ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS

Transcrição

1 ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS T1 -Teste teórico-prático de FQA 09. dezembro º Ano Turma A Professor: Maria do Anjo Albuquerque Duração da prova: 90 minutos. Este teste é constituído por 8 páginas e termina na palavra FIM NOME: Nº 1 Classificação Professor Encarregado de Educação 1. A montagem esquematizada na figura seguinte é habitualmente utilizada em atividades laboratoriais com o objetivo de determinar a aceleração de um corpo em queda livre. célula 1 célula 2 Considere que um grupo de alunos largou a esfera sempre da mesma altura de modo a poder considerar a sua velocidade, ao passar pela célula 1, igual a zero. Considere que os alunos foram diminuindo progressivamente a distância entre as duas células aproximando a célula 2 da célula 1. Para cada distância entre as células fizeram 3 ensaios. Registaram essa distância e mediram o tempo de queda entre as duas células referidas. Os resultados obtidos encontram-se na tabela seguinte. 1

2 Ensaio d/cm 1 45,0 2 35,0 3 25,0 Tempo de queda: /s 0,32 0,30 0,28 0,25 0,26 0,27 0,20 0,22 0,24 Tempo de queda ao quadrado: / Valor médio dos quadrados dos tempos de queda: / (*) (*) arredonde às centésimas os valores de a) Determine a equação da reta d = f ( ). Comece por apresentar, na sua folha de resposta, a tabela com os valores médios dos quadrados dos tempos de queda ( que introduziu nas listas bem como a equação da reta obtida identificando corretamente cada uma das variáveis. b) Determine, a partir do valor do declive da reta, d = f( ), o valor da aceleração da gravidade. c) Determine o erro relativo do valor experimental da aceleração da gravidade. Considere para o efeito o valor tabelado igual a 9,8 ms -2. d) Indique duas possíveis causas, relativamente ao valor tabelado, para o desvio obtido no valor da aceleração da gravidade calculado experimentalmente. 2

3 2. Para estudar a relação entre o módulo da velocidade de lançamento horizontal ( ) de uma esfera, com 100 g de massa, e o seu alcance, um grupo de alunos montou, sobre uma mesa, uma calha polida, que terminava num troço horizontal, situado a uma determinada altura em relação ao solo, tal como esquematizado na figura seguinte (a figura não se encontra à escala). B H C Junto à posição B, os alunos colocaram uma célula fotoelétrica ligada a um cronómetro digital e, no solo, colocaram uma caixa com areia onde a esfera, C, deveria cair. a) Complete a tabela de resultados obtidos pelo grupo de alunos Ensaios Altura de que é Altura de Diâmetro da Velocidade de Alcance abandonada: H/m lançamento: h/m esfera/cm lançamento: v 0/( ms -1 ) x/m 1 1,80 1,00 4,00 1,80 2 1,80 1,00 2,53 3,99 1,79 3 1,80 1,00 3,97 1,78 Valores médios x b) Caracterize a velocidade,, da esfera ao abandonar o tampo da mesa. c) Apresente o valor da velocidade expresso em função do seu valor médio e da sua incerteza absoluta. 3

4 d) Caracterize o movimento da esfera imediatamente após perder o contacto com a mesa. Para tal, comece por escrever as equações do movimento segundo cada um dos eixos. e) Compare os valores de e de f) Porque é que o grupo de alunos deve efetuar três ensaios? g) Se a massa da esfera duplicar indique, justificando, se os valores de v 0, x, t q, E c e E p gravítica serão alterados. 4

5 h) Utilizando considerações energéticas indique, justificando, se o atrito da calha é ou não, desprezável. 3. Uma das atividades de laboratório do programa encontra-se esquematizada na figura seguinte. O gira-discos é posto a rodar com velocidade angular constante. O carrinho roda solidário com a plataforma, sem se deslocar relativamente a ela. Para equilibrar o carrinho na sua posição (enquanto a plataforma giratória roda) ligámo-lo a um dinamómetro que se encontra preso na outra extremidade ao teto da sala. A força indicada pelo dinamómetro manteve-se praticamente constante ao longo de toda a experiência. Escolheu-se uma frequência de rotação constante e mediu-se, com o cronómetro o tempo de 10 rotações. Mediu-se a massa do carrinho. Colocou-se uma massa de 100,0 g no carrinho, prendeu-se o carrinho ao dinamómetro e acionou-se o gira-discos. Leu-se o valor da força de tensão, Registaram-se todos os valores referidos na tabela seguinte. a) Complete a tabela seguinte. Ensaio Massa do Massa da Força de Raio da Tempo de 10 carrinho/g sobrecarga/g Tensão/N Trajetória/cm rotações/s 1 450,0 100,0 1,10 16,80 18, ,0 100,0 1,12 16,84 18, ,0 100,0 1,08 16,82 18,0 Valor médio/si 5

6 Admita que as forças de atrito que atuam no carrinho e na roldana são desprezáveis e que o fio que liga o carrinho à roldana tem uma massa muito pequena pelo que pode ser desprezada. b) Represente as forças que atuam no carrinho enquanto este roda solidário com o gira-disco e faça a sua legenda. c) Estabeleça uma semelhança e uma diferença entre o movimento descrito pelo carrinho e o movimento de um satélite geoestacionário em torno da Terra. d) Mostre que o módulo da força de tensão,, do conjunto (carro + massa) que prende o carrinho ao dinamómetro pode ser dada pela expressão: T = m r ω 2 e) Utilizando os resultados experimentais da tabela anterior, calcule, para o referido movimento, o valor médio das seguintes grandezas físicas: período, frequência, velocidade angular, velocidade linear e aceleração e preencha a tabela seguinte. Período Frequência Velocidade angular Velocidade linear Aceleração 6

7 f) Mostre que um satélite geoestacionário tem uma velocidade orbital cujo valor não depende da sua massa. 4. Uma das atividades de laboratório que realizou foi a determinação da velocidade do som no ar. Quatro dos aparelhos que utilizou encontram-se representados na figura seguinte. a) Identifique cada um deles pelo nome respetivo b) No ecrã do osciloscópio está representado um sinal proveniente de uma medição realizada no laboratório. A base de tempo foi colocada em 5ms/DIV e o amplificador vertical em 2V/DIV. Indique, justificando, qual é o valor do período, da frequência e da amplitude do sinal. 7

8 c) Determine a velocidade de propagação do som tendo por base as seguintes informações: Um gerador de sinais emite, por intermédio de um altifalante, um som sinusoidal. Os dois canais de um osciloscópio recebem o sinal que é enviado ao altifalante (1) e o que é recebido pelo microfone (2). Inicialmente, o microfone estava numa posição x i, correspondente à imagem da figura I. Depois, o microfone foi afastado lentamente e, numa posição x f = x i + 2,3 cm, a imagem do ecrã do osciloscópio corresponde à figura II. O varrimento do osciloscópio está regulado para 20 μ s /DIV. FIM Questões 1a) 1b) 1c) 1d) 2a) 2b) 2c) 2d) 2e) 2f) 2g) 2h) Cotação Questões 3a) 3b) 3c) 3d) 3e) 3f) 4a) 4b) 4c) Total Cotação