Grupo I. Duração da Prova: 90 minutos 10/12/13

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1 PROVA ESCRITA DE FÍSICA E QUÍMICA A Duração da Prova: 90 minutos 10/12/13 Leia as questões com atenção antes de começar a responder. Grupo I 1. Para determinar a capacidade térmica mássica do alumínio, formaram--se três grupos de alunos, tendo cada grupo trabalhado com um bloco de alumínio com 500 g de massa, colocado numa caixa isoladora. 1.1 Cada bloco tem duas cavidades, numa das quais se colocou um termómetro, e na outra uma resistência eléctrica de 60 W de potência, ligada a uma fonte de alimentação. Cada grupo mediu a temperatura inicial do bloco, θ inicial. Após a fonte de alimentação ter estado ligada durante 60,0 s, cada grupo mediu a temperatura final do bloco, θ final. Os valores medidos estão registados na tabela 1. Admita que toda a energia fornecida pela resistência eléctrica é transferida para o bloco de alumínio. Com base nos dados da tabela 1, calcule o valor mais provável da capacidade térmica mássica do alumínio A mesma resistência foi introduzida num recipiente com 500 g de água a 20 ºC. Determine o intervalo de tempo durante o qual a resistência deve estar ligada, para que a temperatura final da água seja 40 ºC, considerando que houve 40% de perdas de energia. c(capacidade térmica mássica da água) = 4, J/kg ºC 1.3. Selecione a única alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correta. A transferência de energia entre a resistência e a água processa-se essencialmente por, sendo a energia transferida sob a forma de. (A) condução... radiação (B) convecção... calor (C) convecção... radiação (D) condução... calor Professor Francisco Carvalho Ano letivo

2 1.4. Os metais, como por exemplo o alumínio, são, em geral, bons condutores térmicos e eléctricos. O gráfico da representa a variação de energia fornecida a duas esferas de alumínio, A e B, em função da variação da temperatura, Δθ, resultante. Selecione a única alternativa que traduz a relação correta entre as massas das duas esferas, m A e m B, respectivamente. (A) m A = 2 m B (B) m A = 3 m B (C) m B = 3 m A (D) m B = 2 m A 2. Todos os corpos emitem radiação com um espectro que depende da temperatura a que se encontram Justifique a afirmação seguinte. O comprimento de onda da radiação de máxima intensidade emitida pelo Sol é muito inferior ao comprimento de onda da radiação de máxima intensidade emitida pela Terra Admita que um bloco de chumbo se encontra inicialmente à temperatura de 0 C. A essa temperatura, o bloco (A) emite um conjunto de radiações que constitui um espectro descontínuo. (B) emite radiação de uma única frequência. (C) não emite qualquer radiação. (D) emite um conjunto de radiações que constitui um espectro contínuo. Professor Francisco Carvalho Ano letivo

3 Grupo II 1. Na Figura seguinte, estão representados dois sinais elétricos, A e B, visualizados simultaneamente no ecrã de um osciloscópio, com a mesma base de tempo selecionada nos dois canais. Os sinais foram captados num microfone A frequência do sinal B é (A) 4 vezes superior à frequência do sinal A. (B) 1,6 vezes inferior à frequência do sinal A. (C) 1,6 vezes superior à frequência do sinal A. (D) 4 vezes inferior à frequência do sinal A Verificou-se que o sinal A pode ser descrito pela equação: U = 2,0 sin (5, t ) (SI) A base de tempo do osciloscópio estava, assim, regulada para (A) 0,5 ms / div (B) 1 ms / div (C) 2 ms / div (D) 5 ms / div 1.3. Os microfones de indução permitem converter sinais sonoros em sinais elétricos. Neste tipo de microfones, a vibração da membrana provoca a oscilação de uma bobina imersa num campo magnético. Quanto mais rapidamente se movimentar a bobina, maior será (A) o fluxo magnético através da bobina e menor será a força eletromotriz induzida na bobina. (B) a taxa de variação temporal do fluxo magnético através da bobina e menor será a força eletromotriz induzida na bobina. (C) o fluxo magnético através da bobina e maior será a força eletromotriz induzida na bobina. (D) a taxa de variação temporal do fluxo magnético através da bobina e maior será a força eletromotriz induzida na bobina Um campo magnético pode ser criado por um íman, como o representado na figura seguinte. Qual dos seguintes vetores pode representar o campo magnético criado no ponto P pelo íman representado na figura? Professor Francisco Carvalho Ano letivo

4 Grupo III 1. A figura seguinte (que não está à escala) representa uma calha inclinada, montada sobre uma mesa. Uma esfera de aço, de massa 30,0 g, é abandonada na posição A, situada a uma altura de 50,0 cm em relação ao tampo da mesa. Depois de percorrer a calha, a esfera move-se sobre o tampo da mesa, entre as posições B e C, caindo seguidamente para o solo. Considere desprezável a força de resistência do ar e admita que a esfera pode ser representada pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) Admita que a energia dissipada é desprezável no trajeto entre as posições A e C e que a esfera atinge a posição C com velocidade de módulo v C. Para que a esfera atinja a posição C com velocidade de módulo 2v C, deverá ser abandonada numa posição situada a uma altura, em relação ao tampo da mesa, de (A) 100 cm (B) 140 cm (C) 200 cm (D) 280 cm 1.2. Considere o trajeto da esfera entre a posição C e o solo e, nesse trajeto, as componentes escalares da posição da esfera, x e y, em relação ao referencial bidimensional xoy, representado na figura seguinte. Qual das opções seguintes apresenta os esboços dos gráficos da componente x e da componente y da posição da esfera, em função do tempo, t? Professor Francisco Carvalho Ano letivo

5 1.3. Considere agora duas situações distintas. Situação I: a energia dissipada é desprezável no trajeto entre as posições A e C; Situação II: a energia dissipada não é desprezável no trajeto entre as posições A e C. Conclua, justificando, em qual das situações (I ou II) será maior o alcance da esfera Calcule a energia dissipada no trajeto entre as posições A e C, se a esfera passar na posição C com velocidade de módulo 2,8 m s Na Figura seguinte, está esquematizado um automóvel que se move, com aceleração constante, segundo uma trajetória retilínea, coincidente com o eixo Ox de um referencial unidimensional. Na figura, estão ainda representados os vetores velocidade, v,e aceleração, a, num certo instante, t Em que sentido se move o automóvel no instante considerado? Considere o intervalo de tempo [t 0, t 1 ], sendo t 0 um instante anterior a t 1. Conclua, justificando, como variou o módulo da velocidade do automóvel no intervalo de tempo considerado, admitindo que em t0 o automóvel se movia no mesmo sentido que em t1. FIM Professor Francisco Carvalho Ano letivo