2º teste

2ª Ficha de Avaliação de Conhecimentos
Turma: 11ºA
Física e Química A - 11ºAno – VERSÃO 1
Professora Paula Melo Silva
Data: 13 de novembro 2015
Ano Letivo: 2015/2016
135 min + 15 min
1. Lê com atenção o seguinte texto.
“Devido à sua situação privilegiada no Sistema Solar, a Terra possui água à sua superfície. Quase
no início da evolução da Terra, há 4,3×109 anos, o vapor de água libertado para a atmosfera pela
atividade vulcânica terá atingido o ponto de saturação, conduzindo às primeiras chuvas que se
acumularam em depressões topográficas, dando origem aos oceanos primitivos. São os oceanos
que iniciam o ciclo hidrológico de evaporação-precipitação. De facto, durante a queda, uma gota
de chuva é atuada pelo seu peso e pela resistência do ar cuja intensidade vai aumentando até que
a velocidade de queda permanece constante – velocidade terminal.
Por exemplo, para uma queda de 500 m, o módulo da velocidade terminal de uma gota de chuva,
de massa média igual a 0,034 g, é de 10 m/s. Atingida a superfície terrestre o destino da gota de
chuva é uma verdadeira incógnita. Poderá, entre uma infinidade de hipóteses, ser “recrutada” para
uma central hidroelétrica, para um sistema de aquecimento/arrefecimento ou ainda para uma
atividade experimental.”
1.1.De acordo com as informações do texto seleciona a opção que contém os termos que devem
substituir as letras (a) e (b). Durante a queda, a força de resistência do ar é (a) e quando a gota
de chuva atinge a velocidade terminal a sua intensidade é de (b). (5 pontos)
(A) Ascendente… 3,4×10-4 N
(B) Descendente… 3,4×10-4 N
(C) Ascendente… 5,6×10-4 N
(D) Descendente… 5,6×10-4 N
1.2. O quociente entre o valor da energia mecânica da gota de chuva no final da queda (instante
antes de chegar ao solo) e o da energia mecânica no início considerando que a mesma foi
abandonada é de: (5 pontos)
(A) 17
(B) 1,7
Página
(D) 0,01
1
(C) 10
1.3. O trabalho realizado pelo peso da gota durante os 500 metros da queda é de: (5 pontos)
(A) 0,17 J
(B) 170 J
(C) -0,17 J
(D) -170 J
1.4. A energia dissipada durante a queda é de: (5 pontos)
(A) 0,17 J
(B) 0,1683 J
(C) 0,170 J
(D) 168,3 J
1.5. Qual a relação entre a velocidade atingida pela gota de água no instante final da queda numa
queda com resistência do ar desprezável (Queda livre) e a velocidade atingida nas condições
descritas no texto? (5 pontos)
(A) 𝑉𝑄𝑢𝑒𝑑𝑎 𝐿𝑖𝑣𝑟𝑒 = 10 𝑉𝑄𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑁ã𝑜 𝐿𝑖𝑣𝑟𝑒
(B) 𝑉𝑄𝑢𝑒𝑑𝑎 𝐿𝑖𝑣𝑟𝑒 = 100 𝑉𝑄𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑁ã𝑜 𝐿𝑖𝑣𝑟𝑒
(C) 𝑉𝑄𝑢𝑒𝑑𝑎 𝐿𝑖𝑣𝑟𝑒 = 0,10 𝑉𝑄𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑁ã𝑜 𝐿𝑖𝑣𝑟𝑒
(D) 𝑉𝑄𝑢𝑒𝑑𝑎 𝐿𝑖𝑣𝑟𝑒 = 𝑉𝑄𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑁ã𝑜 𝐿𝑖𝑣𝑟𝑒
2. Uma esfera com uma massa de 25 g desliza, sem atrito, ao longo de um percurso construído em
cima de uma mesa e por fim cai até ao solo. O percurso é constituído por um plano inclinado, que
forma um ângulo de 30º com a horizontal, e por uma calha que tem dois troços retilíneos e um troço
semicircular. A figura da esquerda mostra o movimento de perfil e a imagem da direita mostra o
percurso realizado na calha que está em cima da mesa visto numa perspetiva do topo.
2




A esfera é abandonada no ponto A à altura de 30,0 cm e entra na calha no fim do plano inclinado
no ponto B;
de B a C o troço é retilíneo e mede 50 cm;
de C a D a trajetória corresponde a metade de um circunferência de diâmetro 20 cm;
de D a E o troço é retilíneo e mede 50 cm;
após atingir o ponto E a esfera cai até ao solo da mesa de altura 80 cm.
