3º teste - Física 12º ano - 2005/06

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Escola Secundária com 3º Ciclo do Ensino Básico Dr. Joaquim de Carvalho 3080-210 Figueira da Foz

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3º Teste de Avaliação Avaliação de Física 12º ano, turma A + F

14 de Dezembro Dezembro de 2005 GRUPO I (Versão 1)

Nas quatro 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. Uma partícula, de massa igual a 100 g, executa um movimento harmónico simples de frequência igual a 2,0 Hz

t = 0s,

de amplitude igual a 10 cm. No instante inicial,

a partícula encontra-se na posição de equilíbrio

deslocando-se no sentido negativo. Qual dos gráficos descreve correctamente a elongação da partícula em

0.1 0.075 0.05 0.025 0 -0.025 0 -0.05 -0.075 -0.1

0.25

Opção (A)

Opção (B)

M.H.S.

M.H.S.

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

x/m

x/m

função do tempo nos primeiros 2,0 s do movimento?

2

0.1 0.075 0.05 0.025 0 -0.025 0 -0.05 -0.075 -0.1

0.25

0.5

0.75

Opção (D)

M.H.S.

M.H.S.

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

x/m

Opção (C)

2

0.1 0.075 0.05 0.025 0 -0.025 0 -0.05 -0.075 -0.1

0.25

0.5

0.75

Tempo / s

1

1.25

Tempo / s

Opção (E) M.H.S.

x/m

x/m

0.25

1.25

1.5

1.75

2

1.5

1.75

2

Tempo / s

Tempo / s

0.1 0.075 0.05 0.025 0 -0.025 0 -0.05 -0.075 -0.1

1

0.1 0.075 0.05 0.025 0 -0.025 0 -0.05 -0.075 -0.1

0.25

0.5

0.75

1

1.25

Tempo / s

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1.5

1.75

2


3º Teste de Física – 12º ano A+F – 12/12/2005

Professor: Carlos Portela

2. Um sistema de três partículas A, B e C encontram-se ligadas por hastes de massa desprezável e dispostas de acordo com a figura 1: nos vértices de um triângulo rectângulo de catetos iguais a 3 cm e 4 cm. As massas da partículas A e B são iguais a

m

e a massa da partícula C é igual a

sistema “A + B + C” é dada pelo seguinte vector: (A) (B) (C) (D) (E)

velocidade de módulo

v

A posição do centro de massa do

y

r = 2 e x + 1,5 e y (cm) r = 2,5 e x + 2,5 e y (cm) r = 1,5 e x + 3,0 e y (cm) r = 2,5 e x + 2 e y (cm) r = 1,5 e x + 2,5 e y (cm)

3. Um bobsled (trenó) de massa

2m .

B

4

C

A

3 Figura 1

x

(massa do sistema trenó + condutor) descreve uma curva de raio

m

g . Nestas condições podemos afirmar que a força que o trenó exerce sobre a pista é: (A) maior, em módulo, do que mg e de direcção não vertical. (B) maior, em módulo, do que

mg

m

v2 R

e de direcção horizontal.

e de direcção não vertical. 2

(D) (D) igual, em módulo, a (E) (E) igual, em módulo, a

4. A um bloco de massa

v R v2 m R m

m

e de direcção centrífuga. e de direcção centrípeta.

Figura 2

assente numa superfície horizontal aplica-se uma

força horizontal de intensidade

F

crescente até o início do seu movimento:

F

quando o movimento é iniciado a força que puxa o bloco mantém-se constante e igual ao valor mínimo necessário para colocar o bloco em movimento. Considera que o módulo da aceleração da gravidade é igual a

g

Figura 3

e que o coeficiente de atrito cinético é menor do que o estático:

µc < µe . (A)

Depois de o bloco entrar em movimento o módulo da força de atrito é menor do que o módulo de

F em função do tempo

F. A força de atrito que actua sobre o bloco mantémse constante e igual, em módulo, a

µ e mg .

(C) A resultante das forças que actuam sobre o bloco

F/N

(B)

é sempre nula. (D) Depois de o bloco entrar em movimento mantém a

Tem po / s

sua velocidade constante. (E)

com

numa pista em que o atrito é desprezável (ver figura 2) e o módulo da aceleração da

gravidade é igual a

(C) (C) igual, em módulo, a

R

O módulo da força de atrito é sempre igual ao módulo de

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F.


