Prova Escrita de Física e Química A

11ºAno : Teste Intermédio - 17.03.2009 - TESTE : B

1. Os conceitos de calor e de temperatura estão interrelacionados e, por isso, muitas vezes são confundidos.

Considere três esferas metálicas de tamanho aproximadamente igual, sendo uma de ferro, outra de cobre e outra de prata.

Na tabela da esquerda está registada a massa de cada uma das esferas, enquanto na tabela da direita está registada a capacidade térmica mássica do material que constitui cada uma das esferas.

1.1. Explicite o significado da expressão: «A capacidade térmica mássica do ferro é 444 J kg–1 ºC–1».

1.2. As três esferas estão em equilíbrio térmico à temperatura ambiente.

Pretende-se que a temperatura de cada uma delas se eleve 20 ºC.

Indique, justificando, a qual delas se terá de fornecer mais energia.

1.3. Numa sala escura, aqueceu-se a esfera de cobre até esta se tornar visível.

Seleccione a alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correcta.

Continuando a aquecer a esfera, esta emite radiação cujo comprimento de onda vai ______ e cuja energia vai ______.

(A) ... aumentando ... diminuindo.

(B) ... aumentando ... aumentando.

(C) ... diminuindo ... aumentando.

(D) ... diminuindo ... diminuindo.

2. Um rapaz empurra, com velocidade constante, um bloco de massa m, ao longo de um plano inclinado sem atrito, como o esquema da figura 1 mostra.

2.1. Seleccione o diagrama que melhor representa, na situação descrita, as forças aplicadas no centro de massa do bloco, durante a subida, sendo F a força aplicada pelo rapaz.

2.2. Seleccione a alternativa que permite calcular o trabalho realizado pelo peso do bloco, P, na subida entre as posições A e B.

(A) WP = – m g h cos 30º

(B) WP = – m g d cos 30º

(C) WP = – m g d

(D) WP = – m g h

2.3. Ao atingir a posição B, o bloco fica parado. Ao fim de certo tempo, por descuido, começa a deslizar ao longo do plano inclinado, com aceleração aproximadamente constante, no sentido de B para A.

Seleccione o gráfico que melhor traduz a energia cinética, Ec, do bloco, em função da distância, d, que percorre desde a posição B até à posição A.

3. Galileu idealizou uma experiência em que previu que uma bola, largada de uma determinada altura ao longo de uma rampa sem atrito, rolaria exactamente até à mesma altura numa rampa semelhante colocada em frente da anterior, independentemente do comprimento real da trajectória.

In Projecto Física Unidade 1, Fundação Calouste Gulbenkian, 1978, p. 78

A experiência de Galileu está esquematizada na figura 2, na qual h é a altura de que é largada uma bola de massa 100 g, na rampa 1, e A, B e C correspondem a rampas com inclinações diferentes.

Considere o atrito desprezável em qualquer das rampas.

Calcule a velocidade da bola quando atinge 1/3 da altura h, em qualquer das rampas, admitindo que a altura h é igual a 1,5 m.

Apresente todas as etapas de resolução.

4. Leia com atenção o pequeno texto atribuído a Newton:

«Comecei a pensar que a gravidade se estendia até à órbita da Lua e... deduzi que as forças que conservam os planetas nas suas órbitas devem ser inversamente proporcionais aos quadrados das suas distâncias aos centros em torno dos quais revolucionam: e assim comparei a força necessária para conservar a Lua na sua órbita com a força da gravidade à superfície da Terra.»

In Projecto Física Unidade 2, Fundação Calouste Gulbenkian, 1979, pp. 94-95

4.1. A Lua, o nosso satélite natural, descreve uma órbita praticamente circular em torno da Terra, com movimento circular uniforme.

Indique a relação entre as direcções da força que conserva a Lua na sua órbita e da velocidade da Lua.

4.2. Os satélites artificiais da Terra estão também sujeitos à força da gravidade.

Seleccione a alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correcta.

A intensidade da força que actua sobre esses satélites ______ quando a sua distância ao centro da Terra ______.

(A) ... quadruplica ... se reduz a metade.

(B) ... quadruplica ... duplica.

(C) ... duplica ... duplica.

