Prova Bimestral de Ciências (Física e Química) 3º Bimestre de 2016

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1 CORPO DE BOMBEIROS MILITAR DO DISTRITO FEDERAL CENTRO DE ORIENTAÇÃO E SUPERVISÃO AO ENSINO ASSISTENCIAL COLÉGIO MILITAR DOM PEDRO II Prova Bimestral de Ciências (Física e Química) 3º Bimestre de 2016 Professores: Ricardo (Física) e Rogério Junio (Química) Aluno: Ano 9º Turma Data: 20/09/2016 NOTA 4,0 Leia atentamente os seguintes comandos para a realização da prova: 1) Esta prova é um documento oficial do CMDPII. 2) Preencha imediatamente o cabeçalho(s) da prova e da folha de respostas (caso exista). 3) Confira a prova juntamente com o fiscal. 4) Observe atentamente o enunciado das questões. 5) Provas e folhas de respostas deverão ser respondidas a caneta azul ou preta. 6) Durante o horário de prova os únicos materiais que o aluno pode ter em sua carteira são: lápis, caneta e borracha. Não é permitido o empréstimo de tais materiais e é vedado o uso de corretores, estojos e similares. 7) O fardamento deve estar de acordo com as normas vigentes da escola. Não é permitido manter japona ou agasalho sobre mesa, carteira, cadeira ou sobre as pernas. 8) Questões rasuradas serão anuladas. 9) A prova será recolhida e receberá nota ZERO no caso de: o aluno usar cadernos, livros ou anotações em qualquer meio para auxiliá-lo a responder a prova ou ter consigo quaisquer desses materiais (essas situações podem ser confirmadas pelo fiscal no momento ou posteriormente pelo sistema de monitoramento); o aluno PORTAR qualquer aparelho eletrônico durante o horário de prova (esse aparelho deve ficar desligado dentro da mochila escolar do aluno); o aluno danificar, adulterar ou rasgar a prova, antes, durante ou depois de sua aplicação; o aluno usar termos ofensivos, palavras de baixo calão, desenhos, escritas e marcações não solicitadas; o aluno for flagrado trocando informações de qualquer tipo com outro aluno durante a aplicação da prova (essa situação pode ser confirmada pelo fiscal ou posteriormente pelo sistema de monitoramento); 10) São permitidas garrafas de água de uso INDIVIDUAL. 11) Não é permitido o consumo de lanches durante a prova. 12) Não é permitida a circulação dos alunos dentro da sala. 13) Todos esses itens se aplicam durante o horário da prova, inclusive nas saídas dos alunos para beber água ou para utilizar o banheiro. 14) Atenção redobrada e tranquilidade são fortes aliadas para realização de uma boa prova. 15) O interessado terá 48 horas após a divulgação do resultado para entrar com recurso junto a Coordenação Pedagógica.

2 Física QUESTÃO 1 (0,2 ponto): Usain Bolt teve ótimos resultados na olimpíada do Rio 2016, um dos segredos do seu sucesso está na grande aceleração que ele é capaz de desenvolver, o correspondente a uma variação constante de 2 m/s². Com base na situação mostrada julgue os itens a seguir: 1) (C) (E) Tendo Bolt partido do repouso a sua velocidade após 3 segundos de corrida em movimento acelerado é superior a 5 m/s. Se a aceleração vale 2 m/s² então 1 s m/s 3 s X X = 6 m/s Logo o item é certo. 2) (C) (E) A distância percorrida por Bolt após 4 segundos em movimento acelerado é inferior a 15 m. Como o movimento é uniformemente variado: Logo item errado. S = = 16 m 3) (C) (E) A distância percorrida por Bolt enquanto em movimento acelerado é constante para intervalos de tempos iguais. A distância percorrida em um M.U.V. aumenta como o quadrado do tempo, logo item errado. 4) (C) (E) A função horária da posição para o movimento desenvolvido por Bolt seria corretamente representada por S = 2t². A função horária ficaria Logo item errado. S = t + 2 t2 2 S = t² 5) (C) (E) Usando o mesmo valor da aceleração para parar completamente quando estiver de13 m/s Bolt percorreria mais de 42 m. Usando Torricelli -2-

