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Tema 1 MOVIMENTOS E FORÇAS PÁG. 12 1. A) repouso B) movimento C) repouso D) movimento E) movimento 2. A – Curvilínea (circular). B – Retilínea. C – Curvilínea. 3. 3.1. Ponto A 3.2. a) dA Æ C= 30 - 0 = 30 m b) DtC Æ F = 5 - 2 = 3 s PÁG. 17 1. 1.1. x0= - 2 m 1.2. Sentido positivo. 1.3. ∆t = 3 s 1.4. d = 8 m 1.5. t (s) x (m) 0 - 2 1 0 2 3 3 6 1.6. t (s) x (m) 8 6 4 2 0 – 2 – 4 1 2 3Nota: Quando apenas existem informações
sobre a posição de um corpo em alguns ins-tantes, não se poderá, na realidade, extrapo-lar relativamente ao tipo de movimento que ocorre entre esses instantes. No entanto, atendendo a que os movimentos estudados a este nível são uniformes ou uniformemente variados, considera-se importante a sua liga-ção para facilitar a compreensão do movi-mento por parte dos alunos.
2. 2.1. x0 = 20 m 2.2. d = (50 - 20) + (60 - 50) = 40 m 2.3. Verdadeiras: A e B; Falsas: C, D e E. PÁG. 24 1. a) rm= d Dt= 350 5 = 70 km/h b) d = 350 km = 350 * 103 m = = 3,5 * 105 m Dt = 5 h = 5 * 3600 s = 18 000 s = = 1,8 * 104 s rm= d Dt= 3,5 * 105 1,8 * 104 = 19,4 m/s 2. 2.1. rm= d Dt= 1500 2,0 * 60= 12,5 m/s
2.2. A rapidez média irá variar, pois a
distân-cia percorrida será diferente: como percorre uma distância menor no mesmo intervalo de tempo, a rapidez média vai diminuir.
2.3. vC= 100 km/h = 100 * 10 3 3600 = = 27,8 m/s am= Dn Dt§ Dt = Dnam = 27,8 - 0 0,2 = = 139 s = 2 min 19 s 2.4. Opção C) 3. 3.1. am= Dn ∆t§ § Dn = 8,5 * 2 = 17 m/s Dn = nf – 0 § nf = 17 m/s
Direção – vertical; Sentido – de cima para baixo; Valor – 17 m/s. 3.2. n = 17 m/s = 17 * 36001000 = = 61,2 km/h PÁG. 31 1. Uniforme: B; Acelerado: A e C; Retardado: D e E. 2. 2.1. 40 m/s 2.2.
a) Movimento retilíneo uniformemente acele-rado (m.r.u.a.).
b) Movimento retilíneo uniforme (m.r.u.). c) Movimento retilíneo uniformemente retar-dado (m.r.u.r.).
2.3.
d = área sob o gráfico = área do trapézio
d = altura * (base maior + base menor)
2
d = 40 * (50 + 20)
2 = 1400 m
ou
d = área de dois triângulos e um retângulo
2.4. a) am= DvDt = 40 - 0 20 - 0= 2,0 m/s 2 b) am= Dv Dt= 40 - 40 40 - 20= 0 m/s 2 c) am= Dv Dt= 0 - 40 50 - 40= - 4,0 m/s 2 2.5. Instante do movimento t = 10 s t = 30 s t = 45 s
Representação dos vetores velocidade e aceleração a v v av 2 m / s 2 escala : a 20 m / s v PÁG. 37 1. Verdadeiras: A, C e D; Falsas: B e E. 2. 2.1. t (s) v (m/s) 20 2 4 0 6 2.2. De 0 a 2 s, o automóvel movimenta-se
com movimento retilíneo e uniforme pois a velocidade mantém-se constante ao longo do tempo. De 2 a 6 s, movimenta-se com movimento retilíneo uniformemente retar-dado pois a velocidade do automóvel dimi-nui linearmente, com o tempo, até atingir o valor de 0 m/s no instante 6 s, quando se imobiliza.
