6.º Teste de Física e Química A 10.º A maio minutos /

Transcrição

1 6.º Teste de ísica e Química A 10.º A maio minutos / Nome: n.º Classificação Professor E.E. GRUPO I As seis questões deste grupo são todas de escolha múltipla. Para cada uma delas são indicadas quatro hipóteses (A, B, C, e D) das quais só uma está correta. Assinale com uma cruz () a letra correspondente à alternativa que completa corretamente cada questão. 1. Considera um sistema termodinâmico fechado no qual ocorreu um processo em que se verificaram trocas de energia entre o sistema e a sua vizinhança, sob a forma de calor, de trabalho e de radiação. Nesse processo, a energia interna do sistema manteve-se constante, tendo o sistema transferido para a sua vizinhança 500J sob a forma de trabalho e 200J sob a forma de radiação. A energia transferida sob a forma de calor e o sentido dessa transferência são respetivamente (A) 700 J; do sistema para a vizinhança. (B) 700 J; da vizinhança para o sistema. (C) -700 J; do sistema para a vizinhança. (D) -700 J; da vizinhança para o sistema. Estamos em presença de um sistema fechado, isto é, um sistema em que não há trocas de matéria com o exterior mas há trocas de energia. De acordo com a 1ª lei da termodinâmica temos: Q + R + W = U Como no enunciado se diz que: U = constante Então U = 0 Q + R + W = 0 Q = 0 Q = 700 J Isto significa que a vizinhança transfere 700 J de energia sob a forma de calor para o sistema.

2 2. Um corpo é lançado para cima com uma velocidade v, atingindo a altura h, chegando alguns instantes depois ao mesmo nível de que foi lançado. Considere a resistência do ar desprezável. Relativamente a esta situação física descrita podemos afirmar: (A) O trabalho do peso é potente na subida e resistente na descida. (B) O trabalho do peso é simétrico da variação da energia potencial apenas durante a descida. (C) A variação de energia potencial durante a descida é dada por mgh. (D) A variação da energia potencial do corpo na subida é simétrica da variação da energia potencial do corpo na descida. Na subida W p < 0 pois W P = - mgh E p > 0 pois E P = mgh E c < 0 pois E C = - Na descida W p > 0 pois W P = mgh E p < 0 pois E P = - mgh E c > 0 pois E C = - 3. Um corpo sobe uma rampa com velocidade v sob a ação de uma força constante paralela ao plano inclinado. Relativamente a esta situação podemos afirmar: (A) A resultante das forças aplicadas no corpo é diferente de zero. (B) A força é constante mas maior que a componente tangencial do peso. (C) A força é, em módulo, igual à componente tangencial do peso do corpo mas tem sentido oposto a ela. (D) A energia cinética do corpo diminui durante a subida. 4. Uma esfera é lançada horizontalmente numa superfície horizontal e acaba por parar ao fim de uns instantes. Nesta situação a expressão da força de atrito pode ser dada por: (A) (B) (C) W nc = E m W a = E m = E c + E p mas E p = 0 W a = a d cos 180 W a = - a d E m = E c + E p mas E p = 0 E m = - E m = - W a = E m - a d = - a = (D)

3 5. A aceleração de um corpo que desce o plano inclinado (sem atrito) a seguir representado, pode ser dada pela expressão: (A) g sen (B) m g cos (C) g cos (D) m g sen Podemos expressar a aceleração em função do ângulo ou em função do ângulo. Em função do ângulo vem: r = P t = m g sen = a = g sen Esta opção não é dada. Então é porque está explicita em função do ângulo. Em função do ângulo vem: r = P t = m g cos = a = g cos 6. Nas autoestradas, os telefones dos postos SOS são alimentados por painéis fotovoltaicos. Considere um painel fotovoltaico, de área 2,0m 2 e de rendimento médio 10%, colocado num local onde a potência média da radiação solar incidente é 700 W m 2. Selecione a única opção que permite calcular a potência útil desse painel, expressa em W. (A) (700 x 2,0 x 0,10) W (B) W (C) (700 x 2,0 x 0,10) KW (D) W P u = P u = (0, ,0) W GRUPO II 1. Classifica as afirmações seguintes em verdadeiras (V) ou falsas(). V A. A unidade de trabalho, no SI, é o joule. B. Sempre que uma força atue sobre um corpo há realização de trabalho. (só se houver deslocamento do ponto de aplicação da força). C. Sempre que uma força atue sobre um corpo há transferência de energia para o corpo.(só se houver deslocamento do ponto de aplicação da força, isto é, trabalho realizado pela força).

4 V D. Para ângulos compreendidos entre 0 e 90º, quanto maior for o ângulo feito entre a força e o deslocamento, menor será o trabalho realizado pela força. (O trabalho é dado por: W = r cos (^ r). Quando o ângulo feito entre a força e o deslocamento aumenta, o cosseno do angulo diminui logo o trabalho diminui). E. O trabalho realizado por uma força aplicada a um corpo faz sempre aumentar a energia cinética do corpo.(a força de atrito faz diminuir a energia cinética do corpo) 2. az a associação correta entre as duas colunas. I III II IV A. Quando uma força favorece o movimento, o seu trabalho é positivo e designa-se... B. Quando uma força se opõe ao movimento, o seu trabalho é negativo e designa-se... C. Quando se larga um corpo de uma determinada altura, o seu peso... D. Quando se atira um corpo ao ar, o seu peso... I...trabalho potente. II...favorece o deslocamento. III...trabalho resistente. IV...opõe-se ao movimento. 3. Seleciona a alternativa correta. Um corpo escorrega, com velocidade constante, ao longo de um plano inclinado. Pode, então, afirmar-se que a sua energia se a = é porque = logo a = V A. cinética diminui. B. cinética aumenta. C. potencial gravítica aumenta. D. potencial gravítica diminui. E. potencial gravítica mantém-se constante. GRUPO III 1. Um caixote, de massa 100kg, é arrastado 2,0m (desde o ponto A até ao ponto B) ao longo de uma superfície horizontal por ação de uma força, de intensidade 500N, cuja direção faz um ângulo de 0º com o deslocamento. Considere que entre o chão e o caixote atua uma força de atrito de 10N Representa as forças aplicadas no caixote durante o seu deslocamento entre os pontos A e B e faz a sua legenda. m = 100 kg = 2.0 m = 500 N a = 10 N ^ r = 0º - Reação normal do plano (força normal aplicada pelo plano sobre o caixote). - orça motora (força aplicada pelo homem sobre o caixote) - Reação tangencial do plano, vulgarmente chamada força de atrito (força tangencial aplicada pelo plano sobre o caixote). - Peso do corpo (força que a Terra exerce sobre o caixote).

