gabarito - 2º turno - 2ª serie - 2016

COLÉGIO PEDRO II – CAMPUS TIJUCA II
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
COORDENADOR: PROFESSOR JOSÉ FERNANDO
2ª CERTIFICAÇÃO/2016 - FÍSICA – 2a SÉRIE – 2o TURNO
PROFESSORES: ROBSON / JULIEN / J. FERNANDO / BRUNO / THIAGO / RONALDO
GABARITO
ATENÇÃO
Verifique se a prova que esta recebendo consta de quatro páginas numeradas de 1 a 4 e impressas com:
 1ª parte – quatro questões objetivas.
 2ª parte – seis questões discursivas.
1a PARTE – OBJETIVA – 1,0 ponto
1a QUESTÃO (0,25 ponto)
Em um experimento que valida a conservação da
energia mecânica, um objeto de 4,0kg colide horizontalmente com uma mola relaxada, de constante
elástica de 100N/m. Esse choque a comprime
1,6cm. Qual é a velocidade, em m/s, desse objeto,
antes de se chocar com a mola?
(A) 0,020
(C) tangenciais de A e de B são iguais, porém a velocidade angular de A é menor que a velocidade
angular de B.
(D) angulares de A e de B são iguais, porém a velocidade tangencial de A é maior que a velocidade
tangencial de B.
(E) angular de A é maior que a velocidade angular
de B, porém ambas têm a mesma velocidade tangencial.
(B) 0,40
(C) 0,080
4a QUESTÃO (0,25 ponto)
(D) 0,13
Considere uma pedra em queda livre e o Professor Bruno em um carrossel que gira com velocidade
angular constante. Sobre o movimento da pedra e da
criança, é correto afirmar que
2a QUESTÃO (0,25 ponto)
Um elevador de 500kg deve subir uma carga de
2,5 toneladas a uma altura de 20 metros, em um
tempo inferior a 25 segundos. Qual deve ser a potência média mínima do motor do elevador, em kW?
Dado: g = 10m/s2.
(A) 20
(B) 16
(C) 24
(A) a aceleração da pedra varia e a criança gira com
aceleração nula.
(B) a pedra cai com aceleração nula e a criança gira
com aceleração constante.
(C) ambas sofrem acelerações de módulos constantes.
(D) a aceleração em ambas é zero.
(E) O professor Bruno está feliz.
1 – Colégio Pedro II - Campus Tijuca II
(E) 0,22
(D) 38
(E) 15
3a QUESTÃO (0,25 ponto)
Duas polias, A e B, de raios R e R', com R < R',
podem girar em torno de dois eixos fixos e distintos,
interligadas por uma correia. As duas polias estão
girando e a correia não escorrega sobre elas. Então
pode-se afirmar que a(s) velocidade(s)
(A) angular de A é menor que a de B, porque a velocidade tangencial de B é maior que a de A.
(B) angular de A é maior que a de B, porque a velocidade tangencial de B é menor que a de A.
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PROVA 2a CERTIFICAÇÃO DE FÍSICA
2ª SÉRIE – 2O TURNO
Ensino Médio
GABARITO
RESPOSTA DA 1a PARTE
1a Q
(A)
(B)
(C)
(D)
2a Q
(A)
(B)
(C)
(D)
3a Q
(A)
(B)
(C)
(D)
4a Q
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
(E)
(E)
(E)
ATENÇÃO
I. Não é permitido rasurar o quadro de respostas.
II. Marque apenas uma opção em cada questão.
III. Não é permitido o uso do corretor.
2a PARTE – DISCURSIVA – 6,0 pontos
5a QUESTÃO (1,0 ponto)
Uma criança com uma bola nas mãos está sentada em um “gira‐gira” que roda com velocidade angular constante e frequência de 0,25Hz Considerando que a distância da bola ao centro do “gira‐gira” é 2,0m determine o
módulo da velocidade linear da bola, em relação ao chão.
Considerando o movimento circular uniforme (MCU) podemos afirmar que a aceleração
presente é somente a centrípeta. Logo, podemos escrever:
vtangencial = vlinear = 2 ×  × f × R  vlinear = 2 ×  × 0,25 × 2
Logo:
vlinear = m/s
6a QUESTÃO (1,0 ponto)
No ponto de contato entre as engrenagens A e B a velocidade tangencial tem que apresentar o mesmo valor numérico, pois elas não devem escorregar. Logo: vA = vB (no ponto de
contato. Para que a transmissão seja perfeita, cada dente da engrenagem A tem que se encaixar perfeitamente em um dente da engrenagem B, ou seja, a velocidade em número de
