EXAME NACIONAL DO ENSINO SECUNDÁRIO

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1 EXAME NACIONAL DO ENSINO SECUNDÁRIO PROVA Págs. 12.O Ano de Escolaridade (Decreto-Lei n.o , de 29 de Agosto) Cursos Gerais e Cursos Tecnológicos Diiraqão da prova: 120 minutos " FASE 2." CHAMADA VEHSÃO 2 PROVA ESCRITA DE F~SICA Na sua folha de respostas, indique claramente a versão da prova. A ausência desta indicação implicará a anulação de todo o GRUPO I. V.S.F.F v2/1

2 A prova é constituída por três Grupos: I, I1 e 111 O Grupo I tem seis itens de escolha múltipla. Os Grupos I1 e 111 incluem questões de resposta aberta, envolvendo cálculos elou pedidos de justificação. O Grupo 111 inclui questões relativas a uma actividade experimental. A ausência de unidades ou a indicação de unidades incorrectas, no resultado final, terá a penalização de um ponto.

3 Utilize para o módulo da aceleração da gravidade g = 10 m S2 GRUPO I Para cada uma das seis questões deste grupo são indicadas cinco hipóteses A, B, C, D e E das quais só uma está correcta. Escreva, na sua folha de respostas, a letra correspondente a hipótese que seleccionar como correcta para cada questão. Não apresente cálculos. 1. Um automóvel move-se numa estrada, com movimento uniforme, descrevendo uma trajectória?r + + curvilínea. Sejam v a velocidade do automóvel, 2 a sua aceleração, e a, e a,, respectivamente, as componentes normal e tangencial da aceleração do movimento. Nestas condições, podemos afirmar que (A)... a, = O, a, d e v é constante (B)... a, = O, a, +à e v é constante (C)... a é constante e v é variável. -+ (D)... V tem a direcção de 2. -7' + -+ (E)... v e constante e a = O. 2. Um projéctil é lançado obliquamente para cima com velocidade?o. Considere desprezável o efeito da resistência do ar e que o movimento se inicia no instante t = O S. Seleccione o gráfico que possa traduzir a variação, com o tempo t, da energia cinética, E, do projéctil desde que é lançado até que atinge de novo o nível de lançamento. V.S.F.F V213

4 3. O corpo A representado na figura 1 está em repouso e apoiado contra uma parede vertical. -+ A força F representa a força de direcção horizontal e de módulo mínimo que é necessário aplicar sobre o corpo para o manter em repouso. Fig Sejam F, a força gravítica, e F, e R,, respectivamente, as componentes tangencial e normal da força que a parede exerce sobre o corpo. O coeficiente de atrito entre os materiais que constituem as superfícies do corpo e da parede é menor do que 1. Nestas condições, verifica-se a relação: (A) ' Fg (B) Fa ' F, (C) F = Fg (D) Fg = RN (E) F = F, 4. Um bailarino roda em torno de um eixo vertical, fixo num referencial inercial. É nula a soma dos momentos das forças exteriores, em relação a esse eixo. Nestas condições, e em relação ao eixo de rotação, podemos afirmar que... (A)... mesmo que o momento de inércia do bailarino varie, o seu momento angular mantém-se constante. (B)... mesmo que o momento de inércia do bailarino varie, a sua velocidade angular mantém-se constante. (C)... o momento angular do bailarino é constante em módulo mas varia em direcção e sentido. (D)... a um aumento do momento de inércia do bailarino corresponde um aumento do módulo da sua velocidade angular. (E)... a um aumento do módulo da velocidade angular do bailarino corresponde uma diminuição do módulo do momento angular.