3 Logo item certo. v 2 = vo 2 + 2a S 0 = ( 2) S S = 42,25 m QUESTÃO 2 (0,4 ponto) - O som não se propaga com a mesma velocidade em todos os meios, no ar seu valor gira em torno dos 300 m/s já em sólidos como metais sua velocidade fica próximo de 4000 m/s, ambas as velocidades são constantes. Por causa dessa grande diferença é possível ouvir através dos trilhos o som do trem se aproximando antes que se ouça o mesmo som pelo ar. Para um trem estando a 6 km de distância e considerando como exatas as velocidades citadas marque como opção correta a diferença dos tempos de percepção do som nos trilhos e no ar. a) 0,5 s b) 18,5 s c) 20,0 s d) 20,5 s Como as velocidades são constantes trata-se de um movimento uniforme então: Para o ar 1 s o som percorre 300 m X o som percorrerá 6000 m (6 km) X = 20 segundos Para o metal 1 s o som percorre 4000 m X o som percorrerá 6000 m (6 km) X = 1,5 segundo A diferença 20 1,5 = 18,5 segundos Resposta letra B. QUESTÃO 3 (0,5 ponto) Quando completou 12 anos uma moça ganhou de presente um telescópio para observar uma supernova que explodira recentemente, a estrela não possuía velocidade inicial. Após buscar revistas sobre o assunto soube que os restos da estrela se espalhavam com uma aceleração constante de 6 km/ano². -3-

4 Quando completou 15 anos a moça soube que a supernova ainda era visível e procurou observa-la com seu telescópio. Com base na situação descrita responda: a) Qual o aumento da velocidade, em km/ano, dos restos da estrela quando ela os observou pela segunda vez? Na questão o tempo transcorrido seria de 3 anos (15 12 anos) Usando a aceleração 1 ano velocidade aumenta 6 km/ano 3 anos X X = 18 km/ano b) O quanto os restos da estrela haviam se espalhado, em km, pelo espaço desde o ano em que a moça observou a explosão da primeira vez até a esta segunda observação? Na questão o tempo transcorrido seria de 3 anos (15 12 anos) Encontrando a distância/posição S = = 27 km QUESTÃO 4 (0,5 ponto): Na figura abaixo o Cascão quase foi atropelado por um veículo que se deslocava com velocidade de 36 km/h e que, para parar completamente, desacelera a uma taxa constante de 2 m/s². Qual o valor da distância percorrida, em metros, pelo veículo até parar? -4-

5 Usando regra de três + função horária 36 km/h , > 10 m/s Começando com a aceleração: 1 s diminui 2 m/s a cada segundo X é preciso diminuir 10 m/s até parar X = 5 segundos A posição final ficaria: S = = = 25 m Resolvendo por Torricelli 0 2 = ( 2) S 4 S = 100 S = 25 m QUESTÃO 5 (0,4 ponto) - Superman, Flash e o Batman resolvem apostar uma corrida de 200 m em linha reta, as funções horárias que relacionam as variáveis cinemáticas de cada um estão dispostas a seguir: S Superman = 25t² S Flash = 50t² S Batman = 100t² Considerando que a distância está representada em metros e o tempo em segundos, marque a opção correta: a) Flash vence a corrida já que sua aceleração vale 50 m/s². b) Batman vence a corrida terminando-a em menos de 2 segundos. c) Nenhum dos super heróis percorre mais de 1000 m caso a corrida durasse 4 segundos. d) Superman percorre menos de 50 m até que o momento em que o primeiro colocado termina a corrida. Analisando a letra a letra a) A aceleração do Flash não vale 50, se sua função horária é S Flash = 50t² a aceleração é um número que dividido por 2 levará a 50, logo vale 100 m/s². Item errado. -5-

