BOA PROVA! Carmelo, 27 de setembro de Prova Experimental A

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1 Carmel, 27 de setembr de 2016 Prva Experimental A O temp dispnível é 2½ hras. Pedir mais flhas se tal fr necessári. Pdem-se utilizar tdas as flhas de rascunh que frem necessárias. Cntud estas nã se devem entregar cm flha de respsta. A crreçã ds prblemas será anónima, pr iss as flhas de respsta nã devem cnter nenhum dad que pssa identificar (a) alun(a). O talã abaix preenchid deve ser entregue junt cm as flhas de respsta. Tdas as flhas de respsta deverã estar numeradas da seguinte frma: númer da página / númer ttal de páginas. BOA PROVA! Sbrenme: Nme: País: Númer de flhas entregues: Assinatura

2 Prva Experimental Prblema A PROVA EXPERIMENTAL Prblema A Subida de um líquid entre duas placas de vidr pr capilaridade 1. Descriçã d prblema. Um líquid em cntact cm ar frma uma superfície u interface cujas prpriedades se assemelham a uma película elástica e fina. Este fenómen depende da tensã superficial que se define cm a cmpnente tangencial da frça pr unidade de cmpriment. A tensã superficial em líquids explica váris fenómens bservads n dia-a-dia e permite respnder a várias perguntas: cm é que alguns insects pdem andar sbre água? Prque a submergir a rupa em água cm sabã, a rupa se mlha mais rapidamente d que quand submergida apenas em água? O bjectiv desta prva é calcular valr da tensã superficial de um líquid. 2. Fundament teóric. Na presença de dis vidrs clcads em frma de cunha vertical e separads pr uma pequena distância (frmand um pequen ângul), cm se ilustra na figura 1, um líquid sbe n espaç entre s dis vidrs. Este fenómen é designad pr capilaridade. A altura atingida pel líquid resulta d equilíbri entre pes e a cmpnente vertical da frça devida à tensã superficial. Fig. 1 - Imagen perteneciente a un antigu text de física general, de Benjamin Silliman, del añ 1860, Principles f physics : r, Natural philsphy; designed fr the use f clleges and schls. Se cnsiderarms uma pequena secçã da cluna de fluid cm altura y e cmpriment Δx, cm se pde ver na figura 2, a frça vertical F é dada pr F = γ Δx em que γ é a tensã superficial. A partir d equilíbri entre esta frça e pes d fluid, btems a seguinte relaçã funcinal entre a altura y e a distância x a vértice da cunha (Fig. 3), y=( 2 γ L ρ a g ) 1 x nde ρ=1, kg/m 3 é a densidade d líquid, g=9,8 m/s 2 é a aceleraçã da gravidade, a é a separaçã entre as placas a uma distância x= L. XXI Olimpiada Iberamericana de Física, Carmel, Uruguai, 2016

3 Prva Experimental Prblema A F F y y Δx Fig. 2 - Cluna de líquid a L x Fig. 3 - Esquema da cunha frmada pelas placas de vidr. 3. Materiais: 2 placas de vidr 1 separadr metálic de espessura a=(1,20±0,05) mm. 4 clips 1 flha de acetat/transparência quadriculada. Cnsidere que a quadrícula tem tamanh de 1 mm. 1 caneta/marcadr. Tabuleir/bandeja Pequena quantidade de líquid clrid. Papel milimétric/milimetrad. Régua. 4. Prcediment. Cnstrua um sistema similar a representad na figura 1, clcand s vidrs em frma de cunha cm separadr metálic entre ambs s vidrs n lad vertical direit. Para prender s vidrs e a flha de acetat/transparência use s clips e assegure que s extrems inferires e esquerds ds vidrs cincidem exactamente. Desta frma é pssível medir as variáveis x e y crrectamente. Clque s clips para que sistema permaneça estável em psiçã vertical sbre tabuleir/bandeja. Derrame uma pequena quantidade de líquid sbre tabuleir/bandeja e clque sistema pr cima d líquid, de maneira que líquid pssa subir pel espaç entre s dis vidrs. Espere cerca de cinc minuts para que nível d líquid frme uma curva similar à que se mstra na figura 1. Se a curva apresentar irregularidades, pressine suavemente s vidrs durante breves intervals de temp. Depis de cnseguir uma curva bem definida, faça as medidas da altura da cluna de líquid a partir de x = 3 cm, fazend as marcações n acetat/transparência. XXI Olimpiada Iberamericana de Física, Carmel, Uruguai, 2016

