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1 Física Unidade Movimentos na Terra e no spaço QUSTÕS PROPOSTS 4. Duas forças F» e F» 2 são aplicadas num objeto cuja massa é 8,0 kg, sendo F» mais intensa que F» 2. s forças podem atuar na mesma direção e sentido ou na mesma direção e sentidos opostos. Nas figuras seguintes estão representadas as situações e, sendo o atrito desprezável. F 2 F F 2 F Na situação, o corpo adquire uma aceleração de módulo 0,50 m s -2 e na situação o valor da aceleração é 0,40 m s Sejam F e F 2 as intensidades das forças F» e F» 2. Selecione, das opções que se seguem, a que traduz uma relação correta. () F + F 2 = 8,0 * 0,4 () F - F 2 = 8,0 * 0,5 (C) F - F 2 = 8,0 * 0,4 (D) F + F 2 = 8,0 * 0, dmita que o objeto parte do repouso nas situações e. Selecione, dos gráficos que se seguem, o que melhor poderá traduzir o valor da velocidade do objeto nas situações e, ao fim de t segundos de movimento. () () (C) (D) v v v v t t t t 4.3. Justifique a afirmação: Nas situações e, a intensidade da reação normal é igual à intensidade do peso do objeto Determine a intensidade das forças F» e F» dmita que num dado instante, a força F» deixa de atuar sobre o objeto, tanto na situação como na Selecione a opção que traduz a alteração de movimento sofrida pelo objeto na situação. () O objeto passa a ter movimento uniformemente retardado até parar. () O objeto continua a mover-se, com uma velocidade constante. (C) O objeto passa a mover-se com uma aceleração de menor valor na direção e sentido do eixo OX. (D) O objeto continua a mover-se com a mesma aceleração Descreva o movimento do corpo na situação. 30

2 Física Unidade Movimentos na Terra e no spaço QUSTÕS PROPOSTS 5. Quando a trajetória do movimento é retilínea, a velocidade e a aceleração têm a mesma direção, podendo ter o mesmo sentido ou sentido oposto. Na tabela seguinte encontra-se o valor da velocidade inicial e da aceleração (positivo ou negativo atendendo ao sentido desses vetores sobre um eixo que coincide com a trajetória) de uma caixa de massa 500 g em três situações distintas. Situação Valor da velocidade / m s - Valor da aceleração / m s ,5 - +0,5 C + -0,5 Valor da velocidade inicial e da aceleração de uma caixa em situações distintas. 5.. Selecione a opção que traduz corretamente a expressão do módulo do valor da velocidade e da aceleração no instante inicial, expressa em km h - e em km h -2, respetivamente (em qualquer situação descrita na tabela). h k j 000 m 000 h 000 k () e 0,5 * () e 0,5 * 3600 j 3600m h k2 000 j 000 m 000 (C) e 0,5 * (D) e 0,5 * h k j 3600 m 3600 h j h j k m k m Classifique o movimento da caixa nas situações, e C, no instante inicial Preveja em qual(ais) da(s) situação(ões) ocorrerá inversão do sentido do movimento. Fundamente a previsão feita Considerando as escalas cm : m s - e cm : 0,5 m s -2, represente sobre um eixo OX a velocidade e a aceleração no instante inicial, nas situações e Na situação, ao fim de t segundos de movimento, o módulo do valor da velocidade da caixa é 6 m s Determine o valor de t Determine a distância percorrida pela caixa nesse intervalo de tempo, admitindo que parte da posição x 0 = 0 m Considere a situação, no instante inicial. Selecione a opção que traduz uma afirmação verdadeira, relativamente a essa situação. () resultante das forças tem módulo 0,25 N e o sentido da velocidade inicial. () resultante das forças tem módulo 0,50 N e o sentido da aceleração. (C) resultante das forças tem módulo 0,25 N e o sentido da aceleração. (D) resultante das forças tem módulo 0,50 N e o sentido da velocidade inicial. 30

3 QUSTÕS PROPOSTS 4. Uma fonte emite ondas sonoras de 200 Hz. uma distância de 3400 m da fonte está instalado um aparelho que regista a chegada das ondas através do ar e remete-as novamente através de um fio metálico retilíneo. O comprimento de onda desse sinal sonoro, quando se propaga no fio, é 7 m. Determine o tempo de ida e volta das ondas. presente todas as etapas de resolução. 5. O eco é um fenómeno físico estudado em acústica. 5.. Para que dois sons consecutivos sejam percetíveis pelo ouvido humano, o intervalo de tempo entre os mesmos deve ser igual ou superior a 0,00 s. Considere uma pessoa, diante de uma grande parede vertical, a gritar, num local onde a velocidade do som é 340 m s -. Determine, apresentando todas as etapas de resolução distância para a qual o eco é ouvido 3,0 s após a emissão da voz menor distância à parede que permite à pessoa, que está a emitir o som, distinguir a sua voz e o respetivo eco Para determinar a profundidade de um poço de petróleo, um técnico emitiu com uma fonte sonora, na abertura do poço, ondas de frequência 220 Hz e comprimento de onda,5 m. Decorridos 8, segundos, o técnico recebe o eco do som emitido. O gráfico seguinte traduz a variação da velocidade do som com a temperatura, no interior do poço. v som /m s Variação do valor da velocidade do som com a temperatura, no interior de um poço q/ C Determine a profundidade do poço de petróleo Comente a seguinte afirmação: temperatura do poço de petróleo está compreendida no intervalo 268,5 K < q < 273,5 K Selecione a única opção que contém os termos que preenchem sequencialmente os espaços seguintes, de forma a obter uma afirmação verdadeira. Quando a temperatura do poço de petróleo aumenta das ondas sonoras não se altera, aumenta e também aumenta. () a frequência a velocidade o período. () o comprimento de onda a velocidade a frequência. (C) a frequência o comprimento de onda o período. (D) o período a velocidade o comprimento de onda. 66

