PROVA DE FÍSICA - 3 o TRIMESTRE 2011

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1 PROVA DE FÍSICA - 3 o TRIMESTRE 2011 PROF. VIRGÍLIO NOME Nº 9º ANO Olá, caro(a) aluno(a). Segue abaixo uma série de exercícios que têm, como base, o que foi trabalhado em sala de aula durante todo o ano. Tais exercícios compõem sua avaliação trimestral, referente a 60% de sua nota final. As questões referem-se ao estudo dos Espelhos Esféricos, da Óptica da Visão e da Tensão, Corrente, Potência e Energia Elétrica. Para que você consiga nota máxima, os exercícios devem estar respondidos corretamente. Além disso também será avaliada a organização das respostas, bem como o capricho nos desenhos. Procure apenas fazer o desenho ilustrativo da questão quando entender que isso o(a) ajudará na interpretação ou quando fizer parte do exercício. Todas as questões devem ser respondida a tinta e não será permitido o uso de calculadoras. Faça a avaliação com calma e atenção, mas tome cuidado com o tempo. As questões onde deve-se assinalar alguma alternativa não precisam de justificativa. Atenção aos textos introdutório, pois estes poderão conter informações importantes para a resolução de algumas questões. TEXTOS INTRODUTÓRIOS 1. A curiosidade acerca do universo, e a constante busca pela teoria que explicasse corretamente seu movimento, fez com que os telescópios fossem constantemente aperfeiçoados. Hoje vemos que a maioria dos telescópios são constituídos de espelhos, diferente do utilizado por Galileu, constituído por lentes. Embora não tenha sido o criador do telescópio refletor, foi Isaac Newton quem o tornou superior ao refrator, aplicando a matemática, posteriormente melhorada por Gauss, para cálculos de ampliação. Para chegar a uma relação matemática correta, Newton aproximava e afastava um objeto de um espelho esférico côncavo, verificando e anotando as medidas e características da imagem formada. As conclusões acerca das imagens formadas pelo espelho côncavo fez com que outros cientistas passassem a considerar, também, os espelhos convexos, hoje importantes, principalmente, para o aumento do Campo de Visão, além de se apresentarem mais simples que os côncavos, formando apenas um tipo de imagem (virtual, direita e menor). Para espelhos esféricos nas condições de Gauss, a distância do objeto ao espelho, p, a distância da imagem ao espelho, p', e a distância focal do espelho, f (metade do Raio de Curvatura), estão relacionados através da equação (1/p) + (1/p') = 1/f, onde o sinal de f representa o tipo de espelho, côncavo quando positivo e convexo, quando negativo. O aumento linear transversal do espelho esférico é dado por A = - p'/p = i/o, onde o sinal de i representa a orientação da imagem, direita quando positivo e invertida, quando negativo. 2. As partes essenciais do olho humano, considerado como instrumento ótico, estão descritas a seguir. A parte frontal é curva e é formada pela córnea e a lente cristalina. Quando olhamos para um objeto, a refração da luz na córnea e na lente cristalina produz uma imagem real deste objeto na retina, localizada na parte posterior do olho a uma distância aproximada de 2,0 cm. O olho humano sem problemas de visão, emétrope, é um sistema óptico convergente que projeta sobre a retina a imagem de um ponto objeto real localizado no infinito. No entanto, o olho necessita ter a capacidade de aumentar a sua vergência, ou poder de convergência, para que continue sobre a retina a imagem de um ponto objeto que dele se aproxima. Uma pessoa míope não consegue ver nitidamente um objeto se este estiver localizado além de um ponto denominado ponto remoto. Neste caso, a imagem do objeto não seria formada na retina, como ocorre em um olho humano normal (emétrope), mas em um ponto entre o cristalino (lente convergente) e a retina. 1

2 Uma pessoa hipermétrope não consegue ver nitidamente um objeto se este estiver localizado antes de um ponto denominado ponto próximo ou ponto distante do hipermétrope. Neste caso, a imagem do objeto não seria formada na retina, como ocorre em um olho humano normal (emétrope), mas em um ponto atrás da retina. QUESTÕES: 01. (1,0) Uma pessoa míope não consegue ver nitidamente um objeto se este estiver localizado além de um ponto denominado ponto remoto. Neste caso, a imagem do objeto não seria formada na retina, como ocorre em um olho humano normal, mas em um ponto entre o cristalino (lente convergente) e a retina. Felizmente, este defeito pode ser corrigido com a utilização de óculos. Qual a vergência da lente a ser utilizada, se o ponto remoto de um olho míope for de 0,5 m? 02. (1,0) Um hipermétrope não consegue ver com nitidez objetos situados a uma distância menor que 1,0 m. Para que ele possa ver com clareza a uma distância de 25 cm (ponto de acomodação visual), qual deve ser a diptria de seus óculos? 03. (2,0) A imagem de um objeto forma-se a 3 cm (p = 3 cm) de um espelho côncavo com distância focal de 2 cm (f = 2 cm). A imagem formada situa-se sobre o eixo principal do espelho, é real, invertida e tem 4 cm (i = 4 cm) de altura. a) Determine a posição (p) e a altura (o) do objeto. 2