5 5. Um corpo homogéneo, de massa 1,00 kg, suspenso de um dinarnómetro, é mergulhado sucessivamente em dois líquidos, X e Y. Quando o corpo está totalmente irnerso no liquido X o dinamómetro indica 6,O N e quando está totalmente imerso no Iíquido Y indica 8,O N. Nestas condições, podemos afirmar que... (A)... o volume do Iíquido deslocado pelo corpo é maior no Iíquido X do que no Iíquido Y. (B)... o volume de Iíquido deslocado pelo corpo é maior no Iíquido Y do que no liquido X. (C)... o líquido X é mais denso do que o Iíquido Y. (D)... o módulo da impulsão que o Iíquido X exerce sobre o corpo é 6,O N. (E)... o módulo da impulsão é maior no Iíquido Y do que no liquido X. 6. Observe a figura 2 e os dados nela inseridos. As cargas eléctricas pontuais q,, q,, q, e q, têm igual módulo e estão em repouso nos vértices de um quadrado cujo centro é o ponto 0. Nestas condições, podemos afirmar que no ponto O... (A)... o potencial eléctrico criado pelas quatro cargas eléctricas é positivo. (B)... o potencial eléctrico criado pelas quatro cargas eléctricas é nulo. (C)... o campo eléctrico criado pelas quatro cargas eléctricas tem direcção perpendicular ao plano do quadrado. (D)... o campo eléctrico criado pelas quatro cargas eléctricas é nulo. (E)... o campo eléctrico criado pelas quatro cargas eléctricas tem a direcção de um dos lados do quadrado. Fig. 2 V.S.F.F v215

6 GRUPO I1 / Apresente todos os cálculos que efectuar. I I. Uma pequena esfera, de massa m descreve, num plano horizontal (figura 3), uma trajectória circular de raio R com movimento uniforme de frequência f. O fio que suspende a esfera é inextensivel, tem comprimento & e faz um ângulo 8 com a vertical. Despreze a massa do fio e os efeitos da resistência do ar e do atrito no ponto de suspensão. Fig. 3 1.I. Determine, em função de m, R e f, o módulo da resultante das forças que actuam na esfera Determine, em função de m, e f, o módulo da tensão que o fio exerce na esfera Verifique que a relação entre a frequência f do movimento da esfera e a distância h do plano da trajectória ao ponto O é traduzida pela expressão: 1.4. Calcule o numero de voltas que a esfera executa durante 3,6 s, se o plano da trajectória da esfera se encontrar a altura h = 80 cm do ponto Uma roldana fixa, com 10 cm de raio, suporta dois corpos A e B, através de um fio inextensível e de massa desprezável (figura 4). As massas dos corpos A e B são, respectivamente, 600 g e 400 g. Quando se abandona o sistema, o corpo A adquire aceleração de módulo 1,5 m S2, sem que o fio deslize sobre a gola da roldana. Despreze os efeitos da resistência do ar e do atrito no eixo Passe a figura 4 para a sua folha de respostas e represente as forças responsáveis pela aceleração angular da roldana e pela aceleração dos corpos A e 6. Tenha em atenção o tamanho relativo dos vectores. A 2.2. Calcule o módulo da aceleração angular da roldana. Fig. 4

7 2.3. Calcule os módulos das tensões exercidas pelo fio, no corpo A e no corpo 6, durante o movimento Calcule o momento de inércia da roldana, em relação ao seu eixo de rotação. Se não resolveu 2.2., considere os módulos das tensões exercidas pelo fio no corpo A e no corpo B, respectivamente, 4,8 N e 4,3 N. 3. Na figura 5, SI e Sq representam linhas equipotenciais de um campo eléctrico criado por uma carga eléctrica Q, considerada pontual, fixa no ponto D. As semi-rectas L, e L2 são perpendiculares a SI e S2 nos pontos de intersecção. A força eléctrica que actua numa carga eléctrica q = -2,O x 10-~ C, considerada pontual, realiza o trabalho de 6,O x 10-~ J quando desloca a referida carga do ponto A para o ponto B Calcule a diferença de potencial, VA - VB, entre os pontos A e A carga eléctrica Q, que cria o campo eléctrico, é positiva ou negativa? Justifique Qual é o valor do trabalho realizado pela força eléctrica que actua na carga eléctrica q, quando esta passa do ponto A para o ponto C? Justifique Passe a semi-recta L2 para a sua folha de respostas e desenhe dois vectores que possam representar o campo eléctrico criado pela carga Q nos pontos A e B. Tenha em atenção o tamanho relativo dos vectores. V.S.F.F v217

