Diagnóstico Conceitual de Física

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1 Diagnóstio Coneitual de Físia ATENÇÃO: Como se trata de um diagnóstio, sem influênia na nota final, servindo apenas para um traalho de investigação, não marque alternativas por sorte: é preferível deixar a questão em rano esolha apenas uma alternativa em ada questão; se mudar de idéias, faça um írulo sore a mara já feita e marque outra alternativa. 1. Duas esferas de metal têm o mesmo tamanho, mas uma pesa o doro da outra. Estas esferas são lançadas ao mesmo tempo do topo de um edifíio de dois pisos. O tempo que as esferas levarão para alançar o hão será era da metade para a esfera mais pesada; ) era da metade para a esfera mais leve; ) aproximadamente o mesmo para amas as esferas; onsideravelmente menor para a esfera mais pesada, mas não neessariamente a metade do tempo que a outra; e) onsideravelmente menor para a esfera mais leve, mas não neessariamente na metade do tempo que a outra. 2. Imagine uma olisão frontal entre um grande aminhão e um pequeno arro. Durante a olisão o aminhão exere uma força sore o arro maior do que a que o arro exere sore o aminhão; ) o arro exere uma força sore o aminhão maior do que a que o aminhão exere sore o arro; ) nenhum exere força sore o outro; o arro é amolgado simplesmente porque estava no aminho do aminhão; o aminhão exere uma força sore o arro mas o arro não exere qualquer força sore o aminhão; e) o aminhão exere uma força sore o arro igual à que a que o arro exere sore o aminhão. 3. Duas esferas de aço, uma om o doro do peso da outra, rolam sore uma superfíie horizontal om a mesma veloidade até aírem. Nesta situação, amas as esferas toam o hão a aproximadamente a mesma distânia horizontal à ase da mesa; ) a esfera mais pesada toa o hão a aproximadamente a metade da distânia horizontal à ase da mesa que a mais leve; ) a esfera mais leve toa o hão a aproximadamente a metade da distânia horizontal à ase da mesa que a mais pesada; a esfera mais pesada toa o hão a uma distânia horizontal à ase da mesa menor que a mais leve, mas não neessariamente a metade dela; e) a esfera mais leve toa o hão a uma distânia horizontal à ase da mesa menor que a mais pesada, mas não neessariamente a metade dela.

2 4. Uma esfera pesada é atada a uma orda e girada num plano horizontal omo ilustrado na figura ao lado. No ponto indiado, a orda parte-se repentinamente. Oservado de ima, indique o aminho feito pela esfera após a ruptura da orda. 5. Um estudante lança uma esfera de metal diretamente para ima. Desonsiderando-se quaisquer efeitos de resistênia do ar, as forças atuando na esfera até o seu retorno ao hão são: (e (a ( ( (d o seu peso vertialmente para aixo, juntamente om uma força para ima ontinuamente deresente; ) uma força para ima, ontinuamente deresente desde o momento em que a esfera deixa a mão e até que ela atinge o ponto mais alto, após o que há a força da gravidade para aixo e ontinuamente resente à medida que a esfera se aproxima do hão; ) a força da gravidade para aixo e onstante, juntamente om uma força para ima que ontinuamente diminui até que a esfera atinge o seu ponto mais alto, após o que há apenas a força da gravidade para aixo e onstante. Apenas a força da gravidade para aixo e onstante; e) Nenhuma das anteriores: a esfera ai de volta à terra simplesmente porque é a sua tendênia natural. ATENÇÃO: Refira-se ao diagrama e expliação aaixo para responder as próximas quatro questões. O diagrama representa um diso de hóquei a deslizar, om veloidade onstante, do ponto a ao ponto sore a superfíie do gelo horizontal e sem atrito. Quando o diso atinge o ponto, reee uma panada instantânea horizontal na direção indiada pela seta mais grossa. a 6. Ao longo de qual dos aminhos aaixo mover-se-á o diso de hóquei após reeer a panada? ) ) 2