2.3.
dreação= área do retângulo = 20 * 2 = 40 m
dtravagem= área do triângulo =
= 20 * (6 - 2) 2 = 40 m dSR= dreação+ dtravagem= 40 + 40 = 80 m ou dSR= área do trapézio = B + b 2 * h = = 6 + 2 2 * 20 = 80 m
2.4. Como o condutor necessitou apenas de
80 m para imobilizar a viatura e o obstáculo se encontrava a 100 m, verifica-se que o condutor conseguiu evitar o embate no obs-táculo. 3.1. Dt1 – tempo de reação; Dt2 – tempo de travagem 3.2. a) 2,7; b) 11; c) 26; d) 60; e) 17; f) 42; g) 80; h) 40; i) 62 j) 6,6; k) 28; l) 92
3.3. Verifica-se que o aumento do valor da
velocidade a que circula o automóvel se tra-duz num grande aumento da distância ne-cessária à sua imobilização (distância de se-gurança rodoviária). PÁG. 38 1. 1.1. A) … repouso B) … movimento C) … repouso D) … movimento 1.2. A) Passageiro. B) Sol. C) Metro. D) Estação. 1.3. O conceito de movimento e de
repouso não é absoluto, mas sim relativo, pois depende do referencial escolhido.
2. 2.1. a) B; C; D; E b) A; C; D; E 2.2. a) A b) B 2.3. A) B; C; D; E B) E 3. A) Curvilínea (circular); B) Curvilínea; C) Retilínea. PÁG. 39 4. a) 20 m b) 40 m c) [0; 5] s e [10; 20] s d) 15 s e) 20 m 5. 5.1. a) 200 m b) 50 m c) 10 s 5.2. rm = d Dt = 300 15 = 20 m/s 5.3. Opção C) PÁG. 40 6.
6.1. Esteve parado durante a segunda hora,
pois a sua posição não variou.
6.2. 250 km
6.3. Na última hora do movimento, pois
per-correu a maior distância (100 km):
rm= d Dt= 100 1 = 100 km/h
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PÁG. 58 1. FR= m * a § § m =FR a = 10 0,65= 15 kg 2. Verdadeiras: A, B e E. Falsas: C e D.3. Atendendo a que a resultante das forças
que atuam na folha de papel é diferente de zero, a folha irá mover-se com uma acelera-ção proporcional à intensidade da resultante das forças aplicadas e à sua massa, de acordo com a 2.ª Lei de Newton. Relativa-mente à moeda, como não atua nela ne-nhuma força, quando a folha de papel se move, a moeda terá tendência a ficar no mesmo local, devido à inércia, de acordo com a 1.ª Lei de Newton. No entanto, quando a moeda deixa de ser suportada pela folha de papel, a resultante das forças que nela atuam passa a ser diferente de zero, sendo igual ao seu peso. Esta situação faz com que a moeda adquira um movimento vertical, com uma aceleração igual à acele-ração da gravidade, fazendo com que aquela caia no interior do copo.
PÁG. 64
1.
1.1. Situação 1, 3 e 4.
1.2. Situação 2: A força de atrito deverá ser
representada com o sentido oposto ao apre-sentado.
2. Útil – A, C e D
Prejudicial – B e E
3.
3.1. F»1 e F»3 – força de resistência do ar.
F»2 e F»4 – peso de paraquedista.
3.2. Situação I: movimento retilíneo variado
– a resultante das forças que atuam no para-quedista é diferente de zero e neste caso em sentido contrário ao do movimento, pelo que, de acordo com a 1.ª Lei de Newton, o movi-mento tem uma aceleração (movimovi-mento re-tardado).
Situação II: movimento retilíneo uniforme – a resultante das forças que atuam no paraque-dista é zero, pelo que, de acordo com a 1.ª Lei de Newton, o movimento tem uma veloci-dade constante (a aceleração é nula).
PÁG. 73
1.
