Ciências Físico-Químicas 11º ano Ficha de trabalho nº1 Mecânica 1: Movimentos.

Transcrição

1 1. A Ana vai de casa para a escola, que fica a 200 m de distância, caminhando sempre sobre um passeio retilíneo. Quando se encontra em frente a uma pastelaria e a 50 m da escola, apercebe-se de que se esqueceu de um manual e vai a casa buscálo. Indica as posições da Ana sobre um eixo coincidente com a direção do passeio, quando ela está em casa, em frente à pastelaria e à porta da escola: 1.1. Se a origem do eixo for na pastelaria e o sentido positivo for da casa para a escola Se a origem do eixo for na escola e o sentido positivo for da escola para a pastelaria. 2. A figura seguinte representa posições ocupadas por uma locomotiva de um comboio enquanto está a fazer manobras. A distância entre duas posições seguidas é 10 m. Numa manobra, a locomotiva fez o seguinte percurso: O; B; A; C. Determina a distância percorrida sobre a trajetória e a componente escalar do deslocamento. 3. A figura representa as posições de um carrinho que se desloca segundo uma trajetória retilínea coincidente com o eixo ox. O carrinho partiu do ponto A, no instante t = 0s, atingiu B no instante t = 1s, em seguida foi até C (3s) e parou em D, em t = 6s Indica: A coordenada de posição do carrinho quando se encontra nas posições A, B, C e D A coordenada de posição do carrinho quando se encontra nas posições A, B, C e D, tomando como referencial o ponto C Carateriza e representa o vetor deslocamento que corresponde ao movimento do carrinho entre os instantes 0 s e 6 s Calcula a distância percorrida pelo carrinho no intervalo de tempo [0;6]s. 4. O movimento retilíneo de uma partícula é descrito pelo gráfico seguinte: 4.1. Quanto tempo e em que posição, ou posições, esteve a partícula parada? 4.2. Em que sentido foi maior a distância percorrida? Justifica Determina, para este movimento: A componente escalar da velocidade média no intervalo de tempo [1;6] s A rapidez média no intervalo de tempo [2;8] s. 5. A posição de uma partícula com movimento retilíneo, ao longo do tempo, é descrita por x (t) = 3,0 t 2 4,0 t 5,0 (SI). Com a calculadora, faz o esboço da representação gráfica da função para 3,0 s de movimento e determina: 5.1. A posição da partícula ao fim de 3,0 s de movimento O instante em que há inversão do sentido O intervalo de tempo em que a partícula se move no sentido negativo A rapidez média nos 30 s de movimento A componente escalar da velocidade média no intervalo de tempo [1,0;3,0] s. 6. A distância percorrida pelo centro de massa de um carro varia no tempo, de acordo com o seguinte gráfico que permite concluir que, no intervalo de tempo: (A) [o; t1], o carro descreveu uma trajetória curvilínea. (B) [t1; t2], o carro inverteu o sentido do movimento. (C) [t2; t3], o carro esteve parado. (D) [t3; t4], o carro se afastou do ponto de partida. 1

2 7. A figura seguinte representa uma imagem estroboscópica do movimento do centro de massa de um barco, entre os pontos A e B Carateriza, justificando, o movimento quanto ao modo como varia o módulo da velocidade Qual dos seguintes gráficos pode descrever o referido movimento 8. O velocímetro de um carro marca 75 kmh -1. Seleciona a opção que traduz corretamente o módulo da componente escalar da velocidade em ms O gráfico seguinte refere-se ao movimento de queda de uma folha de papel e foi obtido com um sensor de posição Indica, justificando, o sentido do eixo vertical usado como referencial Considera o intervalo de tempo [0,85; 1,20] s Determina a componente escalar da velocidade média Indica, justificando, qual é a componente escalar da velocidade Qual dos gráficos pode representar a distância percorrida pela folha de papel em função do tempo? 10. Num jardim público, duas crianças encontravam-se junto ao chafariz quando decidiram ir comprar pipocas. Abandonaram o chafariz ao mesmo tempo, a Filipa seguiu diretamente para o carrinho de pipocas, mas o Francisco ainda passou pelo marco do correio Compara o espaço percorrido por cada uma das crianças com o módulo do respetivo deslocamento A Filipa chegou ao carrinho de pipocas em metade do tempo que demorou o Francisco Identifica qual das seguintes opções traduz a relação existente entre a rapidez média das duas crianças Compara a rapidez média do Francisco com o módulo da sua velocidade média e explica a diferença entre os dois valores. 2

