Questões propostas

PEFQ11_Física_Final_Física_Tema1 22/12/11 15:23 Page 30A
Física | Unidade 1 | Movimentos na Terra e no Espaço
QUESTÕES PROPOSTAS
4.
Duas forças F»1 e F»2 são aplicadas num objeto 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.
F2
F2
F1
F1
A
B
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.
4.1.
Sejam F1 e F2 as intensidades das forças F»1 e F»2.
Selecione, das opções que se seguem, a que traduz uma relação correta.
(A) F1 + F2 = 8,0 * 0,4
(B) F1 - F2 = 8,0 * 0,5
(C) F1 - F2 = 8,0 * 0,4
(D) F1 + F2 = 8,0 * 0,4
4.2.
Admita que o objeto parte do repouso nas situações A e B.
Selecione, dos gráficos que se seguem, o que melhor poderá traduzir o valor da velocidade
do objeto nas situações A e B, ao fim de t segundos de movimento.
(A)
(B)
v
v
v
A
B
B
t
(D)
v
A
A
4.3.
(C)
B
A
B
t
t
t
Justifique a afirmação:
Nas situações A e B, a intensidade da reação normal é igual à intensidade do peso do objeto.
4.4.
Determine a intensidade das forças F»1 e F»2.
4.5.
Admita que num dado instante, a força F»1 deixa de atuar sobre o objeto, tanto na situação
A como na B.
4.5.1. Selecione a opção que traduz a alteração de movimento sofrida pelo objeto na situação A.
(A) O objeto passa a ter movimento uniformemente retardado até parar.
(B) O objeto continua a mover-se, com uma velocidade constante.
(C) O objeto passa a mover-se com uma aceleração de menor valor na direção e sentido
do eixo OX.
(D) O objeto continua a mover-se com a mesma aceleração.
4.5.2. Descreva o movimento do corpo na situação B.
30A
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Física | Unidade 1 | Movimentos na Terra e no Espaço
QUESTÕES PROPOSTAS
5.
Quando a trajetória do movimento é retilínea, a velocidade e a aceleração têm a mesma direção, podendo ter o mesmo sentido ou sentido oposto.
Na tabela seguinte encontra-se o valor da velocidade inicial e da aceleração (positivo ou
negativo atendendo ao sentido desses vetores sobre um eixo que coincide com a trajetória)
de uma caixa de massa 500 g em três situações distintas.
Situação
Valor da velocidade / m s-1
Valor da aceleração / m s-2
A
-1
-0,5
B
-1
+0,5
C
+1
-0,5
Valor da velocidade inicial e da aceleração de uma caixa em situações distintas.
5.1.
Selecione a opção que traduz corretamente a expressão do módulo do valor da velocidade
e da aceleração no instante inicial, expressa em km h-1 e em km h-2, respetivamente (em
qualquer situação descrita na tabela).
(A)
1
1
h
k2
j 1000 m
1000
e 0,5 *
1
1
3600
3600
(C)
1
1000
e 0,5 *
1
3600
h 1 k2
j 1000 m
h 1 k2
j 3600 m
(B)
h 1000 k 2
1000
e 0,5 * j
3600
3600 m
(D)
1
1000
e 0,5 *
1
3600
h 1
j 1000
h 1
j 3600
k
m
k2
m
5.2.
Classifique o movimento da caixa nas situações A, B e C, no instante inicial.
5.3.
Preveja em qual(ais) da(s) situação(ões) ocorrerá inversão do sentido do movimento.
Fundamente a previsão feita.
5.4.
Considerando as escalas 1 cm : 1 m s-1 e 1 cm : 0,5 m s-2, represente sobre um eixo OX a
velocidade e a aceleração no instante inicial, nas situações A e B.
5.5.
Na situação A, ao fim de t segundos de movimento, o módulo do valor da velocidade da
caixa é 6 m s-1.
5.5.1. Determine o valor de t.
5.5.2. Determine a distância percorrida pela caixa nesse intervalo de tempo, admitindo que parte da
posição x0 = 0 m.
5.6.
Considere a situação B, no instante inicial.
Selecione a opção que traduz uma afirmação verdadeira, relativamente a essa situação.
(A) A resultante das forças tem módulo 0,25 N e o sentido da velocidade inicial.
(B) A resultante das forças tem módulo 0,50 N e o sentido da aceleração.
