Escola Secundária de Casquilhos FQA11

Escola Secundária de Casquilhos
FQA11 - APSA1 - Unidade 1- Correção
_____________________________/_____________________________
GRUPO I
(Exame 2013 - 2ª Fase)
1. (B)
2.
OU
3.
3.1. Para que a intensidade média da radiação solar seja 1,3 x 103 Wm-2 é necessário que o painel seja
perpendicular à direção da radiação incidente.
Estando com essa orientação, a área do painel pode ser qualquer dado que para a mesma distância ao Sol
a intensidade da radiação incidente no painel é constante. [A potência média da radiação e a área do
painel são, no mesmo local e para a mesma orientação, diretamente proporcionais: I = P/A; I = 1,3 x 10 3
Wm-2 = constante.
3.2.
GRUPO III
(Exame 2013 - 2ª Fase)
1. (D)
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2. A energia dissipada traduz-se numa diminuição de energia mecânica do sistema bola + Terra.
A velocidade terminal é constante logo a variação de energia cinética da bola é nula.
Variação de energia potencial gravítica do sistema bola + Terra:
Como a variação de energia mecânica é igual à soma da variação de energia cinética com a variação de
energia potencial, conclui-se que a variação de energia mecânica é igual à variação de energia potencial:
Assim a energia dissipada é: 2,0 x 10-2 J.
OU
A energia dissipada corresponde ao simétrico do trabalho das forças dissipativas.
Como o movimento é uniforme a resultante das forças é nula. Assim a resultante das forças dissipativas
(resistência do ar) é simétrica do peso e o seu trabalho é:
Conclui-se que a energia dissipada é: 2,0 x 10-2 J.
OU
Como a velocidade terminal é constante, a variação de energia cinética é nula e, consequentemente, o
trabalho da resultante das forças é também nulo.
Assim o trabalho da resistência do ar (força dissipativa) é simétrico do trabalho do peso
O módulo do trabalho da resistência do ar é igual à energia dissipada: 2,0 x 10-2 J.
3.1. (A)
A velocidade da bola tem a direção e o sentido do movimento, ou seja, direção paralela ao plano e sentido
negativo do eixo dos xx (subida).
Como o movimento de subida é retardado, a aceleração tem sentido oposto à velocidade (sentido positivo
do eixo dos xx).
3.2. (D)
Na ausência de forças dissipativas a energia mecânica do sistema bola + Terra permanece constante.
Tomando como referência para medição da energia potencial a posição inicial:
A altura máxima atingida pela bola, hmáx, é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade de
lançamento .
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OU
O trabalho da resultante das forças é igual à variação de energia cinética.
Como a resultante das forças e a massa são contantes, e o módulo do deslocamento máximo é
proporcional à altura máxima, conclui-se que a altura máxima é diretamente proporcional ao quadrado da
velocidade.
3.3.
GRUPO VI
(Exame 2013 - 1ª Fase)
1. Cálculo do deslocamento do balão:
no intervalo de tempo considerado a velocidade permanece constante logo o valor do deslocamento do
balão é:
Cálculo do trabalho realizado pelo peso do balão:
OU
Cálculo da variação de altura do balão:
no intervalo de tempo considerado a velocidade permanece constante logo o valor do deslocamento do
balão é:
Como o balão desce na vertical a sua altura diminui de um valor idêntico, isto é:
Cálculo do trabalho realizado pelo peso do balão:
2. (A)
Do gráfico decorre que a aceleração, declive da tangente ao gráfico, não permanece constante durante a
queda. Conclui-se que a resistência do ar não é desprezável.
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A força de resistência do ar é uma força dissipativa cujo trabalho se traduz numa diminuição de energia
mecânica do sistema balão + Terra.
3. (D)
A energia potencial gravítica do sistema balão + Terra é diretamente proporcional à altura medida em
relação a um determinado nível de referência.