1.1. F = P = m * g = 10,0 * 9,8 = 98 N
p = FA§ p = 0,00498 = 24 500 Pa
Como a pressão exercida pelo gato é inferior à pressão máxima suportada pelo vidro, o gato estará seguro.
1.2. Ao ficar apoiado nas duas patas, reduz
para metade a área de aplicação da força. Assim,
p = FA§ p = 98
0,002= 49 000 Pa
Como a pressão exercida pelas patas do
gato na claraboia ultrapassa o valor máximo (30 000 Pa) por ela suportado, existirá a possibilidade de o gato partir a claraboia.
2. 2.1. vinicial= 60 km/h = 60* 10 3 3600 9 17 m/s t (s) v (m/s) 17 0 1 2 3 4 2.2. d = área do trapézio = = 4+ 1 2 * 17 = 43 m 2.3. am= DDtv= 0- 17 4- 1= – 5,7 m/s2 2.4. FR= m * a = (1500 + 100 + 80) * 5,7 = 9,6 * 103 N
2.5. Fatuou no condutor= mcondutor* a = 80 * 5,7 =
456 N
A intensidade da força que o cinto exerceu sobre o condutor é igual à intensidade da força do condutor sobre o cinto, pela 3.ª Lei de Newton.
p = FA§ p = 0,0125456 = 36 480 Pa
2.6. Fatuou no caixote= mcaixote* a = 100 * 5,7 =
570 N
FR= Fatuou no caixote- Fa= 570 - 400 = 170 N
Como a resultante das forças que atuam no caixote é diferente de zero, o caixote moveu-se. 3. 3.1. p = F A = 250 0,0025= 100 000 Pa 3.2. p = F A = 250 0,05= 5000 Pa 3.3. p 1capacete2 p 1cabeça2 = 100 000 5000 = 20
A pressão no capacete é 20 vezes superior à pressão aplicada na cabeça.
PÁG. 74 1. 1.1. a) F»1 e F»5 ou F»2 e F»3 ou F»2 e F»4 ou F»5 e F»6 b) F»2 c) F»4 ou F»1 ou F»3 ou F»5 d) F»3 e F»4 ou F»1 e F»6
1.2. Direção – horizontal; sentido da
direita para a esquerda; intensidade – 16 N; ponto de aplicação – A.
1.3.
F7
2.
2.1. Situação B.
2.2. Lei da ação-reação ou 3.ª lei de Newton 3. 3.1. FR= F3+ F2- F1§ § FR= 20 + 15 - 10 = 25 N 3.2. FR= m * a § a = FR m§ § a = 2510= 2,5 m/s2
3.3. Movimento retilíneo uniformemente
ace-lerado, pois a aceleração tem o mesmo sen-tido do movimento (ou da
velocidade). 4. A) F a movimento B) F movimento a C) F movimento a PÁG. 75 5. 5.1.
a) Movimento retilíneo uniforme. b) Movimento retilíneo uniformemente acele-rado.
c) Movimento retilíneo uniformemente retar-dado. 5.2. d = AD§ d = b* h 2 § § d = 102* 3= 15 m 5.3. am = vf- vi Dt § am = 10- 5 2 = = 2,5 m/s2 5.4. F = m * a = 0,050 * 2,5 = 0,125 N 5.5. a) [4,0; 7,0] s b) [1,0; 2,0] s c) [0; 1,0] s (ou [2,0; 4,0] s) 6. A – 5; B – 0,3 ; C – 2; D – 1,02; E – 0,03; F – 8,2 PÁG. 76 7. 7.1. FR= F1+ F2- F3§ § FR= 50 + 100 - 25 = 125 N
7.2. A força F»3 poderá ser uma força de
atrito, correspondendo à resistência do chão ao movimento da arca.