(C) A resultante das forças tem módulo 0,25 N e o sentido da aceleração.
(D) A resultante das forças tem módulo 0,50 N e o sentido da velocidade inicial.
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Física | Unidade 2 | Comunicações
QUESTÕES PROPOSTAS
4.
Uma fonte emite ondas sonoras de 200 Hz. A uma distância de 3400 m da fonte está instalado um aparelho que regista a chegada das ondas através do ar e remete-as novamente
através de um fio metálico retilíneo. O comprimento de onda desse sinal sonoro, quando se
propaga no fio, é 17 m.
Determine o tempo de ida e volta das ondas.
Apresente todas as etapas de resolução.
5.
O eco é um fenómeno físico estudado em acústica.
5.1.
Para que dois sons consecutivos sejam percetíveis pelo ouvido humano, o intervalo de
tempo entre os mesmos deve ser igual ou superior a 0,100 s.
Considere uma pessoa, diante de uma grande parede vertical, a gritar, num local onde a velocidade do som é 340 m s-1. Determine, apresentando todas as etapas de resolução.
5.1.1. A distância para a qual o eco é ouvido 3,0 s após a emissão da voz.
5.1.2. A menor distância à parede que permite à pessoa, que está a emitir o som, distinguir a sua
voz e o respetivo eco.
5.2.
Para determinar a profundidade de um poço de petróleo, um técnico emitiu com uma fonte
sonora, na abertura do poço, ondas de frequência 220 Hz e comprimento de onda 1,5 m.
Decorridos 8,1 segundos, o técnico recebe o eco do som emitido.
O gráfico seguinte traduz a variação da velocidade do som com a temperatura, no interior
do poço.
vsom/m s-1
345
340
335
Variação do valor da
velocidade do som
com a temperatura,
no interior de um
poço.
-25
330
325
-15
-5
5
15
25
35
q/°C
5.2.1. Determine a profundidade do poço de petróleo.
5.2.2. Comente a seguinte afirmação: A temperatura do poço de petróleo está compreendida no
intervalo 268,15 K < q < 273,15 K.
5.2.3. Selecione a única opção que contém os termos que preenchem sequencialmente os espaços
seguintes, de forma a obter uma afirmação verdadeira.
Quando a temperatura do poço de petróleo aumenta __________________ das ondas sonoras
não se altera, ____________________ aumenta e ____________________ também aumenta.
(A) … a frequência… a velocidade… o período.
(B) … o comprimento de onda… a velocidade… a frequência.
(C) … a frequência… o comprimento de onda… o período.
(D) … o período… a velocidade… o comprimento de onda.
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Física | Unidade 2 | Comunicações
QUESTÕES PROPOSTAS
6.
SONAR é a sigla em inglês de SOund Navigation And Ranging, ou "navegação e determinação
da distância pelo som".
É um instrumento auxiliar da navegação marítima, capaz de emitir ultrassons na água e
captar os seus ecos, permitindo, assim, a localização de objetos na água, pois regista o intervalo de tempo entre a emissão e a receção do ultrassom.
6.1.
Explique como é que o SONAR contribui para deteção de objetos debaixo de água. Na explicação, entre outros aspetos, refira em que consiste o eco e o que são ultrassons.
6.2.
A velocidade média de um ultrassom na água do mar é de 1500 m s-1.
O operador de sonar de um barco pesqueiro observou no aparelho o registo de duas reflexões.
A primeira, 1/4 de segundo após a emissão do ultrassom, era correspondente a um cardume
que passava. A outra, recebida 2 segundos após a emissão, era de próprio fundo do mar.
Determine a que profundidade se encontrava o cardume e qual a profundidade do mar.
Apresente todas as etapas de resolução.
6.3.
Um barco de recreio está ancorado ao largo de uma ilha. No momento da ancoragem, o capitão observou que a âncora desceu 14,5 m abaixo do nível do sonar até atingir o fundo do
oceano naquele local. Querendo verificar se a sua aparelhagem de bordo estava bem aferida, repetiu a medição utilizando um sonar.
Com o sonar verificou que o intervalo de tempo entre a emissão do sinal e a posterior receção foi de 20,0 ms. Admita que o sonar foi utilizado na frequência de 100 kHz.
Com base na informação apresentada, selecione a única opção correta.
(A) Se a água for suficientemente homogénea, o módulo da velocidade da onda sonora será
constante e superior a 1200 m s-1.
