1.2. Para um satélite geoestacionário determine o valor da altitude que descreve a sua órbita em torno da Terra.

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1 Escola Secundária de Lagoa Física 12º Ano Paula Melo Silva Ficha de Trabalho 24 Gravitação, Eletricidade, Eletromagnetismo 1. Um satélite artificial de massa m descreve, em torno da Terra, de massa MT uma órbita circular de raio r Demonstre que a velocidade orbital do satélite pode ser dada pela seguinte expressão: (5 pontos) v = GM T r 1.2. Para um satélite geoestacionário determine o valor da altitude que descreve a sua órbita em torno da Terra. M Terra = 5, Kg R Terra = 6, m 1.3. 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 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. 2. Um corpo à distância R do centro da Terra é atuado por uma força gravítica de módulo Fg. Selecione a opção correta que completa a frase. O módulo da força gravítica exercida no mesmo corpo, quando este está a uma distância de 3R do centro da Terra é: (5 pontos)

2 (A) 8 9 Fg (B) 1 9 Fg (C) 1 3 Fg (D) 3 4 Fg 3. A Lua é o único satélite natural da Terra e tal como os satélites artificiais que orbitam o nosso planeta também está sujeita à sua força gravítica. Apesar de estar muito mais afastada da Terra como tem uma massa de cerca de maior que a massa desses satélites, a Lua está sujeita a uma interação gravítica mais intensa Identifique qual dos seguintes esquemas pode traduzir o movimento de um satélite que orbita a Terra com movimento circular uniforme A distância entre os centros da Lua e da Terra é 60 vezes maior que o raio da Terra e um certo satélite artificial orbita o planeta descrevendo uma trajetória de raio equivalente a quatro raios da Terra Identifique qual das seguintes opções traduz a relação entre as intensidades da força gravítica a que estes dois corpos estão sujeitos. (A) F g sat = (B) F g sat = (C) F g sat = (D) F g sat = Calcule o período de translação do satélite em causa, considerando que descreve um movimento circular uniforme. Apresente todas as etapas de resolução. Raio Terra = 6400 km e Massa Terra = 6, kg 4. Leia com atenção o pequeno texto atribuído a Newton. «Comecei a pensar que a gravidade se estendia até à órbita da Lua e deduzi que as forças que conservam os planetas nas suas órbitas devem ser inversamente proporcionais aos quadrados das suas distâncias aos centros em torno dos quais revolucionam: e assim comparei a força necessária para conservar a Lua na sua órbita com a força da gravidade à superfície da Terra.»

3 In Projecto Física Unidade 2, Fundação Calouste Gulbenkian, 1979, pp A Lua, o nosso satélite natural, bem como alguns dos satélites artificiais descrevem uma órbita praticamente circular em torno da Terra, com movimento circular uniforme. Selecione o diagrama que representa corretamente a força exercida pela Terra sobre um satélite e a velocidade do satélite, durante o seu movimento em torno da Terra Os satélites artificiais da Terra estão também sujeitos à força da gravidade. Selecione a alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correta. A intensidade da força que atua sobre esses satélites quando a sua distância ao centro da Terra. (A)... quadruplica... se reduz a metade. (B)... quadruplica... duplica. (C)... duplica... duplica. (D)... duplica... se reduz a metade Um satélite artificial descreve, com velocidade de módulo, v, uma órbita circular de raio, r, igual a 8, m, em torno da Terra. Calcule o módulo da velocidade orbital do satélite recorrendo à 2ª Lei de Newton e à Lei da Gravitação Universal. Apresente todas as etapas de resolução. m T (massa da Terra) = 5,98 x kg 5. Uma bobina, formada por 500 espiras quadradas de lado 8, m, está em repouso numa zona do espaço onde existe um campo magnético uniforme, B, perpendicular aos planos das espiras. Admita que, num dado intervalo de tempo, a intensidade do campo magnético, B, varia com o tempo, t, de acordo com o gráfico representado na figura. Determine o módulo da força eletromotriz induzida nos terminais da bobina, no intervalo de tempo [60,0; 2,0] s. Apresente todas as etapas de resolução.

4 6. 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? 7. 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? (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 8. Um satélite geoestacionário descreve uma órbita circular situada a 3, m de altitude relativamente ao equador da Terra Durante o movimento do satélite pode afirmar-se que: (A) A aceleração do satélite tem a direção perpendicular ao da força centrípeta. (B) A força que é exercida pela Terra no satélite tem valor constante. (C) A força que é exercida pelo satélite na Terra tem um valor inferior ao da força exercida pela Terra no satélite. (D) A aceleração do satélite tem a direção da sua velocidade orbital Calcule o módulo da velocidade orbital do satélite em torno da Terra. Raio Terra = 6, m 9. Uma bobina foi construída com fio condutor de cobre de 0,1 mm de raio com resistência elétrica de 15. Sabendo que a resistividade do cobre é ρ Cu = 1, Ω m, determine o comprimento do fio condutor com que foi construída a bobina. 10. Para uma vasta gama de temperaturas, a resistividade da platina aumenta linearmente com a temperatura, como se pode verificar no gráfico seguinte Tendo por base o gráfico apresentado indica, justificando, se a platina é um bom ou mau condutor elétrico Determine, em percentagem, a variação de resistência sofrida por um fio de platina se a sua temperatura descer de 100ºC para 20ºC, mantendo constantes as suas dimensões. (A) 16,7% (B) 120% (C) 80% (D) 30% Um fio de platina, com 50,0 cm de comprimento e 2,0 mm de diâmetro, é ligado a uma pilha e imerso numa tina com água. No fio estabelece-se uma corrente de 50 ma e, entre os seus terminais, uma diferença de potencial elétrico de 1,0 mv. Determine a temperatura da água.

6 11. Considere o circuito elétrico esquematizado na figura, onde estão intercalados três condutores puramente dissipativos Qual é o tipo de associação dos condutores de 3 Ω e de 6 Ω? Determine a diferença de potencial entre os terminais da resistência de 6. Apresente todas as etapas de resolução A força eletromotriz da bateria é de 15 V. Qual é o rendimento da bateria, nas condições descritas? O que acontece neste circuito, caso se abra o interruptor Y? (A) Deixa de haver corrente elétrica em todo o circuito, o amperímetro e o voltímetro passarão a marcar 0,0 A e 0 V, respetivamente. (B) Não haverá corrente elétrica no condutor de 3 Ω, mas o amperímetro e o voltímetro continuarão a indicar os mesmos valores. (C) Não haverá corrente elétrica no condutor de 3 Ω, o voltímetro continuará a marcar 12 V e o amperímetro passará a marcar 1,2 A. (D) Não haverá corrente elétrica no condutor de 3 Ω, o amperímetro continuará a marcar 2,0 A e o voltímetro passará a marcar 6 V. 12. Considere um condutor elétrico de comprimento l, diâmetro d e resistência elétrica R. Duplicando o comprimento e o diâmetro do condutor, qual das seguintes opções corresponderá ao seu novo valor de resistência elétrica? (A) 2R (B) R 2 (C) 4R (D) R 4

7 Soluções ,3 m 1.3. Opção B 1.4. Opção B 2. Opção B 3.1. Opção A Opção A ,3 horas 4.1. Opção C 4.2. Opção A ,3 m/s 5. 0,128 volts 6. Opção B 7.1. Opção C 7.2. Opção A 8.1. Opção B ,1 m/s 9. 27,4 metros É um bom condutor elétrico pois apresenta resistividade muito baixa Opção A º C pois resistividade paralelo V % Opção C 12. Opção B