EXAME NACIONAL DO ENSINO SECUNDÁRIO PROVA 5 Págs. 2.O Ano de Escolaridade (Decreto-Lei n.o 28689, de 29 de Agosto) Cursos Gerais e Cursos Tecnológicos Duração da prova: 20 minutos 2002 2." FASE VERSÃO 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. 5.V2/
A prova e constituída por três Grupos: I, e. O Grupo tem seis itens de escolha múltipla. Os Grupos e incluem questões de resposta aberta, envolvendo cálculos e/ou pedidos de justificação. O Grupo 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.
Utilize para o módulo da aceleração da gravidade g = 0 rn s-' GRUPO I Para cada um dos seis itens deste Grupo são indicadas cinco hipóteses, A, 6, 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. Nãio apresente cálculos.. A figura representa um pêndulo gravítico simples ideal que oscila entre as posições extremas P e R. Na posição Q, o fio tem direcção vertical. Despreze os efeitos da resistência do ar e do atrito no ponto de suspensão. Fig. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. Quando o pêndulo se desloca da posição P até a posição R... (A)... o módulo da componente tangencial da aceleração aumenta até um valor máximo e diminui posteriormente até se anular. (B)... o módulo da componente tangencial da aceleração diminui até se anular e aumenta posteriormente. (C)... o módulo da componente tangencial da aceleração aumenta quando o módulo da velocidade aumenta. (D)... a componente tangencial da aceleração e a velocidade têm o mesmo sentido, entre as posições Q e R. (E)... a componente tangencial da aceleração e a velocidade têm sentidos opostos, entre as posições P e Q. V.S.F.F.
2. Dois corpos, S e T, de massas, respectivamente, m e 2 m, movem-se numa superfície plana e horizontal, com velocidades constantes de igual módulo e de sentidos opostos, em relação ao + + referencial do laboratório, (Ts = v< e v, = - ve, com v > O). Num dado instante, colidem frontalmente. Imediatamente após a colisão, os corpos seguem juntos na mesma direcção e com movimento uniforme. Despreze os efeitos do atrito. Seleccione o gráfico que representa o valor do momento linear, p, em função do tempo, t, de cada um dos corpos imediatamente antes da colisão e do sistema dos dois corpos imediatamente após a colisão, em relação ao referencial do laboratório.
3. Um corpo maciço e homogéneo é feito de um material de massa volúmica p. O corpo está preso ao fundo de um recipiente por um fio esticado. O recipiente contém um liquido de massa volúmica p, = 2 p (figura 2). Fig. 2 Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. O módulo da tensão que o fio exerce no corpo é... (A)... zero. (B)... maior do que o módulo da irnpulsão que o Iíquido exerce no corpo. (C)... igual ao módulo da impulsão que o Iíquido exerce no corpo. (D)... igual ao módulo do peso do corpo. (E)... maior do que o módulo do peso do corpo. 4. Dois satélites, SI e S2, de um mesmo planeta descrevem órbitas consideradas circulares de raios, respectivamente, rl e r*, sendo r2 = 2 rl. Os períodos dos satélites são, respectivamente, TI e T2. Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. 72 A razão - é igual a... Tl (A)... 2 (B)... J8 (C)... 2 J8 (D)... - 2 43 (E)... - 2 V.S.F.F. 5.v25
5. Observe a figura 3. Na região I existe um campo eléctrico uniforme,!? = - E e, (E > O). Um ião positivo é lançado através do orifício P da placa A com velocidade 7 = v;, (v > O). Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. A F Se desprezarmos a acção gravitacional e qualquer outro tipo de interacção nessa região, o ião poderá descrever um troço... (A)... da trajectória Fig. 3 (B)... da trajectória 2. (C)... da trajectória 3. (D)... da trajectória 4. (E)... da trajectória 5. 6. Numa regiáo onde existe um campo magnético uniforme 6 = Bzz (6 > O), e colocado, no plano ~OZ, um condutor homogéneo e filiforme na direcção do eixo dos yy (figura 4). O condutor é percorrido por uma corrente eléctrica estacionaria, de intensidade constante I, e o troço MN tem comprimento AL. I, Fig. 4 Seleccione a alternativa que permite escrever uma afirmação correcta. A força magnética que actua no troço MN do condutor é... (A)... nula, qualquer que seja o sentido da corrente eléctrica. (B)... -I AL se,, quando o sentido da corrente eléctrica é de M para N. (C)... -I AL f3èx, quando o sentido da corrente eléctrica é de N para M. (D)... + I AL se,, quando o sentido da corrente eléctrica é de N para M. (E)... -I AL BgZ, quando o sentido da corrente eléctrica é de M para N.
