FQA – Ficha 9 – Exercícios variados

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ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS
FQA – Ficha 9 – Exercícios variados
11.º Ano | Turma A e B | 10 novembro 2014
NOME
_________________________________________
Nº ____ Turma ____
1. Um grupo de alunos realizou a atividade de laboratório AL-1.4 - Satélite
geostacionário de acordo com o protocolo fornecido nas folhas em anexo. Os
resultados experimentais obtidos foram os seguintes:
mc/g
T/s
10.1
1.498
20.0
1.370
30.0
1.261
40.1
1.158
50.4
1.026
60.3
0,984
70.2
0.905
a) Determine a intensidade da força centrípeta.
(Tenha presente que o valor da força centrípeta é em módulo igual à força
gravítica exercida pelas massas marcadas.
b) Calcule o inverso do quadrado do período. Com os valores da Fc e do T-2 complete
a tabela a seguir indicada. Tenha atenção ao número de algarismos significativos.
Fc/N
T-2/s-2
c) Trace o gráfico da Fc = f (T-2)
d) O que representa o declive da reta representada? Apresente os cálculos
necessários à justificação.
2. Um satélite geostacionário descreve uma órbita circular à altitude de 35880 km e com
um período de rotação de 24 horas, independentemente da sua massa. Para estudar o
movimento de um satélite geostacionário no laboratório, um grupo de alunos fez uma
montagem experimental com um carrinho preso a uma mola sobre um braço giratório
em movimento circular uniforme. Com esta montagem os alunos realizaram três
experiências para estudar a dependência entre a aceleração centrípeta e a velocidade
angular (), o raio (r) da trajetória e a massa (m). Na tabela seguinte estão registados
1
os valores obtidos experimentalmente num primeiro ensaio para estudar a relação
ac = f(r).
Ensaio
massa/g
1.º
350
∆t10/s
19,50
19,41
19,65
∆tm/s
(A)
T/s
(B)
/rads-1
∆l /cm
F= k∆l /N
ac/ms-2
(C)
7,5
0,31
(D)
a) Selecione a opção que completa corretamente a afirmação.
Relativamente ao movimento de um satélite geostacionário, pode dizer-se que…
(A) …o satélite se move a elevadas altitudes no espaço, porque a essa altitude a
gravidade é nula.
(B) …quanto maior é a massa do satélite, maior é a sua velocidade orbital, pois maior
é a inércia.
(C) …a sua velocidade é constante, pois o satélite está com movimento circular
uniforme.
(D) …a sua velocidade orbital é tanto menor quanto maior é a altitude a que se
encontra em órbita.
b) Os gráficos A, B e C traduzem a variação da aceleração centrípeta com uma
variável u, em que u pode ser uma das variáveis dependentes: raio (r) da trajetória,
massa (m) e velocidade angular().
Associe cada gráfico a uma das funções seguintes:
1 - ac = f(r)
2 - ac = f()
c) Complete a tabela, determinando os valores de: (A), (B), (C) e (D).
d) Para obter os dados para as variáveis em estudo (aceleração em função de ),
mantiveram-se constantes outras variáveis na realização desta experiência. Quais
foram essas variáveis?
3. A figura representa um plano inclinado, no topo do qual se abandonou uma bola. A
bola desce o plano com aceleração constante.
Considere que a bola pode ser representada pelo seu centro de massa (modelo da
partícula material).
2
Na tabela seguinte, estão registados os tempos, t, que a bola demorou a percorrer as
distâncias, d, sucessivamente maiores, sobre esse plano, assim como os quadrados desses
tempos, t 2.
Calcule o módulo da aceleração da bola, no movimento considerado, a partir da equação
da reta que melhor se ajusta ao conjunto dos valores de d e de t 2 registados na tabela.
Apresente todas as etapas de resolução.
4. Numa outra situação, uma bola é abandonada de uma certa altura em relação ao solo,
caindo verticalmente em condições nas quais a resistência do ar pode ser considerada
desprezável.
Considere que a bola pode ser representada pelo seu centro de massa (modelo da
partícula material).
a) Considere um referencial unidimensional Oy, vertical, com origem no solo e
sentido positivo de baixo para cima.
Qual é o esboço do gráfico que pode representar a componente escalar da
velocidade da bola, vy, em relação ao referencial considerado, em função do tempo,
t, desde o instante em que é abandonada até chegar ao solo?
3
b) A bola cai e ressalta no solo. Nos esquemas seguintes, o vetor
representa a
aceleração da bola num ponto da descida situado a uma determinada altura em
relação ao solo.
Em qual dos esquemas seguintes o vetor,
representa a aceleração da bola no
ponto da subida situado à mesma altura?
5. Para fazer o estudo de um projeto de um escorrega para um aquaparque, de modo que
os utentes possam cair em segurança numa determinada zona da piscina, um grupo de
alunos simulou a situação na sala de aula, utilizando uma calha, um tabuleiro de areia e
um berlinde. Na tabela seguinte estão registados os valores das grandezas medidas
pelos alunos durante a atividade.
/m
/m
0.20
0.60
0.15
0.10
∆x/m
0.693
0.692
0.693
0.610
0.605
0.600
0.489
0.487
0.487
∆ /m
a) Selecione a expressão que permite calcular a velocidade de saída do berlinde da
calha para atingir o alcance horizontal (x) desejado.
(A)
(C)
(B)
(D)
4
b) Complete a tabela, calculando o valor do alcance médio.
c) Calcule a velocidade
com que o berlinde abandona a calha, para cada uma das
alturas h.
d) Selecione a expressão que permite calcular a altura a que deve ser largado o
berlinde para atingir o alcance horizontal (x) desejado.
(A)
(B)
(C)
(D)
e) De que altura deverá ser lançado o berlinde para que o alcance horizontal seja igual
à altura da mesa onde o berlinde foi abandonado?
6. Um bloco com uma massa de 1 kg desloca-se ao longo de uma superfície horizontal
com velocidade constante, quando inicia a descida de um plano inclinado de
comprimento 14,1 m. Durante a descida, a energia cinética do corpo aumenta de 50 J
para 98 J.
A
B
a) Calcule o tempo que o bloco demora a percorrer o percurso entre A e B. Apresente
todas as etapas de resolução.
b) Selecione a opção que completa corretamente a afirmação seguinte.
No trajeto entre A e B, a força resultante a atuar no bloco é de _____ e a inclinação
do plano é de ______.
(A) (B) (C) (D) -
[…] 34,4 N […] 30º
[…] 3,4 N […] 20º
[…]4,0 N […] 30º
[…]4,0 N […] 20º
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