.

3. (C).


1. A campainha deixa de se ouvir porque a onda sonora emitida pela campainha é mecânica, necessita de um meio material (neste caso o ar) para se propagar. Vê-se a luz emitida pela lâmpada porque a radiação eletromagnética propaga-se no vazio.

2. (B).

Grupo II 1. (A). 2. Ao ver que o galvanómetro só registava a

existência de corrente elétrica na bobina X quando se ligava e desligava a bateria, Faraday compreendeu que apenas nesses intervalos de tempo muito pequenos (ligar e desligar) existiriam as condições para que se estabelecesse uma tensão elétrica. A bateria é uma fonte de corrente contínua que, quando ligada, cria à sua volta um campo magnético cuja intensidade aumenta quase instantaneamente de zero até um valor que se mantém constante até ser desligada, aí diminui para zero numa fração de segundo. Conjugando estas condições, Faraday concluiu que a variação do fluxo magnético através de uma bobina induzia nela uma força eletromotriz - indução eletromagnética.

3.1. Fm, máx = 100 * 1,5 * 0,040 * cos 0+ = = 6,0 WbO menor intervalo de tempo entre o fluxo nulo e máximo corresponde a 14

T = 0,0050 s.

0e 0 = 06,0 - 0 00,0050

= 1,2 * 103 V

3.2.1. Dissipação de menor quantidade de energia por efeito Joule.

3.2.2. (B). 3.2.3. (D).

Grupo III 1. (C).

2. a =4,0 * 103

1000= 4,0 m s- 2

Dx = 10,0 t - 2,0 t 2 ⇔ ⇔ Dx = 20,0 - 8,0 = 12,0 m

Grupo IV 1. O aparecimento de vários pontos luminosos

deve-se à difração da luz quando passa a fenda com a abertura da mesma ordem de grandeza do seu comprimento de onda. Nas situações em que a fenda estava mais aberta, a luz passou a abertura sem sofrer difração, continuou a propagar-se apenas numa direção, por isso só fica projetado um ponto de luz.

38

HFEN

11CA

© Porto Editora

Prop

osta

s de

Res

oluç

ão

2. n l = d sin q ⇔

⇔ l =

1 * 10- 3

600 * sin 30,0°

2 =

= 4,17 * 10- 7 m

Erro =0435 - 417 0

435 * 100 = 4,1%


1. Direção perpendicular à trajetória, em cada ponto. Sentido da pedra para o centro da trajetória.

2. O período de rotação das pedras é o mesmo, logo, têm a mesma velocidade

angular, w = 2pT

.

Para a mesma velocidade angular, quanto maior for o raio da trajetória, maior será o módulo da aceleração, ac = w

r .

Como o raio da pedra A é o dobro do da pedra B, o módulo da sua aceleração será duplo do módulo da aceleração de B.

3. T = 365 * 2413,4

= 654 h

r = 654 * 37002p

= 3,85 * 105 km

4. (C). 5. (A).

Grupo II 1. (B). 2. (D). 3. (B).

Grupo III 1. Do disco elétrico para o vidro a

transferência de energia ocorre por condução; no interior da água por convecção. No primeiro caso, a transferência de energia ocorre partícula a partícula, sem ocorrer transporte de matéria; no interior da água a transferência de energia é facilitada pelas correntes de convecção - movimentação ascendente e descendente de material.

2. Efeito Joule.

3. Qágua quente = 0,1250 * cágua * (qf - 35,2) Qágua fria = 0,1000 * cágua * (qf - 19,5) Qágua fria + Qágua quente = 0 ⇒ qf = 28,2 °C

4. (A). 5. (C).


1. Trabalho. Os resultados desta experiência mostraram que aquilo que se designava como “calor” e se traduzia no aumento de temperatura de um corpo, era uma forma de transferir energia e não um fluido, como se considerava na época.

2. W = 350 * g * 0,305 * cos 0° = = 1,07 * 103 J W = Q = 0,454 * c * 0,556 ⇔ c = 4,2 * 103 J kg- 1 °C- 1

3. A capacidade térmica mássica traduz a energia necessária para fazer aumentar de 1 oC a temperatura de 1 kg de material. Se a capacidade térmica do mercúrio é menor que a da água, uma certa massa de mercúrio, recebendo a mesma energia que a mesma

massa de água, sofrerá uma elevação de temperatura superior à da água.

4. Todos os corpos emitem radiação infravermelha.

Grupo II 1. Eu = Epilha - Ed

Epilha = 5,0 * 0,500 * 60 = 1,5 * 102 J

Ed = 1,0 * 0,5002 * 60 = 15 J

Eu = 1,35 * 102 J

2. (C). 3. Quando apenas o interruptor X está

fechado, R1 e R2 ficam em série, logo, têm a mesma corrente elétrica. Para a mesma corrente elétrica, a potência dissipada é diretamente proporcional à resistência do condutor, P = R I2. Assim, a potência dissipada por R2 é o dobro da dissipada por R1.

Grupo III 1. (D).

2.1. Dt = 0,0068 + 0,0066 + 0,00653

= 0,0066 s

d1 = 0,0068 - 0,0066 = 0,0002 s d2 = 0,0066 - 0,0066 = 0,0000 s d3 = 0,0065 - 0,0066 = - 0,0001 s Dt = (0,0066 ± 0,0002) s

2.2. v = 1,50 * 10- 3

0,0066 m s- 1

3. v 20 = 7,6 Dx - 0,036.

O declive da reta corresponde a - 2a, logo a componente escalar da aceleração é - 3,8 m s- 2.Fdiss. = FR = m * a = 0,2500 * (- 3,8) = = - 0,95 NO módulo da resultante das forças dissipativas é 0,95 N.

39

HFE

N11

CA

© P

orto

Edi

tora

antes de começar a resolver os testes -...

Documents