ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS 1.º Teste Sumativo de FQA 11.º Ano Turma A Professora: Maria do Anjo Albuquerque Duração da prova: 90 minutos. Tolerância: 0 minutos 10 páginas 12.OUTUBRO.2015 NOME Nº Turma Informação Professor Enc. de Educação TABELA DE CONSTANTES Velocidade de propagação da luz no vácuo c = 3,00 10 8 m s -1 Módulo da aceleração gravítica de um corpo junto à superfície da Terra Constante de Gravitação Universal G = 6,67 10-11 N m 2 kg -2 Raio da Terra = 6,4 10 6 m Massa da Terra = 5,98 10 24 kg FORMULÁRIO velocidade média... velocidade média deslocamento intervalo de tempo rapidez média... rapidez média distância percorrida intervalo de tempo aceleração média... aceleração média vetor intervalo de tempo Trabalho realizado por uma força constante, r, que atua sobre um corpo em movimento retilíneo... W = F r d cos F r módulo da força resultante d módulo do deslocamento do ponto de aplicação da força ângulo definido pela força e pelo deslocamento Lei da Gravitação Universal... módulo da força gravítica exercida pela massa pontual M T na massa pontual m ou vice versa G constante de Gravitação Universal r distância entre as duas massas Página 1 de 10
2.ª Lei de Newton... F r = m a F r valor da resultante das forças que atuam num corpo de massa m a valor da aceleração do centro de massa do corpo Equações do movimento retilíneo uniforme... x = x 0 + vt x valor (componente escalar) da posição v valor (componente escalar) da velocidade v t tempo Peso de um corpo... P = m g P valor do peso de um corpo de massa m g valor da aceleração da gravidade 1. O Sistema de Posicionamento Global (GPS) compreende 24 satélites, cada um com 5 m de comprimento, em órbita a uma altitude de cerca de 22 000 km. Pode ser usado para determinar a posição de um objeto com uma incerteza de cerca de 10 metros. Cada satélite tem um relógio a bordo que mede o tempo com uma precisão extraordinária, e um emissor, que transmite sinais para a Terra. Num dado local, um recetor do GPS deteta o sinal enviado e determina a distância que o separa do satélite a partir do conhecimento do tempo de viagem do sinal. Por triangulação do sinal de três satélites, determina a sua posição. O Sistema de Posicionamento Global tem múltiplas aplicações na vida quotidiana. 1.1. Refira duas aplicações do GPS. O aluno deverá referir duas das seguintes aplicações: Localização de qualquer ponto na Terra; Condução ao longo de um percurso fornecendo informação precisa sobre ele; Navegação (terrestre, marítima e aérea); Mapiação, criando mapas mais rigorosos; Gestão de trafego e deteção de situações de emergência; Segurança de veículos (transporte de mercadorias). 1.2. Indique o tipo de relógio existente nos satélites do GPS. Nos satélites do GPS existe relógios atómicos. 1.3. Determine o tempo que o sinal emitido por um satélite, que está na vertical do recetor, demora a ser detetado por este. c = 3,00 10 8 m s -1 d = 22000 km = 2,2x10 7 m s Página 2 de 10
2. A treinadora de uma equipa de futebol feminino assiste aos jogos na zona do banco de suplentes, em constante agitação. Frequentemente dá passos de um lado para outro, tentando conseguir melhores ângulos de visão, A figura seguinte representa as suas abcissas de posição ao longo de 10 minutos de jogo. 2.1. Determine a rapidez média e o módulo da velocidade média da treinadora durante os 10 minutos representados. 2.2. Selecione a única opção que apresenta as características do deslocamento da treinadora entre A e D. (A) Horizontal, da esquerda para a direita e de módulo 10 metros (B) Horizontal, da direita para a esquerda e de módulo 50 metros. (C) Horizontal, da esquerda para a direita e de módulo 60 metros. (D) Horizontal, da direita para a esquerda e de módulo 55 metros. 3. Os gráficos posição-tempo são uma forma eficaz de descrever o movimento de uma partícula num dado intervalo de tempo. O gráfico mostra como variou a posição de uma partícula com movimento retilíneo no intervalo de tempo [0; 12] s. Página 3 de 10