3 7. A veloidade do diso imediatamente após reeer a panada é: igual à veloidade v 0 que ele possuía antes de reeer a panada; ) igual à veloidade v que ele adquire pela panada, independentemente da veloidade v 0 que ele possuía antes de reeer a panada; ) igual à soma aritmétia das veloidades v 0 e v; menor que qualquer das veloidades v 0 ou v; e) maior que qualquer das veloidades v 0 ou v, mas menor que a soma aritmétia destas duas veloidades. 8. Ao longo do aminho sem atrito que voê esolheu na questão 6, omo varia a veloidade do diso após reeer a panada? A. Sem alteração; B. Crese ontinuamente; C. Derese ontinuamente; D. Crese durante erto tempo e derese em seguida; E. É onstante durante erto tempo e derese em seguida. 9. As prinipais forças em atuação sore o diso, após a panada, ao longo do aminho sem atrito que voê esolheu na questão 6 são: a força da gravidade para aixo e o efeito da pressão do ar; ) a força da gravidade para aixo e a força do momento horizontal na direção do movimento; ) a força da gravidade para aixo, uma força para ima exerida sore o diso pela superfíie do gelo e uma força do momento horizontal na direção do movimento; a força da gravidade para aixo e uma força para ima exerida sore o diso pela superfíie do gelo; e) a gravidade não exere força sore o diso, ele desloa-se devido à sua tendênia para os ojetos aírem para seu lugar natural. 10. O diagrama ao lado representa um tuo semiirular solidamente fixado sore o plano horizontal de uma mesa. Uma esfera de metal é lançada no tuo pela aertura 1 e sai pela aertura 2. Qual dos aminhos representados orresponderia mais de perto ao aminho da esfera ao sair pela aertura 2 e rolar sore a mesa? (a 1 2 ( ( (e (d 11. O estudante A om um peso equivalente a 95 kg e o estudante B om um peso equivalente a 60 kg sentam-se, defronte um para o outro, em adeiras de esritório om rodízios, sem apoiarem os pés no hão, de forma a poderem deslizar livremente. O estudante A, om as pernas flexionadas, apóia os pés nos joelhos do estudante B e distende rusamente as pernas empurrando o estudante B imóvel em sua adeira, fazendo amas as adeiras rolarem. Nesta operação, nenhum estudante exere força sore o outro; ) o estudante A exere uma força sore o estudante B mas o estudante B não exere qualquer força sore o A; ) ada estudante exere uma força sore o outro mas o estudante B exere a força maior; ada estudante exere uma força sore o outro mas o estudante A exere a força maior; e) amos os estudantes exerem forças de mesma intensidade. 3

4 12. Um livro está deitado sore o tampo de uma mesa. Qual(is) da(s) força(s) seguintes está(ão) agindo sore o livro? 1. Uma força para aixo devida à gravidade. 2. Uma força para ima devida à mesa. 3. Uma força para aixo devida à pressão do ar. 4. Uma força para ima devida à pressão do ar. Apenas a força 1; ) As forças 1 e 2; ) As forças 1, 2 e 3; As forças 1, 2 e 4; e) Nenhuma das anteriores. Uma vez que o livro está imóvel, não há forças atuando sore ele. ATENÇÃO: Refira-se à expliação aaixo para responder às próximas duas questões. Um pesado aminhão avaria-se na estrada e reee ajuda de um pequeno arro. 13. Enquanto o arro, já a empurrar o aminhão, está aumentando a veloidade para um valor razoável para a viagem, a força exerida pelo arro sore o aminhão para empurrá-lo é igual à força que o aminhão exere de volta ontra o arro; ) a força exerida pelo arro sore o aminhão para empurrá-lo é menor que a força que o aminhão exere de volta ontra o arro; ) a força exerida pelo arro sore o aminhão para empurrá-lo é maior que a força que o aminhão exere de volta ontra o arro; o motor do arro está traalhando e exere força sore o aminhão para empurrá-lo mas o motor do aminhão está desligado e portanto o aminhão não exere força de volta ontra o arro; o aminhão é empurrado para a frente simplesmente porque está no aminho do arro; e) nem o arro nem o aminhão exerem qualquer forças um sore o outro, o aminhão é empurrado para a frente simplesmente porque está no aminho do arro. 14. Depois que o arro, sempre empurrando o aminhão, atinge a veloidade que o seu ondutor quer manter onstante durante o restante da viagem, a força exerida pelo arro sore o aminhão para empurrá-lo é igual à força que o aminhão exere de volta ontra o arro; ) a força exerida pelo arro sore o aminhão para empurrá-lo é menor que a força que o aminhão exere de volta ontra o arro; ) a força exerida pelo arro sore o aminhão para empurrá-lo é maior que a força que o aminhão exere de volta ontra o arro; o motor do arro está traalhando e exere força sore o aminhão para empurrá-lo mas o motor do aminhão está desligado e portanto o aminhão não exere força de volta ontra o arro; o aminhão é empurrado para a frente simplesmente porque está no aminho do arro; e) nem o arro nem o aminhão exerem qualquer forças um sore o outro, o aminhão é empurrado para a frente simplesmente porque está no aminho do arro. 15. Quando uma ola de orraha parada é deixada air de erta altura sore o hão e salta, o sentido do seu movimento inverte-se por que a energia da ola onserva-se; ) o momento da ola onserva-se; ) o hão exere uma força sore a ola que interrompe a sua queda e impulsiona-a para ima; o hão está no aminho da ola e esta tende a ontinuar a mover-se; e) nenhuma das anteriores. 4

