FQA – Ficha 8 – Movimento circular uniforme

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ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS
FQA – Ficha 8 – Movimento circular uniforme
11.º Ano | Turma A e B | 04 novembro 2014
NOME
_________________________________________
Nº ____
Turma ____
GRUPO I
Um grupo de alunos colocou um carrinho numa placa giratória de velocidade angular
constante preso por um dinamómetro. Mediram o intervalo de tempo que a placa
levou a fazer 10 rotações e mediram a força marcada pelo dinamómetro. Os
resultados para 5 repetições foram os que se apresentam na tabela seguinte. O raio do
movimento manteve-se constante e foi de 30 cm.
1.
Faça uma tabela contendo o período de cada um dos ensaios, o valor médio do
período e o módulo dos desvios e as incertezas absoluta e relativa.
Apresente o valor exato do período incluindo as incertezas.
2.
Calcule os valores
2.1. Da velocidade angular.
2.2. Da velocidade linear.
2.3. Da aceleração normal.
∆t/s
18.10
18.25
18.20
18.30
18.15
F/N
3.2
3.2
3.1
3.3
3.2
3. Das seguintes afirmações acerca do movimento, indique a que está correta:
(A) O corpo durante a rotação tem movimento circular uniforme e velocidade constante.
(B) O corpo durante a rotação tem movimento circular uniforme e velocidade variável.
(C) O corpo durante a rotação tem movimento circular e velocidade constante.
(D) O corpo durante a rotação tem movimento uniforme com velocidade constante.
4.
Acerca das forças que atuam um corpo num movimento circular uniforme, pode
dizer-se que (escolha a opção correta):
(A) A resultante das forças é inversamente proporcional ao quadrado da frequência.
(B) A resultante das forças é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade
angular.
(C) A resultante das forças é diretamente proporcional ao quadrado do período.
(D) A resultante das forças é inversamente proporcional ao quadrado da velocidade
linear.
1
5.
Sabendo que no movimento de um satélite a força gravitacional é a força centrípeta,
obtenha a expressão da velocidade orbital em função do raio e demonstre que é
independente da massa do satélite.
GRUPO II
1. Uma partícula descreve uma trajetória circular de 10 cm de raio com movimento
uniforme, demorando 8 s a dar uma volta completa.
a)
b)
c)
d)
O valor da rapidez média, durante um quarto de volta;
O módulo do vetor velocidade média, durante um quarto de volta;
O módulo do vetor velocidade;
O módulo do vetor aceleração.
2. Sobre duas circunferências de raio r1 = 2 m e r2 = 8 m movem-se duas partículas com
velocidade v e 2v.
Determine a relação entre os valores das acelerações a1 e a2 das partículas.
3. A Lua move-se em torno da Terra com um movimento aproximadamente circular com
velocidade constante em módulo. A distância da terra à lua é, aproximadamente,
3,84×108 m. Considere: ML = 7,35 × 1022 kg e MT = 5,98 × 1024 kg
a) Qual a força que, atuando sobre a Lua, lhe provoca a aceleração de que resulta
o seu movimento em torno da Terra?
b) Sabendo que a lua demora 27,3 dias a dar a volta à Terra, determine a
aceleração da lua.
c) Verifique que a relação entre o valor da aceleração da Lua e a de um corpo que
cai para a Terra perto da sua superfície é g = 3600 aLua.
4. Considere um local à superfície da Terra situado a 3,6×10 4 km de um satélite
geoestacionário.
4.1 Qual das expressões seguintes permite calcular o tempo, em segundos (s), que um
sinal eletromagnético enviado por esse satélite demora a chegar àquele local?
2
4.2. Verifique, partindo da segunda lei de Newton e da lei da gravitação universal, que
um satélite a 3,6 × 104 km de altitude demora um dia a dar a volta à Terra.
Apresente todas as etapas de resolução.
RT = 6,4 × 106 m
MT = 5,98 × 1024 kg
5. A figura representa, esquematicamente, uma ligação rodoviária entre os pontos A e E,
que se situa num mesmo plano horizontal, verificando-se que o velocímetro de um
automóvel marca sempre 80 km h-1, ao longo de todo o percurso entre aqueles pontos.
Considere o troço entre os pontos A e B.
5.1. Determine o tempo que o automóvel demora a percorrer esse troço. Apresente todas
as etapas de resolução.
5.2. Que conclusão, fundamentada na 2.ª Lei de Newton, pode retirar-se acerca da
resultante das forças que atuam no automóvel, nesse troço?
5.3. Considere que os troços entre os pontos B e C e entre os pontos D e E, representados
na figura acima correspondem a arcos de circunferência.
5.3.1. Selecione a única opção que apresenta o esboço correto do gráfico da intensidade
da resultante das forças aplicadas no automóvel, F, em função do tempo, t , ao longo do
troço BC.
3
5.3.2. Conclua, justificando, em qual dos troços, BC ou DE, é maior a aceleração do
automóvel.
5.4. O automóvel está equipado com um recetor GPS. Qual é o valor, expresso em ms -1,
da velocidade com que se propagam os sinais entre esse recetor e os satélites do sistema
GPS?
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