Escola Secundária com 3º Ciclo do Ensino Básico Dr. Joaquim de Carvalho 3080-210 Figueira da Foz
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2º Teste de Avaliação Avaliação de Física 12º ano, turma E+ E+J
28 de Novembro de 2006 GRUPO I (Versão 1) 1)
Nas cinco questões deste grupo são indicadas cinco hipóteses, A, B, C, D e E, das quais só uma está correcta. Escreve, na tua folha de prova, a letra correspondente à alternativa que seleccionaste. 1. O pêndulo cónico da figura 1 é constituído por um corpo de massa m suspenso por um fio inextensível, de massa desprezável e comprimento l. O corpo executa um movimento circular no plano horizontal, fazendo o fio um ângulo
θ
com a
direcção vertical. Despreza a resistência do ar.
θ
(A) A velocidade do corpo é constante.
l
(B) A resultante das forças que actuam no corpo é centrípeta. (C) A aceleração do corpo é nula. (D) O módulo da velocidade do corpo depende do valor da massa do corpo.
m
(E) O módulo da tensão do fio é inversamente proporcional à massa do corpo.
Fig. 1
2. Um automóvel de massa
m
move-se com velocidade de módulo constante
v
na lomba de uma estrada cujo
perfil longitudinal, esquematizado na figura 2, inclui uma porção de circunferência de raio
Fig. 2
R.
No ponto
mais alto da trajectória indicada, podemos afirmar que:
(A) A resultante das forças que actuam sobre o automóvel é nula. (B) A intensidade da força que a estrada exerce sobre o automóvel é igual à força centrípeta que actua sobre o automóvel. (C) A força que o automóvel exerce sobre a estrada é igual ao peso do carro. (D) A aceleração do automóvel no ponto mais alto tem direcção vertical e sentido para cima. (E) A força que o automóvel exerce sobre a estrada tem intensidade menor do que a do peso.
3. Um bloco, de massa m, desce um plano inclinado de um ângulo
θ , em relação à horizontal, com velocidade
constante (ver figura 3). Nestas circunstâncias podemos concluir que: (A) O módulo da força de atrito que actua sobre o bloco é nula.
m
(B) O módulo da força de atrito que actua sobre o bloco é igual ao seu peso. (C) A energia mecânica do bloco diminui ao longo do tempo. (D) A energia cinética do corpo diminui devido à acção da força de atrito. (E) O trabalho da resultante das forças que actuam sobre o bloco é negativo.
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θ Fig. 3
2º Teste de Física – 12º ano E+J – 28/11/2006
Professor: Carlos Portela
4. Um pequeno bloco desliza, sem atrito, ao longo de uma calha fazendo um “looping”, como se indica na figura 4. Considera que o corpo foi lançado de uma altura superior à altura mínima para executar o “looping” e que este é circular. (A) A aceleração do bloco no ponto C é maior do que a aceleração da gravidade.
h > h min
(B) A força que o bloco exerce sobre a calha no ponto A é, em módulo, menor do que o peso do bloco. (C) A resultante das forças que actuam sobre o bloco ao passar no ponto C é menor do que o peso.
Fig. 4
(D) A componente centrípeta da aceleração no ponto B é nula.
(E) A componente tangencial da aceleração no ponto D é, em módulo, menor do que a aceleração da gravidade.
5. Uma mola com 0,10 m de comprimento é alongada,
10 cm
relativamente à posição de equilíbrio, para a posição A e depois para a posição B como mostra a figura 5. A energia potencial elástica da mola em A é, relativamente à que tem em B: (A)
igual.
(B)
duas vezes maior.
Fig. 5
15 cm
A 20 cm
(C) metade.
B
(D) quatro vezes maior. (E)
um quarto.
GRUPO II 1. Um desporto olímpico de Inverno consiste numa corrida de trenó (“bobsled”), em pista gelada, como se indica na figura 6. Nesta figura consta ainda o diagrama de forças que actua no trenó. Considera-se que a pista tem um perfil circular e que os efeitos do atrito neste desporto são desprezáveis. 1.1. Faz a legenda do diagrama de forças da figura. 1.2. Calcula o módulo da velocidade do trenó na situação
θ
= 60º
da figura 6 sabendo que este se encontra a descrever uma curva de raio igual a 12,0 m. 1.3. Por que razão quanto maior for a velocidade do trenó na curva mais alto ele vai (maior o ângulo
θ )? Fig. 6
2. Um carrinho de 500 g descreve um movimento circular num plano vertical dentro de uma calha de 0,50 m de raio, sendo o atrito desprezável. Na posição mais baixa é-lhe comunicada uma velocidade de 6,0 m/s. 2.1. Determina a força que a calha exerce sobre o carrinho nessa posição. 2.2. O carrinho descreverá uma volta completa? Justifica.
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3. Para determinar o coeficiente de atrito estático entre os materiais em contacto os alunos colocam um bloco , de massa m = 100 g, sobre um plano de inclinação variável. Partindo da situação em que o plano está horizontal os alunos vão aumentando a inclinação até que o movimento do bloco fique iminente, verificando que tal acontece quando o ângulo que o plano
m
inclinado faz com a horizontal é de 42º (figura 7). Para esta inclinação, o bloco começa a descer e verifica-se que o seu gráfico velocidade – tempo apresenta
42º
um declive de 0,86 m/s2. 3.1. Mostra que
Fig. 7
µ e = tan 42º .
3.2. Determina o coeficiente de atrito cinético entre os materiais em contacto.
4. Um carro de massa
m
faz uma curva de raio
r
com velocidade constante de módulo
v
numa estrada de
piso plano. 4.1. Mostra que o valor mínimo do coeficiente de atrito entre a estrada e o carro para que este consiga descrever a curva é igual a
v2 gr
.
5. Um corpo com massa igual a 200 g está a descrever um MHS com uma amplitude igual a 50 mm. O valor máximo da força que actua sobre o corpo é de 0,15 N. No instante inicial, posição
t = 0 s , o corpo encontra-se na
x0 = −0,050 m .
5.1. Calcula: 5.1.1. a aceleração máxima do corpo; 5.1.2. o período de oscilação; 5.1.3. a velocidade do corpo na posição de equilíbrio. 5.2. Escreve a equação do movimento do oscilador:
x = x(t )
(elongação em função do tempo).
5.3. Traça o gráfico da energia cinética do oscilador em função do tempo no seu primeiro período de oscilação.
6. Um pêndulo gravítico simples, considerado como oscilador harmónico simples, oscila de acordo com a seguinte equação:
s(t ) = 0,12 sin(3,14t + 1,57) (SI) 6.1. Determina o primeiro instante em que o pêndulo passa pela posição de equilíbrio. 6.2. Qual o comprimento do pêndulo? Considera o módulo da aceleração da gravidade igual a 9,8 m/s2.
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