5 16. Qual dos aminhos aaixo no diagrama representa melhor a trajetória da ala de anhão? ) ) 17. Uma pedra ao air de teto de um edifíio aixo para o hão, atinge a sua veloidade máxima pouo depois de omeçar a air e a partir daí ai om veloidade onstante; ) aelera enquanto ai, prinipalmente porque quanto mais perto do hão, maior a atração gravitaional; ) aelera por ausa da força gravitaional onstante que age sore ela; ai por ausa da tendênia natural dos ojetos a air para o hão; e) ai por ausa de uma ominação da força da gravidade e da pressão do ar que a empurra para aixo. 18. Um elevador, omo ilustrado, está sendo puxado para ima por um ao de aço. Quando o elevador está movendo para ima om veloidade onstante, a força para ima exerida pelo ao sore o elevador é maior que a força da gravidade para aixo; ) a força para ima exerida pelo ao sore o elevador é igual à força da gravidade para aixo; ) a força para ima exerida pelo ao sore o elevador é menor que a força da gravidade para aixo; ele vai para ima porque o ao está enurtando, e não por ausa da força que este exere sore o elevador; e) a força para ima exerida pelo ao sore o elevador é maior que a força para aixo derivada da ominação dos efeitos da pressão do ar e da gravidade. Para responder as questões seguintes, assuma que quaisquer forças de atrito devidas à resistênia do ar são tão pequenas que possam ser ignoradas. 19. Um homem forte e um rapaz estão puxando, tão forte quanto podem, duas ordas amarradas a um aixote de meradorias, tal omo ilustrado no diagrama ao lado. Qual dos aminhos indiados orresponderia melhor ao aminho do aixote enquanto eles o puxam? homem ) ) e) rapaz 5

6 As posições suessivas de dois loos, a iguais intervalos de tempo, estão representadas pelos quadrados numerados no diagrama anexo. Os loos estão movendo-se da esquerda para a direita Os loos têm a mesma veloidade? Não; ) Sim, no instante 2; ) Sim, no instante 5; Sim, nos instantes 2 e 5; e) Sim, em algum instante no intervalo entre 3 e 4. As posições suessivas de dois loos a iguais intervalos de tempo estão representadas pelos quadrados numerados no diagrama anexo. Os loos estão movendo-se da esquerda para a direita. lo o A lo o B As aelerações dos loos relaionam-se da seguinte forma: a aeleração de A é maior que a aeleração de B; ) a aeleração de A é igual à aeleração de B; ) a aeleração de A é menor que a aeleração de B; nem A nem B estão aelerados; e) não há informação sufiiente para responder. A trajetória de uma ola de golfe após a taada é oservada ser similar àquela esoçada no diagrama aaixo. 22. Qual(is) da(s) força(s) está(ão) a atuar sore a ola de golfe durante todo o vôo? 1. A força da gravidade 2. A força da taada 3. A força de resistênia do ar Apenas a força 1; ) As forças 1 e 2; ) As forças 1, 2 e 3; As forças 1 e 3; e) As forças 2 e 3. 6

7 23. Uma ola de olihe ai aidentalmente do ompartimento de arga de um avião enquanto ele voa horizontalmente. Visto da terra, qual o aminho mais próximo, dentre os representados, orresponde ao que a ola de olihe vai seguir após deixar o avião? ) ) e) ATENÇÃO: Refira-se ao diagrama e expliação aaixo para responder as próximas quatro questões. Um foguete está à deriva lateralmente do ponto a ao ponto no espaço, sujeito a forças nenhumas. No ponto o motor do foguete é ligado para produzir um empuxo onstante a um ângulo reto om relação à linha a-. O motor é desligado quanto o foguete atinge erto ponto. a 24. Qual dos aminhos aaixo melhor representa o aminho do foguete entre os pontos e? ) ) e) 25. Enquanto o foguete move-se de para, sua veloidade é onstante; ) ontinuamente resente; ) ontinuamente deresente; resente por um erto tempo e onstante daí por diante; e) resente por um erto tempo e deresente daí por diante. 26. No ponto o motor do foguete é desligado. Qual dos aminhos aaixo melhor representa o aminho do foguete após o ponto? ) ) e) 7

8 27. Após o ponto, a veloidade do foguete é onstante; ) ontinuamente resente; ) ontinuamente deresente; resente por um erto tempo e onstante daí por diante; e) resente por um erto tempo e deresente daí por diante. 28. Uma grande aixa está sendo empurrada sore o hão a veloidade onstante. O que se pode onluir sore as forças a agir sore a aixa? Se a força apliada à aixa é dorada, a veloidade onstante da aixa aumentará para o doro; ) A força apliada à aixa para move-la a veloidade onstante tem ser maior que o seu peso; ) A força apliada à aixa para move-la a veloidade onstante tem de ser igual às forças de atrito que resistem ao seu movimento; A força apliada à aixa para move-la a veloidade onstante tem de ser maior que as forças de atrito que resistem ao seu movimento; e) Há uma força apliada à aixa para move-la mas forças externas tais omo as de atrito não são forças reais, simplesmente resistem ao movimento. 29. Se a força apliada à aixa no prolema anterior é suitamente retirada, a aixa irá: parar imediatamente; ) ontinuar om veloidade onstante por um período muito urto de tempo e em seguida reduzir a veloidade até parar; ) omeçar imediatamente a reduzir a veloidade até parar; ontinuar a veloidade onstante; e) aumentar a sua veloidade por um período muito urto de tempo e em seguida omeçar a reduzir a veloidade até parar. (traduzido livremente de HESTENES, David; et. al.. Fore Conept Inventory. Physis Teaher, v. 30, n. 3, p141-58, mar por Renato P. dos Santos - renato@fisia-interessante.om) 8