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1ª Ficha Global de Física 12º ano
Duração: 120 minutos
Tolerância: não há.
Todos os cálculos devem ser apresentados de modo claro e sucinto
Note: 1º - as figuras não estão desenhadas a escala;
2º - o enunciado termina com a palavra FIM.
Adopte quando necessário:
r
g = 10 m.s−2
G = 6,67 × 10-11 N.m2.kg −2
RTerra = 6,37 ×106 m
MTerra = 5,98 × 1024 kg
ρ água = 1,0 × 10 3 kg.m -3
k0 = 9,0 × 109 N.m2 C-2
km0 =
µ0
= 1,0 × 10-7 H.m-1
4π
|qe− |= 1,6 × 10−19 C
mprotão = 1,67 × 10− 27 kg
melectrão = 9,12 × 10− 31 kg
sen(30o) = 0,50
cos(300) = 0,87
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Grupo I
60 Pontos
Para cada uma das seguintes 6 questões de escolha múltipla, seleccione a resposta correcta de entre as
alternativas que lhe são apresentadas e escreva-a na sua folha de prova, assim como a letra que lhe
corresponde. Atenção! Se apresentar mais do que uma resposta, a questão será anulada, o mesmo acontecendo
em caso de resposta ambígua
1. Três projecteis de massas m1 , m2 e m3 sendo m1 = 2m2 = 3m3 , são lançados de uma altura H, com a mesma
velocidade inicial, mas com ângulos de lançamento θ1 = 30o ,θ 2 = 0o e θ3 = 45o respectivamente. Os módulos das
velocidades com que chegam ao solo são:
A v1 = 2v2 = 3v3
B v1 =
v2 v3
=
2 3
C v1 = v2 = v3
D v1 = v2 = 3v3
E v1 = 2v2 = v3
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r
2. No esquema a seguir, uma força F é aplicada ao corpo A, de massa m A , de modo que todo o sistema adquire
aceleração de módulo a. Despreze todos os atritos. A aceleração, adquirida pelo corpo B, tem módulo igual a:
A
F
( mA + mB )
B
mB
g
( mA + mB )
C
mB
F
+
g
( mA + mB ) ( mA + mB )
D
mB
F
−
g
( mA + mB ) ( mA + mB )
E
FmB
g
( mA + mB )
r
r
3. Um rapaz sobre uma prancha que se move com velocidade v1 = 6,0ex (m.s −1 ) atira obliquamente uma pequena
r
esfera com velocidade de módulo 10, 0 m.s-1 num ângulo de 30o com a horizontal. A velocidade v2 da esfera,
medida no referencial do solo, é:
r
r
r
A v2 = 8,7ex + 5,0ey (m.s −1 )
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r
r
r
B v2 = 14,7ex + 5,0e y (m.s −1 )
r
r
r
C v2 = 2,7ex + 6,0e y (m.s −1 )
r
r
r
D v2 = 8,7ex + 11,0ey (m.s −1 )
r
r
r
E v2 = 8,7ex + 6,0e y (m.s −1 )
4. A figura a seguir representa um tijolo apoiado sobre a base ABEH numa superfície plana. Se apoiarmos o tijolo
sobre a base ABCD, cuja área é igual a 1/3 da área anterior, a pressão exercida pelo tijolo será:
A A mesma.
B 3 vezes maior.
C 1/3 do valor anterior.
D 3% maior que anterior.
E 30% maior que a anterior.
5. A força que as cargas + Q e − Q produzem sobre uma carga positiva situada na posição P, indicada na figura a
seguir, pode ser representada pelo vector:
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r
A A
r
B B
r
C C
r
D D
E Nulo.
6. Na figura ao seguir, uma partícula de carga q = 1,0 C, executa uma trajectória denominada hélice cilíndrica.
Sabe-se que os valores da velocidade e da indução magnética são 20 m.s-1 e 10 T. Para que a força magnética tenha
r
r
um módulo de 100 N, o ângulo de v com B vale:
q
B
A 30º
B 90º
C 180º
D 60º
E Nulo.
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Grupo II
110 Pontos
1. (35 pontos) Um corpo de massa 0,50 kg é preso a uma mola espiral cuja constante elástica é de 1,0 × 103 N.m−1 e
comprimento natural l = 30 cm.