6 b) Usando a função horária da posição do Batman S Batman = 100t² 200 = 100t 2 2 = t Como a radiciação de um número inteiro gera um resultado sempre menor que o próprio número este é o item correto. c) Calculando a posição final de cada um considerando a inicial nula: S Superman = 25t 2 = = 400 m S Flash = 50t 2 = = 800 m S Batman = 100t 2 = = 1600 m Logo o item é errado já que o Batman percorreu mais de 1000 m. d) O primeiro colocado é o Batman que termina a corrida em 2 segundos logo: S Superman = 25t 2 = 25 ( 2) 2 = 50 m Logo o item está errado já que o Superman não percorre menos de 50 m. Química (Valor: 1,0 ponto) Consideramos fenômenos tudo aquilo que acontece na natureza. Associando-os a uma concepção filosófica que entende o processo de fazer ciência como observar fenômenos, constatar suas regularidades, elaborar experimentos capazes de reproduzi-los, formular hipóteses e concluir leis que descrevam esses fenômenos ou teorias que os expliquem. (Lopes, A. R. Casimiro. Fenômeno, transformação e representação. Química Nova na Escola. n 2, Novembro de 1995.) De acordo com essas informações e o conhecimento compartilhado em sala, julgue os itens marcando (C) para as alternativas CORRETAS ou (E) para as ERRADAS. -6-

7 1) (C) (E) A lei de conservação das massas de Lavoisier permite concluir que os átomos podem ser criados, destruídos ou convertidos em outros átomos durante as transformações químicas. (E média - Conceitual) 2) (C) (E) Na teoria elaborada por Dalton, toda a matéria é composta por átomos maciços, indivisíveis e indestrutíveis. (C fácil - Conceitual) 3) (C) (E) Considerando a lei de Proust, em uma reação química, é possível afirmar que as massas dos reagentes e as massas dos produtos que participam de uma reação obedecem sempre a uma proporção constante e definida. (C média - Conceitual) 4) (C) (E) Todos os átomos de um mesmo composto têm propriedades diferentes, constituindo um elemento químico. (E média Conceitual) 5) (C) (E) Os compostos químicos são formados quando os átomos são combinados em proporções adequadas. (C média - Conceitual) 6) (Valor: 0,1 ponto) Suponhamos que tenham sido feitos três experimentos de síntese da água por meio da reação do hidrogênio com oxigênio, cada um deles com diferentes massas dos reagentes. Calcule os valores de A, B, C e D. a) A (34 g), B (112 g), C (126 g), D (16g); b) A (36 g), B (96 g), C (108g), D (32 g); c) A (30 g), B (128 g), C (144 g), D (20 g); d) A (18 g), B (128 g), C (114 g), D (32 g); Gás hidrogênio + Gás oxigênio Água 4 g 32 g A 12 g B C D 256 g 288 g Para obter os resultados deve-se utilizar a lei proposta por Lavoisier de conservações das massas. Resolução A = Soma Gás hidrogênio + Gás oxigênio = 4g + 32g = 36g B = Partindo da proporção da primeira reação. 4g x B = 12g x 32g, temos: B = 96g C = Segue a Lei de Lavoisier, soma Gás hidrogênio = 12 + B = 96g, temos: C = 108g D = Água 288g - Gás oxigênio = 256g com resultado de 32g. Subtrai o produto formado, água 288g, pela massa do Gás oxigênio = 256g nos reagentes, para obter a massa total do Gás hidrogênio, assim temos, 32g. 7) (Valor: 0,1 ponto) Quando se aquece uma porção de esponja de aço, constituída principalmente por ferro (Fe), em presença de oxigênio do ar, ela entra em combustão formando óxido de ferro (III) (Fe 2O 3) como único produto. Equação não balanceada. Ferro + Gás Oxigênio Óxido de Ferro -7-

