Física e Química A – 10º ANO ACTIVIDADE PRÁTICA DE SALA DE AULA

Maio

TEMA Preparação para o teste 5 2011

1. A figura 1 mostra o espectro da intensidade da radiação emitida por três

corpos negros, A, B e C, respectivamente, às temperaturas de 3000 K, 4000 K

e 5800 K.

1.1. Identifica a curva correspondente a cada um dos corpos A, B e C.

1.2. Indica, justificando, em qual dos corpos a intensidade da radiação total

emitida é maior.

1.3. Determina o comprimento de onda, em nanómetros, para o qual é

máxima a intensidade da radiação emitida por cada um dos corpos.

2. Na figura 2 mostram-se os gráficos que traduzem a variação da temperatura em

função do tempo, no interior de duas latas do mesmo material, pintadas com

tinta baça, uma de cor preta e a outra de cor branca, quando sobre elas incidiu

radiação emitida por uma lâmpada.

2.1. Indica, justificando, qual a curva correspondente a cada uma das latas.

2.2. Explica porque razão, a partir do instante t = 20 min, aproximadamente, a

temperatura no interior de cada uma das latas se mantém praticamente

constante.

2.3. Qual das latas arrefecerá mais depressa? Justifica.

3. A potência da radiação solar absorvida pela Terra é dada pela expressão

P = 0,70 S π

em que 0,70 é a fracção da radiação solar que contribui para o aumento da energia interna do planeta,

S=1,36×109 W km-2 é a constante solar e RT = 6,4×106 m é o raio médio da Terra.

3.1. Define albedo de um sistema.

3.2. Com base nos dados, indica qual é o albedo da Terra.

3.3. Selecciona a alternativa que permite calcular, no Sistema Internacional, a potência da radiação solar

absorvida pela Terra.

(A)

(B)

(C)

(D)

4. Num local que dispõe de cerca de 7,5 h de sol por dia pretende-se colocar um painel fotovoltaico, de

potência útil por unidade de área de 120 W m-2, para fornecer energia eléctrica a uma habitação que, por

dia, consome em média 30 kW h. Selecciona a alternativa que representa a área mínima do painel

fotovoltaico.

(A) 250 m2

(B) 40 m2

(C) 34 m2

(D) 480 m2

5. Uma sala com duas janelas de 0,86 m2 de área e com um vidro simples de espessura 3,0 mm está à

temperatura de 20 ºC enquanto o exterior se encontra a 15 ºC. Calcula a potência transmitida por

condução através das janelas (Kvidro = 0,80 W m-1 K-1).

Figura 1

Figura 2

6. Para determinar a capacidade térmica mássica do alumínio, um grupo de

alunos trabalhou com um bloco de alumínio com 500 g de massa, colocado

numa caixa isoladora, como mostra a figura 3. Cada bloco tem duas

cavidades, numa das quais se colocou um termómetro e na outra uma

resistência eléctrica de 60 W de potência, ligada a uma fonte de

alimentação.

Os alunos realizaram três ensaios e em cada um deles mediram a

temperatura inicial do bloco, θinicial. Após a fonte de alimentação ter estado

ligada durante 60,0 s, mediram a temperatura final do bloco, θfinal. Os

valores medidos estão registados na tabela seguinte:

Ensaio θinicial/ºC θfinal/ºC 1 16,5 24,6 2 17,0 24,9 3 16,8 25,0

Admite que toda a energia fornecida pela resistência eléctrica é transferida para o bloco de alumínio.

Com base nos dados da tabela, calcula o valor mais provável da capacidade térmica mássica do alumínio.

Apresenta todas as etapas de resolução.

GAVE, Teste intermédio de Física e Química A, 30-05-2008

7. Num recipiente contendo 500 g de água à temperatura de 20 ºC, introduziu-se uma resistência de

aquecimento eléctrica, de características 300 W e 220 V. A resistência esteve ligada durante 10 min e,

quando foi desligada, a temperatura da água era de 80 ºC (cágua=4,18×103 J kg-1 K-1). Calcula:

7.1. a energia eléctrica gasta durante o aquecimento da água;

7.2. a energia transferida como calor para a água;

7.3. a energia transferida para o exterior do recipiente durante o aquecimento da água.

8. A família Costa pretende diminuir as despesas relacionadas com o consumo de energia na sua habitação.

Para tal, decidiu instalar um sistema de aquecimento de água, recorrendo ao aproveitamento da radiação

solar. Recorreu, então, a uma empresa especializada na instalação de colectores solares, no sentido de ser

realizado um estudo de modo a adquirir o sistema mais eficiente para aquecer a água contida num

depósito de 250 L.