GRUPO VII
(Exame 2013 - 1ª Fase)
1. Cálculo do valor médio do intervalo de tempo:
Cálculo do valor mais provável do módulo da velocidade da esfera em B:
2.
2.1. Tempo de queda OU tempo de voo OU intervalo de tempo decorrido desde o instante em que passa
no ponto B até ao instante em que atinge o ponto E OU equivalente.
2.2. Equação da reta de ajuste aos dados experimentais:
em que A designa o alcance e vB o módulo da velocidade de lançamento da esfera.
O módulo da velocidade de lançamento pode ser determinado a partir da projeção no eixo horizontal do
movimento da esfera (movimento uniforme):
Como de A para B se desprezam as forças dissipativas há conservação da energia mecânica (a reação
normal não realiza trabalho).
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Admitindo válido o modelo da partícula material:
GRUPO I
(Exame 2013 - Época Especial)
1.(D)
2.(A)
3. Na resposta, são apresentados os seguintes tópicos:
A) O trabalho realizado pelo peso do fruto é simétrico da variação da energia potencial do sistema fruto +
Terra.
B) Como esta variação da energia potencial depende apenas da diferença de altura entre as posições
inicial e final do fruto, conclui-se que o trabalho realizado pelo peso de um fruto, quando este cai da
árvore para o solo, é independente da forma da trajetória descrita pelo fruto.
OU
A) O peso é uma força conservativa.
B) Assim, o trabalho realizado pelo peso do fruto depende apenas da diferença de altura entre as posições
inicial e final do fruto, pelo que se conclui que o trabalho realizado pelo peso de um fruto, quando este cai
da árvore para o solo, é independente da forma da trajetória descrita pelo fruto.
4.
4.1. (B)
4.2. (B)
4.3. Na resposta, são apresentadas as seguintes etapas de resolução:
A) Cálculo da intensidade da força gravítica exercida pela Terra sobre a Lua (Fg = 1,988 × 1020 N).
B) Cálculo do módulo da aceleração da Lua, no movimento de translação referido (a = 2,70 × 10-3 m s-2).
C) Determinação do quociente entre o módulo da aceleração da Lua, no movimento de translação
referido, e o módulo da aceleração do fruto, no movimento de queda considerado (aLua /afruto = 2,7×10-4)
(ver nota).
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GRUPO V
(Exame 2012 - 2ª Fase)
1.
1.1. (B)
A distância percorrida é uma grandeza escalar maior ou igual que zero que ao longo do tempo nunca pode
diminuir. Antes de se iniciar o movimento a distância percorrida é nula. Durante a queda a distância
percorrida vai aumentando no decurso do tempo. Depois de atingir o solo o objeto para e, em
consequência, a distância percorrida permanece constante.
1.2. (C)
No intervalo de tempo considerado, a posição varia linearmente com o tempo, o que significa que a
velocidade do objeto de papel permanece constante.
Se a velocidade é constante a resultante das forças tem que ser nula. Assim a força de resistência do ar
deve ser simétrica da força gravítica.
1.3. A energia dissipada traduz-se numa diminuição de energia mecânica do sistema objeto de papel +
Terra.
No intervalo de tempo considerado a posição varia linearmente com o tempo, o que significa que a
velocidade do objeto de papel permanece constante. Assim, a variação de energia cinética é nula.
Cálculo da variação de energia potencial gravítica:
Como a variação de energia mecânica é igual à soma da variação de energia cinética com a variação de
energia potencial, conclui-se que a variação de energia mecânica é igual à variação de energia potencial:
Conclui-se que a energia dissipada é 1,3 x 10-3J
2.1.
Na queda livre a resultante das forças é a força gravítica. Sendo uma força constante o movimento é
uniformemente acelerado (movimento retilíneo com aceleração constante): o módulo da velocidade
aumenta proporcionalmente ao tempo decorrido.
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Como o corpo desce, y deve diminuir com o tempo já que o sentido positivo é o ascendente. O módulo da
velocidade aumenta logo o módulo do declive do gráfico posição-tempo tem que aumentar ao longo do
tempo.
