4Teste_12CT1_3 2013_14

4º TESTE DE AVALIAÇÃO
Departamento de Matemática e Ciências Experimentais
Física – 12.º Ano
4º Teste de Avaliação
Turma 12º CT1/3
24/03/2014
Prof. Luís Perna
Duração: 90 minutos
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Grupo I
1. Um sistema de dois corpos maciços e homogéneos, A e B, está em equilíbrio
totalmente imerso em água, como indica a figura. Os dois corpos encontram-se ligados
entre si por um fio f, de massa desprezável.
3
O corpo A é de madeira e tem o volume de 500 cm ; o corpo B é de uma liga metálica
3
3
-3
e tem o volume de 30 cm . A densidade da madeira é 0,60 x 10 kg m e a densidade
3
-3
da água é 1,0 x 10 kg m .
1.1. Represente as forças que atuam em cada um dos corpos. Tenha em atenção o tamanho relativo
dos vetores.
1.2. Calcule a densidade da liga metálica de que é feito o corpo B.
1.3. Num dado instante corta-se o fio f. O corpo A sobe.
Calcule a fração do volume do corpo A que permanece imersa em água na nova posição de
equilíbrio.
1.4. Se um corpo C esférico, for abandonado à superfície e se este descer até ao fundo do recipiente.
Durante a descida, pode afirmar-se que:
(A) O módulo da impulsão é igual ao módulo do peso do corpo e o movimento é uniforme.
(B) O módulo da impulsão é menor do que o módulo do peso do corpo e o movimento é
uniformemente retardado.
(C) O módulo da impulsão é maior do que o módulo do peso do corpo e o movimento é
uniformemente acelerado.
(D) O módulo da impulsão é igual ao módulo do peso do corpo e o movimento é uniformemente
acelerado.
(E) O módulo da impulsão é menor do que o módulo do peso do corpo e o movimento é
uniformemente acelerado.
2. Um corpo maciço e homogéneo é feito de um material de massa volúmica
.
O corpo está preso ao fundo de um recipiente por um fio esticado de massa
desprezável. O recipiente contém um líquido de massa volúmica l
= 2.
Selecione a alternativa que permite escrever uma afirmação correta.
1
2º PERÍODO
O módulo da tensão que o fio exerce no corpo é...
(A) ...maior do que o módulo do peso do corpo.
(B) ...igual ao módulo do peso do corpo.
(C) ...igual ao módulo da impulsão que o líquido exerce no corpo.
(D) ...maior do que o módulo da impulsão que o líquido exerce no corpo.
(E) ...zero.
3. No decurso da atividade experimental que a figura ilustra,
observou-se o efeito das diferentes forças exercidas no prato da
balança em três fases da imersão de um corpo em água.
Em I, o corpo suspenso por um fio encontra-se parcialmente
imerso; em II, o corpo, ainda suspenso, está totalmente imerso;
em III, o corpo está assente no fundo do recipiente e sem que o
fio exerça qualquer tensão.
Sejam PI, PII e PIII os valores indicados pela balança nas três situações.
Qual das seguintes relações é verdadeira?
(A) PII = PI
(B) PII < PI
(C) PII = PIII
(D) PII > PIII
(E) PII > PI
4. Aproxima-se uma esfera carregada positivamente do botão do eletroscópio, no estado neutro. A alínea
que representa a configuração das folhas do eletroscópio e as respetivas cargas é:
5. Analise as seguintes observações experimentais referentes a corpos que nunca estiveram um contacto
uns com os outros:
- Dois corpos X e Y atraem-se.
- O corpo X repele os dois corpos Z e U.
- O corpo Y atrai os dois corpos T e V.
Destas observações podemos inferir que os corpos:
(A) X e Y têm cargas do mesmo sinal.
(B) Z e V atraem-se mutuamente.
(C) T e V atraem-se mutuamente.
(D) Z e U repelem-se mutuamente.
(E) T e U atraem-se mutuamente.
