QUESTÕES PROPOSTAS RESOLUÇÃO POR ETAPAS

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1 Fisica 1.. C Da Terra à Lua Pág. 30A 4.1. (C) As forças»f 1 e»f têm sentios contrários. 4.. (B) O bloco terá nas uas situações movimento uniformemente acelerao. Na situação A, como as forças têm o mesmo sentio, a aceleração terá maior valor que na situação B Como a ireção o movimento é horizontal e as forças exercias são paralelas ao plano o movimento, na vertical só existem o peso e a reação normal. Como não há movimento nesta ireção, poemos concluir que essas uas forças se anulam, pelo que a sua intensiae é igual Para a situação A:»F r =»F 1 +»F F r + F ma A + F 8 * 0,5 + F Para a situação B:»F r =»F 1 +»F F r - F ma B - F 8 * 0,4 - F Assim: a 8 * 0,5 + F b c 8-0,4 - F Resolveno o sistema e uas equações a uas incógnitas, obtemos os seguintes valores: F 1 = 3,6 N e F = 0,4 N (C) Como o valor a força resultante vai iminuir, também o valor a aceleração vai iminuir. Assim, continuará a ter movimento uniformemente acelerao, mas com uma aceleração e menor valor O corpo na situação B passará a ter movimento uniformemente retarao até parar, nesse instante inverterá o sentio o movimento e passará a ter movimento uniformemente acelerao no sentio a força»f (D) 1 km 1 km = 1000 m 1 m = h 1 h = 3600 s 1 s = km 1 m 1000 v = 1 m s -1 v v = 1 s 1 h m a = 0,5 m s - a = 0,5 * 1 s 1 km 1000 a = 0,5 * h 1 h k j3600m 5.. Situação A: movimento uniformemente acelerao (velociae inicial e aceleração têm o mesmo sinal) no sentio negativo a trajetória por o valor a velociae ser negativo. Situação B: movimento uniformemente retarao (velociae inicial e aceleração têm sinal contrário) no sentio negativo a trajetória por o valor a velociae ser negativo. Situação C: movimento uniformemente retarao (velociae inicial e aceleração têm sinal contrário) no sentio positivo a trajetória por o valor a velociae ser positivo Haverá inversão o sentio o movimento nas situações B e C, já que a aceleração (e a força resultante) tem sentio oposto à velociae Situação A a v x 0 Situação B a v x v = v o + at -6 =-1-0,5t t = 10 s A velociae no instante t tem e ser negativa porque a velociae inicial e a aceleração têm o mesmo sentio, que é o sentio negativo o eixo e referência x = x o + v o t + at 1 x =-1 * 10 + (-0,5)10 x =-35 m Ao fim e 10 s a caixa está na posição - 35 m (C) A força resultante tem sempre a mesma ireção e sentio a aceleração o movimento..1. B Comunicação e informação a curtas istâncias Pág. 66A 4. Estabelecer a expressão a velociae o som ao propagar-se no ar ( ) e ao propagar-se no fio (v ). = l 1 * f e v = l * f Determinar l = l 1 * f l 1 l 1 f 00 l 1 = 1,7 m Estabelecer a expressão que permite eterminar a frequência, conhecia a velociae e propagação e o comprimento e ona nos ois meios. l 1 = l 1 * f f = e v = l * f f = v l Eições ASA 1

2 Física Determinar a velociae e propagação o som (v ) no fio. Como a frequência não epene o meio e propagação v v = * l l 1 l 1 17 v = 340 * v = 3,4 * 10 3 m s -1 1,7 Determinar o tempo e ia. Durante o percurso e ia, o som propaga-se no ar com velociae = 10,0 s Determinar o tempo e volta. Durante volta, o som vai a propagar-se no fio metálico com velociae v 3400 v 3,4 * 10 3 v = 1,0 s Determinar o tempo e ia e volta. Tempo e ia + tempo e volta = 10,0 + 1,0 Tempo e ia + tempo e volta = 11,0 s O tempo e ia e volta as onas é 11,0 s Determinar o tempo e ia. 3,0 s é o tempo e ia e volta o som a propagar-se no ar. Como a istância e ia e e volta são iguais, o tempo e ia (ou e volta) é metae o tempo total. ia e volta 3,0 ia ia ia = 1,5 s Determinar a istância percorria urante 1,5 s. v = * v = 1,5 * 340 = 5,1 * 10 m Se a istância percorria urante o tempo e ia é 5,1 * 10 m, então, é porque essa é a istância para a qual aquele eco é ouvio 3,0 s após a emissão a voz Estabelecer o menor tempo e ia e volta. Para que ois sons consecutivos sejam percetíveis pelo ouvio humano, o intervalo e tempo entre os mesmos eve ser igual ou superior a 0,100 s. Assim, o tempo e ia e