3 11. O gráfico da figura traduz as posições de um carrinho com movimento retilíneo ao longo de um minuto Explica em que circunstância a componente escalar da velocidade de um corpo em movimento relativamente a um certo referencial pode ser negativa Quando é que a componente escalar da velocidade do carrinho foi negativa? (A) Entre os 10 s e os 20 s. (B) A partir do instante t = 30 s. (C) Apenas no instante t = 45 s. (D) A partir do instante t = 45 s Indica o significado do declive da reta r representada no gráfico Indica a componente escalar da velocidade do carrinho no instante t = 50s. (A) 5,0 ms -1. (B) 10,0 ms -1. (C) 0,2 ms -1. (D) 2,0 ms Calcula a rapidez média e a componente escalar da velocidade média do movimento do carrinho Identifica os intervalos de tempo em que o módulo da velocidade do carrinho: Aumentou Diminuiu Foi constante Foi nulo. 12. Observa o gráfico x-t da figura, que diz respeito ao movimento retilíneo de uma partícula segundo o eixo dos xx Indica os instantes em que a velocidade da partícula é nula Determina a velocidade escalar média da partícula nos intervalos de tempo [0; 10]s e [0; 20]s Determina a componente escalar da velocidade da partícula no instante t = 10,0 s. 13. Uma aluna do sétimo ano deslocou-se sobre uma linha desenhada no recreio da escola, onde estão assinalados os planetas do SS (à escala 1m: 1 UA) e as distâncias de cada um deles ao Sol, como se indica na figura. Partiu do Sol e foi até Júpiter, depois recuou para a Terra e, finalmente, seguiu em frente. Logo a seguir à posição de Saturno, existe um lago circular que a aluna teve de contornar segundo a trajetória ABCDE Indica a posição de Júpiter, no referencial indicado Se o referencial tivesse origem na Terra e sentido para o Sol, que posição ocuparia Vénus Indica a componente escalar do deslocamento da aluna até ao ponto E Traça, sobre a figura, o vetor deslocamento da aluna entre os pontos A e C Representa, na figura, o vetor que carateriza a velocidade da aluna quando ela passou pela posição de Marte e pelos pontos B, C e D. Considera que o módulo da velocidade nesses pontos era o mesmo A aluna cumpriu o percurso descrito em 2 minutos Qual o valor da componente escalar da sua velocidade média? (A) 4,0 ms -1 (B) 0,076 ms Calcula a rapidez média da aluna. (C) 0,067 ms -1 (D) 0,10 ms -1 3