3 NOME Nº 9º ANO b) Construa o esquema referente à questão, representando objeto, imagem, espelho, ao menos 02 raios utilizados e indicando as distâncias reais (medidas com sua régua) envolvidas. 04. (1,0) Em particular, espelhos convexos são úteis por permitir o aumento do campo de visão e por essa razão são freqüentemente empregados em saídas de garagens e em corredores de supermercados. Quando uma pessoa está a uma distância de 4,0 m da superfície de um espelho esférico convexo, sua imagem virtual se forma a 2 m deste. Para este espelho, calcule a sua distância focal. 05. (1,0) A enguia elétrica ou poraquê, peixe de água doce da região amazônica chega a ter 2,5 m de comprimento e 25 cm de diâmetro. Na cauda, que ocupa cerca de quatro quintos do seu comprimento, está situada a sua fonte de tensão - as eletroplacas. Dependendo do tamanho e da vitalidade do animal, essas eletroplacas podem gerar uma tensão de 600V e uma corrente de 2,0A, em pulsos que duram cerca de 3,0 milésimos de segundo, descarga suficiente para atordoar uma pessoa ou matar pequenos animais. (Adaptado de Alberto Gaspar. "Física". v.3. São Paulo: Ática, 2000, p. 135) A partir dos dados do texto acima, determine a potência elétrica que a enguia gera, em cada pulso. 3

4 06. (1,0) O setor agropecuário, nos últimos anos, vem passando por grandes transformações. Atualmente, as propriedades rurais são dotadas de um bom nível de conforto, o que anteriormente era privilégio somente dos habitantes urbanos. Sem dúvida, a energia elétrica é a principal responsável por essa modernização. Ela permite desde a implantação de motores elétricos, que aumentam a capacidade produtiva da fazenda, até uma iluminação eficiente bem como a utilização de aparelhos de comunicação, como rádio, telefone, TV e vários outros, proporcionando melhor qualidade de vida e reduzindo o êxodo rural. Dessa maneira, a construção de usinas de pequeno porte pode ser uma alternativa para o fornecimento de energia elétrica para pequenas propriedades rurais. Em granjas, por exemplo, é comum a utilização de chocadeiras de ovos. Uma chocadeira de ovos comum necessita de quatro lâmpadas de 40 W V para aquecer o ambiente interno. Essas lâmpadas devem ficar ligadas 24 horas. Se um sítio possui 100 chocadeiras e pretende construir uma usina de pequeno porte apenas para mantêlas ligadas, qual deve ser a capacidade de geração de energia desta usina, em kwh. 07. (2,0) Uma família que costuma controlar seu consumo de energia elétrica registrou, ao final de um mês, os seguintes dados, apresentados na tabela abaixo. Supondo que o valor de um quilowatt-hora (1kWh) de energia elétrica é cerca de R$0,40, e desprezando outros custos além das informações constantes no quadro, qual o custo mensal de energia elétrica da família? RASCUNHO 4

5 NOME Nº 9º ANO 08. (1,0) Quando ocorre um curto-circuito em uma instalação elétrica, como na figura, a resistência elétrica total do circuito diminui muito, estabelecendo-se nele uma corrente muito elevada. O superaquecimento da fiação, devido a esse aumento da corrente elétrica, pode ocasionar incêndios, que seriam evitados instalando-se fusíveis e disjuntores que interrompem essa corrente, quando a mesma atinge um valor acima do especificado nesses dispositivos de proteção. Suponha que um chuveiro, instalado em uma rede elétrica de 110 V, em uma residência, possua três posições de regulagem da temperatura da água. Na posição verão utiliza 2100 W, na posição primavera, 2400 W, e na posição inverno, 3200 W. Deseja-se que o chuveiro funcione em qualquer uma das três posições de regulagem de temperatura, sem que haja riscos de incêndio. Qual deve ser o valor mínimo adequado do disjuntor a ser utilizado? RASCUNHO 5

6 09. (DESAFIO) (0,5) A instalação elétrica de uma casa envolve várias etapas, desde a alocação dos dispositivos, instrumentos e aparelhos elétricos, até a escolha dos materiais que a compõem, passando pelo dimensionamento da potência requerida, da fiação necessária, dos eletrodutos*, entre outras. Para cada aparelho elétrico existe um valor de potência associado. Valores típicos de potências para alguns aparelhos elétricos são apresentados no quadro seguinte: A escolha das lâmpadas é essencial para obtenção de uma boa iluminação. A potência da lâmpada deverá estar de acordo com o tamanho do cômodo a ser iluminado. O quadro a seguir mostra a relação entre as áreas dos cômodos (em m 2 ) e as potências das lâmpadas (em W), e foi utilizado como referência para o primeiro pavimento de uma residência. Obs.: Para efeitos dos cálculos das áreas, as paredes são desconsideradas. Considerando a planta baixa fornecida, com todos os aparelhos em funcionamento, a potência total, em watts, será de a) b) c) d) e) Boa Prova e... Aquele Abraço!! Virgílio 6