2.2. (B)
O papel inicia o movimento com velocidade nula e a aceleração é a da gravidade que aponta para baixo
(sentido negativo de acordo com a convenção escolhida):
2.3. (D)
2.4.(A)
A aceleração da gravidade não depende da massa do corpo, logo como caem ambos da mesma altura
atingem o solo com a mesma velocidade.
A energia cinética aumenta com a massa do corpo, assim a esfera metálica terá, para a mesma velocidade,
maior energia cinética.
GRUPO V
(Exame 2012 - 1ª Fase)
1.
1.1. A velocidade tem direção tangente à trajetória e sentido do movimento.
A aceleração tem direção radial (OU perpendicular à tangente à trajetória) e sentido centrípeto (OU para o
centro da trajetória).
1.2.
OU
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1.3. (A)
A aceleração não depende da massa [apenas depende do período e do raio da trajetória] logo permanece
constante.
A força resultante é, para a mesma aceleração, diretamente proporcional à massa do conjunto (carrinho +
sobrecargas).
2.
2.1. O declive da reta corresponde à intensidade da resultante das forças aplicadas no carrinho.
O movimento retilíneo de descida da rampa é acelerado (a soma dos trabalhos é positiva), logo o trabalho
da resultante das forças pode ser escrito do seguinte modo:
Da expressão anterior conclui-se que a intensidade da força resultante, considerada constante, é igual ao
declive do gráfico da soma dos trabalhos em função da distância [W = W (d)]
2.2. Como a velocidade é constante não há variação de energia cinética (∆Ec = 0)
Como o carrinho sobe a energia potencial gravítica do sistema carrinho + Terra aumenta, ou seja, a
variação de energia potencial é positiva (∆Ep > 0)
Em consequência, a energia mecânica do carrinho, soma das energias cinética e potencial, terá que
aumentar (∆Ec+∆Ep = ∆Em > 0). Portanto, não há conservação de energia mecânica (a energia mecânica
do sistema não é constante).
OU
Como a velocidade é constante a energia cinética é constante (Ec = constante).
Como o carrinho sobe a energia potencial gravítica do sistema carrinho + Terra aumenta, ou seja, não é
constante (Ep  constante).
Então Em = Ec + Ep  constante
3. (D)
O gráfico mostra que o som emitido contém um conjunto diversificado de harmónicos. Trata-se, portanto,
de um som complexo.
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GRUPO V
(Exame 2011 - 2ª Fase)
1.
2. Com o cronómetro mede-se o tempo t necessário para que o carrinho percorra a distância d medida
com a fita métrica.
Admitindo que se trata de um movimento uniformemente acelerado e que o carrinho parte do repouso,
determina-se o módulo da aceleração com base na equação das posições:
Conhecendo a aceleração e o tempo, determina-se o valor da velocidade do carrinho no final da rampa:
3. (A)
Extrapolando a linha do gráfico, prolongando-a para um valor de energia cinética correspondente a 2,00
m, encontra-se 0,170 J para a energia cinética:
4. (A)
O prolongamento da linha do gráfico da energia cinética em função da distância até se encontrar o zero da
distância percorrida deve corresponder a uma energia cinética nula.
Por outro lado:
O declive do gráfico da energia cinética em função da distância (ma) aumenta com a massa do sistema.
GRUPO VI
(Exame 2011 - 2ª Fase)
1. (C)
Há inversão sempre que a componente escalar da velocidade muda de positiva para negativa ou viceversa.
Logo, o sentido do movimento do carrinho inverte-se nos instantes 3,9 s e 5,0 s. O instante 5,0 s pertence
ao intervalo de tempo [4,8; 5,2] s.
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2. No intervalo [0,0; 1,4] s pode considerar-se que a velocidade aumenta proporcionalmente ao tempo,
considerando assim que o gráfico v(t) é linear. O carrinho parte do repouso e ao fim de 1,4 s o módulo da
sua velocidade é 0,40 m s-1.