(B) Para percorrer 29 m no ar, a onda sonora emitida pelo sonar levaria cerca de 2 ms.
(C) O comprimento de onda do pulso do sonar é igual a 10,5 mm.
(D) O sinal sonoro emitido pelo sonar propaga-se na água por ser uma onda do tipo transversal.
6.4.
O sonar de um submarino recebe as ondas refletidas pelo casco de um navio seis segundos
após a emissão das mesmas, sendo a velocidade de propagação do som na água do mar,
nas condições da medição, 1520 m s-1. Admita que as velocidades do navio e do submarino
são desprezíveis quando comparadas com a velocidade do som.
Determine a distância entre o submarino e o navio.
Apresente todas as etapas de resolução.
66B
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QUESTÕES PROPOSTAS
7.
Uma partícula carregada eletricamente penetra num
campo elétrico uniforme existente entre duas placas, A e
B, planas e paralelas. A figura mostra a trajetória curvilínea descrita pela partícula.
7.1.
Selecione a única alternativa que poderá apresentar a
causa da trajetória da partícula quando penetra no campo
elétrico existente entre as placas.
A
B
Trajetória de uma partícula num
(A) A partícula tem carga negativa e a placa A tem carga campo elétrico uniforme.
positiva.
(B) A partícula tem carga positiva e a placa A tem carga positiva.
(C) A partícula tem carga negativa e a placa B tem carga positiva.
(D) A partícula tem carga positiva e a placa B tem carga negativa.
7.2.
Explique o significado da expressão “campo elétrico uniforme”.
7.3.
Desenhe um vetor que possa representar a força elétrica que atua sobre a partícula quando
esta se encontra entre as placas.
7.4.
Comente a seguinte afirmação.
Se a partícula fosse colocada numa outra posição do campo, a força elétrica a que ficaria
submetida seria diferente.
8.
As linhas de campo de um campo elétrico foram idealizadas pelo físico inglês Michael Faraday. São um modo adequado de representar o campo elétrico e indicam a direção e o sentido
do campo em qualquer ponto. Em cada ponto de uma linha de campo, a direção do campo
elétrico é tangente à linha.
Classifique, justificando, cada uma das seguintes afirmações em verdadeiras (V) ou falsas
(F).
(A) O número de linhas de campo que saem ou que entram numa carga pontual é
proporcional ao valor da carga elétrica.
(B) As linhas de campo orientam-se da carga negativa para a carga positiva.
(C) O número de linhas de campo por unidade de área perpendicular às linhas é
proporcional à intensidade do campo.
(D) Para uma carga pontual positiva, as linhas de campo são paralelas entre si,
distribuem-se uniformemente e apontam “para fora” da carga.
(E) As linhas de campo “convergem” para cargas pontuais negativas.
(F) As linhas de campo do campo elétrico são sempre fechadas.
(G) As linhas de um campo elétrico uniforme são paralelas e equidistantes entre si.
9.
Cargas elétricas geram campo elétrico na região do espaço em que se encontram. A intensidade do campo gerado depende das propriedades do meio, do módulo da carga e da distância da carga ao ponto do campo.
9.1.
Considere duas cargas elétricas do mesmo módulo, Q, e sinais opostos, colocadas nos vértices inferiores de um triângulo equilátero.
Selecione, dos esquemas da figura seguinte, o que melhor representa o vetor que caracteriza o campo elétrico resultante no vértice superior do triângulo.
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QUESTÕES PROPOSTAS
(A)
(B)
(C)
E
(D)
E
E
E
+Q
-Q +Q
-Q +Q
-Q +Q
-Q
Campo elétrico resultante no vértice de um triângulo.
9.2.
Quatro cargas elétricas pontuais, de igual módulo, Q, estão
situadas nos vértices de um quadrado, como mostra a figura
à direita.
2
1
E
Selecione a única opção que refere quais devem ser os sinais
das cargas, Q1, Q2, Q3 e Q4, para que no centro do quadrado o
campo elétrico resultante tenha a direção e o sentido representados na figura.
4
(A) Q1 > 0, Q2 < 0, Q3 < 0 e Q4 > 0
3
Cargas pontuais nos
vértices de um quadrado e
campo elétrico criado no
centro do quadrado.