Página

Considere desprezável o atrito no percurso de A a E e a resistência do ar no movimento de E até
ao solo. A esfera percorre o percurso de B a E com velocidade de módulo constante.
2.1. Calcule a velocidade com que a esfera atinge a base do plano inclinado, ponto B. (5 pontos)
2.2. Calcule o valor da aceleração sofrida pela esfera no percurso de A a B. (10 pontos)
2.3. Calcule a força resultante sofrida pela esfera no percurso de C a D. (10 pontos)
2.4. Calcule a distância marcada por b na imagem. (10 pontos)
2.5. Calcule o valor da velocidade com que a esfera atinge o solo. (10 pontos)
3. Um corpo P é lançado horizontalmente de uma determinada altura. No mesmo instante, um outro
corpo Q é solto em queda livre, partindo do repouso, dessa mesma altura, como mostra a figura
seguinte.
Sejam VP e VQ os módulos das velocidades dos corpos P e Q, respetivamente, mediatamente antes
de tocarem no chão, e tP e tQ os tempos despendidos por cada corpo nesse percurso. Despreze os
efeitos da resistência do ar. Selecione a opção que completa corretamente a afirmação seguinte.
Nessas condições, pode afirmar-se que… (5 pontos)
(A) VP = VQ e tP > tQ.
(B) VP = VQ e tP = tQ.
(C) VP > VQ e tP > tQ.
Página
3
(D) VP > VQ e tP = tQ.
4. Admite que um veículo se move ao longo de uma trajetória retilínea no plano horizontal durante
um determinado intervalo de tempo onde a lei do movimento pode ser descrita por:
𝑥(𝑡) = −3𝑡 2 + 14𝑡 + 20 (𝑆𝐼)
4.1. A equação das velocidades para o veículo é: (5 pontos)
(A) 𝑣
(B) 𝑣
(C) 𝑣
(D) 𝑣
= 20 − 6𝑡
= 14 − 3𝑡
= 14 − 6𝑡
= 20 − 3𝑡
4.2. Selecione o gráfico que melhor traduz a força aplicada no carro em função do tempo. (5 pontos)
4.3. Calcula o instante em que o veículo inverteu o sentido do movimento. Resolve a questão
usando as potencialidades gráficas da calculadora apresentando o gráfico obtido bem como os
pontos e informações necessárias para a resolução do problema. (10 pontos)
5. Para efetuar um serviço, um jogador de ténis lança, verticalmente para cima, a bola e no instante
em que esta atinge a altura máxima bate-a horizontalmente com a raquete.
Um tenista lança verticalmente para cima uma bola da altura de 1,50 metros relativamente ao solo,
com velocidade 2 m/s. Quando esta atingiu a altura máxima o tenista bateu-a horizontalmente com
a raquete e a bola adquiriu uma velocidade de 32 m/s.
5.1. Determine a altura máxima atingida pela bola relativamente ao solo, ou seja, a altura a que
estava a bola quando o tenista bateu com a raquete na mesma. (10 pontos)
5.2. Verifica se a bola consegue passar acima da rede que mede 80 cm relativamente ao solo e se
encontra a 12 metros da linha de serviço. (10 pontos)
6. A Lua descreve, à volta da Terra, uma órbita circular de raio 3,8108 metros.
6.1. Calcule a velocidade orbital da Lua. (5 pontos)
6.2. Calcule o período do movimento de translação da Lua em torno da Terra. (5 pontos)
𝑴𝑻𝒆𝒓𝒓𝒂 = 𝟓, 𝟗𝟖 × 𝟏𝟎𝟐𝟒 𝒌𝒈
𝑹𝑻𝒆𝒓𝒓𝒂 = 𝟔, 𝟒 × 𝟏𝟎𝟔 𝒎
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4
6.3 Calcule a altitude da Lua (considera o seu raio incluído) (5 pontos)
7. Na Terra, num dado local, um emissor parabólico envia sinais para um satélite no espaço, o
satélite no espaço envia sinais para recetores parabólicos em diferentes locais da Terra. Esses
sinais, enviados entre os satélites e emissores e recetores na Terra, são transportados por
radiações eletromagnéticas. Vários satélites, de massa 800 kg, ocupam órbitas geostacionárias
formando um anel em torno do nosso planeta para retransmissão 24 horas por dia em órbitas de
35 890 km acima da linha do equador terrestre.
