4. Duas forças F»1e F»2são aplicadas num objeto cuja massa é 8,0 kg, sendo F»1mais intensa que F»2. As forças podem atuar na mesma direção e sentido ou na mesma direção e sentidos opos-tos. Nas figuras seguintes estão representadas as situações A e B, sendo o atrito desprezável.
Na situação A, o corpo adquire uma aceleração de módulo 0,50 m s-2e na situação B o valor da aceleração é 0,40 m s-2.
4.1. Sejam F1e F2as intensidades das forças F»1e F»2.
Selecione, das opções que se seguem, a que traduz uma relação correta. (A) F1+ F2= 8,0 * 0,4
(B) F1- F2= 8,0 * 0,5 (C) F1- F2= 8,0 * 0,4 (D) F1+ F2= 8,0 * 0,4
4.2. Admita que o objeto parte do repouso nas situações A e B.
Selecione, dos gráficos que se seguem, o que melhor poderá traduzir o valor da velocidade do objeto nas situações A e B, ao fim de t segundos de movimento.
4.3. Justifique a afirmação:
Nas situações A e B, a intensidade da reação normal é igual à intensidade do peso do objeto. 4.4. Determine a intensidade das forças F»1e F»2.
4.5. Admita que num dado instante, a força F»1deixa de atuar sobre o objeto, tanto na situação A como na B.
4.5.1. Selecione a opção que traduz a alteração de movimento sofrida pelo objeto na situação A. (A) O objeto passa a ter movimento uniformemente retardado até parar.
(B) O objeto continua a mover-se, com uma velocidade constante.
(C) O objeto passa a mover-se com uma aceleração de menor valor na direção e sentido do eixo OX.
(D) O objeto continua a mover-se com a mesma aceleração. 4.5.2. Descreva o movimento do corpo na situação B.
Física | Unidade 1 | Movimentos na Terra e no Espaço
QUESTÕES PROPOSTAS
F2 F 1 F2 F1 A B t t t v v v v A B B A A B t A B (A) (B) (C) (D)5. Quando a trajetória do movimento é retilínea, a velocidade e a aceleração têm a mesma di-reção, podendo ter o mesmo sentido ou sentido oposto.
Na tabela seguinte encontra-se o valor da velocidade inicial e da aceleração (positivo ou negativo atendendo ao sentido desses vetores sobre um eixo que coincide com a trajetória) de uma caixa de massa 500 g em três situações distintas.
5.1. Selecione a opção que traduz corretamente a expressão do módulo do valor da velocidade e da aceleração no instante inicial, expressa em km h-1e em km h-2, respetivamente (em qualquer situação descrita na tabela).
(A) e 0,5 * (B) e 0,5 *
2
(C) e 0,5 * (D) e 0,5 *
5.2. Classifique o movimento da caixa nas situações A, B e C, no instante inicial.
5.3. Preveja em qual(ais) da(s) situação(ões) ocorrerá inversão do sentido do movimento. Fundamente a previsão feita.
5.4. Considerando as escalas 1 cm : 1 m s-1e 1 cm : 0,5 m s-2, represente sobre um eixo OX a velocidade e a aceleração no instante inicial, nas situações A e B.
5.5. Na situação A, ao fim de t segundos de movimento, o módulo do valor da velocidade da caixa é 6 m s-1.
5.5.1. Determine o valor de t.
5.5.2. Determine a distância percorrida pela caixa nesse intervalo de tempo, admitindo que parte da posição x0= 0 m.
5.6. Considere a situação B, no instante inicial.
Selecione a opção que traduz uma afirmação verdadeira, relativamente a essa situação. (A) A resultante das forças tem módulo 0,25 N e o sentido da velocidade inicial.
(B) A resultante das forças tem módulo 0,50 N e o sentido da aceleração. (C) A resultante das forças tem módulo 0,25 N e o sentido da aceleração. (D) A resultante das forças tem módulo 0,50 N e o sentido da velocidade inicial.
1 1000 1 3600 1 1000 1 3600 1000 3600 1000 3600 1 1000 1 3600 1 1000 1 3600 1 1000 1 3600 1 1000 1 3600 h j k m
Situação Valor da velocidade / m s-1 Valor da aceleração / m s-2
A -1 -0,5
B -1 +0,5
C +1 -0,5
Valor da velocidade inicial e da aceleração de uma caixa em situações distintas.