Direção: horizontal; sentido: da direita para a esquerda; intensidade: 25 N; ponto de aplicação: arca. 7.3. FR = m * a § a = FR m§ § a = 12560 = 2,1 m/s2 7.4. a = vf- vi tf- ti § vf = a * tf § § vf = 2,1 * 1,5 = 3,15 m/s t (s) v (m/s) 4 3 2 1 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 7.5. d = AD § d = b* h 2 § § 1,5* 3,15 2 = 2,4 m 8. F = m * a = § F = 20 * 2,0 = 40 N 9. 9.1. am = DvDt § am = 24 6,0 = 4,0 m/s 2 9.2. F = m * a = § § F = 1500 * 4 = 6000 N 9.3. t (s) v (m/s) 28 24 20 16 12 8 4 0 0 1 2 3 4 5 6 7 10. 10.1. 0,4 s
10.2. A área sob gráfico é igual a 40 m, que
é a distância percorrida pelo carro.
40 = v * 0,4 + v* 5,4
2 §
§ v = 13 m/s = 47 km/h
O condutor não excedia o limite permitido por lei (50 km/h no interior das localidades).
10.3. São opostos, pois o movimento é
retardado. PÁG. 77 10.4. am= DvDt§ am= 0- 13 5,4 = = -2,4 m/s2 10.5. FR = m * a § 1150 * (- 2,4) = - 2760 N 11. 11.1. Dinamómetro. 11.2. ± 0,01 N. 11.3. P = m * g § m = Pg= 1,00 9,8 § m = 0,102 kg 11.4. B) 7. 7.1. rm= d Dt= 315 3,5= 90 km/h 7.2. rm= d Dt= 315 000 12 600 = 25 m/s
7.3. Não, o valor calculado não corresponde
ao valor da velocidade a que o camião circu-lou em cada instante do movimento, mas sim ao seu valor médio, podendo ter havido ou não instantes em que circulou acima do li-mite.
8. Opção A). 9. Opção B). 10. 10.1. Dt = 10 * 60 = 600 s 10.2. rm= 15 000 600 = 25 m/s 10.3. rm= 25 m/s = 25 * 10- 3 1 3600 § § rm= 25 * 10- 3* 3600 = 90 km/h 10.4. 10 min 15 km x 5 km x = 10 * 5 15 = 3,3 min
Demora 3,3 minutos a percorrer 5 km.
11. 11.1. v = 39 000 3600 = 10,8 m/s v = 43 000 3600 = 11,9 m/s v = 40 000 3600 = 11,1 m/s PÁG. 41 11.2. t (s) v (m/s) 12 9 6 3 0 0 5 10 11.3. [0; 3] s e [3; 5] s: m.r.u. acelerado [5; 7] s: m.r. uniforme [7; 10] s: m.r.u. retardado 11.4. [0; 3] s: am= 3,6 m/s2 [3; 5] s: am= 0,55 m/s2 [5; 7] s: am = 0 m/s2 [7; 10] s: am= - 0,27 m/s2 11.5. t (s) a (m/s2) 4 3 2 1 0 –1 5 10 12.
12.1. [0; 1] s e [2; 3] s: m.r.u.; o valor da
velo-cidade é constante ao longo do tempo. [1;2] s e [3; 4] s: m.r.u.a.; o valor da veloci-dade aumenta ao longo do tempo. [4; 6] s: m.r.u.r.; o valor da velocidade dimi-nui ao longo do tempo.
[6; 7] s: repouso; o valor da velocidade é nulo. 12.2. [6; 7] s 12 .3. a) am= 10 - 10 1 - 0 = 0 m/s 2 b) am= 20 - 10 2 - 1 = 10 m/s 2 c) am= 20 - 20 3 - 2 = 0 m/s 2 d) am= 40 - 20 4 - 3 = 20 m/s 2 e) am= 0 - 40 6 - 4 = - 20 m/s 2 12.4. a) [1; 2] s e [3; 4] s b) [4; 6] s 12.5. d = A∆ § d = 2 * 40 2 = 40 m PÁG. 42 13. 13.1. t (s) v (m/s) 12 9 6 3 0 0 15 30 13.2. am= 3,0 - 12,0 30 - 0 = - 0,3 m/s 2
13.3. Movimento retardado, pois o valor da
velocidade diminui ao longo do tempo.
