5ª Ficha de Avaliação de Conhecimentos Turma: 11ºA. Física e Química A - 11ºAno

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1 5ª Ficha de Avaliação de Conhecimentos Turma: 11ºA Física e Química A - 11ºAno Professora Paula Melo Silva Data: 29 de janeiro 2016 Ano Letivo: 2015/ min 1. A palavra radar é o acrónimo de Radio Detection And Ranging, que, em português, significa deteção e localização por rádio. Trata-se de um sistema que permite detetar a presença, a posição e a direção do movimento de objetos distantes, tais como navios e aviões. O funcionamento do radar baseia-se na reflexão de um feixe de radiação eletromagnética. A radiação utilizada no radar pode ter comprimentos de onda, no vácuo, da ordem de grandeza do centímetro. Quando o feixe de radiação, geralmente emitido por impulsos, encontra um obstáculo, uma parte desse feixe é refletida, regressando à antena emissora. O tempo que um impulso demora a chegar ao obstáculo e a regressar à antena emissora, depois de refletido, permite determinar a distância a que o obstáculo se encontra dessa antena Qual a frequência de uma radiação eletromagnética cujo comprimento de onda, no vácuo, seja cerca de 1cm. (5 pontos) (A) Hz (B) Hz (C) Hz (D) Hz 1.2. Qual a distância, em metros, a que um obstáculo se encontra da antena emissora, se o intervalo de tempo que decorre entre a emissão de um impulso e a receção do respetivo eco foi de 4 μs. (10 pontos) 1.3. A radiação eletromagnética utilizada no radar pode ser produzida num dispositivo onde existem ímanes que originam campos magnéticos semelhantes ao campo magnético B representado na figura. Qual é o esboço do gráfico que pode representar o módulo desse campo magnético, B, em função da distância, d, ao polo norte (N) do íman que produz esse campo? (5 pontos) Página1

2 1.4. A figura representa um feixe de uma radiação eletromagnética monocromática que se propaga na atmosfera da Terra, atravessando três meios óticos diferentes meios 1, 2 e 3. Para a radiação considerada, o índice de refração do meio 1 é ao índice de refração do meio 2, sendo a velocidade de propagação dessa radiação no meio 1 à sua velocidade de propagação no meio 2. (5 pontos) (A) inferior superior (B) superior superior (C) inferior inferior (D) superior inferior 1.5. Um sonar utiliza ondas sonoras utilizadas para deteção de objetos submersos. Um radar utilizar ondas eletromagnéticas. Indique duas diferenças nas características destes dois tipos de onda. (10 pontos) 2. Nas comunicações a longas distâncias, a informação é transmitida através de radiações eletromagnéticas que se propagam, no vazio, à velocidade da luz Um dos suportes mais eficientes na transmissão de informação a longas distâncias é constituído pelas fibras óticas. Selecione a alternativa que completa corretamente a frase seguinte: O princípio de funcionamento das fibras óticas baseia-se no fenómeno da (5 pontos) (A) refração total da luz. (B) reflexão parcial da luz. (C) difração da luz. (D) reflexão total da luz Num determinado tipo de fibra ótica, o núcleo tem um índice de refração de 1,53 e o revestimento possui um índice de refração de 1,48. Calcule o ângulo crítico para este tipo de fibra ótica. (5 pontos) 2.3. As micro-ondas constituem um tipo de radiação eletromagnética muito utilizado nas telecomunicações. Indique duas propriedades das micro-ondas que justificam a utilização deste tipo de radiação nas comunicações via satélite. (5 pontos) Página2

3 3. A figura representa o ecrã de um osciloscópio, no qual está registado o sinal elétrico resultante da conversão de um sinal sonoro, de frequência 330Hz, emitido por um diapasão A base de tempo do osciloscópio estava regulada para: (5 pontos) (A) 0,1 ms/div (B) 0,3 ms/div (C) 1 ms/div (D) 3 ms/div 3.2. Se o diapasão for percutido com uma força de maior intensidade, o sinal elétrico registado no ecrã do osciloscópio terá: (5 pontos) (A) o mesmo período e maior amplitude. (B) o mesmo período e a mesma amplitude. (C) menor período e maior amplitude. (D) menor período e a mesma amplitude Descreva como é que um sinal sonoro é convertido num sinal elétrico, num microfone de indução semelhante ao representado na figura. (15 pontos) 3.4. Considere um sinal elétrico cuja tensão, U, varia com o tempo, t, de acordo com a expressão U = 5,0 sen(8, π t). Esse sinal tem: (5 pontos) (A) uma frequência angular de 8, rad/s (B) uma frequência angular de 4, rad/s (C) um período de 7, s (D) um período de 2, s Página3

