ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS 1.º Teste sumativo de FQA | 19. out. 2015 Versão 1 11.º Ano | Turma A | Professora: Anjo Albuquerque e Carmen Oliveira Duração da prova: 90 minutos. Este teste é constituído por 8 páginas e termina na palavra FIM Nome: Classificação Nº Professor 11 Encarregado de Educação 1. Leia atentamente o seguinte texto: Os erros presentes no sistema GPS podem conduzir a erros nos resultados. Estes erros podem ser ordenados em erros oriundos dos satélites e dos recetores e erros na propagação do sinal na atmosfera. Os erros devidos ao estado dos relógios dos satélites dizem respeito ao não-sincronismo do relógio do satélite e do utilizador com o tempo GPS. A força gravítica a que os satélites estão sujeitos implicam a monotorização e correção constante da órbita dos satélites. Por outro lado a atmosfera acarreta um desvio na trajetória do sinal emitido do satélite ao utilizador. O sinal GPS sofre a influência de duas camadas da atmosfera, a troposfera e a ionosfera, as quais perturbam a trajetória do sinal. A propagação Terra-Satélite nas micro-ondas está condicionada pela troposfera na medida em que a precipitação, nuvens e nevoeiros e ainda a turbulência troposférica traduzem-se em impactos no sinal recebido. A atenuação do sinal é um problema que ocorre nesta camada da atmosfera. Na ionosfera há a ionização dos gases devido a atividade solar, originando um meio ionizado, o qual provoca atenuação, isto é, atrasos na propagação do sinal. A refração ionosférica depende da frequência do sinal, da localização geográfica e do tempo. 1.1. Indique quais são os principais fenómenos físicos, referidos no texto, que afetam o sinal emitido pelos satélites do sistema GPS e em que camadas da atmosfera ocorrem. Os principais fenómenos físicos referidos no texto são a refração das ondas e a atenuação do sinal. A primeira ocorre na ionosfera e na troposfera e a segunda também. 1.2. Que tipos de erros estão associados ao sistema GPS. No satélite: erros relacionados com a sua órbita e com o atraso dos relógios; Na propagação do sinal: refração troposférica, refração ionosférica, 2. Um satélite transmite um sinal no instante 30005,00 s e o recetor identificou-o no instante 30005,85 s. Selecione a opção que indica a distância a que o satélite se encontra do recetor. (A) (B) (C) (D) 2,55 × 108 km 1,75 × 1011 m 2,55 × 105 km (X) 1,75 × 108 m ∆t = 30005,85 - 30005,00 ∆t = 0,8500 s d = 3,0 × 108 × 0,8500 d = 2,55 × 108 m d = 2,55 × 105 km 1/8 3. Observe a figura seguinte, que mostra as posições que um barco ocupou em cada instante num referencial coincidente com a trajetória que descreve, num intervalo de tempo muito pequeno durante o qual ocorreu uma avaria, e responda às questões. 3.1. Indique um intervalo de tempo em que o corpo se deslocou no sentido positivo da trajetória; [0,1] s o corpo desloca-se no sentido negativo da trajetória. [1,2] s o corpo está parado. [2,6] s o corpo desloca-se no sentido positivo da trajetória. R: [2,6] s 3.2. Determine a rapidez média e o módulo da velocidade média do barco durante os 6 s de movimento. 3.3. Selecione entre os gráficos seguintes o que traduz o movimento do corpo. (Opção A) 2/8 4. O gráfico velocidade-tempo da figura seguinte, diz respeito ao movimento de um automóvel num trajeto retilíneo. 4.1. Selecione a opção correta. (Opção D) (A) Durante os primeiros 5s o automóvel desloca-se no sentido negativo da trajetória. (B) Nos últimos 5s do movimento a aceleração do automóvel é constante. (C) O automóvel apenas inverteu o sentido do movimento no instante t = 20 s. (D) No intervalo [5;10]s o movimento do automóvel foi retilíneo uniformemente acelerado. 