dentes por segundo tem que ter o mesmo valor para as duas engrenagens. Como a engrenagem A tem metade dos dentes da engrenagem B, podemos concluir que enquanto A dá uma
volta completa B deu meia volta, portanto:
vB = 100rpm ÷ 2  vB = 50rpm
Quanto ao sentido de rotação da engrenagem B, podemos explicar pela figura:
A engrenagem B gira no sentido anti-horário.
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2 – Colégio Pedro II - Campus Tijuca II
Considere as três engrenagens acopladas simbolizadas na figura. A engrenagem A tem 50 dentes e gira no sentido horário, indicado na figura, com velocidade angular de 100rpm (rotação por minuto). A engrenagem B tem 100 dentes e a C tem 20 dentes. Determine a velocidade angular de rotação (em rpm)
da engrenagem B e diga em que sentido ela gira.
PROVA 2a CERTIFICAÇÃO DE FÍSICA
2ª SÉRIE – 2O TURNO
Ensino Médio
GABARITO
7a QUESTÃO (1,0 ponto)
Quando um carro executa uma curva, com módulo da velocidade constante, ele está acelerado? Justifique
sua resposta com base em fundamentos físicos.
Sendo a velocidade constante o movimento é dito uniforme, mas ao executar uma curva
há variação na direção do vetor velocidade logo está presente a aceleração centrípeta (mede
a rapidez com que muda de direção o vetor velocidade). Dessa forma podemos afirmar que o
movimento é acelerado.
Somente o movimento retilíneo uniforme (MRU) não apresenta nenhuma forma de aceleração.
8a QUESTÃO (1,0 ponto)
Um bloco de massa 0,20kg desce deslizando sobre a superfície, que é considerada como ideal (sem atrito), mostrada na figura. No ponto A, a 60cm acima
do plano horizontal EBC, o bloco tem uma velocidade de 2,0m/s. Determine a
velocidade ao passar pelo ponto B e diga se esta velocidade seria maior, menor
ou igual, caso o bloco fosse mais pesado. Despreze quaisquer forças dissipativas. Considere g = 10 m/s2.
Considerando o sistema conservativo, não há perda de energia. Assim, podemos escrever:
m × v2A
m × v2B
= m × g × hB +
2
2
Simplificando a massa m e considerando hB = 0, temos:
EAmecânica = EBmecânica  m × g × hA +
3 – Colégio Pedro II - Campus Tijuca II
v2A
v2B
22
v2B
g × hA +
= g × hB +
 10 × 0,6 +
= 10 × 0 +
2
2
2
2
Logo:
v2B
8=
 vB = √16
2
Assim:
vB = 4,0m/s
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PROVA 2a CERTIFICAÇÃO DE FÍSICA
2ª SÉRIE – 2O TURNO
Ensino Médio
GABARITO
9a QUESTÃO (1,0 ponto)
Um objeto com massa igual a 1,0kg é lançado para cima na direção vertical com velocidade inicial v o = 10m/s.
Quando ele retorna ao ponto de partida, a sua velocidade tem módulo igual a 8,0m/s. Calcule o módulo do
trabalho realizado pela força de resistência do ar, em joules, ao longo de todo o trajeto do objeto.
Considerando O trabalho da força peso é nulo, pois o corpo está na mesma posição nas
⃗⃗ e a força de resistência do ar
duas situações. Como somente agem no corpo a força peso P
⃗ ar e que somente essa última realiza trabalho, provocando variação da energia cinética. ApliF
cando, então, o teorema da energia cinética, podemos escrever:
m
1
WP⃗ + WF⃗ ar = ∆EC  0 + WF⃗ ar =
× (v2f  v2o )  WF⃗ ar = × (82  102 )
2
2
Logo:
1
WF⃗ ar = × (64  100)  WF⃗ ar = 18J
2
Portanto:
|WF⃗ ar | = 18J
10a QUESTÃO (1,0 ponto)
Durante a Segunda Guerra Mundial, era comum o ataque com bombardeiros a alvos inimigos por meio de uma técnica denominada mergulho, cujo
esquema pode ser observado a seguir. O mergulho do avião iniciava-se a
5000m de altura, e a bomba era lançada sobre o alvo de uma altura de 500m.
Considere a energia gravitacional do avião em relação ao solo, no ponto inicial do ataque, igual a E1 e, no ponto de onde a bomba é lançada, igual a E2.
Calcule E1 / E2
4 – Colégio Pedro II - Campus Tijuca II
Calculando a razão, entre as energias potenciais gravitacionais, pedida na questão:
E1 m × g × h 1
E1 h 1
E1 5000
=

=

=
E2 m × g × h 2
E2 h 2
E2
500
Logo:
E1
= 10
E2
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