As questões a seguir foram propostas pelo GAVE (Gabinete de Avaliação Educacional - Portugal)
Mecânica/Termologia/Ondas/Eletromagnetismo
Exercício 1
Leia o seguinte texto.
A 2 de Agosto de 1971, o astronauta David Scott, comandante da missão Apollo 15, realizou na Lua (onde a atmosfera é praticamente inexistente) uma pequena experiência com um martelo geológico (de massa 1,32 kg) e uma pena de falcão (de massa 0,03 kg). No filme que registrou essa experiência, é possível ouvir as palavras de Scott:
«Se estamos aqui hoje, devemo-lo, entre outros, a Galileu, que fez uma descoberta muito importante acerca da queda dos corpos em campos gravitacionais. Considero que não há melhor lugar para confirmar as suas descobertas do que a Lua. Vou, por isso, deixar cair o martelo, que tenho na mão direita, e a pena, que tenho na mão esquerda, e espero que cheguem ao chão ao mesmo tempo.»
Nas imagens registradas vê-se Scott segurar o martelo e a pena aproximadamente à mesma altura e largá-los simultâneamente. Os dois objetos caem lado a lado e chegam ao chão praticamente ao mesmo tempo. Scott exclama: «Isto mostra que Galileu tinha razão!»
http://history.nasa.gov/alsj/a15/a15.clsout3.html#1670255 (adaptado)
1/1) Identifique o fato, referido no texto, que levou Scott a considerar que a Lua era um lugar privilegiado para testar a hipótese de Galileu sobre o movimento de corpos em queda livre.
Nos itens 1/2 a 1/5, selecione a única opção que, em cada caso, permite obter uma afirmação correta.
1/2) Galileu previu que, na queda livre de um objeto, o tempo de queda…
(A) depende da forma e da massa do objeto.
(B) depende da forma do objeto, mas é independente da sua massa.
(C) é independente da forma do objeto, mas depende da sua massa.
(D) é independente da forma e da massa do objeto.
1/3) O martelo e a pena caem lado a lado e chegam ao chão praticamente ao mesmo tempo, porque, estando sujeitos a forças gravitacionais…
(A) diferentes, caem com acelerações iguais.
(B) iguais, caem com acelerações iguais.
(C) iguais, caem com acelerações diferentes.
(D) diferentes, caem com acelerações diferentes.
1/4) Durante a queda da pena manteve-se constante, para o sistema pena + Lua, a...
(A) energia cinética.
(B) soma das energias cinética e potencial gravitacional.
(C) energia potencial gravitacional.
(D) diferença entre as energias cinética e potencial gravitacional.
1/5) Os astronautas da missão Apollo 15 implantaram sensores que permitiram medir, num dado local, os valores de condutividade térmica da camada mais superficial da Lua (camada A) e de uma camada mais profunda (camada B). Esses valores encontram-se registrados na tabela seguinte.
Considere um feixe laser, muito fino, que incide sobre uma superfície plana segundo um ângulo de incidência de 20º, sendo refletido por essa superfície.
Selecione a única opção que representa corretamente a situação descrita.
Mecânica/Termologia/Ondas/Eletromagnetismo
Exercício 1
Leia o seguinte texto.
A 2 de Agosto de 1971, o astronauta David Scott, comandante da missão Apollo 15, realizou na Lua (onde a atmosfera é praticamente inexistente) uma pequena experiência com um martelo geológico (de massa 1,32 kg) e uma pena de falcão (de massa 0,03 kg). No filme que registrou essa experiência, é possível ouvir as palavras de Scott:
«Se estamos aqui hoje, devemo-lo, entre outros, a Galileu, que fez uma descoberta muito importante acerca da queda dos corpos em campos gravitacionais. Considero que não há melhor lugar para confirmar as suas descobertas do que a Lua. Vou, por isso, deixar cair o martelo, que tenho na mão direita, e a pena, que tenho na mão esquerda, e espero que cheguem ao chão ao mesmo tempo.»
Nas imagens registradas vê-se Scott segurar o martelo e a pena aproximadamente à mesma altura e largá-los simultâneamente. Os dois objetos caem lado a lado e chegam ao chão praticamente ao mesmo tempo. Scott exclama: «Isto mostra que Galileu tinha razão!»
http://history.nasa.gov/alsj/a15/a15.clsout3.html#1670255 (adaptado)
1/1) Identifique o fato, referido no texto, que levou Scott a considerar que a Lua era um lugar privilegiado para testar a hipótese de Galileu sobre o movimento de corpos em queda livre.
