ENSINO SECUNDÁRIO PROVA ESCRITA DE F~SICA

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1 ENSINO SECUNDÁRIO PONTO 108/5 Págs. 12.' ANO DE ESCOLARIDADE - VIA DE ENSINO (1.O e 5.O CURSOS) CURSOS TÉCNICO-PROFISSIONAIS Duração da prova: 2h : FASE 2.. CHAMADA PROVA ESCRITA DE F~SICA g = 10 ms-' ; R = 8,31 J K-' mol-' massa do protão rn, = 1.67 X 1 O-" kg ; carga do protão e = 1.6 X 1 O-'' C I sen 300 = 0.50 ; cos 30 = 0,87 ; sen 370 = 0,60 ; cos 370 = 0.80 Jz sen 450 = cos 450 = Um disco de raio 2,O m roda em torno do eixo que lhe é perpendicular e passa pelo centro. O valor da sua velocidade angular é dado por: w = 1,O i- 2.0 t (rad s-') Considere um ponto P da periferia do disco e determine: 1.l. O módulo da aceleração de P, no instante t = 0,5 s O número de voltas efectuadas por P, desde o instante t = 0,O s at6 t = 5,O S. 2. O alcance máximo que se obtem lançando um proj6ctil obliquamente, com velocidade inicial de um dado valor, junto à superfície de um planeta, 6 de 400 m. A massa do projéctil 6 de 300 g. Sabe-se que na Terra, o mesmo proj&til, lançado em idênticas circunstâncias e com a mesma velocidade inicial, atinge o alcance máximo de 100 m. Desprezando, em ambos os casos, a resistência oferecida pela atmosfera, determine: 2.1. O módulo da força que actua sobre o projéctil durante o seu movimento junto & superfície do planeta referido A razão das alturas máximas atingidas pelo projéctil; no planeta e na Terra. V.S.F.F.

2 0s blocos P e Q, de rridssas mp e ma, sendo m, > mp, estão assentes na plataforma de um carro, em repouso, sobre uma estrada horizontal (fig. 1 ). O atrito entre os blocos e a plataforma é desprezável. Num dado instante, o carro arranca para a direita com aceleração constante. Das afirmações seguintes indique, justificando, quais as verdadeiras e quais as falsas, para um instante imediatamente a seguir ao arranque. r m / / / / / / / / / / / / / / / / / I /////I Fig. 1 A - O bloco P movimenta-se para a direita, em relação à estrada. B - Para o motorista M, a força que actua sobre P é inferior à que actua sobre Q. D Observe a fig. 2. F M A e---- 3,O m- - +B Fig. 2 O corpo M, de massa.4,0 kg, inicialmente em repouso, é actuado pela força horizontal F, constante, entre os pontos A e B ; neste trajecto existe atrito entre o corpo e a superfície horizontal (lu = 0,30). BCD representa uma calha com um troço semiciplar, no plano vertical, onde o corpo pode deslizar sem atrito. A força F é tal que a reacção da calha sobre o corpo, em C, tem módulo igual a 40 N Determine o módulo da força Indique, justificando, se nas condições do enunciado o corpo M ao deslizar na calha, atinge o ponto D. Ó I Um bloco, de massa igual a 10 kg, desloca-se sem atrito sobre o plano horizontal, com velocidade constante 7 = 3,O Ü, - 4,O Ü, (m s-'). Num dado instante o bloco explode, dividindo-se em 3 fragmentos A, B e C, sendo m, = kg e m, = 2,O kg. Verifica-se que, imediatamente após a explosiío, v, = Ü, + 1,O Ü, (m s-') e 7, é igual à velocidade do centro de massa do sistema. Determine, logo após a explosão, a velocidade (7,) do terceiro fragmento.

3 6. Um submarino está situado à profundidade de 183 m. Sabe-se que a pressão atmosférica à superfície da água é p, = 1,O1 X 1 o5 Pa e que a massa volúmica média da água do mar é 1,04 X lo3 kg m-3. O volume do submarino é de 100 m Determine o valor da força de pressão que actua numa zona plana do casco de 2,00 dm2 de área, situada à profundidade referida Num dado instante o submarino expulsa uma certa massa de água, de modo a ficar com a massa volúmica média de 1,O3 X lo3 kg m-3. Desprezando a resistência oferecida pela água, determine o tempo que o submarino demora a atingir a superfície, supondo que partiu do repouso. 7. A elongação de uma partícula P, animada de movimento harmónico simples, é dada por: T A energia cinética da partícula, no instante t = - é 3.2 X 2' 10-5 J. ( T representa o período do movimento.) 7.1. Determine a massa da partícula P O movimento da partícula propaga-se ao longo de um meio unidimensional, verificando-se que a menor distância entre duas partículas em oposição de fase é 25 cm. Determine o valor da velocidade de propagação do movimento ondulatório. 8. Observe a fig. 3. Uma partícula de massa 6,O X 10-e kg e carga q = pc é lançada horizontalmente com velocidade 7 = 4,O X 1 o2 Üx (m s-'), numa região do espaçoonde existe um campo magnético uniforme B, tal que a força magnética equilibra a força gravítica. 151 x ' = 10~kg-' Fig Caracterize o vector, sabendo que o se" módulo tem o valor mínimo capaz de assegurar o equilíbrio referido Determine o momento angular da partícula em relação à origem O, considerando OA = 50 cm. V.S.F.F.

4 DAS DUAS QUESTÕES SEGUINTES, RESPONDA APENAS A UMA. 1. A fig. 4 representa um sistema em equilíbrio. O reservatório L contém 40.0 dm3 de oxigénio à temperatura de 27.0 O C. O orifício 00' com 6,O cm2 de área 6 tapado pelo êmbolo E, de massa desprezável. A barra homogénea Ai3, de 1.20 m de comprimento, tem secção constante, pesa 20.0 N e é articulada em A. - C8 = 0,80 m. A massa do corpo D é de 12 kg. O fio e a roldana são ideais. Despreze os atritos e não considere a acção da pressão atmosférica sobre o sistema..... '. L.. ' BD Fig. 4 1.l. Represente as forcas a que está sujeita a barra, suposta horizontal, e determine o valor da força aplicada em C Determine a pressão do gás no interior do reservatório Calcule a massa de oxigénio encerrada em L. A, (O) = 16,O Se quisermos manter a barra em equilíbrio, na mesma posicão, aumentando a temperatura do gás, deveremos substituir D por um corpo de massa superior ou inferior? Justifique. 2. A fig. 5 representa uma placa rectan- I I gular homogénea e de espessura constante, que roda em torno do eixo horizontal A6 com velocidade angular 0 o, = 7,O rad s-', no sentido indicado. O momento de inércia da placa, em relação ao eixo referido, é de 2.0 X 1 kg m2. Despreze os atritos. Uma pequena esfera, de massa igual a 50 g, deslocando-se na horizontal no. instante em que colide perpendicular-, 40 cm mente à placa, incrusta-se nela no ponto P ; este ponto é o centro de massa da metade superior da placa. A velocidade angular do sistema, logo JO após a incrustação, reduz-se para 1.8 rad s-', continuando a placa a rodar no mesmo sentido. Fig. 5

5 2.1. Determine o momento de in6rcia do sistema, em relação ao eixo A8, após a incrustação da esfera Calcule o módulo da velocidade da esfera, imediatamente antes do impacto com a placa Determine o módulo da variação do momento linear da esfera entre os instantes imediatamente antes do choque e logo após a incrustaçao na placa.