2 h j k m 2 h j k m 2 h j k m h j k m 2 h j k m
Física | Unidade 2 | Comunicações
QUESTÕES PROPOSTAS
4. Uma fonte emite ondas sonoras de 200 Hz. A uma distância de 3400 m da fonte está ins-talado um aparelho que regista a chegada das ondas através do ar e remete-as novamente através de um fio metálico retilíneo. O comprimento de onda desse sinal sonoro, quando se propaga no fio, é 17 m.
Determine o tempo de ida e volta das ondas. Apresente todas as etapas de resolução.
5. O eco é um fenómeno físico estudado em acústica.
5.1. Para que dois sons consecutivos sejam percetíveis pelo ouvido humano, o intervalo de tempo entre os mesmos deve ser igual ou superior a 0,100 s.
Considere uma pessoa, diante de uma grande parede vertical, a gritar, num local onde a ve-locidade do som é 340 m s-1. Determine, apresentando todas as etapas de resolução.
5.1.1. A distância para a qual o eco é ouvido 3,0 s após a emissão da voz.
5.1.2. A menor distância à parede que permite à pessoa, que está a emitir o som, distinguir a sua voz e o respetivo eco.
5.2. Para determinar a profundidade de um poço de petróleo, um técnico emitiu com uma fonte sonora, na abertura do poço, ondas de frequência 220 Hz e comprimento de onda 1,5 m. Decorridos 8,1 segundos, o técnico recebe o eco do som emitido.
O gráfico seguinte traduz a variação da velocidade do som com a temperatura, no interior do poço.
5.2.1. Determine a profundidade do poço de petróleo.
5.2.2. Comente a seguinte afirmação: A temperatura do poço de petróleo está compreendida no intervalo 268,15 K < q < 273,15 K.
5.2.3. Selecione a única opção que contém os termos que preenchem sequencialmente os espaços seguintes, de forma a obter uma afirmação verdadeira.
Quando a temperatura do poço de petróleo aumenta __________________ das ondas sonoras não se altera, ____________________ aumenta e ____________________ também aumenta. (A)… a frequência… a velocidade… o período.
(B)… o comprimento de onda… a velocidade… a frequência. (C)… a frequência… o comprimento de onda… o período.
345 340 335 330 325 25 -25 -15 -5 5 15 35 q/°C vsom/m s-1 Variação do valor da velocidade do som com a temperatura, no interior de um poço.
6. SONAR é a sigla em inglês de SOund Navigation And Ranging, ou "navegação e determinação da distância pelo som".
É um instrumento auxiliar da navegação marítima, capaz de emitir ultrassons na água e captar os seus ecos, permitindo, assim, a localização de objetos na água, pois regista o in-tervalo de tempo entre a emissão e a receção do ultrassom.
6.1. Explique como é que o SONAR contribui para deteção de objetos debaixo de água. Na expli-cação, entre outros aspetos, refira em que consiste o eco e o que são ultrassons.
6.2. A velocidade média de um ultrassom na água do mar é de 1500 m s-1.
O operador de sonar de um barco pesqueiro observou no aparelho o registo de duas reflexões. A primeira, 1/4 de segundo após a emissão do ultrassom, era correspondente a um cardume que passava. A outra, recebida 2 segundos após a emissão, era de próprio fundo do mar. Determine a que profundidade se encontrava o cardume e qual a profundidade do mar. Apresente todas as etapas de resolução.
6.3. Um barco de recreio está ancorado ao largo de uma ilha. No momento da ancoragem, o ca-pitão observou que a âncora desceu 14,5 m abaixo do nível do sonar até atingir o fundo do oceano naquele local. Querendo verificar se a sua aparelhagem de bordo estava bem afe-rida, repetiu a medição utilizando um sonar.
Com o sonar verificou que o intervalo de tempo entre a emissão do sinal e a posterior re-ceção foi de 20,0 ms. Admita que o sonar foi utilizado na frequência de 100 kHz.
Com base na informação apresentada, selecione a única opção correta.