(D) ... duplica ... se reduz a metade.

5. Newton imaginou um canhão, no topo de uma montanha, lançando horizontalmente um projéctil. Mostrou que o alcance do projéctil ia sendo cada vez maior, à medida que aumentava a velocidade de lançamento, entrando em órbita em torno da Terra, para uma dada velocidade.

A figura 3 representa uma imagem estroboscópica* das posições de duas esferas P e Q, tendo P caído verticalmente e Q sido lançada horizontalmente, em simultâneo.

* Numa imagem estroboscópica as posições são representadas a intervalos de tempo iguais.

5.1. Seleccione o diagrama que pode representar, na situação descrita, as velocidades das duas esferas.

5.2. Escreva um texto em que caracterize os movimentos das esferas P e Q (figura 3), abordando os seguintes tópicos:

• Tipos de movimentos em que o movimento da esfera Q se pode decompor, relacionando-os com o da esfera P;

• Força(s) que actua(m) nas esferas;

• Relação entre o tempo de queda das esferas.

(Considere desprezável a resistência do ar.)

6. Newton também contribuiu para o estudo do movimento dos corpos na Terra, formulando leis que estão referidas na sua obra «Principia».

O gráfico da figura 4 representa a componente, num eixo Ox, da velocidade, vx, de um homem que se desloca numa trajectória rectilínea horizontal, em função do tempo, t.

6.1. Seleccione a alternativa que permite obter uma afirmação correcta.

A velocidade do homem muda de sentido no instante...

(A) … t = 20 s.

(B) … t = 25 s.

(C) … t = 35 s.

(D) … t = 40 s.

6.2. Seleccione a alternativa que contém a expressão da lei das velocidades, para o intervalo de tempo [0, 10] s.

(A) vx = 0,1t.

(B) vx = – 1,0 – 0,1t.

(C) vx = – 1,0 + 0,1t.

(D) vx = – 0,1t.

6.3. Indique entre que instantes o homem se desloca no sentido negativo do eixo Ox, com movimento uniformemente acelerado.

7. Um corpo de massa 5,0 kg, partindo do repouso, é arrastado ao longo de uma superfície horizontal rugosa por uma força horizontal constante com intensidade 40 N.

Verificou-se que, ao fim de 3,0 s, o módulo da sua velocidade era 3,0 m s–1.

Calcule a intensidade da força de atrito, suposta constante.

Apresente todas as etapas de resolução.

8. Michael Faraday, por volta de 1831, comprovou experimentalmente que campos magnéticos poderiam gerar correntes eléctricas.

8.1. Nos diagramas da figura 5 estão representados três circuitos, cada um constituído por uma bobina, um galvanómetro e um íman. Nestes diagramas, as setas indicam o movimento do íman e/ou da bobina.

Na situação representada no diagrama (3), a bobina e o íman deslocam-se simultaneamente, no mesmo sentido e com a mesma velocidade.

Seleccione a alternativa que permite obter uma afirmação correcta.

O ponteiro do galvanómetro movimenta-se apenas na(s) situação(ões) representada(s)…

(A) ... no diagrama (1).

(B) ... no diagrama (3).

(C) ... nos diagramas (1) e (2).

(D) ... nos diagramas (2) e (3).

8.2. Num microfone de indução, cujo funcionamento corresponde a uma das aplicações das leis de Faraday, um sinal sonoro é transformado num sinal eléctrico, que pode ser detectado num osciloscópio.

8.2.1. O gráfico da figura 6 representa o sinal eléctrico recebido num osciloscópio, em que a base do tempo foi programada para 0,5 ms / cm.

Calcule a frequência angular deste sinal, em unidades SI.

Apresente todas as etapas de resolução.

8.2.2. Num outro ensaio, modificou-se a programação da base do tempo do osciloscópio. O gráfico da figura 7 representa um sinal eléctrico, de frequência 800 Hz, recebido no osciloscópio.

Seleccione a alternativa que permite obter uma afirmação correcta.

Neste ensaio, a base do tempo do osciloscópio estava programada para...

(A) ... 0,10 ms/cm.

(B) ... 0,20 ms/cm.

(C) ... 0,25 ms/cm.

(D) ... 0,40 ms/cm.

FIM

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