Selecione a opção correta. (A) O valor algébrico do deslocamento da partícula durante os 12 s do movimento é 2 m. (B) A partícula nunca inverte o sentido. (C) Dos 6 s aos 12 s o deslocamento é nulo. (D) A distância percorrida pela partícula em 12 s é 10 m. 4. Na Física contemporânea, todos os fenómenos podem ser descritos pelas quatro forças fundamentais: Associe um número da coluna 1 a uma letra da coluna 2 de modo a obter correspondências corretas. A D B B C Coluna 1 Coluna 2 I) A existência de núcleos atómicos é uma manifestação de II) A atração entre a Terra e o seu satélite natural é uma manifestação de III) A queima de combustíveis fósseis é uma manifestação de IV) A força de atrito que se estabelece entre duas superfícies é uma manifestação de V) A transformação de um protão em um neutrão é uma manifestação de (A) Força nuclear forte (B) Força eletromagnética (C) Força nuclear fraca (D) Força gravitacional 5. Os astronautas que pisaram a Lua sentiram grande diferença entre a força que sentiam na Terra e a que sentiam na Lua. 5.1. Determine a força que atua num astronauta, com 75 kg de massa, que se encontra na superfície da Lua. Dados: m Lua = 7,35 10 22 kg r Lua = 1,74 10 6 m N 5.2. Selecione a alternativa que contém os termos que completem corretamente a seguinte afirmação. A intensidade da força que atua no astronauta quando a sua distância ao centro da Lua. (A) quadruplica duplica. (B) quadruplica se reduz a metade. (C) duplica se reduz a metade. (D) duplica duplica. Página 4 de 10
6. Selecione o diagrama que representa o par de forças que resultam da interação Terra-Lua. 7. Uma caixa é colocada sobre uma mesa horizontal, ficando em repouso. A caixa fica submetida a duas forças: a força com que a Terra atrai a caixa ( F Terra/ caixa ) e a reação da mesa sobre a caixa ( F mesa / caixa ). Selecione a afirmação verdadeira. (A) A força que constitui par ação-reação com F Terra/ caixa está aplicada no tampo da mesa. (B) As forças F Terra/ caixa e F mesa / caixa constituem um par ação-reação. (C) As forças F Terra/ caixa e F mesa / caixa têm a mesma intensidade. (D) A força que constitui par ação-reação com está aplicada no centro da Terra. F mesa / caixa 8. Assinale a opção correta. Um corpo estava sujeita à ação de uma resultante das forças não nula. Em determinado instante, todas as forças que atuavam no corpo deixaram de existir. Nesse instante: (A) O corpo vai ganhar velocidade, pois está livre. (B) O corpo para instantaneamente. (C) O corpo começa a travar lentamente até que para. (D) O corpo passa a mover-se em movimento retilíneo com velocidade constante. 9. Duas forças F 1 e F 2 são aplicadas num corpo cuja massa é 8,0 kg, sendo F 1 mais intensa que F 2. As forças podem atuar na mesma direção e sentido ou na mesma direção e sentidos opostos. Nas figuras seguintes estão representadas as situações A e B, sendo o atrito desprezável. Na situação A, o corpo adquire uma aceleração de módulo 0,50 m s -2 e na situação B o valor da aceleração é 0,40 m s -2. Página 5 de 10
9.1. Sejam F 1 e F 2 as intensidades das forças F 1 e F 2. Selecione, das opções que se seguem, a que traduz uma relação correta. (A) F 1 + F 2 = 8,0 0,40 (B) F 1 + F 2 = 8,0 0,50 (C) F 1 - F 2 = 8,0 0,50 (D) F 2 - F 1 = 8,0 0,50 9.2. Admita que o corpo parte do repouso nas situações A e B. Selecione, dos gráficos que se seguem, o que melhor poderá traduzir o valor da velocidade do corpo nas situações A e B, ao fim de t segundos de movimento. 10. Um pequeno bloco de massa m desce um plano inclinado com velocidade constante. Das afirmações seguintes, selecione a única alternativa correta. (A) Não há atrito entre o bloco e o plano e a reação normal tem a mesma intensidade que o peso do corpo. (B) Há atrito entre o bloco e o plano e a reação normal tem uma maior intensidade que o peso do corpo. (C) Há atrito entre o bloco e o plano e a reação normal tem intensidade inferior ao peso do corpo. (D) Não há atrito entre o bloco e o plano e a reação normal tem intensidade igual ao peso do corpo. 11. O gráfico, a seguir apresentado, representa a valor da velocidade de uma partícula durante 25 segundos do seu movimento, em função do tempo. Página 6 de 10
11.1. Descreva o movimento da partícula durante o intervalo de tempo referido. De 0 a 5 segundos a partícula desloca-se no sentido positivo da trajetória com movimento retilíneo uniformemente acelerado. De 5 a 10 segundos a partícula desloca-se com velocidade constante. De 10 a 15 segundos a partícula desloca-se no sentido positivo da trajetória com movimento retilíneo uniformemente retardado. De 15 a 20 segundos a partícula está parada. De 20 a 25 segundos a partícula desloca-se no sentido negativo da trajetória com movimento retilíneo uniformemente acelerado, [pois o valor do vetor v aumenta com o tempo]. 11.2. Para o intervalo de tempo [0; 25[ s, determine o espaço percorrido e o valor do deslocamento ocorrido. d = e = A 1 + A 2 + A 3 + A 4 d = 5 +30 5 + + = 20 5 + 30 5 + 15 5 + 15 2,5 = 325,0 + 37,5 = 362,5 m d = 3,6 x 10 2 m r = 20 5 + 30 5 + 15 5-15 2,5 r = 325,0 37,5 = 287,5 r = 2,88 10 2 m 12. A um corpo com uma massa de 20 kg, foi aplicada uma força cuja intensidade varia de acordo com o gráfico seguinte. Sabendo que a velocidade do corpo aos 20 s é 35 m s -1, responda às questões. Página 7 de 10
