Ftrb6

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Ciências Físico-Químicas 11º ano
Ficha de trabalho nº6
“Mecânica 6: Forças e movimentos: movimento circular uniforme.”
1. Uma pequena bola de borracha, que se encontrava presa na extremidade de um fio com 1,0 m de comprimento, é posta a
girar, com MCU, dando duas voltas por segundo. Calcula:
1.1. O valor da velocidade angular.
1.2. O valor da velocidade linear.
1.3. O valor da aceleração centrípeta.
2. Um automóvel desloca-se numa estrada com MRU à velocidade de 90 kmh-1. As rodas do automóvel têm um raio de 30 cm.
2.1. Calcula o perímetro das rodas.
2.2. Quanto se desloca o automóvel a cada rotação das rodas?
2.3. Qual é o número de voltas que cada roda dá por segundo?
3. Na figura está representado um disco que descreve um MCU em torno de um eixo O, completando n
rotações por minuto. O ponto A é equidistante do centro e do ponto B.
3.1. Indica o período de rotação do disco.
(A) n min
(B) 1/n s
(C) 60/n s
(D) n/60 s
-1
3.2. A velocidade linear do ponto B é 0,052 ms . Indica o raio do disco.
(A) 8,3 mm
(B) 50 cm
(C) 0,33 m
(D) 20 cm
3.3. Que relação quantitativa existe entre o módulo da aceleração centrípeta dos pontos A e B? Justifica adequadamente.
4. Considera um carrinho com 0,8 kg de massa, a percorrer uma trajetória como a da
figura com uma velocidade 1,5 ms-1.
4.1. Determina a intensidade da força resultante que atua sobre o carrinho, no troço
semicircular da trajetória.
4.2. Representa no carrinho os vetores velocidade, aceleração e força resultante.
5. Considera o movimento de um satélite que orbita em torno da Terra. Seleciona a opção que completa corretamente a
seguinte afirmação: “Para esse movimento, o vetor velocidade é …, o vetor aceleração é … e o vetor força centrípeta é ….
(A) Variável … variável … variável.
(C) Constante … constante … constante.
(B) Constante … variável … variável.
(D) Constante … constante … variável.
6. A figura representa esquematicamente o sistema de transmissão de uma
bicicleta. Considera que o conjunto rodassem deslizar à medida que o ciclista
pedala.
6.1. Seleciona a opção que compara corretamente as intensidades das velocidades
angulares dos pontos A, B e C.
(A) ωA = ωB = ωC
(D) ωA < ωB < ωC
(B) ωA > ωB = ωC
(E) ωA < ωB = ωC
(C) ωA = ωB < ωC
6.2. Considera que o ciclista, utilizando uma bicicleta com as dimensões da figura, pedala com uma cadência de 75 rpm.
Determina a componente escalar da velocidade do ciclista.
7.
7.1.
7.2.
7.3.
7.4.
Considera duas pequenas esferas, A e B, com a mesma massa a executarem um MCU, em que r A = 2rB. A esfera B realiza
duas voltas completas no mesmo intervalo de tempo em que a esfera A realiza uma volta completa. Compara:
O módulo da velocidade angular do movimento das duas esferas.
O período do movimento das duas esferas.
O módulo da velocidade linear das duas esferas.
A intensidade da força centrípeta que atua em cada uma das esferas.
Pedro Reis Goucho
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Ficha de trabalho nº6
“Mecânica 6: Forças e movimentos: movimento circular uniforme.”
8.
Os satélites do sistema GPS descrevem órbitas aproximadamente circulares, com um período de 12 horas. Seleciona a única
alternativa que permite calcular, em rads-1, o módulo da velocidade angular de um satélite GPS.
2π
(A) 2π x 12 x 3600 rads-1
(D)
rads-1
(B)
(C)
2π x 12
rads-1
3600
2π x 3600
12
12 𝑥 3600
rads-1
Os satélites da constelação GPS orbitam a uma altitude de cerca de 20,2 x 10 3 km em trajetórias que, em boa aproximação,
se podem considerar circulares.
9.1. Para um satélite numa órbita circular…
(A) A velocidade e a aceleração têm a mesma direção e o mesmo sentido.
(B) A velocidade e a aceleração têm a mesma direção e sentidos opostos.
(C) A força que a Terra exerce sobre ele é paralela à sua velocidade.
(D) A força que a Terra exerce sobre ele é perpendicular à sua velocidade.
9.2. Determina a relação entre as intensidades das forças gravíticas exercidas sobre um mesmo corpo à superfície da Terra,
cujo raio é 6,4x106 m, e colocado à altitude de um satélite da constelação GPS. Apresenta todas as etapas de resolução.
9.
10. Um satélite geoestacionário de 5,0x103 kg encontra-se num ponto situado na vertical do equador. Calcula:
10.1. O módulo da velocidade angular do satélite.
10.2. O raio da órbita do satélite.
10.3. O módulo da força gravítica que atua no satélite devido à interação com a Terra. A massa da Terra é 5,97x1024 kg e G =
6,67x10-11 Nm2kg-2.
