6.º Teste de Física e Química A 10.º A maio

6.º Teste de Física e Química A
10.º A
maio 2013
90 minutos
___________________________________/__________________________________
Nome: ______________________________________________________n.º ______
Classificação ______________Professor_______________ E.E. _______________
GRUPO I
As seis questões deste grupo são todas de escolha múltipla. Para cada uma delas são
indicadas quatro hipóteses (A, B, C, e D) das quais só uma está correta. Assinale com uma
cruz (X) a letra correspondente à alternativa que completa corretamente cada questão.
/ 10 1. Considera um sistema termodinâmico fechado no qual ocorreu um processo
em que se verificaram trocas de energia entre o sistema e a sua vizinhança,
sob a forma de calor, de trabalho e de radiação.
Nesse processo, a energia interna do sistema manteve-se constante, tendo
o sistema transferido para a sua vizinhança 500J sob a forma de trabalho e
200J sob a forma de radiação.
A energia transferida sob a forma de calor e o sentido dessa transferência
são respetivamente
(A) 700 J; do sistema para a vizinhança.
X (B) 700 J; da vizinhança para o sistema.
(C) -700 J; do sistema para a vizinhança.
(D) -700 J; da vizinhança para o sistema.
Estamos em presença de um sistema fechado, isto é, um sistema em que não há trocas
de matéria com o exterior mas há trocas de energia.
De acordo com a 1ª lei da termodinâmica temos:
Q + R + W = ∆U
Como no enunciado se diz que:
U = constante
Então ∆U = 0
Q+R+W=0
Q - 200 - 500 = 0
Q = 700 J
Isto significa que a vizinhança transfere 700 J de energia sob a forma de calor para o
sistema.
Física Química A – 2013
Maria do Anjo Albuquerque
/ 10 2. Um corpo é lançado para cima com uma velocidade v, atingindo a altura h,
chegando alguns instantes depois ao mesmo nível de que foi lançado.
Considere a resistência do ar desprezável.
Relativamente a esta situação física descrita podemos afirmar:
(A) O trabalho do peso é potente na subida e resistente na descida.
(B) O trabalho do peso é simétrico da variação da energia potencial apenas
durante a descida.
(C) A variação de energia potencial durante a descida é dada por mgh.
X
(D) A variação da energia potencial do corpo na subida é simétrica da variação
da energia potencial do corpo na descida.
Na subida
Wp < 0 pois WP = - mgh
∆Ep > 0 pois ∆EP = mgh
∆Ec < 0 pois ∆EC = -
Na descida
Wp > 0 pois WP = mgh
∆Ep < 0 pois ∆EP = - mgh
∆Ec > 0 pois ∆EC = -
/ 10 3. Um corpo sobe uma rampa com velocidade v sob a ação de uma força
constante paralela ao plano inclinado. Relativamente a esta situação
podemos afirmar:
(A) A resultante das forças aplicadas no corpo é diferente de zero.
(B) A força F é constante mas maior que a componente tangencial do peso.
X (C) A força F é, em módulo, igual à componente tangencial do peso do corpo
mas tem sentido oposto a ela.
(D) A energia cinética do corpo diminui durante a subida.
/ 10 4. Uma esfera é lançada horizontalmente numa superfície horizontal e acaba
por parar ao fim de uns instantes. Nesta situação a expressão da força de
atrito pode ser dada por:
X (A)
(B)
(C)
WFnc = ∆Em
WFa = ∆Em = ∆Ec + ∆Ep
mas ∆Ep = 0
WFa = Fa × d × cos 180
WFa = - Fa × d
∆Em = ∆Ec + ∆Ep
mas ∆Ep = 0
WFa = ∆Em
- Fa × d = -
∆Em =
Fa =
-
∆Em = -
(D)
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/ 10 5. A aceleração de um corpo que desce o plano inclinado (sem atrito) a seguir
representado, pode ser dada pela expressão:
(A) g sen 
(B) m g cos 
X (C) g cos 
(D) m g sen 
Podemos expressar a aceleração em função do
ângulo  ou em função do ângulo .
Em função do ângulo  vem:
Fr =
Pt =
m × g × sen  =
a = g × sen 
Esta opção não é dada. Então é
porque está explicita em função
do ângulo .
Em função do ângulo  vem:
Fr =
Pt =
m × g × cos  =
a = g × cos 
/ 10 6. Nas autoestradas, os telefones dos postos SOS são alimentados por painéis
fotovoltaicos.