(B) Q1 > 0, Q2 > 0, Q3 < 0 e Q4 < 0
(C) Q1 > 0, Q2 < 0, Q3 < 0 e Q4 > 0
(D) Q1 < 0, Q2 < 0, Q3 > 0 e Q4 > 0
10.
As seguintes representações esquemáticas mostram as linhas de campo elétrico criado
por duas cargas elétricas pontuais, 1 e 2.
(I)
1
P
(II)
2
1
(III)
P
2
1
(IV)
Linhas de campo elétrico
criadas por duas cargas
elétricas pontuais.
10.1.
1
P
P
(V)
2
1
P
Indique, justificando,…
10.1.1. … o sinal das cargas 1 e 2, em cada um dos esquemas representados.
10.1.2. … qual é a carga com maior módulo no esquema IV.
10.2. Refira a direção e o sentido do vetor campo elétrico, no ponto P, no esquema V.
72B
2
2
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QUESTÕES PROPOSTAS
7.
O funcionamento de uma fibra ótica baseia-se no fenómeno designado reflexão total.
7.1.
Explique em que consiste o ângulo limite.
7.2.
Refira duas condições que deverão ocorrer para que seja possível observar o fenómeno de
reflexão total.
7.3.
Um raio luminoso incide na superfície de separação água-ar, sendo o ângulo de incidência
40°. Sabendo que o índice de refração da água é 1,33, explique se ocorrerá reflexão total.
Fundamente a resposta.
8.
Um raio de luz monocromática propaga-se no interior de uma fibra com uma velocidade
1,8 * 108 m/s, como mostra a figura, sendo o ar o meio que a rodeia (nar = 1,0).
Seleciona a única alternativa que traduz a expressão que permite determinar o seno do
ângulo limite (sin q‘) para a superfície de separação fibra-ar.
Propagação de
um raio de luz no
interior de uma
fibra ótica.
(A) sin q =
3,0 * 108
1,8 * 108
(B) sin q =
(C) sin q = 1,8 * 108 + 3,0 * 108
9.
q
1,8 * 108
3,0 * 108
(D) sin q = 3,0 * 108 - 1,8 * 108
Um raio luminoso de comprimento de onda 600 nm propaga-se no ar e incide no extremo
de uma fibra ótica formando um ângulo q com o eixo da fibra. O índice de refração do núcleo
da fibra, n1, é 1,50 e do revestimento, n2, é 1,45. A figura representa um corte longitudinal
da fibra ótica.
n2
n1
q
Corte longitudinal
de uma fibra ótica.
n2
9.1.
Determine a razão entre a velocidade da radiação no meio 1 e no meio 2, exprimindo-a com
três algarismos significativos.
9.2.
Calcule o comprimento de onda do raio luminoso no núcleo da fibra.
9.3.
Determine o valor máximo do ângulo q, de modo a que ocorra reflexão total no interior da
fibra ótica.
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QUESTÕES PROPOSTAS
10.
O índice de refração, n, de um vidro de quartzo depende do comprimento de onda da luz de
acordo com o gráfico seguinte.
Índice de refração
1,48
1,47
90°
60°
1,46
1,44
300
400
500 600 700
q
800 λ/nm
Índice de refração do quartzo
para diferentes radiações.
10.1.
Ar
Quartzo
Refração ar-quartzo.
Utilizando uma régua, faça uma estimativa do comprimento de onda da radiação para a
qual o índice de refração é 1,46.
10.2. Determine o ângulo de refração, q, para radiação de comprimento de onda 400 nm.
10.3. Indique, justificando, se a afirmação seguinte é verdadeira ou falsa.
Para a radiação visível ]400 ; 700[ nm, quanto maior é o comprimento de onda da radiação
maior é o ângulo de refração no quartzo.
11.
Um feixe luminoso constituído por luz azul e vermelha ao propagar-se no ar incide sobre
uma superfície de vidro. O índice de refração do vidro para a luz azul é maior do que para a
vermelha.
11.1.
Indique, justificando, qual das radiações, azul ou vermelha, se propaga com maior velocidade
no vidro.
11.2.
Dos esquemas seguintes, selecione o único que traduz corretamente o trajeto da radiação
azul (A) e da radiação vermelha (V).
(A)
(B)
Ar
Vidro
V
A
(C)
Refração das radiações azul e vermelha
na passagem do ar
para o vidro.
86B
V
Ar
Vidro
A
(D)
Ar
Vidro
Ar
Vidro
V
A
A
V