4 4. Quando, nos anos 60 do século XX, os satélites geostacionários se tornaram uma realidade, foi possível utilizá-los para as comunicações a longa distância e outros fins, que têm vindo a modificar a forma como vivemos, trabalhamos e passamos os tempos livres Mencione duas utilizações claramente positivas do uso de satélites geostacionários. (5 pontos) 4.2. Selecione o diagrama que representa corretamente a força exercida pela Terra sobre o satélite e a velocidade do satélite durante o seu movimento em torno da Terra. (5 pontos) 4.3. Selecione a alternativa que apresenta os gráficos que traduzem corretamente a variação dos módulos da velocidade orbital do satélite e da força que atua sobre este, em função do tempo durante o movimento do satélite em torno da Terra. (5 pontos) 4.4. Um satélite geostacionário de massa 5000 kg encontra-se num ponto situado na vertical do equador a uma altitude de km. Calcule, apresentando todas as etapas de resolução a velocidade orbita do satélite. (10 pontos) Raio Terra = 6, m Página4

5 4.5. Antes da existência de satélites geostacionários, a observação da Terra era efetuada muitas vezes através da utilização da fotografia e outros meios, a partir de balões, dirigíveis ou aviões a altitudes muito inferiores às dos atuais satélites artificiais. Em alguns casos, as fotografias obtidas eram simplesmente lançadas em sacos para a Terra, onde eram recuperadas. Um balão de observação, B, encontra-se sobre o mar. Um feixe luminoso que, com origem no objeto submerso S, é detetado pelo observador no balão faz um ângulo α = 30,0º com a normal quando atinge a superfície de separação da água com o ar. O índice de refração do ar é 1,0 e o índice de refração da água é 1,3. Selecione o valor do ângulo β da figura. (5 pontos) (A) 40,5º (B) 26,4º (C) 22,6º (D) 49,5º 4.6. Calcule a velocidade na água do feixe luminoso emitido pelo objeto S. (5 pontos) 4.7. Suponha que um balão de observação está em repouso, a uma altitude de 70 m acima do mar. Uma pessoa no interior da barquinha do balão lança um objeto, na horizontal, com velocidade inicial de módulo 15,0 m/s. Calcule o módulo da velocidade do objeto quando este atinge a superfície da água. Despreze a resistência do ar. Apresente todas as etapas de resolução. (15 pontos) Página5

6 5. O diapasão é um pequeno instrumento metálico muito utilizado na afinação de instrumentos musicais, uma vez que emite um som puro, com uma frequência bem definida, a que corresponde uma determinada nota musical. O sinal sonoro produzido pelo diapasão propaga-se através de um determinado meio, fazendo vibrar as partículas constituintes desse meio em torno das suas posições de equilíbrio, gerando uma onda sonora. A figura refere-se a uma onda sinusoidal e traduz a periodicidade temporal do movimento vibratório de uma partícula do ar, em consequência do sinal sonoro emitido pelo diapasão. Considere que a velocidade de propagação deste sinal no ar tem módulo igual a 340 m/s Calcule o comprimento de onda do sinal representado. (15 pontos) 5.2. A transmissão a longas distâncias de um sinal elétrico resultante da conversão de um sinal sonoro é quase impossível, uma vez que a onda eletromagnética que corresponde à propagação daquele sinal apresenta frequências baixas. O processo que permite, na prática, ultrapassar esse problema é a modulação. Explique em que consiste o processo de modulação. (15 pontos) Página6

7 6. Um anel metálico de raio r rola sobre uma mesa passando sucessivamente pelas posições P, Q, R, S e T como representado na figura. Na região indicada pela parte sombreada a azul na figura existe um campo magnético uniforme de intensidade B perpendicular ao plano do anel e que aponta para fora da página Se o fluxo do campo magnético através do anel no ponto Q for igual a qual será o fluxo do campo magnético no ponto R? (5 pontos) (A) (B) 2 (C) 2 (D) πr Qual dos seguintes gráficos representa corretamente o fluxo magnético através do anel ao longo do percurso PQRST? (5 pontos) Página7

8 6.3. Considere agora uma outra situação em que uma espira de área 0,10 m 2 está imersa num campo magnético uniforme, cujo fluxo em função do tempo está representado no gráfico seguinte, e que se encontra colocada perpendicularmente às suas linhas de campo Calcule o valor do campo magnético para o instante t1.(5 pontos) Calcule o valor da força eletromotriz induzida na espira no intervalo de tempo [t3, t4] s. (5 pontos) Faraday definiu os conceitos de fluxo do campo magnético e indução eletromagnética. Em que consiste a indução eletromagnética? (5 pontos) 7. A Joana desce, num trenó, partindo do repouso, e de uma altura de 4 metros o plano inclinado representado na figura (que não está à escala). Entre A e B as forças dissipativas são desprezáveis mas no plano horizontal atua uma força de travagem, F t, na direção do movimento que a imobiliza completamente após 5,0 m de deslocamento. Considere que o conjunto Joana + trenó, com uma massa de 65 kg, pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) e que em cada parte do trajeto o referencial coincide com a direção e sentido da trajetória. Determine a intensidade da força de travagem, F t, que atua ao longo do plano horizontal. (15 pontos) FIM - BOA SORTE JOVENS CIENTISTAS! Página8