Considere um painel fotovoltaico, de área 2,0m2 e de rendimento médio
10%, colocado num local onde a potência média da radiação solar incidente
é 700 W m−2.
Selecione a única opção que permite calcular a potência útil desse painel,
expressa em W.
X (A) (700 x 2,0 x 0,10) W
(B)
W
(C) (700 x 2,0 x 0,10) KW
Pu =
Pu = (0,10 × 700 × 2,0) W
(D)
W
GRUPO II
/ 10
1. Classifica as afirmações seguintes em verdadeiras (V) ou falsas(F).
V A. A unidade de trabalho, no SI, é o joule.
F B. Sempre que uma força atue sobre um corpo há realização de trabalho.
(só se houver deslocamento do ponto de aplicação da força).
F C. Sempre que uma força atue sobre um corpo há transferência de energia
para o corpo.(só se houver deslocamento do ponto de aplicação da
força, isto é, trabalho realizado pela força).
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V D. Para ângulos compreendidos entre 0 e 90º, quanto maior for o ângulo
feito entre a força e o deslocamento, menor será o trabalho realizado
pela força. (O trabalho é dado por: WF = F × ∆r × cos (F^∆r). Quando o
ângulo feito entre a força e o deslocamento aumenta, o cosseno do
angulo diminui logo o trabalho diminui).
F E. O trabalho realizado por uma força aplicada a um corpo faz sempre
aumentar a energia cinética do corpo.(A força de atrito faz diminuir a
energia cinética do corpo)
2. Faz a associação correta entre as duas colunas.
/ 10
I
A. Quando uma força favorece o
movimento, o seu trabalho é positivo e
designa-se...
I...trabalho potente.
III
B. Quando uma força se opõe ao
movimento, o seu trabalho é negativo e
designa-se...
II...favorece o deslocamento.
II
C. Quando se larga um corpo de uma
determinada altura, o seu peso...
III...trabalho resistente.
IV
D. Quando se atira um corpo ao ar, o seu
peso...
IV...opõe-se ao movimento.
/ 10 3. Seleciona a alternativa correta.
Um corpo escorrega, com velocidade constante, ao longo de um plano
inclinado. Pode, então, afirmar-se que a sua energia…
se a =
é porque
=
logo a =
F
F
F
V
F
A. cinética diminui.
B. cinética aumenta.
C. potencial gravítica aumenta.
D. potencial gravítica diminui.
E. potencial gravítica mantém-se constante.
GRUPO III
1. Um caixote, de massa 100kg, é arrastado 2,0m (desde o ponto A até ao
ponto B) ao longo de uma superfície horizontal por ação de uma força F,
de intensidade 500N, cuja direção faz um ângulo de 0º com o
deslocamento. Considere que entre o chão e o caixote atua uma força de
atrito de 10N.
/ 10 1.1. Representa as forças aplicadas no caixote durante o seu deslocamento
entre os pontos A e B e faz a sua legenda.
m = 100 kg
= 2.0 m
F = 500 N
Fa = 10 N
F^∆r = 0º
- Reação normal do plano (força normal aplicada pelo plano sobre o caixote).
- Força motora (força aplicada pelo homem sobre o caixote)
- Reação tangencial do plano, vulgarmente chamada força de atrito (força
tangencial aplicada pelo plano sobre o caixote).
- Peso do corpo (força que a Terra exerce sobre o caixote).
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A
B
/ 15 1.2. Calcula o trabalho realizado pela força resultante aplicada no caixote.
WFr = Fr × ∆r × cos(Fr^∆r)
Fr = F - Fa
Fr = 500 - 10 = 490 N
WFr = 490 × 2.0 × cos 0º
WFr = 980 J = 9,8 x 102 J
ou
WFr = WF + WFa
WFr = F × ∆r × cos(F^∆r) + Fa × ∆r × cos(Fa^∆r)
WFr = 500 × 2.0 × 1 + 10 × 2.0 × (-1)
WFr = 980 J
/ 10 1.3. Calcula a velocidade adquirida pelo corpo ao fim do deslocamento
referido.
WFr = ∆Ec
980 = ∆Ec =
980 =
=
=


4.4 ms-1
2. Um corpo com a massa de 0,5kg é abandonado do cimo de uma rampa que
faz um ângulo de 30º com a horizontal. Considera que o corpo percorre a
distância
chegando à posição B com velocidade de módulo 20 ms-1 e que
depois se movimenta 4m sobre o plano horizontal acabando por parar em C.