GRUPO I Apresente todos os cálculos que efectuar.. Um projéctil A, de massa m = 200 g, é lançado horizontalmente com velocidade de módulo vo, = 6,O m s-', de uma altura h, acima do solo. O módulo da velocidade do projéctil, imediatamente antes de atingir o solo, é 0,O m s-'. Despreze o efeito da resistência do ar..i. Calcule:... a altura h de que foi lançado o projéctil, utilizando uma via energética;..2. o trabalho realizado pela força gravítica que actua no projéctil durante o movimento, desde o ponto de lançamento até atingir o solo. Se não resolveu I.I.I., considere 2,8 m a altura h de lançamento do projéctil..2. Classifique como verdadeira ou falsa a seguinte afirmação: h «O módulo da componente vertical da velocidade do projéctil a uma altura 2 é metade do módulo da componente vertical da velocidade do projéctil imediatamente antes de atingir o solo.» Justifique a sua opção.3. Na mesma região de lançamento do projéctil A, é lançado, a partir do solo, obliquamente para cima, um projéctil B de massa igual a do projéctil A e com igual módulo da velocidade inicial, v,, = v,, = 6,O m s-. Qual dos projécteis, A ou B, possui maior valor de energia mecânica, em relação a um mesmo nível de referência? Justifique. 2. Um corpo de massa 0,5 kg descreve uma trajectória ' t I circular, de raio 2,O m, num plano horizontal, no sentido, -. indicado na figura 5. O módulo da velocidade do corpo - --- \, em função do tempo e v = 2,O t (m s-'). I \ \ Despreze os efeitos do atrito. I -----I--------.---:----- t---+ I o I X 2.. Determine: \ I \ / \ / \, 2... a força que actua no corpo ao fim de 2,O s, definida em termos das suas componentes.,. I_ -' normal e tangencial; 2..2. o momento da força que actua no corpo, em relação ao ponto 0. Fig. 5 Se não resolveu 2..., considere 2,3 N o valor da componente tangencial da força e 4,5 N o valor da componente normal da força., 2.2. Calcule o módulo do momento angular do corpo, em relação ao ponto 0, no instante t = 2,O S. V.S.F.F.
3. Observe a figura 6. Três cargas eléctricas supostas pontuais, qa = -3,O x 0-9 C, qb =,O x 0-9 C e qc= - 2,O x 0-l2 C, encontram-se fixas no vazio, respectivamente nas posiçóes assinaladas por A, B e C. As distâncias entre as posições são: AD = E= E= 6,O crn. Considere desprezaveis as interacções gravitacionais. Fig. 6 3.. Passe a figura 6 para a sua folha de respostas e represente o diagrama das forças que actuam na carga eléctrica qc, devido as interacções com as cargas eléctricas qa e qb. Tenha em atenção o tamanho relativo dos vectores. Faça a legenda. 3.2. Posteriormente retira-se a carga eléctrica qc, mantendo as cargas eléctricas qa e q,. 3.2.. Determine, no ponto D, o campo eléctrico devido as cargas q~ e q~. 3.2.2. Calcule a variação da energia potencial eléctrica do sistema constituído pelas cargas eléctricas qa e q5, quando a carga eléctrica qa se desloca da posição A para a posição D, mantendo fixa a carga q5.
GRUPO I I Apresente todos os cãbulor que efectuar. I Um grupo de alunos pretende determinar, por dois métodos diferentes, o valor do coeficiente de atrito estático, p, relativo a um par de materiais homogéneos. Os materiais considerados são o feltro de uma das faces de um corpo de forma paralelepipédica, de peso,32 N, e o metal de uma superfície plana sobre a qual o corpo assenta..o método Ao corpo paralelepipedico, assente na superfície metálica horizontal, os alunos vão aplicando forças de módulo crescente até detectarem que o início do movimento do corpo está iminente. Nesse instante, + medem o valor do módulo da força F no dinamómetro digital, D, colocado horizontalmente (figura 7). Os alunos verificam que, durante as leituras, o último dígito indicado pelo dinamómetro se mantém estável. Fig. 7 + Repetem este ensaio e registam, na tabela, para cada ensaio, os valores do módulo de F, correspondentes ao instante em que o inicio do movimento do corpo está iminente. Tabela Ensaio 2 3 FIN 2,l O 2,8,92. Qual e o menor valor da força que pode ser lido na escala do dinamómetro utilizado? 2. Tendo em conta os valores registados na tabela, calcule: 2.. para cada ensaio, o valor do coeficiente de atrito estático; 2.2. o valor do coeficiente de atrito estático e da respectiva incerteza absoluta V.S.F.F. 5.V29
2.O método Com o corpo assente na mesma superfície metálica, os alunos vão inclinando esta até detectarem que o início do movimento do corpo está iminente. Repetem este ensaio e medem os valores dos ângulos a que a superfície metálica faz com o plano horizontal quando o corpo fica na iminência de se mover (figura 8). 0s alunos registam os valores na tabela 2. Tabela 2 Ensaio 2 3 a /O 0,2 0,5 0,O Fig. 8 3. Verifique que a relação entre o coeficiente de atrito estático, p, e o ângulo a, é p = tan a. 4. Tendo em conta os dados registados na tabela 2, calcule: 4.. para cada ensaio, o valor do coeficiente de atrito estático; 4.2. o valor do coeficiente de atrito estático e da respectiva incerteza absoluta. FIM
GRUPO I...... 60 pontos GRUPO I....I.... 22 pontos..i.... 2 pontos..2.....2.... 6 pontos 2 pontos... 2..... 26 pontos 2...... 3 pontos 2..2.... 3 pontos 2.2.... 9 pontos 3.2..... 2 pontos 3.2.2.... 5 pontos 8 pontos 27 pontos... 40 pontos 35 pontos 35 pontos GRUPO...... 30 pontos 8 pontos... 2..... 6 pontos 2.2.... 4 pontos... 4..... 3 pontos 4.2.... 4 pontos TOTAL... 5 pontos 7 pontos... 200 pontos 5.v2