4.2. Determine o valor do deslocamento efetuado pelo automóvel ao fim de 20 s. (Apresente todas as etapas de resolução) ∆r = Atriângulo - Atrapésio ∆r = ∆r = - 50 m 4.3. Calcule a rapidez média do corpo durante os 20 s do movimento. d = espaço percorrido = Atriângulo + Atrapésio d= = 150 m 4.4. Indique o valor da aceleração no instante 2,5 s. 4.5. Em qual dos seguintes esquemas se encontram corretamente representados os vetores velocidade, , e aceleração, , no instante t = 3 s? Assinale-o. (Opção B) 3/8 4.6. Selecione a opção que completa corretamente a frase "A força resultante que atua no automóvel é nula no intervalo…" (Opção C) (A) … [0;5]s. (B) … [5;10]s. (C) … [10;15]s. (D) … [15;20]s. 5. Na Física contemporânea, todos os fenómenos podem ser descritos pelas quatro forças fundamentais. Associe um número da coluna 1 a uma letra da coluna 2 de modo a obter correspondências corretas. Coluna 1 (A) Pode ser atrativa ou repulsiva. (I) (B) É sempre atrativa e tem alcance ilimitado. (IV) (C) É responsável pelo decaimento radioativo de certos átomos. (II) (D) Mantém os núcleos coesos. (III) (E) De todas as interações é a que tem menor alcance. (III) Coluna 2 I. II. III. IV. Força eletromagnética Força nuclear fraca Força nuclear forte Força gravitacional 6. Considere o satélite PoSAT–1, primeiro micro satélite português com apenas 50 kg, cuja distância média à Terra é de 2,64×104 km. Considere a massa da Terra igual a 5,98 ×1024 kg. 6.1. Faça um esboço da figura seguinte e represente e identifique as forças que constituem o par ação-reação que atua no sistema Terra-satélite. - Força gravítica que a Terra exerce sobre o satélite - Força gravítica que o satélite exerce sobre a Terra 6.2. Calcule a intensidade da força de atração entre a Terra e o satélite. N 6.3. Caracterize a força gravítica que atua no satélite. Direção: radial ou do raio da trajetória do satélite ou da reta que une o centro de massa dos dois corpos. Sentido: do satélite para a Terra. Intensidade: 28,6 N Ponto de aplicação: centro de gravidade do satélite 4/8 6.4. Selecione a única opção que permite obter uma afirmação verdadeira. (Opção B) Se a distância entre a Terra e o satélite passasse a ser metade... (A) … a intensidade da força gravítica exercida entre eles duplicava. (B) … a intensidade da força gravítica exercida entre eles quadruplicava. (C) … a intensidade da força gravítica exercida entre eles reduzia para metade. (D) … a intensidade da força gravítica exercida entre eles reduzia um quarto. 7. Um aluno arrasta uma caixa de 8,0 kg sobre uma superfície horizontal exercendo uma força constante F de 50 N segundo uma direção que faz um ângulo de 21° com a horizontal. A intensidade da força de atrito que atua sobre a caixa é igual a 30 N. 7.1. Selecione a opção que corresponde ao módulo da reação normal que atua sobre a caixa. (Opção A) (A) 62 N (B) 33 N RN + F y - F g = 0 = 50 × sin 21º =17,9 N (C) 80 N RN + 17,9 - 80 = 0 Fg = 8,0 × 10 = 80 N (D) 98 N RN = 80 - 17,9 = 62,1 N = 62 N 7.2. Determine o módulo da aceleração da caixa. Fx - Fa = m × a 50 × cos 21º - 30 = 8,0 × a = 2,1 ms-2 8. Um corpo de massa 2 kg sobe um plano inclinado sujeito a uma força constante de 20 N e a uma força de atrito cuja intensidade é 25% da reação normal. 