volta tem e ter no mínimo a uração e 0,100 s. l Determinar o tempo e ia. 0,100 s é o tempo e ia e volta o som a propagar-se no ar. Como a istância e ia e e volta são iguais, o tempo e ia (ou e volta) é metae o tempo e ia e volta. ia e volta 0,100 ia ia ia = 0,0500 s Determinar a istância percorria urante 0,0500 s. v = * v = 0,0500 * 340 = 17,0 m Se a istância percorria urante o tempo e ia é 17,0 m, é porque essa é a istância para a qual o eco é ouvio 0,100 s após a emissão a voz. Assim, a menor istância à paree que permite à pessoa que está a emitir o som, istinguir a sua voz e o eco obtio é 17 m Determinar a velociae e propagação o som no poço. v = l * f v = 1,5 * 0 v = 330 m s -1. Determinar o tempo e ia. 8,1 s é o tempo e ia e volta o som a propagar-se no poço. Como a istância e ia e e volta são iguais, o tempo e ia (ou e volta) é metae o tempo total. ia e volta ia ia = 8,1 ia = 4,05 s Determinar a istância percorria urante 4,05 s. v = * v = 4,05 * 330 =,7 * 10 3 m Se a istância percorria urante o tempo e ia é,7 * 10 3 m, então, essa é a profuniae o poço e petróleo A afirmação é veraeira. Por análise o gráfico, verifica-se que para uma velociae e propagação o som e 330 m s -1 a temperatura é próxima e -3 C, ou seja, 70,15 K (T = q + 73,15 T =-3+ 73,15 T = 70,15 K), o que permite amitir que a temperatura o poço e petróleo é próxima e 70,15 K (D) A frequência e o períoo só epenem a fonte emissora pelo que não se alteram com a variação a temperatura o poço. Eições ASA

3 Fisica Por leitura gráfica, verifica-se que o aumento e temperatura conuz a um aumento a velociae e propagação o som. Ateneno à expressão v = l * f que relaciona a velociae e propagação (v) e uma ona com o seu comprimento e ona (l) e a sua frequência (f), verifica-se que seno a frequência inepenente o meio e propagação, a velociae e o comprimento e ona variam na razão ireta, ou seja, quanto maior a velociae e propagação maior o comprimento e ona e vice-versa O princípio básico e funcionamento o sonar é a emissão e ultrassons (onas mecânicas e elevaa frequência) por um aparelho colocao nos navios, acoplao a um recetor e som. O som emitio propaga-se na água, reflete-se no funo os oceanos ou nos objetos (peixes), retorna e é captao pelo recetor, que regista o intervalo e tempo entre a emissão e a receção o som. A emissão e receção os ultrassons são similares a um eco. Recorreno a cálculos, etermina-se a istância e a velociae o objeto. 6.. Determinar o tempo e ia o ultrassom até encontrar o carume. 0,5 s é o tempo e ia e volta o ultrassom. Como a istância e ia e e volta são iguais, o tempo e ia (ou e volta) é metae o tempo e ia e volta. ia e volta 0,5 ia ia ia = 0,15 s Determinar a istância percorria urante 0,15 s. v = * v = 0,15 * 1500 = 1,87 * 10 m Se a istância percorria urante o tempo e ia é 1,87 * 10 m é porque essa é a istância percorria pelo ultrassom até encontrar o carume. Determinar o tempo e ia o ultrassom até encontrar o funo o mar.,0 s é o tempo e ia e volta o ultrassom a propagar-se no mar. Como a istância e ia e e volta são iguais, o tempo e ia (ou e volta) é metae o tempo e ia e volta. ia e volta 0, ia ia ia = 1,0 s Determinar a istância percorria urante 1,0 s. v = * v = 1,0 * 1500 = 1,5 * 10 3 m Se a istância percorria urante o tempo e ia é 1,5 * 10 3 m é porque essa é a istância percorria pelo ultrassom até encontrar o funo o mar. Assim, a profuniae o mar naquele local é 1,5 * 10 3 m e a profuniae a que se encontrava a carume é 1,87 * 10 m (A) Determinar o tempo e ia o ultrassom até regressar ao navio. = 0,0 ms =,00 * 10 - s, é o tempo e ia e volta o ultrassom. Como a istância e ia e e volta são iguais, o tempo e ia (ou e volta) é metae o tempo e ia e volta.,0 * 10 - ia e volta ia ia ia = 1,0 * 10 - s Determinar a velociae o som na água o mar nas conições a meição. Uma vez que a aparelhagem e boro estava bem aferia, a istância percorria pelo ultrassom até encontrar o funo o mar foi 14,5 m. 14,5 v v 1,0 * 1,0 - v = 1,45 * 10 3 m s -1 Poemos izer que, nas conições e meição, a velociae e propagação o som na água o mar é 1,45 * 10 3 m s -1. Determinar comprimento e ona o pulso o sonar na água o mar. O comprimento e ona o pulso o sonar epene o meio e propagação. f = 100 khz f = 100 * 10 3 Hz f = 1,00 * 10 5 Hz,45 * 10 3 v = l * f l l f 1,00 * 10 5 l = 1,45 * 10 - m Eições ASA 3