4 14. A figura representa a trajetória circular de raio 2 cm, descrita por um carrinho sobre uma superfície plana. Parte da posição A, seguinte sucessivamente por B, C, D, E e F, levando 2,0 s a completar o percurso Carateriza o vetor deslocamento no percurso A F Determina a rapidez média no percurso AF Desenha os vetores que representem a velocidade instantânea em todos os pontos Determina a componente escalar da velocidade média entre A e F. Representa o vetor velocidade média. 15. Na figura está representado um carro a descrever uma curva numa pista; no instante t1, encontra-se na posição A, que está a 600 m, para norte, do centro de controlo (C). Passados 20 s, encontra-se na posição B, que está a 800 m, para oeste, de C Carateriza o vetor deslocamento do carro no percurso AB Determina a componente escalar da velocidade média do automóvel em kmh Para o percurso AB, o valor da rapidez média é inferior, igual ou superior ao valor da velocidade média? Justifica De entre os esquemas seguintes, seleciona o que representa o vetor velocidade do carro na posição A. 16. A figura seguinte representa uma imagem estroboscópica do movimento de um carro, redutível ao seu centro de massa, numa trajetória retilínea entre os pontos A e G Carateriza o movimento, ao longo do percurso, quanto ao modo como varia o módulo da velocidade Qual dos seguintes gráficos pode descrever o movimento? 17. Uma partícula segue uma trajetória retilínea sendo a lei do movimento x (t) = 1,0 t 2 5,0 t 1,0 (SI). Usa a calculadora gráfica para responder às questões seguintes Esboça o gráfico x-t e descreve o movimento nos primeiros 6,0 s, indicando as coordenadas dos pontos relevantes do gráfico que permitem essa descrição Determina a componente escalar da velocidade média até a partícula inverter o sentido Determina a distância percorrida nos primeiros 6 s de movimento Determina a componente escalar da velocidade da partícula quando ela passa na origem do referencial e indica em que sentido se desloca Compara os módulos das velocidades nos instantes t = 1,0 s e t= 4,0 s. 4

5 18. Considera o gráfico v = f(t) correspondente ao movimento de 2 carrinhos, com massa de 5,0 kg, segundo uma trajetória retilínea Qual das afirmações seguintes descreve corretamente o movimento do carrinho A até aos 25 s? (A) Deslocou-se sempre no sentido positivo. (B) Inverteu o sentido do movimento aos 5 s. (C) Teve movimento acelerado até aos 20 s. (D) Ficou em repouso a partir dos 20 s Calcula a componente escalar da velocidade média com que o carrinho A cumpriu o seu percurso até aos 25 s Qual das seguintes sequências de vetores pode caraterizar a velocidade do carrinho A nos instantes t = 2,5 s; t = 7,5 s; t = 22 s e t = 25 s Constrói o gráfico x-t que descreve o movimento do carrinho A, supondo que no início da contagem dos tempos se encontrava na origem do referencial Identifica os intervalos de tempo em que o movimento do carrinho B foi retardado Carateriza o movimento de A ao longo dos 25 s Sabendo que aos 5 s os dois carrinhos se encontravam na mesma posição, determina a distância entre eles no instante t = 20 s. 19. No estudo do movimento de queda de uma bola, inicialmente em repouso, com um sensor de movimento ligado a uma calculadora gráfica, obteve-se o respetivo gráfico posição-tempo, y (t). Fez-se coincidir o eixo dos yy com a direção do movimento da bola. Na figura seguinte representa-se a bola e o sensor, assim como o gráfico obtido para o movimento de descida da bola Indica, justificando, qual foi o sentido arbitrado como positivo Carateriza o vetor velocidade média da bola para o intervalo de tempo em que foram obtidos os dados registados no gráfico Com base no gráfico, determina geometricamente a componente escalar da velocidade da bola no instante 0,66 s. Na resposta apresenta um esboço da construção geométrica que fundamenta os cálculos. 5

6 20. Um atleta treina numa pista retilínea. A seguir apresenta-se, para um intervalo de tempo de 10,0 s, o gráfico da componente escalar da velocidade de um movimento desse atleta em função do tempo, vx (t). O eixo Ox escolhido tem a direção do seu movimento O atleta inverte o sentido do movimento no instante (A) t = 1,5s. (B) t = 3,0s Entre os instantes 5,0 s e 6,0 s o atleta (A) Esteve em repouso. (B) Tem energia cinética mínima. (C) t = 5,5s. (D) t = 7,5s. (C) Moveu-se com velocidade máxima. (D) Tem deslocamento nulo Indica, justificando, qual é o intervalo de tempo em que o movimento foi retardado, movendo-se o atleta no sentido negativo do eixo dos xx Qual a componente escalar do deslocamento do atleta para o intervalo de tempo [3,0; 5,0] s? Determina a rapidez média do atleta no intervalo de tempo [6,0; 10,0] s. Apresenta todas as etapas de resolução. 6