(A) Se a água for suficientemente homogénea, o módulo da velocidade da onda sonora será constante e superior a 1200 m s-1.
(B)Para percorrer 29 m no ar, a onda sonora emitida pelo sonar levaria cerca de 2 ms. (C)O comprimento de onda do pulso do sonar é igual a 10,5 mm.
(D) O sinal sonoro emitido pelo sonar propaga-se na água por ser uma onda do tipo trans-versal.
6.4. O sonar de um submarino recebe as ondas refletidas pelo casco de um navio seis segundos após a emissão das mesmas, sendo a velocidade de propagação do som na água do mar, nas condições da medição, 1520 m s-1. Admita que as velocidades do navio e do submarino são desprezíveis quando comparadas com a velocidade do som.
Determine a distância entre o submarino e o navio. Apresente todas as etapas de resolução.
Física | Unidade 2 | Comunicações
QUESTÕES PROPOSTAS
7. Uma partícula carregada eletricamente penetra num campo elétrico uniforme existente entre duas placas, A e B, planas e paralelas. A figura mostra a trajetória curvi -línea descrita pela partícula.
7.1. Selecione a única alternativa que poderá apresentar a causa da trajetória da partícula quando penetra no campo elétrico existente entre as placas.
(A)A partícula tem carga negativa e a placa A tem carga positiva.
(B)A partícula tem carga positiva e a placa A tem carga positiva. (C)A partícula tem carga negativa e a placa B tem carga positiva. (D)A partícula tem carga positiva e a placa B tem carga negativa. 7.2. Explique o significado da expressão “campo elétrico uniforme”.
7.3. Desenhe um vetor que possa representar a força elétrica que atua sobre a partícula quando esta se encontra entre as placas.
7.4. Comente a seguinte afirmação.
Se a partícula fosse colocada numa outra posição do campo, a força elétrica a que ficaria submetida seria diferente.
8. As linhas de campo de um campo elétrico foram idealizadas pelo físico inglês Michael Fara -day. São um modo adequado de representar o campo elétrico e indicam a direção e o sentido do campo em qualquer ponto. Em cada ponto de uma linha de campo, a direção do campo elétrico é tangente à linha.
Classifique, justificando, cada uma das seguintes afirmações em verdadeiras (V) ou falsas (F).
(A)O número de linhas de campo que saem ou que entram numa carga pontual é proporcional ao valor da carga elétrica.
(B)As linhas de campo orientam-se da carga negativa para a carga positiva. (C)O número de linhas de campo por unidade de área perpendicular às linhas é
proporcional à intensidade do campo.
(D) Para uma carga pontual positiva, as linhas de campo são paralelas entre si, distribuem -se uniformemente e apontam “para fora” da carga.
(E)As linhas de campo “convergem” para cargas pontuais negativas. (F)As linhas de campo do campo elétrico são sempre fechadas.
(G)As linhas de um campo elétrico uniforme são paralelas e equidistantes entre si. 9. Cargas elétricas geram campo elétrico na região do espaço em que se encontram. A
inten-sidade do campo gerado depende das propriedades do meio, do módulo da carga e da dis-tância da carga ao ponto do campo.
9.1. Considere duas cargas elétricas do mesmo módulo, Q, e sinais opostos, colocadas nos vér-tices inferiores de um triângulo equilátero.
Selecione, dos esquemas da figura seguinte, o que melhor representa o vetor que
caracte-A
B
Trajetória de uma partícula num campo elétrico uniforme.
Campo elétrico resultante no vértice de um triângulo.
9.2. Quatro cargas elétricas pontuais, de igual módulo, Q, estão situadas nos vértices de um quadrado, como mostra a figura à direita.
Selecione a única opção que refere quais devem ser os sinais das cargas, Q1, Q2, Q3e Q4, para que no centro do quadrado o campo elétrico resultante tenha a direção e o sentido repre-sentados na figura.
(A)Q1> 0, Q2< 0, Q3< 0 e Q4> 0 (B)Q1> 0, Q2> 0, Q3< 0 e Q4< 0 (C)Q1> 0, Q2< 0, Q3< 0 e Q4> 0 (D) Q1< 0, Q2< 0, Q3> 0 e Q4> 0
10. As seguintes representações esquemáticas mostram as linhas de campo elétrico criado por duas cargas elétricas pontuais, 1 e 2.