4 Física Assim, na água o mar, o comprimento e ona o pulso o sonar é 1,45 * 10 - m. Determinar o tempo que a ona sonora emoraria a percorrer 9 m no ar. 9 v v 340 = 8,5 * 10 - s Assim, no ar, para percorrer 9 metros a ona emora 8,5 * 10 - s Determinar o tempo e ia o ultrassom até regressar ao submarino. 6,0 s é o tempo e ia e volta o ultrassom Como a istância e ia e e volta são iguais o tempo e ia (ou e volta) é metae o tempo e ia e volta. ia e volta 6,0 ia ia ia = 3,0 s Determinar a istância percorria urante 3,0 s. v = * v = 3,0 * 150 = 3,0 * 10 3 m A istância percorria pelo ultrassom até encontrar o navio foi 3,0 * 10 3 m. Assim, essa é a istância entre o submarino e o navio..1. C Comunicação e informação a curtas istâncias Pág. 7A 7.1. (A) Se a placa A é positiva, a placa B é negativa. Assim, o campo elétrico orienta-se a placa A para placa B. Seno a carga que entra no campo negativa, através a expressão»f el = q»e, conclui-se que a força elétrica terá sentio contrário ao campo elétrico e assim orientarse-á com sentio a placa B para a placa, ou seja, será vertical e baixo para cima. Como consequência, a carga terá uma trajetória curvilínea aproximano-se a placa A. 7.. Um campo elétrico uniforme é aquele cujas linhas e campo são paralelas entre si e têm um espaçamento constante. Tal resulta o facto e o campo elétrico (»E) ser constante em ireção, sentio e intensiae. 7.3.»F el 7.4. A afirmação é falsa. Como o campo é uniforme, tem as mesmas características em toos os seus pontos. Por outro lao, como a carga é a mesma, a força elétrica»f el = q»e seria a mesma. 8. (A) Afirmação veraeira. Quanto maior for o móulo a carga, mais intenso é o campo por ela gerao. Assim, maior será a ensiae e linhas e campo num ao ponto o campo. (B) Afirmação falsa. Orientam-se as cargas positivas para as cargas negativas. (C) Afirmação veraeira. Quanto maior for a ensiae e linhas e campo, maior é a intensiae e o campo nessa região. (D) Afirmação falsa. Para uma carga positiva, as linhas e campo são raiais e orientam-se a carga para o exterior, ou seja, apontam para fora a carga. (E) Afirmação veraeira. As linhas e campo o campo elétrico orientam-se no sentio as cargas negativas. (F) Afirmação falsa. As linhas e campo o campo elétrico não são obrigatoriamente linhas fechaas. Por exemplo, as linhas e campo e uma carga pontual positiva ou negativa não são fechaas. (G) Afirmação veraeira. Num campo uniforme o campo elétrico é constante. Assim, as linhas e campo que o representam são paralelas entre si e equiistantes (D) O campo criao por uma carga pontual positiva num ponto o campo é raial e tem sentio o ponto para o exterior. O campo criao por uma carga pontual negativa num ponto o campo é raial e tem sentio o ponto para a carga. Somano (vetorialmente) o campo criao por essas uas cargas no mesmo ponto, obtém-se o campo nesse ponto. Assim, somano o campo criao no vértice livre o triângulo pelas cargas representaas, o único esquema que trauz corretamente essa soma é o D. 9.. (A) Ateneno a que o campo criao por várias cargas num ponto é a soma o campo criao por caa uma essas cargas nesse ponto, é necessário prever a ireção e sentio o campo criao por caa uma as cargas nesse ponto. Na opção A, temos as cargas: Q 1 positiva: o campo criao no centro o quarao será raial e orientao para a carga 3. 4 Eições ASA