5 A B / Calcula o trabalho realizado pela força resultante aplicada no caixote. W r = r r cos( r^ r) r = - a r = = 490 N W r = cos 0º W r = 980 J = 9,8 x 10 2 J ou W r = W + W a W r = r cos(^ r) + a r cos( a^ r) W r = (-1) W r = 980 J 1.3. Calcula a velocidade adquirida pelo corpo ao fim do deslocamento referido. W r = E c 980 = E c = = = = 4.4 ms Um corpo com a massa de 0,5kg é abandonado do cimo de uma rampa que faz um ângulo de 30º com a horizontal. Considera que o corpo percorre a distância chegando à posição B com velocidade de módulo 20 ms -1 e que depois se movimenta 4m sobre o plano horizontal acabando por parar em C. Considera que apenas no percurso de A a B não existem forças dissipativas. Despreza o efeito rotativo do corpo. A Desprezar o efeito rotativo é desprezar a energia cinética de rotação. Em A = Em B Dados: W a(bc) = E m (BC) m = 0.5 kg 0 ms -1 = 30º 0 ms -1 0 ms -1 30º B 4,0 m C

6 / Calcula a altura a que o corpo foi abandonado. Em A = Em B + m g h A = + m g h B g h A = 2 g h A = 2 10 h A = 20 2 h A = = 20 m 2.2 Se em vez da esfera representada, se abandonasse na mesma posição uma outra esfera do mesmo tamanho mas de maior massa esta chegaria ao plano horizontal com maior energia mecânica. Explica porquê. Toda a energia mecânica (do corpo na posição A) está na forma de energia potencial gravítica uma vez que o corpo é abandonado (v A = 0 E C(A) = 0). Esta energia mecânica vai transformar-se integralmente em energia cinética durante a descida. Em (B) = pois h B = 0 logo a E p(b) = 0. Podemos portanto afirmar: Em (A) = Em (B) m g h A = m g h A = Observa-se que a energia mecânica em B será tanto maior quanto maior for a massa da esfera que é abandonada da altura h A. Logo a esfera de maior massa chegará com maior energia mecânica. / Calcula a energia dissipada no troço. W nc(b,c) = Em (B,C) = E c(b,c) + E p(b,c) mas a E p(b,c) = 0 pois o plano é horizontal. Então o trabalho das forças não conservativas é só igual à variação da energia cinética. W nc = - mas a velocidade em no ponto C é zero logo temos: W nc = - W nc = - = -100 J E d = 100 J O sinal (-) significa apenas que a energia foi dissipada. O seu valor são 100 J. 2.4 Como se denomina a lei que utilizaste para responder à questão anterior? Qual é o seu enunciado? Lei da variação da energia mecânica. "O trabalho realizado pelas forças não conservativas aplicadas a um corpo é igual à variação da energia mecânica do corpo".

7 / Calcula o valor da força de atrito cinético no percurso até parar. W a = a r cos ( a^ r) -100 = a 4.0 cos 180º a = a = 25 N 2.6 Considera agora que foram abandonadas, do topo esquerdo da rampa representada e em instantes diferentes, duas esferas, uma de massa m e outra de massa 2m. Considera o atrito desprezável. Constrói um texto onde expliques a situação física em que estamos em presença, o que se observará e explicitando o efeito que a massa terá na altura atingida pelas esferas m e 2m. O que sabemos sobre a situação apresentada: Em A = Em B m g h A = m g h B h A = h B Como se pode observar a altura atingida não depende da massa. Texto possível: Estamos em presença de um sistema conservativo. Assim, se as duas esferas de massas m e 2m forem abandonadas da mesma altura no plano inclinado (1) elas irão atingir exatamente a mesma altura no plano inclinado (2) (uma vez que os planos inclinados têm exatamente o mesmo ângulo ). Podemos então concluir que a altura que o corpo atinge é a mesma porque esta não depende da massa do corpo que é abandonado.

8 Q + R + W = U ORMULÁRIO P - potência E - energia - intervalo de tempo - rendimento - potência útil - potência fornecida - rendimento - energia útil - energia fornecida W - trabalho realizado pela força - intensidade da força - valor do deslocamento - ângulo feito entre a força e o deslocamento - energia cinética m - massa da partícula ou do corpo - velocidade - energia potencial m - massa do corpo h - altura do corpo - variação de energia cinética m - massa do corpo - velocidade final - velocidade inicial - variação de energia potencial m - massa do corpo - altura inicial do corpo - altura final do corpo - energia transferida sob a forma de calor R - energia transferida sob a forma de radiação - energia transferida sob a forma de trabalho - variação de energia interna Considera g = 10 ms -1