4 Prva Experimental Prblema A 5. Precauções Manuseie cm muit cuidad s vidrs Evite tcar as faces internas das placas de vidr. A sujidade/sujeira pde afectar a subida d líquid Prcure nã mver a mesa nde realiza a experiencia para nã interferir cm as experiências ds seus clegas. 6. N final da prva deve entregar: 1) Tabela de medidas e a flha de acetat/transparência quadriculada (depis de cuidadsamente seca cm papel de czinha/papel talha) (3 pnts) 2) Análise de dads e gráfics (3 pnts) 3) Valr da tensã superficial btid e err assciad (4 pnts) Indicaçã final: entregue s materiais nas mesmas cndições em que s recebeu XXI Olimpiada Iberamericana de Física, Carmel, Uruguai, 2016

5 Carmel, 27 de setembr de 2016 Prva Experimental B O temp dispnível é 2½ hras. Pedir mais flhas se tal fr necessári. Pdem-se utilizar tdas as flhas de rascunh que frem necessárias. Cntud estas nã se devem entregar cm flha de respsta. A crreçã ds prblemas será anónima, pr iss as flhas de respsta nã devem cnter nenhum dad que pssa identificar (a) alun(a). O talã abaix preenchid deve ser entregue junt cm as flhas de respsta. Tdas as flhas de respsta deverã estar numeradas da seguinte frma: númer da página / númer ttal de páginas. BOA PROVA! Sbrenme: Nme: País: Númer de flhas entregues: Assinatura

6 Prueba Experimental Prblema B PROVA EXPERIMENTAL: Prblema B A Caixa Cinzenta R x C x Frmulaçã d prblema: Uma caixa que está fechada cntém um cndensadr/capacitr e uma resistência. O bjetiv desta experiência é determinar se estes elements estã ligads em série u em paralel e bter s valres da capacitância/capacidade C x e resistência R x destes elements. 2. Materiais: Caixa cinzenta que tem dis cabs, um vermelh e utr pret. 4 pilhas de 1,5V e um prta-pilhas para as clcar. Um multímetr cm resistência interna 1,00 M que só deverá ser utilizad cm vltímetr. Um crnómetr digital. Dis cabs crcdil-crcdil (vermelh e pret). 3 resistências: 100 k (castanh/marrm-negr-amarel-durad), 220 k (vermelh-vermelhamarel-durad), 470 k (amarel-vileta-amarel-durad). Papel milimétric/milimetrad. 3. Prcediment Para realizar esta experiência deverá determinar temp característic de descarga d cndensadr/capacitr utilizand circuits frmads cm as resistências frnecidas. Sugestões: Num circuit RC, a diferença de ptencial depende n temp de acrd cm uma expnencial V (t)=v 0 e t / τ, cm um temp característic = RC. Em Física experimental para determinar uma relaçã funcinal entre duas variáveis, usam-se prcediments que implicam a realizaçã de bastantes medidas. 4. Precauções Para carregar capacitr/cndensadr é suficiente ligá-l à fnte, durante pucs segunds, ligand sempre s cabs vermelh e pret as terminais vermelh e pret, respetivamente. O multímetr deve ser smente utilizad cm vltímetr para nã crrer risc de danificar equipament. Quaisquer medidas de utr tip nã serã cnsideradas. 5. A finalizar a prva 1) Indique se circuit está em série u em paralel e justifique a sua respsta, incluind s diagramas ds circuits utilizads (4 pnts). 2) Faça a(s) tabela(s) de medidas e (s) gráfic(s) crrespndente(s) (3 pnts). 3) Determine s valres de R x e C x (nã é necessária a análise de errs) (3 pnts). Indicaçã final: entregue s materiais nas mesmas cndições em que s recebeu. XXI Olimpiada Iberamericana de Física, Carmel, Uruguay, 2016