4 QUSTÕS PROPOSTS 6. SONR é a sigla em inglês de SOund Navigation nd Ranging, ou "navegação e determinação da distância pelo som". É um instrumento auxiliar da navegação marítima, capaz de emitir ultrassons na água e captar os seus ecos, permitindo, assim, a localização de objetos na água, pois regista o intervalo de tempo entre a emissão e a receção do ultrassom. 6.. xplique como é que o SONR contribui para deteção de objetos debaixo de água. Na explicação, entre outros aspetos, refira em que consiste o eco e o que são ultrassons velocidade média de um ultrassom na água do mar é de 500 m s -. O operador de sonar de um barco pesqueiro observou no aparelho o registo de duas reflexões. primeira, /4 de segundo após a emissão do ultrassom, era correspondente a um cardume que passava. outra, recebida 2 segundos após a emissão, era de próprio fundo do mar. Determine a que profundidade se encontrava o cardume e qual a profundidade do mar. presente todas as etapas de resolução Um barco de recreio está ancorado ao largo de uma ilha. No momento da ancoragem, o capitão observou que a âncora desceu 4,5 m abaixo do nível do sonar até atingir o fundo do oceano naquele local. Querendo verificar se a sua aparelhagem de bordo estava bem aferida, repetiu a medição utilizando um sonar. Com o sonar verificou que o intervalo de tempo entre a emissão do sinal e a posterior receção foi de 20,0 ms. dmita que o sonar foi utilizado na frequência de 00 khz. Com base na informação apresentada, selecione a única opção correta. () Se a água for suficientemente homogénea, o módulo da velocidade da onda sonora será constante e superior a 200 m s -. () Para percorrer 29 m no ar, a onda sonora emitida pelo sonar levaria cerca de 2 ms. (C) O comprimento de onda do pulso do sonar é igual a 0,5 mm. (D) O sinal sonoro emitido pelo sonar propaga-se na água por ser uma onda do tipo transversal O sonar de um submarino recebe as ondas refletidas pelo casco de um navio seis segundos após a emissão das mesmas, sendo a velocidade de propagação do som na água do mar, nas condições da medição, 520 m s -. dmita que as velocidades do navio e do submarino são desprezíveis quando comparadas com a velocidade do som. Determine a distância entre o submarino e o navio. presente todas as etapas de resolução. 66

5 QUSTÕS PROPOSTS 7. Uma partícula carregada eletricamente penetra num campo elétrico uniforme existente entre duas placas, e, planas e paralelas. figura mostra a trajetória curvi - línea descrita pela partícula. 7.. Selecione a única alternativa que poderá apresentar a causa da trajetória da partícula quando penetra no campo elétrico existente entre as placas. () partícula tem carga negativa e a placa tem carga positiva. () partícula tem carga positiva e a placa tem carga positiva. (C) partícula tem carga negativa e a placa tem carga positiva. (D) partícula tem carga positiva e a placa tem carga negativa xplique o significado da expressão campo elétrico uniforme Desenhe um vetor que possa representar a força elétrica que atua sobre a partícula quando esta se encontra entre as placas Comente a seguinte afirmação. Se a partícula fosse colocada numa outra posição do campo, a força elétrica a que ficaria submetida seria diferente. 8. s linhas de campo de um campo elétrico foram idealizadas pelo físico inglês Michael Fara - day. São um modo adequado de representar o campo elétrico e indicam a direção e o sentido do campo em qualquer ponto. m cada ponto de uma linha de campo, a direção do campo elétrico é tangente à linha. Classifique, justificando, cada uma das seguintes afirmações em verdadeiras (V) ou falsas (F). () O número de linhas de campo que saem ou que entram numa carga pontual é proporcional ao valor da carga elétrica. () s linhas de campo orientam-se da carga negativa para a carga positiva. (C) O número de linhas de campo por unidade de área perpendicular às linhas é proporcional à intensidade do campo. (D) Para uma carga pontual positiva, as linhas de campo são paralelas entre si, distribuem -se uniformemente e apontam para fora da carga. () s linhas de campo convergem para cargas pontuais negativas. (F) s linhas de campo do campo elétrico são sempre fechadas. (G) s linhas de um campo elétrico uniforme são paralelas e equidistantes entre si. 9. Cargas elétricas geram campo elétrico na região do espaço em que se encontram. intensidade do campo gerado depende das propriedades do meio, do módulo da carga e da distância da carga ao ponto do campo. 9.. Considere duas cargas elétricas do mesmo módulo, Q, e sinais opostos, colocadas nos vértices inferiores de um triângulo equilátero. Selecione, dos esquemas da figura seguinte, o que melhor representa o vetor que caracteriza o campo elétrico resultante no vértice superior do triângulo. Trajetória de uma partícula num campo elétrico uniforme. 72