7.1. Calcule o valor da velocidade angular do satélite ao torno da Terra. (5 pontos)
7.2. Calcule a energia cinética do satélite. (10 pontos)
𝑴𝑻𝒆𝒓𝒓𝒂 = 𝟓, 𝟗𝟖 × 𝟏𝟎𝟐𝟒 𝒌𝒈
𝑹𝑻𝒆𝒓𝒓𝒂 = 𝟔, 𝟒 × 𝟏𝟎𝟔 𝒎
7.3. A expressão matemática que relaciona a aceleração do satélite com a sua frequência é: (5
pontos)
(A)
𝑎𝑐 = 4𝜋𝑅𝑓 2
(B)
𝑎𝑐 =
(C)
𝑎𝑐 = 4𝜋 2 𝑅𝑓 2
(D)
𝑎𝑐 =
4𝜋𝑅
𝑓
4𝜋2 𝑅
𝑓2
8. As autoestradas dispõem de diversos dispositivos de segurança, como os postos SOS e as
escapatórias destinadas à imobilização de veículos com falhas no sistema de travagem. Considere
que o automóvel pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).
Considere um automóvel que, devido a uma falha no sistema de travagem, entra numa escapatória
com uma velocidade de módulo 25,0 m/s. Admita que a massa do conjunto automóvel + ocupante
é 1,20 × 103 kg.
A figura representa o percurso do automóvel na escapatória, imobilizando-se aquele a uma altura
de 4,8 m em relação à base da rampa, após ter percorrido 53,1 m. A figura não está à escala.
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5
Calcule a aceleração do automóvel durante o movimento. Utilize exclusivamente as equações do
movimento 𝑥(𝑡)𝑒 𝑣(𝑡). (10 pontos)
9. Na figura (que não se encontra à escala), está representado um carrinho que percorre o troço
final de uma montanha-russa. Admita que o carrinho, de massa 600 kg, passa no ponto A, situado
a 18 m do solo, com uma velocidade de módulo 10 m/s.
Considere o solo como nível de referência da energia potencial gravítica e considere que o carrinho
pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).
Entre os pontos A e C, a soma dos trabalhos realizados pelas forças não conservativas que atuam
no carrinho é desprezável.
9.1. A energia cinética do carrinho será o quádruplo da sua energia cinética em A num ponto em
que a: (5 pontos)
(A) velocidade do carrinho for o dobro da sua velocidade em A.
(B) energia potencial gravítica do sistema carrinho+Terra for metade da sua energia potencial
gravítica em A.
(C) velocidade do carrinho for o quádruplo da sua velocidade em A.
(D) energia potencial gravítica do sistema carrinho+Terra for um quarto da sua energia potencial
gravítica em A.
9.2. Considere que entre os pontos C e D, que distam 13 m entre si, atuam no carrinho forças de
travagem cuja resultante tem direção horizontal e intensidade constante, imobilizando-se o carrinho
no ponto D.
9.2.1. Calcule a velocidade do carrinho no ponto C através de considerações energéticas. (5
pontos)
Página
9.2.3. Calcule a intensidade da resultante das forças de travagem que atuam no carrinho, no
percurso entre os pontos C e D. (5 pontos)
6
9.2.2. Calcule a aceleração do carrinho no percurso C a D (podem aplicar a fórmula 𝑣 2 = 𝑣02 + 2𝑎 Δ𝑥
sem a demonstrar) (5 pontos)
10. Considere a montagem cujo objetivo é abandonar uma esfera de uma determinada altura da
rampa de modo a atingir o angry bird que está a 1,20 metros da base da mesa. Despreze todos os
atritos e a resistência do ar.
0,60 m
1,20 m
10.1.Determine a que altura da rampa se deve abandonar a esfera de modo a atingir o angry bird.
(15 pontos)
10.2. Seguidamente os alunos repetiram o procedimento abandonando a esfera de diferentes
pontos da rampa. Obtiveram o conjunto de valores de alcance e de velocidade de lançamento
registados na tabela:
Velocidade de
Alcance (m)
lançamento (m/s)
1,44
0,91
1,54
0,97
1,61
1,04
1,73
1,10
1,78
1,14
Determina o tempo de queda do projétil desde o ponto B até ao solo através da reta que melhor se
ajusta ao conjunto de pontos experimentais obtidos. (5 pontos)
FIM
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7
BOA SORTE JOVENS CIENTISTAS!