8 GRUPO 111 p e s e n t e todas as justificagles necessárias. I 1. Realizaram-se dois ensaios para analisar o campo magnético na vizinhança de ímanes. No primeiro ensaio, colocou-se um íman de forma paralelepipédica sobre uma mesa plana e horizontal. Sobre o iman pôs-se uma placa de vidro onde se espalhou, aleatoriamente, limalha de ferro. Esta, de imediato, orientou-se como ilustra a figura 6. Fig. 6 No segundo ensaio, alinharam-se dois ímanes idênticos ao anterior de duas maneiras diferentes: numa delas, ficaram frente a frente dois pólos do mesmo nome; na outra, ficaram frente a frente dois pólos de nomes diferentes. As figuras 7 e 8 mostram como, procedendo de modo semelhante ao ensaio anterior, a limalha de ferro se orientou em ambos os casos. Fig. 7 Flg Represente na sua folha de prova o iman da figura 6 e, com base na figura, desenhe uma linha de campo magnético Em qual das figuras, 7 ou 8, estão colocados frente a frente pólos de nomes diferentes dos imanes? Justifique.

9 A figura 9 ilustra a distribuição da lirnalha de ferro num plano perpendicular a direcção de um fio condutor comprido, percorrido por uma corrente eléctrica estacionária, de intensidade constante. A figura 10 ilustra a distribuição de pequenas sementes em suspensão num líquido isolante, em cuja superfície assenta um eléctrodo circular que se comporta como uma carga eléctrica pontual. Fig. 9 Fig Identifique as diferenças entre as linhas do campo magnético visualizadas na figura 9 e as linhas do campo eléctrico visualizadas na figura 10. Como variam os módulos dos campos magnético e eléctrico ao longo de cada uma das respectivas linhas de campo? Uma bobina é percorrida por uma corrente eléctrica estacionária, de intensidade constante, que cria, na sua vizinhança, um campo magnético muito mais intenso do que o campo magnético terrestre. Na proximidade dos extremos da bobina e no seu interior colocaram-se pequenas agulhas magnéticas que se orientaram como se indica na figura 11. Nas figuras 11A e 11 B as setas pretendem indicar um possível sentido da corrente eléctrica. Fig. 11 Fig. 11A Fig. 118 Qual das figuras, 1 I A ou 11 B, indica o sentido da corrente eléctrica que percorre a bobina? FIM V.S.F.F v219

10 GRUPO I pontos I GRUPO I pontos pontos pontos pontos pontos pontos pontos pontos pontos pontos pontos pontos GRUPO I pontos 1.I... 4 pontos pontos pontos pontos pontos pontos 7 pontos TOTAL pontos

11 PROVA 115lC/5 Págs. EXAME NACIONAL DO ENSINO SECUNDÁRIO 12.O Ano de Escolaridade (Decreto-Lei n.o , de 29 de Agosto) Cursos Gerais e Cursos Tecnológicos Duração da prova: 120 minutos VASE 2.a CHAMADA PROVA ESCRITA DE F~SICA COTAÇÕES GRUPO I pontos GRUPO I pontos 12 pontos 12 pontos 7 pontos pontos 4 pontos 13 pontos... 8 pontos 8 pontos 9 pontos 7 pontos 32 pontos GRUPO pontos pontos 1.I pontos pontos pontos pontos pontos pontos TOTAL pontos V.S.F.F /C/1