O sistema é posto a girar como um pêndulo cónico com frequência de 1,2 × 102 r.p.m. formando um
ângulo θ com a vertical.
1.1. Determine a elongação x, em centímetros, que a mola sofre quando o sistema está a girar.
(15 Pontos)
1.2. Determine o valor do ângulo θ ou uma função trigonométrica que o permita determinar.
(10 Pontos)
1.3. Determine uma expressão genérica em função da constante da mola, K, da massa do corpo, m, da elongação, x,
do comprimento natural, l, para a velocidade angular do sistema.
(10 Pontos)
2. (30 pontos) A figura ao lado representa uma pedra presa por um fio a uma
distância h, de 0,50 m, da superfície de um tanque que contém água. Corta-se o
fio, e a pedra vai embater no fundo do tanque. A massa da pedra é de 2,0 kg e a
aceleração que a pedra adquire dentro da água tem módulo de 6,2 m.s−2. Sendo
que a altura da água, H, é de 1,50 m:
2.1. Faça um esquema das forças aplicadas na pedra quando esta se encontra
dentro da água com a respectiva legenda.
(8 Pontos)
2.2. Determine:
2.2.1 A velocidade com que a pedra atinge a superfície do líquido.
(5 Pontos)
2.2.2 A densidade da pedra.
(10 Pontos)
2.3.Se a massa da pedra fosse o dobro, qual seria o valor da aceleração da pedra dentro do líquido? Justifique.
(2 +5 Pontos)
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3. (45 pontos) O modelo atómico de Bohr para o átomo de hidrogénio supõe que o electrão se move em órbita
circular de raio 5,28 × 10−9 m ao redor do protão.
3.1. Compare a força eléctrica entre os constituintes desse sistema com a força gravítica entre eles.
(10 Pontos)
3.2 Com base do resultado da alínea anterior represente, justificando, as forças que actuam efectivamente no
electrão em sua órbita.
(2 + 3 Pontos)
3.3. Determine o número de revoluções por segundo do electrão em torno do protão.
(10 Pontos)
3.4. Calcule o módulo do momento angular do sistema.
(10 Pontos)
3.5. Determine qual seria o raio da órbita do electrão se o mesmo valor de momento angular fosse devido somente
a força gravítica.
(10 Pontos)
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Grupo III
30 Pontos
É proposto a um grupo de alunos medir o tempo de reacção de
cada um. Para este fim, utilizaram uma régua de 30 cm com 300 divisões e
procederam da seguinte maneira:
(A) Mantiveram a régua suspensa verticalmente, segurando-a entre seus
dedos pela extremidade superior, de modo que o zero da régua estava
situado na extremidade inferior.
(B) Pediram a um colega para colocar os dedos de sua mão próximos do
zero da régua, sem tocá-la, mas pronto para segurá-la quando percebesse
que a régua foi abandonada
(C) Sem aviso prévio, a régua foi largada. O colega deveria procurar
segurá-la o mais rapidamente possível.
(D) Observando a posição onde ele conseguiu segurar a régua, obtiveram a
distância que ela percorreu durante a queda.
(E) Foram feitas 10 medidas para cada elemento do grupo.
Para um desses alunos, obteve-se o seguinte conjunto de medidas
em centímetros:
13,50
12,50
15,00
14,80
13,00
14,50
14,00
11,30
12,00
14,50
1. Determine a distância média percorrida pela régua para esse aluno.
(5 Pontos)
2. Determine a respectiva incerteza na medição.
(5 Pontos)
3. Determine o tempo de reacção para o aluno.
(5 Pontos)
4. O que deveria o grupo fazer para melhorar as medidas?
(5 Pontos)
5. Imagine que esse colega já tem carta de condução. Suponha que ao fazer uma travagem a fundo, quando está a
uma velocidade de módulo 72 km.h−1, o automóvel levaria 0,8 s para parar completamente se instantaneamente ele
accionasse os travões. De quanto aumentará a sua distância percorrida na travagem devido ao seu tempo de
reacção? Compare as distâncias percorridas sem tomar em conta o tempo de reacção e tendo em conta esse tempo.
(6 +4 Pontos)
FIM
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