13.4. - 0,3 = vf - 12,0
32 - 0 § vf= 2,4 m/s
14.
14.1. [0; 5] s e [10; 17] s: m.r. uniforme, o
valor da velocidade é constante ao longo do tempo.
[5; 10] s e [20; 24] s: m.r.u. retardado, o va-lor da velocidade diminui linearmente ao longo do tempo.
[17; 20] s: m.r.u. acelerado, o valor da velo-cidade aumenta linearmente ao longo do tempo.
14.2. am= 17 - 5
20 - 17 = 4 m/s
2
14.3. [17; 20] s, pois é m.r.u. acelerado. 14.4. d = A∆§ d = 5 * 10 = 50 m 15. 15.1. m.r.u. retardado 15.2. am= 0 - 20 4 = - 5 m/s 2 15.3. d = A∆ § d = 4 * 20 2 = 40 m 16. 16.1. 90 km/h = 25 m/s 50 km/h = 13,9 m/s am= 13,9 - 25,5 5,5 = - 2 m/s 2 16.2. v a 20 km/h 2 m/s2 16.3. d = Atrapézio§ d = 5,5 * (25 + 13,9) 2 = 107 mT PÁG. 43 17. 17.1. 0,4 s
17.2. Idade do condutor; estado físico do
condutor (ingestão de substâncias alcoólicas, ingestão de medicamentos, sono, cansaço). 17.3. Opção C) 17.4. t (s) v (m/s) 20 15 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 17.5. d = A–+ A∆§ d = 20 * 0,4 + + 20 * 2,3 2 = 31 m
O automóvel não choca com o obstáculo, pois só necessita de 35 m para se imobilizar.
18. dr= 25 * 0,5 = 12,5 m dt = 25 * 5
2 = 62,5 m
ds= 12,5 + 62,5 = 75 m
O condutor conseguiu evitar o acidente por-que imobilizou o veículo em 75 m (a 5 m do obstáculo).
19.
19.1. Os dois veículos circulavam à
veloci-dade de 20 m/s.
19.2. O condutor B, porque apresenta maior
tempo de reação, e este é afetado pela in-gestão de bebidas alcoólicas.
19.3. O tempo de travagem do condutor A é
0,5 s (0,8 - 0,3) e o do condutor B é tam-bém de 0,5 s (1,3 - 0,8). 19.4. Veículo A ds= A_+ A∆§ d = 20 * 0,3 + + 20 * 0,5 2 § d = 11 m
O veículo A não colide com o obstáculo, pois só necessita de 11 m para se imobilizar.
Veículo B
d = A_+ AƤ d = 20 * 0,8 +
+ 20 * 0,5
2 § d = 21 m
O veículo B colide com o obstáculo, pois ne-cessita de 21 m para se imobilizar e o obstá-culo está a 20 m. PÁG. 51 1. a) Situação 1 P1’ P1 F 2/1 F1/2 Situação 2 P2’ P2 F4/3 F3/4 Situação 3 P3 P4 P3’ P4’ F10/9 F5/6 F7/8 F9/10 F8/7 F6/5 b)
– P»1 e P»1’ ( P»1 – força com que a
Terra atrai o candeeiro; P»1’ – força
com que o candeeiro atrai a Terra)
– P»2 e P»2’ ( P»2– força com que a
Terra atrai a caixa; P»2’ – força com
que a caixa atrai a Terra)
– P»3 e P»3’ ( P»3 – força com que a
Terra atrai a pessoa; P»3’ – força
com que a pessoa atrai a Terra)
– P»4 e P»4’ ( P»4 – força com que a
Terra atrai o móvel; P»4’ – força com
que o móvel atrai a Terra)
– F»1>2 e F»2>1 ( F»1>2 – força com que
o fio puxa o candeeiro; F»2>1– força
com que o candeeiro puxa o fio)
– F»3>4 e F»4>3 ( F»3>4 – força do solo
sobre a caixa; F»4>3 – força da caixa
sobre o solo)
– F»5>6 e F»6>5 ( F»5>6– força do solo no
pé da pessoa; F»6>5– força da
pes-soa sobre o solo)