12 Critérios Gerais A sequência de resolução apresentada para cada item deve ser interpretada como uma das sequências possíveis. Deverá ser atribuída a mesma cotação se, em alternativa, for apresentada outra igualmente correcta. As cotações parcelares só deverão ser tomadas em consideração quando a resolução não estiver totalmente correcta. Se a resolução de um item apresentar erro exclusivamente imputável a resolução do item anterior, deverá atribuir-se, ao item em questão, a cotação integral. A ausência de unidades ou a indicação de unidades incorrectas, no resultado final, terá a penalização de um ponto. A penalização por erro de cálculo está indicada nas cotações parcelares. Critérios Específicos VERSÃO I VERSAO 2 GRUPO I 1. (C)...(B) (C)... (C) (E)... (A) (B)... (A) (C)... (C) (E)... (A)... Se o examinando seleccionar mais do que uma hipótese em uma ou mais respostas, atribuir a cotação zero a essa ou essas respostas. 60 pontos 1. (41 pontos) GRUPO I1 12 pontos F R - m a,... 3 pontos a, = - P ou a, = W'R... 3 pontos R v=2nrfou ~ = 2 n... f 3pontos FR = 4 rc2mf2 R... 3 pontos FR = T sin pontos R = sin pontos 4 pontos Determinação de T = 4 n2m & f pontos T cos 8 = m g... 4 pontos h COS 8 = pontos Substituição e determinação da expressão dada...(3 + 2)... 5 pontos A transportar pontos

13 Transporte pontos pontos Substituição e cálculo de f... 4 pontos Calculo do número de voltas n = pontos 2. (37 pontos) > Roldana: Ti e Ti... 2 pontos TA > Ti... 2 pontos,'+ Corpo A: TA e FgA... 1 ponto TA C: FgA... 2 pontos Corpo B: TB e F,,... 3 ponto TB z F,,... 2 pontos pontos a = a R... 2 pontos Substituição e cálculo de a = 15 rad sp2...(1 + 1)... 2 pontos aa = ab = a... 2 pontos FgA - TA = ma a... 3 pontos TB - Fg, = me a... 3 pontos Substituição e cálculo de TA = 5,l N e TE = 4,6 N... (1 + 1)... 2 pontos pontos + 4 ZM = I a... 4 pontos (TA- TE) R = I a... 5 pontos Substituição e calculo de I = 3,3 x IO-~ kg m2... (3 + 1)... 4 pontos 3. (32 pontos) pontos wfe=q (VA- VB)... 4 POI~~OS Substituição e cálculo de V, - V, = -3,O V... (2 + 2)... 4 pontos pontos Q > O... 2 pontos Justificação... 6 pontos Como o trabalho da força eléctrica que actua na carga 9 < O é positivo, esta carga é atraída para a carga Q. Ou VA < VB 3 O campo eléctrico tem o sentido de B para A logo a carga que cria o campo e positiva. A transportar pontos V.S.F.F.

14 Transporte pontos pontos W= 6,O x 10-=J... 3 pontos Justificação... 6 pontos A+B A+C vc=vb 3 w =W e w~+'=oj pontos Direcção... 2 pontos Sentido... 2 pontos EB > EA... 3 pontos GRUPO (I1 pontos)... 4 pontos Se o examinando não assinalar o sentido da linha de campo, terá a cotação zero... Figura pontos Justificação... 5 pontos A orientação da limalha de ferro entre os ímanes indica que as linhas de campo se dirigem de um pólo para o outro e pólos de nomes diferentes atraem-se. 7 pontos 2. (12 pontos) As linhas do campo magnético são fechadas e circulares... 3 pontos As linhas do campo eléctrico são abertas e radiais... 3 pontos 6 pontos pontos Permanece constante ao longo de uma linha de campo magnético (figura 9)... 3 pontos O módulo do campo eléctrico diminui quando a distância do ponto a carga que cria o campo aumenta (figura 10)... 3 pontos 3. (7 pontos) 11B... 7 pontos TOTAL pontos

15 EXAMES NACIONAIS DO ENSINO SECUNDÁRIO, " Fase, 2." Chamada GRELHA D Data - I - I - O Professor Corrector