12.1. Selecione a opção que completa corretamente a afirmação. No intervalo de tempo [10;30] s, a aceleração do corpo é constante, de valor, e a velocidade no instante 10 s é. (A) [... ] 1,7 ms -2 [... ] 10 ms -1. (B) [... ] 2,5 ms -2 [... ] 20 ms -1. (C) [... ] 1,7 ms -2 [... ] 20 ms -1. (D) [... ] 2,5 ms -2 [... ] 10 ms -1. 50 = 20 a 35 = 12.2. Selecione, entre as opções seguintes, a que permite calcular a aceleração adquirida por um corpo com o triplo da massa do corpo do exercício anterior, ao qual é aplicada a mesma força (do intervalo de tempo [10;30] s). (A) a2 3a1 (B) a2 6a1 1 (C) a 2 a 1 3 1 (D) a 2 a 1 6 = = Como a força aplicada é a mesma nas duas situações podemos escrever: = 3 13. Quando os alunos chegaram à escola encontraram no chão, junto à portaria, uma caixa. Um funcionário deslocou durante o percurso esta caixa de três maneiras diferentes, no entanto exerceu sempre a mesma força de intensidade 300 N. 13.1. Selecione a única alternativa que permite obter uma afirmação correta. Considere o atrito desprezável. " A relação entre as intensidades da força de reação normal, exercida pelo solo sobre o caixote é " (A) menor na situação 3 e maior na situação 1. (B) menor na situação 1 e maior na situação 3. (C) menor na situação 1 mas igual nas situações 2 e 3. (D) menor na situação 2 e superior na situação 3; Página 8 de 10
13.2. Calcule o valor da força eficaz para a situação 1. N 14. Dois alunos do 11º ano, o João e o Miguel discutem perante uma questão problema colocada pela professora de FQA durante a aula. O João diz que é preciso aplicar constantemente uma força num corpo para que este se mantenha em movimento. O Miguel afirma que a resultante das forças que atua sobre um corpo pode ser nula e o corpo continuar em movimento. A atividade de laboratório que se seguiu permitiu concluir que apenas um deles tinha razão. A professora usou um sensor de movimento, um carrinho, um fio, uma roldana, um corpo suspenso e uma calculadora gráfica. 14.1. Selecione, de entre os esquemas das montagens experimentais de I a V, aquele que terá sido feito pela professora para montar o carrinho com o corpo suspenso. 14.2. Fundamente a escolha feita na alínea anterior, indicando: - as razões que levaram a eliminar as restantes opções; - em que medida a montagem experimental selecionada é a adequada à concretização da experiência; - as forças que atuaram sobre o carrinho, antes e depois do embate do corpo B com o solo; - o(s) tipo(s) de movimento do carrinho, ao longo do percurso considerado; Foram eliminados os esquemas I, II, IV e V respetivamente pelas seguintes razões: I - porque a superfície a utilizar deve ser lisa e no esquema I era rugosa; II - porque o carro já vai a meio da mesa e o peso ainda está praticamente no início, logo é quase impossível demonstrar que na ausência de forças (peso no solo) a velocidade do carro permanece constante (pois já não terá mesa para se deslocar). IV - porque o carrinho, antes de se iniciar a experiência) já está quase na eminencia de cair da mesa de trabalho. V - porque as massas marcadas, logo no início da experiência, já estavam em contacto com o solo (deviam estar a uma dada altura relativamente ao solo); Pelo exposto a montagem III é a adequada à experiência. Antes do contacto das massas suspensas com o chão as forças aplicadas no carrinho são: o seu peso, a reação normal do plano e a tensão do fio. Após o contacto das massas com o chão a carrinho passa a estar sujeito unicamente às duas primeiras forças referidas. Enquanto existir tensão aplicada no carrinho este mover-se-á com movimento retilíneo uniformemente acelerado depois desta deixar de existir passará a mover-se com movimento retilíneo uniforme. Página 9 de 10
14.3. Com os dados fornecidos pelo sensor, a professora obteve o gráfico da velocidade em função do tempo a seguir apresentado. Com base nele selecione o gráfico, posição tempo, que representa o movimento do carrinho no referido percurso. Página 10 de 10