10.1. Indique, justificando,…
10.1.1. … o sinal das cargas 1 e 2, em cada um dos esquemas representados. 10.1.2. … qual é a carga com maior módulo no esquema IV.
10.2. Refira a direção e o sentido do vetor campo elétrico, no ponto P, no esquema V.
+Q -Q+Q -Q E E E +Q -Q +Q E -Q (A) (B) (C) (D) 1
P
2 1P
2 1P
2 1P
2 1P
P
2 1 2 3 4 ECargas pontuais nos vértices de um quadrado e campo elétrico criado no centro do quadrado.
(I) (II) (III)
(IV) (V)
Linhas de campo elétrico criadas por duas cargas elétricas pontuais.
Física | Unidade 2 | Comunicações
QUESTÕES PROPOSTAS
7. O funcionamento de uma fibra ótica baseia-se no fenómeno designado reflexão total. 7.1. Explique em que consiste o ângulo limite.
7.2. Refira duas condições que deverão ocorrer para que seja possível observar o fenómeno de reflexão total.
7.3. Um raio luminoso incide na superfície de separação água-ar, sendo o ângulo de incidência 40°. Sabendo que o índice de refração da água é 1,33, explique se ocorrerá reflexão total. Fundamente a resposta.
8. Um raio de luz monocromática propaga-se no interior de uma fibra com uma velocidade 1,8 * 108m/s, como mostra a figura, sendo o ar o meio que a rodeia (n
ar= 1,0).
Seleciona a única alternativa que traduz a expressão que permite determinar o seno do ângulo limite (sin q‘) para a superfície de separação fibra-ar.
(A)sin q = (B)sin q =
(C)sin q = 1,8 * 108+ 3,0 * 108 (D)sin q = 3,0 * 108- 1,8 * 108
9. Um raio luminoso de comprimento de onda 600 nm propaga-se no ar e incide no extremo de uma fibra ótica formando um ângulo q com o eixo da fibra. O índice de refração do núcleo da fibra, n1, é 1,50 e do revestimento, n2, é 1,45. A figura representa um corte longitudinal da fibra ótica.
9.1. Determine a razão entre a velocidade da radiação no meio 1 e no meio 2, exprimindo-a com três algarismos significativos.
9.2. Calcule o comprimento de onda do raio luminoso no núcleo da fibra.
9.3. Determine o valor máximo do ângulo q, de modo a que ocorra reflexão total no interior da fibra ótica. 1,8 * 108 3,0 * 108 3,0 * 108 1,8 * 108 q n1 n2 n q 2 Propagação de um raio de luz no interior de uma fibra ótica. Corte longitudinal de uma fibra ótica.
10. O índice de refração, n, de um vidro de quartzo depende do comprimento de onda da luz de acordo com o gráfico seguinte.
Índice de refração do quartzo Refração ar-quartzo.
para diferentes radiações.
10.1. Utilizando uma régua, faça uma estimativa do comprimento de onda da radiação para a qual o índice de refração é 1,46.
10.2. Determine o ângulo de refração, q, para radiação de comprimento de onda 400 nm. 10.3. Indique, justificando, se a afirmação seguinte é verdadeira ou falsa.
Para a radiação visível ]400 ; 700[ nm, quanto maior é o comprimento de onda da radiação maior é o ângulo de refração no quartzo.
11. Um feixe luminoso constituído por luz azul e vermelha ao propagar-se no ar incide sobre uma superfície de vidro. O índice de refração do vidro para a luz azul é maior do que para a vermelha.
11.1. Indique, justificando, qual das radiações, azul ou vermelha, se propaga com maior velocidade no vidro.
11.2. Dos esquemas seguintes, selecione o único que traduz corretamente o trajeto da radiação azul (A) e da radiação vermelha (V).
1,48 1,47 1,46 1,44 Índice de refração λ/nm 300 400 500 600 800 90° 60° Quartzo Ar 700 q Ar Vidro A V (A) Ar Vidro A V (B) Ar Vidro A V (C) Ar Vidro A V (D)
Refração das radia-ções azul e vermelha na passagem do ar para o vidro.