Após um estudo detalhado, foi instalado no telhado um colector solar que, em condições atmosféricas

adequadas, absorve, por metro quadrado, 800 W da radiação solar incidente e que apresenta um

rendimento de 20%. Durante 1 mês a família testou o funcionamento do colector instalado. Verificou que,

ao fim de 10 h, durante as quais não se consumiu água do depósito, a temperatura da água aumentou, em

média, 35 ºC.

8.1. Calcula a área total ocupada pelo colector instalado na habitação da família Costa.

(ρágua = 1,0 g cm-3; cágua = 4,18 kJ kg-1 ºC-1)

8.2. Indica qual ou quais os mecanismos responsáveis pela perda de energia numa instalação solar

térmica.

9. Um bloco desloca-se sobre um balcão, de atrito desprezável, com velocidade constante, quando sobre ele

passa a actuar uma força de intensidade 2,0 N, paralelamente à superfície de apoio, durante um

deslocamento de 5,0 m. Calcula:

9.1. o trabalho realizado pela força, caso tenha o mesmo sentido da velocidade do bloco;

9.2. a variação de energia cinética do bloco, caso a força tenha sentido oposto ao da velocidade do bloco.

10. Um fardo de massa 50 kg é elevado a uma altura de 3,0 m por acção de uma força vertical de intensidade

500 N (considera g = 10 m/s2).

10.1. Representa o diagrama de forças que actuam sobre o fardo durante a subida.

10.2. Calcula o trabalho realizado pela força durante o deslocamento referido.

10.3. Qual o trabalho total realizado sobre o fardo? Justifica.

11. O Eduardo arrasta, ao longo de 15 m, o caixote onde guarda os brinquedos, exercendo uma força de 40 N.

A energia transferida pelo Eduardo para o caixote é de 520 J. Considera o atrito entre a superfície do

caixote em contacto com o chão desprezável.

Figura 3

Comenta a seguinte afirmação: “A força exercida pelo Eduardo sobre o caixote tem direcção não paralela à

superfície de apoio.”

12. Um automóvel avariado é empurrado sobre uma estrada horizontal por acção de uma força de intensidade

400 N paralela à superfície de apoio. A variação de energia cinética experimentada pelo automóvel

durante o deslocamento de 20 m é de 3,0 kJ.

12.1. Calcula o trabalho realizado pela força que empurra o automóvel durante a distância de 20 m.

12.2. Calcula a intensidade da força de atrito que se manifesta entre os pneus do automóvel e o piso da

estrada.

13. Para elevar um saco de milho, de massa m, até uma altura h, um agricultor exerce uma

força sobre uma corda inextensível, que passa pela gola de uma roldana ideal (figura

4). Selecciona a opção que contém os termos que devem substituir as letras (a) e (b),

respectivamente.

13.1. Durante a subida, o trabalho realizado pelo peso do saco de milho é ____(a)____,

enquanto o realizado pela força é ____(b)____.

(A) … resistente … potente.

(B) … resistente … resistente.

(C) … potente … potente.

(D) … potente … resistente.

13.2. Durante a subida, o trabalho realizado pela força é ___(a)___ e o realizado pela resultante das

forças que actuam sobre o saco de milho é ___(b)___.

(A) … – F h … (F – mg) h

(B) … F h … (F – mg) h

(C) … F h … (mg – F) h

(D) … F h … nulo

14. Uma bola, de massa 250 g, cai de uma altura de 5,0 m. A resistência do ar apresenta um valor médio de

1,2N. Das afirmações seguintes, indica as verdadeiras e as falsas.

(A) O trabalho realizado pelo peso da bola, durante a queda, é 1250 J.

(B) O trabalho realizado pelo peso da bola, durante a queda, é – 12,5 J.

(C) A energia dissipada, durante a queda, é de – 6,0 J

(D) O trabalho realizado por todas as forças que actuam sobre a bola, durante a queda, é de 6,5 J.

(E) A velocidade da bola aumentou durante a queda.

15. Um automóvel, de massa 9,5×102 kg, desloca-se numa estrada rectilínea e horizontal a uma velocidade de

50 km h-1. Num dado instante, o condutor acelera e a intensidade da força média, , que passa a actuar

sobre o automóvel, durante uma distância de 2,0×102 m, é de 1,5×103 N. Despreza as foças de atrito.

15.1. Calcula o trabalho realizado pela força durante o percurso em que o condutor acelerou o

automóvel.

15.2. Calcula a variação da energia cinética do automóvel durante o percurso referido.

15.3. Qual é o módulo da velocidade do automóvel, em quilómetros por hora, após ter percorrido a

distância de 2,0×102 m?