2
4º TESTE DE AVALIAÇÃO
Grupo II
-2
Neste grupo utilize g = 9,80 m s
6. Pretende-se determinar o coeficiente de viscosidade da glicerina a partir do cálculo da velocidade
terminal de uma pequena esfera em queda no líquido. Para isso os alunos procederam do seguinte
modo:
- Mediram os diâmetros das esferas com um Palmer e calcularam o respetivo volume.
- Utilizaram uma balança mediram a massa das esferas e determinaram a massa volúmica do material
que as constitui.
- Determinaram a densidade do líquido, medindo um certo volume e medindo a respetiva massa.
- Encheram uma proveta de 1,5 L com glicerina, evitando bolhas de ar.
- Colocaram duas marcas na proveta, num local onde as esferas parece que caem c om velocidade
constante, verificando a horizontalidade das mesmas.
- Com uma fita métrica mediram a distância d entre as marcas.
- Deixaram cair uma esfera e mediram o intervalo de tempo que esta levou a percorrer a distância d
entre as marcas.
- Repetiram os ensaios e utilizaram esferas de diâmetros diferentes.
Registaram numa tabela os resultados numéricos obtidos e depois de alguns cálculos construíram um
gráfico. Por regressão linear, calcularam a equação da reta que passa pelos pontos assinalados.
Gráfico
Para determinar a massa volúmica do líquido utilizaram uma proveta com o volume de 50,0 mL e
mediram a respetiva massa na balança, m = 62,88 g.
A massa volúmica das esferas também foi determinada e obtiveram m = 7,79 x 10 kg/m .
3
3
6.1. Uma esfera de metal cai num líquido viscoso, contido numa proveta.
Represente as forças que atuam na esfera quando esta está no interior do líquido antes de atingir
a velocidade terminal (situação 2 da figura), tenha em conta o tamanho relativo dos vetores. Faça
a respetiva legenda.
3
2º PERÍODO
6.2. Classifique o movimento inicial duma esfera no interior do líquido?
6.3. A esfera acaba por atingir a velocidade terminal. Porquê?


6.4. Quando um corpo cai no interior de um fluido está sujeito a uma força de atrito igual a F  k  v ,
em que a constante k depende da forma do corpo (k = 6πr para uma esfera de raio r) e η é o coeficiente
de viscosidade. Nestas condições, o corpo atinge uma velocidade terminal cujo módulo, no caso de uma
esfera, é dado por:
vt 
2g (  m    ) 2
r
9
onde  m e   são, respetivamente, as massas volúmicas do metal da esfera e do fluido.
Demonstre partindo da equação vetorial da segunda lei de Newton aplicada ao movimento da esfera,
que o módulo da velocidade terminal para uma esfera num fluido é dado pela expressão acima indicada.
6.5. O que representa o declive da reta anterior? Obtenha, a partir dele, o coeficiente de
viscosidade do líquido.
6.6. O coeficiente de viscosidade de um fluido obtido a partir da medida da velocidade terminal de um
corpo em queda nesse fluido é...
(A) ...diretamente proporcional ao raio da esfera utilizada.
(B) ...diretamente proporcional ao módulo da velocidade terminal.
(C) ...inversamente proporcional ao módulo da velocidade terminal.
(D) ...inversamente proporcional ao volume da esfera utilizada.
6.7. A temperatura do líquido influenciará o valor do coeficiente de viscosidade? Justifique.
6.8. A Unidade SI de coeficiente de viscosidade é:
(A) Pa s ou kg m s
-1
-1
(B) Pa s ou kg m s
-1
-1
(C) Pa s ou kg m s
(D) Pa s
-1
-1
-1
ou kg m s
-1
COTAÇÕES DO TESTE DE AVALIAÇÃO
QUESTÕES
1.1
1.2
1.3
1.4
2
3
4
5
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
COTAÇÕES
12
40
28
12
12
12
12
12
6
6
6
10
10
8
6
8
FIM
4