11. Lê, atentamente o texto de Carlos Fiolhais (adaptado).
11.1. Verifica, partindo da 2ª Lei de
Newton e da Lei da Gravitação
Universal, que um satélite, a
3,6x107 m de altitude, demora
um dia a dar a volta à Terra. O
raio da Terra é 6,4x106m e a
massa 5,97x1024 kg.
11.2. Conclui, justificando, qual o efeito que a força gravítica exercida sobre
um satélite geoestacionário tem sobre a velocidade do satélite.
11.3. Seleciona o esquema onde estão representadas corretamente a
resultante das forças exercidas sobre os satélites S1 e S2, de massas
iguais, com órbitas circulares em torno da Terra de raios r1 e r2 = 2r1,
respetivamente.
12. Numa aula laboratorial sobre o estudo do MCU, um grupo de alunos
mediu a dependência entre a velocidade linear e o raio da trajetória
mantendo constante a intensidade da força centrípeta que atua sobre
um corpo de massa 0,8 kg. Registaram os valores medidos e
apresentaram os resultados na forma do gráfico seguinte. Determina a
intensidade da força resultante que atua sobre o corpo. Começa por
identificar o significado físico do declive da reta obtida.
Pedro Reis Goucho
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Ficha de trabalho nº6
“Mecânica 6: Forças e movimentos: movimento circular uniforme.”
13. Um satélite A move-se numa órbita circular, cujo raio é 4 vezes maior do que o raio da órbita de um satélite B.
13.1. A razão entre os períodos de rotação de A e de B é:
(A) ¼
(B) 4
(C) 8
(D) 64
13.2. Se os satélites tivessem massas diferentes mas idêntico período de rotação teriam, em módulo, velocidades …
(A) Iguais e acelerações iguais.
(C) Iguais e acelerações diferentes.
(B) Diferentes e acelerações iguais.
(D) Diferentes e acelerações diferentes.
14. Observa a figura seguinte: um carrinho telecomandado de 300 g percorre uma pista com uma velocidade de módulo
constante de 4,0 ms-1. Nas partes circulares da calha, que têm igual raio,
demora 0,10 s a descrever um ângulo de 45°. Cada parte retilínea da pista
mede 60 cm.
14.1. Determina o módulo da velocidade angular na trajetória circular.
14.2. Determina a intensidade da resultante das forças que atuam no carrinho
nas trajetórias circulares.
14.3. Que tempo demorou o carrinho numa volta completa? E qual foi a sua
rapidez média?
14.4. Qual foi a velocidade média do carrinho numa volta completa?
14.5. Traça um esboço do gráfico do módulo da aceleração em função do
tempo, para uma volta completa, supondo que em t = 0 s o carrinho está na posição A.
15. Lê o texto: “A descoberta do exoplaneta Kepler-442b foi anunciada em 2015. Esta descoberta utilizou o método de trânsito:
diminuição da luminosidade de uma estrela quando o planeta que a orbita passa em frente à estrela. Este planeta, a 1120
al, de tamanho semelhante à Terra e, provavelmente, rochoso, orbita a estrela Kepler-442 dentro da «zona habitável»
(verificada pela existência de água líquida) ”.
15.1. Se a partir da superfície do planeta Kepler 442-b se lançasse uma bola, verticalmente para cima, a força gravítica que
atuaria sobre a bola seria maior do que na Terra. Compara, justificando, o tempo necessário para a bola atingir a altura
máxima no planeta Kepler 442-b com esse tempo na Terra, sendo a bola lançada com a mesma velocidade em ambos os
planetas. Considera desprezáveis os efeitos das forças de resistência do ar.
15.2. A aceleração gravítica de um corpo lançado verticalmente para cima, a partir da superfície do planeta Kepler 442-b é …
(A) Inversamente proporcional à massa do corpo.
(B) Máxima no ponto mais alto da trajetória.
(C) Independente da massa do corpo.
(D) Nula no ponto mais alto da trajetória.
15.3. Considera um corpo em queda perto da superfície do planeta Kepler 442-b, partindo do repouso, que o planeta tem uma
atmosfera gasosa, que a resistência do ar não é desprezável, e que o corpo atinge o solo no instante t com uma
velocidade inferior à velocidade terminal. O movimento co corpo no intervalo [t/2; t] é …
(A) Uniformemente acelerado.
(C) Acelerado não uniformemente.
(B) Uniforme.
(D) Uniformemente retardado.
15.4. Considera um satélite de massa m numa órbita circular de raio r em redor do planeta Kepler 442-b de massa mK. Mostra
que o módulo da velocidade do satélite, v, é inversamente proporcional à raiz quadrada do raio da sua órbita √𝑟.
15.5. Considera que a massa do planeta Kepler 442-b é 2,34 vezes a massa da Terra e o seu raio é 34% superior ao raio da
Terra. Determina o aumento percentual da força exercida sobre a bola, se fosse colocada à superfície do planeta Kepler
442-b, relativamente à força gravítica que sobre ela é exercida quando está à superfície da Terra. Apresenta todas as
etapas de resolução.
Pedro Reis Goucho
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