16. Um bloco, de massa 2,0 kg, á abandonado do topo de uma rampa que define com a horizontal um ângulo

de 37º. O bloco atinge a base da rampa com uma velocidade de 8,0 m/s. Considerando desprezáveis o

atrito e a resistência do ar durante a subida, calcula:

16.1. a variação de energia cinética do bloco;

16.2. a intensidade da resultante das forças que actuam no bloco;

16.3. o comprimento da rampa.

17. Uma esfera, de massa m, é abandonada, a partir do repouso, de uma altura h, em relação ao solo, ficando

sujeita apenas à acção da gravidade. Das afirmações seguintes, indica as verdadeiras e as falsas.

(A) O trabalho realizado pelo peso da esfera até atingir o solo é igual a – m g h.

(B) A esfera atinge o solo com velocidade de módulo igual a .

(C) O trabalho realizado pela resultante das forças que actuam sobre a esfera, durante a queda, é nulo.

(D) O módulo da velocidade da esfera no instante em que passa pela posição que se encontra à altura

do solo é igual a metade do que apresenta ao atingir o solo.

(E) Durante a queda da esfera, há conservação da energia mecânica.

Figura 4

18. De uma janela que se encontra a 4,0 m do solo é lançada obliquamente para cima

uma bola, de massa 500g, com uma velocidade de módulo 6,0 m/s. A bola sobe

até uma altura de 1,0 m acima da janela. Na figura 5 está representada a

trajectória descrita pela bola desde o instante em que é lançada até atingir o

solo. Considera desprezável a resistência do ar.

18.1. Calcula a velocidade com que a bola atinge a altura máxima, posição B.

18.2. Selecciona a alternativa que completa a frase.

O módulo da velocidade da bola ao passar, no seu movimento descendente, na posição ao nível do

lançamento, posição C, é…

(A) … igual a 6,0 m/s.

(B) … igual a 4,5 m/s.

(C) … superior a 6,0 m/s.

(D) … inferior a 6,0 m/s.

18.3. Das seguintes afirmações, indica as verdadeiras e as falsas.

(A) A energia mecânica da bola é constante e igual a 29 J.

(B) O trabalho realizado pelo peso da bola durante a subida é igual a 5,0 J.

(C) O trabalho realizado pela resultante das forças que actuam sobre a bola desde o instante de

lançamento até ao instante em que passa a posição C é nulo.

(D) A energia cinética da bola desde o instante de lançamento até ao instante em que atinge o solo

aumenta de 20 J.

(E) A velocidade com que a bola atinge o solo é de 4,5 m/s.

19. Um bloco, de massa 500 g, que se comporta como uma partícula

material, desloca-se ao longo da trajectória representada na

figura 6, onde a força de atrito, de intensidade 3,0 N, se

manifesta unicamente entre as posições B e C. O bloco atinge a

posição B com velocidade de módulo 10,0 m/s.

19.1. Selecciona a opção que contém os termos que devem substituir as letras (a) e (b), respectivamente,

e que completam correctamente a frase.

O trabalho realizado pelo peso do bloco ao deslocar-se de A para B é igual a ___(a)___ e o módulo da

velocidade ao passar na posição A é igual a ___(b)___.

(A) … – 9,0 J … 8,0 m/s

(B) … – 9,0 J … zero

(C) … 9,0 J … 8,0 m/s

(D) … 9,0 J … zero

19.2. Selecciona a alternativa que completa correctamente a frase.

O trabalho realizado pela resultante das forças que actuam sobre o bloco desde a posição A até à

posição C é…

(A) … nulo.

(B) … igual a – 9,0 J.

(C) … igual a 9,0 J.

(D) … igual a 8,0 J.

20. Uma bola, de massa 400 g, é lançada verticalmente para cima com velocidade de módulo 10,0 m/s, numa

região onde a resistência do ar não é desprezável, cuja intensidade é praticamente constante e igual a

1,0N.

20.1. Determina, em relação ao nível de lançamento, a altura máxima atingida pela bola.

20.2. Qual é o trabalho realizado pela resultante das forças que actuam sobre a bola durante a queda?

Fundamenta a tua resposta.

20.3. Calcula o módulo da velocidade da bola ao atingir o nível de lançamento.

21. Uma esfera, de massa 100 g desloca-se sobre uma calha colocada

no plano vertical, cujo perfil está representado na figura 7. A

esfera passa na posição A a 4,8 m/s e na posição D a 2,0 m/s. A

partir da posição C, o atrito entre a esfera e a superfície de

contacto não é desprezável. Considera desprezáveis a rotação da

esfera e a resistência do ar.

21.1. Calcula o módulo da velocidade da esfera ao passar na posição C.

21.2. Calcula a variação da energia mecânica da esfera entre a posição A até à posição D.

21.3. Qual é o valor do trabalho realizado pela força de atrito durante o percurso C a D? Justifica a tua

resposta.

Figura 6

Figura 7

Figura 5