Nos itens 1/2 a 1/5, selecione a única opção que, em cada caso, permite obter uma afirmação correta.
1/2) Galileu previu que, na queda livre de um objeto, o tempo de queda…
(A) depende da forma e da massa do objeto.
(B) depende da forma do objeto, mas é independente da sua massa.
(C) é independente da forma do objeto, mas depende da sua massa.
(D) é independente da forma e da massa do objeto.
1/3) O martelo e a pena caem lado a lado e chegam ao chão praticamente ao mesmo tempo, porque, estando sujeitos a forças gravitacionais…
(A) diferentes, caem com acelerações iguais.
(B) iguais, caem com acelerações iguais.
(C) iguais, caem com acelerações diferentes.
(D) diferentes, caem com acelerações diferentes.
1/4) Durante a queda da pena manteve-se constante, para o sistema pena + Lua, a...
(A) energia cinética.
(B) soma das energias cinética e potencial gravitacional.
(C) energia potencial gravitacional.
(D) diferença entre as energias cinética e potencial gravitacional.
1/5) Os astronautas da missão Apollo 15 implantaram sensores que permitiram medir, num dado local, os valores de condutividade térmica da camada mais superficial da Lua (camada A) e de uma camada mais profunda (camada B). Esses valores encontram-se registrados na tabela seguinte.
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Comparando porções das camadas A e B, de igual área e submetidas à mesma diferença de temperatura, mas, sendo a espessura da camada B o dobro da espessura da camada A, é de prever que a taxa temporal de transmissão de energia como calor seja cerca de…
(A) 2 vezes superior na camada B.
(B) 4 vezes superior na camada B.
(C) 8 vezes superior na camada B.
(D) 16 vezes superior na camada B.
1/6) A distância Terra – Lua foi determinada, com grande rigor, por reflexão de ondas eletromagnéticas em refletores colocados na superfície da Lua.
Considere um feixe laser, muito fino, que incide sobre uma superfície plana segundo um ângulo de incidência de 20º, sendo refletido por essa superfície.
Selecione a única opção que representa corretamente a situação descrita.
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Exercício 2
Para aumentar a área de superfície lunar suscetível de ser explorada, os astronautas da Apollo 15 usaram um veículo conhecido como jipe lunar.
Considere que, nos itens 2/1 a 2/4, o jipe pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo do ponto material).
2/1) Na Figura 1, encontra-se representado o gráfico da distância percorrida pelo jipe, em função do tempo, num dado percurso.
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Selecione a única opção que permite obter uma afirmação correta.
O gráfico permite concluir que, no intervalo de tempo…
(A) [0 , t1], o jipe descreveu uma trajetória curvilínea.
(B) [t1 , t2], o jipe inverteu o sentido do movimento.
(C) [t2 , t3], o jipe esteve parado.
(D) [t3 , t4], o jipe se afastou do ponto de partida.
2/2) Admita que o jipe sobe, com velocidade constante, uma pequena rampa.
Selecione a única opção em que a resultante das forças aplicadas no jipe, FR, está indicada corretamente.
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2/3) Indique, justificando, o valor do trabalho realizado pela força peso aplicada no jipe quando este se desloca sobre uma superfície horizontal.
2/4) O jipe estava equipado com um motor elétrico cuja potência útil, responsável pelo movimento do seu centro de massa, era 7,4 × 102 W.
Admita que a Figura 2 representa uma imagem estroboscópica do movimento desse jipe, entre os pontos A e B de uma superfície horizontal, em que as sucessivas posições estão registradas a intervalos de tempo de 10 s.
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Calcule o trabalho realizado pelas forças dissipativas, entre as posições A e B.
Apresente todas as etapas de resolução.
2/5) Na Lua, a inexistência de atmosfera impede que ocorra o mecanismo de convecção que, na Terra, facilitaria o arrefecimento do motor do jipe.
Descreva o modo como aquele mecanismo de convecção se processa.
Exercício 3
Os ímãs têm, hoje em dia, diversas aplicações tecnológicas.
3/1) A Figura 3 representa linhas de campo magnético criadas por um ímã em barra e por um ímã em U.
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Selecione a única opção que permite obter uma afirmação correta. O módulo do campo magnético é
(A) maior em P4 do que em P3.
(B) igual em P4 e em P3.
(C) maior em P2 do que em P1.