A distância percorrida é igual ao módulo do deslocamento que se pode obter a partir da área entre a curva
do gráfico e o eixo dos tempos (área de um triângulo):
OU
No intervalo [0,0; 1,4] s pode considerar-se que o movimento é uniformemente acelerado. O valor da
aceleração é:
A distância percorrida é igual ao módulo do deslocamento que se determina a partir da equação das
posições.
A velocidade inicial do carrinho é nula, portanto:
3. (B)
No instante t = 3,4 s a componente escalar da velocidade é positiva, portanto o carrinho move-se no
sentido arbitrado como positivo (a velocidade tem o sentido positivo do eixo dos xx). Nesse instante o
movimento do carrinho é retardado (o módulo da velocidade diminui) logo a aceleração tem sentido
oposto à velocidade.
GRUPO I
(Exame 2011 - 1ª Fase)
1. Movimento retilíneo uniforme
2. (D)
A força gravítica é exercida pela Terra e a força normal pela superfície horizontal. Ambas atuam sobre o
carrinho. Sendo aplicadas no mesmo corpo não constituem um par ação-reação. Como estas duas forças
se anulam são simétricas, portanto têm a mesma intensidade.
3. “Tornar a estrada mais lisa” significa diminuir a intensidade da força de atrito. A força de atrito é a
força resultante. A uma força resultante de menor intensidade corresponde uma aceleração de menor
módulo. Como o movimento é retardado tal implica, para a mesma velocidade inicial, um maior intervalo
de tempo até parar e, em consequência, um maior deslocamento.
4. Cálculo do período:
Cálculo da velocidade angular:
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GRUPO II
(Exame 2011 - 1ª Fase)
1. 0,5 mm
2. A energia dissipada diminui com a diminuição da distância percorrida.
A intensidade da força de atrito não depende da distância percorrida.
3.
3.1. Trabalho das forças não conservativas:
O trabalho das forças não conservativas corresponde ao trabalho da força de atrito. Admitindo que a força
de atrito é constante, calcula-se a intensidade da força de atrito a partir do valor do trabalho desta força:
OU
Admitindo que a força de atrito é constante o movimento é uniformemente acelerado:
Intensidade da força resultante:
A força resultante é paralela à direção do movimento:
Intensidade da força de atrito:
3.2. (A)
Ao ser colocada a sobrecarga a força de compressão exercida na rampa pelo conjunto paralelepípedo +
sobrecarga aumenta. Os materiais em contacto e a inclinação permanecem constantes, assim como o
coeficiente de atrito cinético (característica dos dois materiais em contacto em movimento relativo).
GRUPO III
(Exame 2011 - Época Especial)
1.1. (B)
1.2. (C)
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1.3. A resolução deve apresentar as seguintes etapas:
A) Determinação da variação de energia cinética (∆Ec = -1,80 J).
B) Determinação da intensidade da resultante das forças não conservativas (F = 0,90 N).
1.4. (A)
2. (D)
GRUPO IV
(Exame 2011 - Época Especial)
1.1. A resposta deve apresentar os seguintes tópicos:
A) A trajetória não é retilínea (ou equivalente), pelo que a [direção da] velocidade é diferente em cada
ponto da trajetória [descrita pelo telescópio].
B) Assim, [como a velocidade não se mantém constante,] a aceleração do telescópio não é nula.
OU
A) A trajetória não é retilínea (ou equivalente), pelo que a resultante das forças aplicadas no telescópio
não é nula.
B) Assim, [pela segunda lei de Newton,] a aceleração do telescópio não é nula.
1.2. A resolução deve apresentar as seguintes etapas:
A) Determinação do valor da velocidade do telescópio (v = 7,55 ×103 m s-1).
B) Determinação do tempo que o telescópio demora a descrever uma órbita completa (t = 5,8 × 103 s).
2. (A)
3. (A)
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