6 QUSTÕS PROPOSTS () () (C) (D) +Q +Q -Q -Q +Q -Q +Q -Q Campo elétrico resultante no vértice de um triângulo Quatro cargas elétricas pontuais, de igual módulo, Q, estão situadas nos vértices de um quadrado, como mostra a figura à direita. Selecione a única opção que refere quais devem ser os sinais das cargas, Q, Q 2, Q 3 e Q 4, para que no centro do quadrado o campo elétrico resultante tenha a direção e o sentido representados na figura. () Q > 0, Q 2 < 0, Q 3 < 0 e Q 4 > 0 () Q > 0, Q 2 > 0, Q 3 < 0 e Q 4 < 0 (C) Q > 0, Q 2 < 0, Q 3 < 0 e Q 4 > 0 (D) Q < 0, Q 2 < 0, Q 3 > 0 e Q 4 > Cargas pontuais nos vértices de um quadrado e campo elétrico criado no centro do quadrado s seguintes representações esquemáticas mostram as linhas de campo elétrico criado por duas cargas elétricas pontuais, e 2. (I) (II) (III) P 2 P 2 P 2 (IV) (V) Linhas de campo elétrico criadas por duas cargas elétricas pontuais. P 2 P Indique, justificando, 0... o sinal das cargas e 2, em cada um dos esquemas representados qual é a carga com maior módulo no esquema IV Refira a direção e o sentido do vetor campo elétrico, no ponto P, no esquema V. 72

7 QUSTÕS PROPOSTS 7. O funcionamento de uma fibra ótica baseia-se no fenómeno designado reflexão total. 7.. xplique em que consiste o ângulo limite Refira duas condições que deverão ocorrer para que seja possível observar o fenómeno de reflexão total Um raio luminoso incide na superfície de separação água-ar, sendo o ângulo de incidência 40. Sabendo que o índice de refração da água é,33, explique se ocorrerá reflexão total. Fundamente a resposta. 8. Um raio de luz monocromática propaga-se no interior de uma fibra com uma velocidade,8 * 0 8 m/s, como mostra a figura, sendo o ar o meio que a rodeia (n ar =,0). Seleciona a única alternativa que traduz a expressão que permite determinar o seno do ângulo limite (sin q ) para a superfície de separação fibra-ar. Propagação de um raio de luz no interior de uma fibra ótica. q 3,0 * 0 () sin q = 8 () sin q =,8 * 0 8,8 * 0 8 3,0 * 0 8 (C) sin q =,8 * ,0 * 0 8 (D) sin q = 3,0 * 0 8 -,8 * Um raio luminoso de comprimento de onda 600 nm propaga-se no ar e incide no extremo de uma fibra ótica formando um ângulo q com o eixo da fibra. O índice de refração do núcleo da fibra, n, é,50 e do revestimento, n 2, é,45. figura representa um corte longitudinal da fibra ótica. n 2 n q Corte longitudinal de uma fibra ótica. n Determine a razão entre a velocidade da radiação no meio e no meio 2, exprimindo-a com três algarismos significativos Calcule o comprimento de onda do raio luminoso no núcleo da fibra Determine o valor máximo do ângulo q, de modo a que ocorra reflexão total no interior da fibra ótica. 86

8 QUSTÕS PROPOSTS 0. O índice de refração, n, de um vidro de quartzo depende do comprimento de onda da luz de acordo com o gráfico seguinte.,48 Índice de refração,47, r Quartzo, λ/nm q Índice de refração do quartzo para diferentes radiações. Refração ar-quartzo. 0.. Utilizando uma régua, faça uma estimativa do comprimento de onda da radiação para a qual o índice de refração é, Determine o ângulo de refração, q, para radiação de comprimento de onda 400 nm Indique, justificando, se a afirmação seguinte é verdadeira ou falsa. Para a radiação visível ]400 ; 700[ nm, quanto maior é o comprimento de onda da radiação maior é o ângulo de refração no quartzo.. Um feixe luminoso constituído por luz azul e vermelha ao propagar-se no ar incide sobre uma superfície de vidro. O índice de refração do vidro para a luz azul é maior do que para a vermelha... Indique, justificando, qual das radiações, azul ou vermelha, se propaga com maior velocidade no vidro..2. Dos esquemas seguintes, selecione o único que traduz corretamente o trajeto da radiação azul () e da radiação vermelha (V). () () r Vidro V V r Vidro (C) (D) Refração das radiações azul e vermelha na passagem do ar para o vidro. V r Vidro r Vidro V 86

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