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GRUPO II 1. Um corpo, de massa 100 g, preso a uma mola elástica ideal acordo com a seguinte equação:

x(t ) = 0,12 sin(5π t +

Corpo de

Mola de constante k

oscila em torno da posição de equilíbrio (ver figura 4) de

3π ) (SI) 2

massa 100 g

Figura 4 Posição de equilíbrio

1.1. Quanto tempo demora o corpo para executar quatro oscilações completas?

1.2. Determina as condições iniciais do movimento: posição (elongação) inicial e velocidade inicial. 1.3. Qual o módulo da velocidade do corpo quando passa na posição de equilíbrio? 1.4. Determina a constante elástica da mola. 1.5. Esboça o gráfico da energia cinética do oscilador em função do tempo nos primeiros 0,4 s do movimento, indicando o valor máximo da energia cinética e apresentando a equação que traduz a energia cinética em função do tempo. 1.6. Qual dos seguintes gráficos traduz de forma correcta a dependência do valor da força elástica que actua no corpo com o valor da elongação? Justifica. 3

Gráfico A

2

Gráfico Gráfico B

0 -0.12

-0.09

-0.06

-0.03

0

0.03

0.06

0.09

0.12

0 -0.12

-1

0

-3

x/m

x/m

3

Gráfico Gráfico C

-1

0.04

0.08

0.12

Gráfico Gráfico D

2 1

F/N

0 0

0.04

0.08

0.12

0 -0.12

-0.08

-0.04

-1

0

-2

-2

-3

-3

x/m

x/m

Gráfico Gráfico E

3 2 1

F/N

F/N

-1 -2

1

-0.04

-0.04

-3

2

-0.08

-0.08

-2

3

-0.12

2 1

F/N

F/N

1

3

0 -0.12

-0.08

-0.04

-1

0

-2 -3

x/m

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0.04

0.08

0.12

0.04

0.08

0.12


3º Teste de Física – 12º ano A+F – 12/12/2005

Professor: Carlos Portela

2. Uma esfera, de massa 25 g, desliza numa calha com um loop vertical circular de raio 20 cm (ver figura 5) de atrito desprezável. A esfera é abandonada de um ponto A a uma altura de 60 cm relativamente ao ponto mais baixo do loop (ponto B). Considera

g = 9,8 m s -2 .

2.1. Traça o diagrama de forças que actua sobre a esfera ao passar

A

na posição C do looping.

D

2.2. Determina a intensidade da resultante das forças que actuam sobre a esfera na posição C: 2.2.1. na direcção normal;

C

2.2.2. na direcção tangencial. 2.3. Calcula o módulo da reacção normal que actua sobre a esfera na posição mais alta do looping.

Figura 4

B

2.4. Explica, com base nos teus conhecimentos de física, por que é que a esfera ao passar na posição D não cai?

3. Num parque de diversões, os passageiros do «poço da morte» inicialmente

4,0 m

têm os pés assentes num chão que é removido quando o «poço» cilíndrico gira. Este tem 4,0 m de raio e completa uma volta em 1,57 s. O coeficiente de atrito entre as superfícies em contacto do passageiro e do «poço» é igual a 0,80 e a massa do passageiro é de 70 kg. Considera

g = 9,8 m s -2 . 3.1. Calcula a intensidade da força normal que a parede exerce sobre o passageiro. 3.2. Verifica que o passageiro fica suspenso «colado» à parede. 3.3. A seguir apresentam-se os gráficos da intensidade da reacção normal e da intensidade da força de atrito em função da velocidade do

Figura 5

passageiro (apenas para valores de velocidade em que o passageiro

força de atrito / N

reacção normal / N

não desliza em relação ao poço). Justifica cada um dos gráficos.

v / m s-1

v / m s-1

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4. Um corpo de massa 2,0 kg é largado do ponto A, partindo do repouso, de um plano inclinado de um ângulo relação à horizontal tal que

θ

em

sin θ = 0,60 . O coeficiente de atrito cinético entre o corpo e o plano é igual a 0,40 e

a distância de A para B é de 1,80 m. Considera

g = 9,8 m s -2 .

A

4.1. Determina a aceleração do corpo. 4.2. Quanto tempo demora o corpo a chegar à base do plano (ponto B)?

θ

B

Figura 6 5. Três pêndulos gravíticos, A, B e C, de comprimentos diferentes executam pequenas oscilações. A posição da massa suspensa em cada um deles foi determinada com um CBR ao longo do tempo. A massa utilizada, considerada pontual, foi sempre a mesma. Os gráficos da elongação em função do tempo estão representados abaixo, admitindo para a posição de equilíbrio o valor

x = 0 cm . Considera g = 9,8 m s -2 .

Pêndulos Oscilantes 0.04 0.03

B

elongação / m

0.02

C

0.01 0 -0.01 -0.02 -0.03

A

-0.04 0

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

tempo / s 5.1. Escreve a equação da elongação em função do tempo para o pêndulo A. 5.2. Qual dos pêndulos apresenta um movimento de maior frequência? Justifica. 5.3. Obtém a relação entre os comprimentos dos pêndulos B e C. Justifica.

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