8 Fe O 2 Fe 2O 3 Antes da reação Depois da reação Logo, se 1 g de esponja de aço for aquecido e sofrer combustão total, a massa do produto sólido resultante será? A) menor do que 1 g, pois na combustão forma-se também CO 2(g). B) igual a 1 g, pois a massa se conserva nas transformações químicas. C) maior do que 1 g, pois o ferro é mais denso do que o oxigênio. D) maior do que 1 g, pois átomos de oxigênio se ligam aos de ferro. 8) (Valor: 0,1 ponto) Considere que a figura abaixo representa um determinado tipo de sistema. Figura 1 A esse respeito marque a alternativa CORRETA, que descreve o tipo de sistema da imagem. a) É um sistema fechado por fazer trocas de matéria e energia com as vizinhanças. b) Sistema isolado por realizar trocas de energia, mas não de matéria. c) Sistema Misto pode fazer trocas de energia, matéria ou nenhum dos dois. d) É um sistema aberto por interagir com o meio ambiente realizando troca de energia e matéria. 9) Quando se coloca um comprimido antiácido dentro da água, observa-se efervescência. a) (Valor: 0,2 ponto) Nesse processo observa-se que houve a diminuição da massa depois da reação química no sistema aberto. Explique o porquê desta constatação não invalida a Lei de Lavoisier? -8-

9 Lei de Lavoisier: soma total das massas das espécies envolvidas na reação (reagentes), é igual à soma total das massas das substâncias produzidas pela reação (produtos). Os valores iniciais de massa devem ser iguais a massa total do produto formado. Assim, essa diminuição da massa depois da reação química, não invalida a lei de Lavoisier. Mesmo em sistema aberto, é possível perceber a liberação gás carbônico, que possui certa quantidade de massa, sendo desprendido da reação e se dissolvendo no ar atmosférico. Devido a esse fato, a massa diminui. Soma das massas dos reagentes ((água (212g) + comprimido efervescente (20g)) = total 232g deve ser igual a soma da massa total do produto formado 212g. Massa reagentes = Massa produtos LOGO, [água (212g) + comprimido efervescente (20g)] = [232g] (Valor: 0,2 ponto) explique o porquê ocorreu um fenômeno químico e a massa diminui na reação entre o comprimido efervescente e a água. Quando ocorre a reação química entre o comprimido efervescente e água, há formação de gás carbônico que sai da solução (água + comprimido efervescente) que se dissolve no o ar atmosférico. Assim, observando os valores iniciais (presente na imagem) há redução da massa final registrada, devido haver liberação de gás carbônico. 10) O motor de combustão normalmente só utiliza entre 25 e 30% da energia que produz, descartando boa parte por meio do escapamento ou gerando calor. O Isooctano é o principal componente da gasolina que alimenta esses motores. Sua queima produz dióxido de carbono (gás que provoca o agravamento do efeito estufa) e vapor de água. Fonte da figura e texto: -9-

10 Durante o funcionamento do motor de um carro da Fórmula 1, foram queimados 48Kg de Isooctano e produzidos 148,2 Kg de Gás carbônico mais 68,2 Kg de vapor de água. Representação da reação química: Isooctano + Gás Oxigênio Gás carbônico + Água 48 Kg X 148,2 Kg 68,2 Kg a) (Valor: 0,2 ponto) Qual foi a quantidade de gás oxigênio consumida na combustão? Isooctano + Gás Oxigênio Gás carbônico + Água 48 Kg X = 168,4 kg 148,2 Kg 68,2 Kg b) (Valor: 0,1 ponto). Explique e prove que esses dados obedecem a Lei de Lavoisier. Lei de Lavoisier: soma total das massas das espécies envolvidas na reação (reagentes), é igual à soma total das massas das substâncias produzidas pela reação (produtos). Como na reação química há consumo de dois reagentes para formar os produtos, então os dados obedecem a lei de Lavoisier. Quando é feito a soma das massas dos reagentes observamos que os valores obtidos serão iguais aos valores da soma das massas dos produtos. Esse fato, considera a lei proposta por Lavoisier de conservação das massas em uma reação química. Cálculos que usam a lei de Lavoisier. Isooctano + Gás Oxigênio Gás carbônico + Água 48 Kg X = 168,4 kg 148,2 Kg 68,2 Kg (48kg + X) = (148,2 Kg + 68,2 Kg) X = (148,2 Kg + 68,2 Kg) subtrai por (48kg) X = 168,4 Kg - 10-