50º 40º 40º 40º Selecione a opção que completa corretamente a seguinte afirmação: "A intensidade da força de atrito é dada pela expressão… (Opção D) (A) (B) (C) (D) Fa = 0,25 m g sen 40º Fa = 0,25 m g Fa = 25 m g Fa = 0,25 m g cos 40º Fa = 0,25 × RN Fa = 0,25 × mg cos 40º FgN = mg cos 40º 5/8 1. Alguns parques de diversões têm uma atração em forma de V que dispõe de um carrinho onde os passageiros, firmemente amarrados, sobem até um dos topos do V para depois serem largados. A figura ilustra uma dessas atrações. Considere que o carrinho parte do repouso em A. Considere também desprezáveis as forças dissipativas no percurso de A a C 9.1. Selecione, das seguintes opções, a que traduz a relação entre a energia potencial gravítica do carrinho nas posições A e B. (Opção C) 7 8 (B) E pgA 8 E pgB (A) E pgA E pgB = 8 7 (D) E pgA 7 E pgB (C) E pgA E pgB = 9.2. Suponha que o carrinho parte de uma altura de 6,0 metros, determine a velocidade com que o carrinho atinge o ponto B. EmA = EmB EcA + EpA = EcB + EpB + mghA = + 2×10×6 = + mghB + 10× ×6×2 = 120 - 105 = 3,9 ms-1 6/8 2. Para estudar experimentalmente as leis de Newton, no laboratório fez-se a montagem representada na figura. Usou-se um sensor de movimento, um carrinho com rodas de baixo atrito, uma roldana muito leve, com atrito desprezável, e um fio também de massa desprezável. Suspendeu-se um bloco, de massa 761,2 g, ligado pelo fio ao carrinho na horizontal, e quando se largou o bloco ambos se moveram. A massa do carrinho era de 501,5 g. Após recolha de dados do movimento do carrinho, elaborou-se o gráfico que a seguir se apresenta. 10.1. Selecione a única alternativa que inclui o instante em que o bloco B embate no solo. (Opção B) (A) [0,20; 0,30] s (B) [0,75; 0,80] s (C) [0,80; 1,20] s (D) [1,20; 1,60] s Porque quando embate no solo o carrinho deixa de estar atuado por forças segundo o eixo dos xx porque a tensão do fio deixa de existir. Isso acontece um pouco antes do instante t = 0,8 s. 10.2. Calcule o módulo da força resultante sobre o carrinho quando ele está acelerado. Apresente todas as etapas de resolução. Fr = m × a = Fr = m × a Fr = 0,5015 × 5,8 = 2,91 N 7/8 10.3. Considerando o intervalo de tempo enquanto o bloco ainda não tocou no solo selecione a alternativa que se verifica para esse intervalo de tempo. (Opção A) (A) A força que o fio faz sobre o bloco é menor do que o seu peso. (B) A força que o fio faz sobre o bloco é igual ao seu peso. (C) A força que o fio faz sobre o bloco é maior do que o seu peso. (D) A força que o fio faz sobre o carro tem um valor igual ao do peso do corpo em queda. 10.4. Justifique por que motivo se teve o cuidado de utilizar um fio com um comprimento que permitisse ao bloco B embater no solo antes de o carrinho C chegar ao fim da superfície horizontal, sobre a qual se movia. O fio tem que ter um comprimento que permita mostrar que na presença de uma força constante (tensão do fio) o corpo se desloca com movimento retilíneo uniformemente variado. Porém o objetivo da experiência era o de mostrar a lei da inércia, isto é, mostrar que quando o bloco B bate no solo (a tensão do fio deixa de atuar no carrinho) o carrinho continua a deslocar-se com movimento retilíneo uniforme. Por isso o comprimento do fio deve ser tal que permita que o carrinho se desloque sobre a mesa (na ausência da tensão do fio) durante um pequenino intervalo de tempo. 10.5. Determine a altura inicial, h, do bloco ao chão. Apresente todas as etapas de resolução. A altura h é exatamente igual à distância percorrida pelo carrinho com movimento retilíneo uniformemente acelerado. A distância percorrida pelo carrinho com m.r.u.a é igual à área do triângulo (∆S) representada na figura. = 0,88 m FIM Questões Cotação 1.1 4 1.2 6 2 8 3.1 5 3.2 8 3.3 8 4.1 8 4.2 10 Questões Cotação 4.3 8 10.1 8 4.4 5 10.2 8 4.5 8 4.6 8 10.3 8 5 5 10.4 8 6.1 5 6.2 8 6.3 4 6.4 8 7.1 8 7.2 10 8 8 9.1 8 10.5 8 8/8 9.2 10