5 Fisica Q negativa: o campo criao no centro o quarao será raial e orientao para a carga. Q 3 negativa: o campo criao no centro o quarao será raial e orientao para a carga 3. Q 4 positiva: o campo criao no centro o quarao será raial e orientao para a carga. Dao que o móulo as cargas é igual e a istância e caa uma elas ao centro o quarao é a mesma, a soma os vetores referios á origem a um vetor horizontal com sentio a esquera para a ireita, tal como está representao na figura Esquema I II III IV V Carga 1 Negativa Positiva Positiva Positiva Negativa Carga Negativa Positiva Negativa Negativa Positiva Note-se que as linhas o campo elétrico orientam-se as cargas positivas para as cargas negativas. A orientação as linhas e campo permite concluir o sinal as cargas que estão a gerar campo elétrico No esquema IV, a carga e maior móulo é a já que a ensiae e linhas e campo num ao ponto a uma istância esta carga é maior que a ensiae e linhas e campo à mesma istância a carga No esquema V, o vetor campo elétrico (»E)no ponto P terá ireção horizontal e orientar-seá a carga para a carga 1, já que esse é o sentio a linha e campo que passa nesse ponto... B Comunicação e informação a longas istâncias Pág. 87A 7.1. O ângulo limite ou ângulo crítico é o ângulo e inciência na superfície e separação e ois meios óticos para o qual o ângulo e refração é O ínice e refração o meio one se propaga o raio inciente terá e ser menor que o ínice e refração o meio one se propagaria o raio refratao. Por outro lao, ocorre reflexão total se a amplitue o ângulo e inciência for superior ao ângulo crítico ou limite Impor a conição para que ocorra reflexão total Haverá reflexão total se o ângulo e inciência for superior ao ângulo crítico. Determinar o ângulo crítico ou ângulo limite. n água = n ar sin q 1,33 = 1,00 sin 90 1,00 sin 90 = 0,75 1,33 = 0,75 ± q 1 = 49 Concluir com base nos cálculos. O ângulo limite ou ângulo crítico é 49. Como o ângulo e inciência (40 ) é menor que o ângulo crítico não ocorrerá, para esse ângulo, reflexão total. Só para ângulos e inciência superiores a 49 ocorrerá reflexão total. 8. (B) v = 1,8 * 10 8 m s -1 e n ar = 1 Determinar a expressão o ínice e refração o material que constitui a fibra. n fibra = 1,8 * 10 8 Determinar a expressão o sin q c. n fibra = n ar sin q sin q c = 1,00 sin 90 1,8 * ,00 sin 90 sin q c 1,8 * ,8 * 10 8 sin q c = 9. l = 600 nm = 6,00 * 10-7 m = 1,50 n = 1, Relacionar o ínice e refração e um meio com a velociae e propagação nesse meio. c c n v = v n Determinar a razão entre as velociaes. c n 1,45 c v v 1,50 v n = 0,967 v A razão entre as velociaes é 0, Como a frequência a raiação é a mesma no ar e no núcleo a fibra: l ar l núcleo = * l ar l núcleo = 3,00 * 10 8 m s -1 Eições ASA 5

6 Física Determinar a velociae a luz no núcleo a fibra. 3,00 * 10 8 m s -1 1,50 =,00 * 10 8 m s -1 Determinar o comprimento e ona no núcleo a fibra. * l ar l núcleo,00 * 10 8 * 6,00 * 10-7 l núcleo 3,00 * 10 8 l núcleo = 4,00 * 10-7 m = 400 nm O comprimento e ona a raiação no núcleo a fibra é 4,00 * 10-7 m Aplicar a lei e Snell-Descartes. sin q c = n sin q 1,50 sin q c = 1,45 sin 90 sin q c = 0,967 ± q c = 75 O ângulo crítico tem amplitue Interpretar o gráfico. No eixo horizontal, ou seja, os comprimentos e ona, caa quarícula a escala correspone a 100 nm. Ler com a régua. 1 quarícula = 0,70 cm. Assim, 0,70 cm 100 mm Determinar o comprimento e ona para n = 1,46. 0,70 cm 0,30 cm 0,30 * 100 x 100 nm x 0,75 x = 4,9 Assim, l (n = 1,46) = ,9 = 54,9 nm Ler no gráfico o ínice e refração o quartzo l = 400 nm. Por leitura no gráfico, quano l = 400 nm, n = 1,47. Aplicar a lei e Snell-Descartes. = n sin q 1,00 sin 30 = 1,47 sin q 0,50 = 1,47 sin q 0,50 sin q = ±q = 0 1, A afirmação é falsa. A análise o gráfico mostra que para raiação com comprimento e ona compreenio entre os valores referios, quanto maior é o comprimento e ona menor é o ínice e refração (n) n azul > n vermelho c c n v = v n Assim, para uma aa raiação, quanto maior for o ínice e refração menor é a velociae e propagação essa raiação nesse meio. Como o ínice e refração a raiação azul é maior que o vermelho, a raiação azul propaga-se com menor velociae que a raiação vermelha no viro (D) A raiação azul sofre maior esvio ao passar o ar para o viro ao que se propaga com menor velociae nesse meio. A raiação vermelha também se aproxima a normal, mas menos que a raiação azul. 6 Eições ASA