(D) igual em P2 e em P1.
3/2) Selecione a única opção que apresenta corretamente a orientação de uma bússola, cujo pólo norte está assinalado em azul, colocada na proximidade do ímã representado nos esquemas seguintes.
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3/3) Oersted observou que uma agulha magnética, quando colocada na proximidade de um fio percorrido por uma corrente elétrica, sofria um pequeno desvio.
Refira o que se pode concluir deste resultado.
3/4) Os ímãs são um dos constituintes dos microfones de indução, dispositivos que permitem converter um sinal sonoro num sinal elétrico.
Na Figura 4, está representado um gráfico que traduz a periodicidade temporal do movimento vibratório de uma partícula do ar situada a uma certa distância de uma fonte sonora.
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Determine o comprimento de onda do sinal sonoro, no ar, admitindo que, no intervalo de tempo considerado, a velocidade do som, nesse meio, era 342 m s-1.
Apresente todas as etapas de resolução.
RESPOSTAS:
Questões do Gave
Exercício 1
1/1) A atmosfera ser praticamente inexistente na Lua.
1/2) Resposta D
1/3) Resposta A
1/4) Resposta B
1/5) Resposta B
1/6) Resposta D
Exercício 2
2/1) Resposta C
2/2) Resposta C
2/3) A resposta deve abordar os seguintes tópicos:
• Na situação descrita, a direção da força peso aplicada no jipe é perpendicular à direção do deslocamento. Assim, o trabalho realizado pela força peso aplicada no jipe é nulo quando este se desloca sobre uma superfície horizontal.
2/4) A resolução deve apresentar, no mínimo, as seguintes etapas:
• Determina-se a energia útil, no intervalo de tempo considerado
(E = 2,22 × 104 J).
• Determina-se o trabalho realizado pelas forças dissipativas entre as posições A e B (W = –2,2 × 104 J).
2/5) A resposta deve abordar os seguintes tópicos:
• Quando o ar, junto ao motor, aquece, torna-se menos denso. Esse ar sobe, dando origem a uma corrente quente ascendente.
• Ao subir, o ar arrefece, tornando-se mais denso. Esse ar desce, dando origem a uma corrente fria descendente.
• Estes processos repetem-se, ao longo do tempo, de tal modo que se formam, em simultâneo, correntes quentes ascendentes e correntes frias descendentes.
Exercício 3
3/1) Resposta B
3/2) Resposta D
3/3) Uma corrente elétrica origina um campo magnético.
3/4) A resolução deve apresentar, no mínimo, as seguintes etapas:
• Obtém-se o período do movimento oscilatório (T = 4,0 ms).
• Calcula-se o comprimento de onda do sinal sonoro, no ar (λ = 1,4 m).
Exercício 1
1/1) A atmosfera ser praticamente inexistente na Lua.
1/2) Resposta D
1/3) Resposta A
1/4) Resposta B
1/5) Resposta B
1/6) Resposta D
Exercício 2
2/1) Resposta C
2/2) Resposta C
2/3) A resposta deve abordar os seguintes tópicos:
• Na situação descrita, a direção da força peso aplicada no jipe é perpendicular à direção do deslocamento. Assim, o trabalho realizado pela força peso aplicada no jipe é nulo quando este se desloca sobre uma superfície horizontal.
2/4) A resolução deve apresentar, no mínimo, as seguintes etapas:
• Determina-se a energia útil, no intervalo de tempo considerado
(E = 2,22 × 104 J).
• Determina-se o trabalho realizado pelas forças dissipativas entre as posições A e B (W = –2,2 × 104 J).
2/5) A resposta deve abordar os seguintes tópicos:
• Quando o ar, junto ao motor, aquece, torna-se menos denso. Esse ar sobe, dando origem a uma corrente quente ascendente.
• Ao subir, o ar arrefece, tornando-se mais denso. Esse ar desce, dando origem a uma corrente fria descendente.
• Estes processos repetem-se, ao longo do tempo, de tal modo que se formam, em simultâneo, correntes quentes ascendentes e correntes frias descendentes.
Exercício 3
3/1) Resposta B
3/2) Resposta D
3/3) Uma corrente elétrica origina um campo magnético.
3/4) A resolução deve apresentar, no mínimo, as seguintes etapas:
• Obtém-se o período do movimento oscilatório (T = 4,0 ms).
• Calcula-se o comprimento de onda do sinal sonoro, no ar (λ = 1,4 m).
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