Considera que apenas no percurso de A a B não existem forças dissipativas.
Despreza o efeito rotativo do corpo.
A
Desprezar o efeito rotativo é desprezar a energia
cinética de rotação.
EmA = EmB
Dados:
WFa(BC) = ∆Em (BC)
m = 0.5 kg
0 ms-1
 = 30º
0 ms-1
0 ms-1
30º
B
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4,0 m
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C
/ 15 2.1Calcula a altura a que o corpo foi abandonado.
EmA = EmB
+ m × g × hA=
+ m × g × hB
g × hA =
2 × g × hA =
2 × 10 × hA = 202
hA =
= 20 m
/ 10 2.2 Se em vez da esfera representada, se abandonasse na mesma posição uma
outra esfera do mesmo tamanho mas de maior massa esta chegaria ao plano
horizontal com maior energia mecânica. Explica porquê.
Toda a energia mecânica (do corpo na posição A) está na forma de energia potencial
gravítica uma vez que o corpo é abandonado (vA = 0  EC(A) = 0). Esta energia
mecânica vai transformar-se integralmente em energia cinética durante a descida.
Em(B) =
pois hB = 0 logo a Ep(B) = 0. Podemos portanto afirmar:
Em(A) = Em(B)  m g hA =
 m g hA =
Observa-se que a energia mecânica em B será tanto maior quanto maior for a massa
da esfera que é abandonada da altura hA. Logo a esfera de maior massa chegará com
maior energia mecânica.
/ 15 2.3 Calcula a energia dissipada no troço
.
WFnc(B,C) = ∆Em(B,C) = ∆Ec(B,C) + ∆Ep(B,C) mas a ∆Ep(B,C) = 0 pois o plano é horizontal.
Então o trabalho das forças não conservativas é só igual à variação da energia
cinética.
WFnc =
mas a velocidade em no ponto C é zero logo temos:
WFnc = WFnc = = -100 J
Ed = 100 J
O sinal (-) significa apenas que a energia foi dissipada. O seu valor são 100 J.
/ 10 2.4 Como se denomina a lei que utilizaste para responder à questão anterior?
Qual é o seu enunciado?
Lei da variação da energia mecânica. "O trabalho realizado pelas forças não
conservativas aplicadas a um corpo é igual à variação da energia mecânica do corpo".
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/ 15
2.5 Calcula o valor da força de atrito cinético no percurso
até parar.
WFa = Fa × ∆r × cos (Fa^∆r)
-100 = Fa × 4.0 × cos 180º
Fa=
Fa= 25 N
/ 10 2.6 Considera agora que foram abandonadas, do topo esquerdo da rampa
representada e em instantes diferentes, duas esferas, uma de massa m e
outra de massa 2m. Considera o atrito desprezável.
Constrói um texto onde expliques a situação física em que estamos em
presença, o que se observará e explicitando o efeito que a massa terá na
altura atingida pelas esferas m e 2m.
O que sabemos sobre a situação apresentada:
EmA = EmB  m×g×hA = m×g×hB  hA = hB
Como se pode observar a altura atingida não depende da massa.
Texto possível:
Estamos em presença de um sistema conservativo. Assim, se as duas esferas de
massas m e 2m forem abandonadas da mesma altura no plano inclinado (1) elas irão
atingir exatamente a mesma altura no plano inclinado (2) (uma vez que os planos
inclinados têm exatamente o mesmo ângulo ).
Podemos então concluir que a altura que o corpo atinge é a mesma porque esta não
depende da massa do corpo que é abandonado.
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FORMULÁRIO
Q + R + W = ∆U
P - potência
E - energia
- intervalo de tempo
- rendimento
- potência útil
- potência fornecida
- rendimento
- energia útil
- energia fornecida
W - trabalho realizado pela força
F - intensidade da força
- valor do deslocamento
- ângulo feito entre a força e o deslocamento
- energia cinética
m - massa da partícula ou do corpo
- velocidade
- energia potencial
m - massa do corpo
h - altura do corpo
- variação de energia cinética
m - massa do corpo
- velocidade final
- velocidade inicial
- variação de energia potencial
m - massa do corpo
- altura inicial do corpo
- altura final do corpo
- energia transferida sob a forma de calor
R - energia transferida sob a forma de radiação
- energia transferida sob a forma de trabalho
- variação de energia interna
Considera g = 10 ms-1
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