– F»7>8 e F»8>7 ( F»7>8 – força do solo
sobre o móvel; F»8>7 – força do
mó-vel sobre o solo)
– F»9>10 e F»10>9 ( F»9>10 – força da
pes-soa sobre o móvel; F»10>9 – força do
móvel sobre a pessoa)
2. a) Ponto de aplicação: mochila;
Direção: vertical; Sentido: de cima para baixo; Intensidade: 40 N b) i) FR= F3- F1= 40 - 30 = 10 N ii) FR= "F21+ F22= "302+ 402= 50 N iii) FR= F3+ F4= 40 + 20 = 60 N
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2. 2.1. a) Entre as posições 4,0 m e 6,0 m. b) Entre as posições 0 m e 4,0 m. c) Entre as posições 6,0 m e 8,0 m.2.2. Na situação da alínea a), o trabalho da
resultante das forças é nulo já que não exis-tiu a alteração da velocidade do corpo e, consequentemente, a sua energia cinética se manteve constante.
Na alínea b), o trabalho da resultante das forças é potente já que existiu o aumento do valor da velocidade do corpo e, consequentemente, da sua energia cinética. Na alínea c), o trabalho o trabalho da resul-tante das forças é resistente já que existiu uma diminuição do valor da velocidade do corpo e, consequentemente, da sua energia cinética.
PÁG. 97
1.
A) Verdadeira.
B) Falsa. Quando a velocidade de um corpo aumenta, a sua energia cinética aumenta. C) Falsa. A energia potencial gravítica de um corpo depende da altura a que o corpo se encontra.
D) Falsa. Quanto menor for a altura a que um corpo se encontra, menor é a sua energia po-tencial gravítica.
2.
A) Energia potencial elástica B) Energia cinética C) Energia potencial gravítica D) Energia cinética E) Energia potencial elástica F) Energia cinética G) Energia potencial elástica H) Energia cinética
3. 3.1.
a) Ponto 2. b) Pontos 1 e 3. c) Ponto 2.
3.2. Energia potencial gravítica Æ Energia cinética
PÁG. 98
4.
4.1. Opção C). 4.2. Opção A). 4.3. Opção D).
5. 5.1.
a) Ponto D, porque o valor da velocidade do carrinho é maior.
b) Ponto A, porque o carrinho se encontra numa posição mais elevada.
c) Ponto D, porque o carrinho apresenta me-nor valor de energia potencial gravítica.
5.2.
a) Energia potencial gravítica Æ Energia cinética
b) Energia cinética Æ Energia potencial gra-vítica
PÁG. 99
6.
A) máxima B) mínima … máxima
C) diminui … aumenta D) aumenta … diminui
7. A) menor B) igual C) menor D) igual 8. a) Epg = m * g * h § § Epg= 2,0 * 10 * 1,2 = 24 J b) Epg= m * g * h § § Epg= 2,0 * 10 * 1,6 = 32 J PÁG. 100 9. Opção B). 10. Epg= m * g * h, mas a metade da queda: Epg= m * g * 1 2 h Epg = 5 * 10 * 1 2 * 50 Epg= 1250 J Opção B) 11. a) vinicial= 18 km>h =18 km 1 h = =18 000 m3600 s = 5 m>s Ec1inicial2= 1 2* m * v 2 inicial§ Ec1inicial2= 1 2* 800 * 5 2= = 10000 = 1,0 * 104 J b) vfinal= 90 km>h = 90 km 1 h = =90 000 m3600 s = 25 m>s Ec1final2= 1 2* m * v 2 final§ Ec1final2=1 2* 800 * 25 2= = 250 000 = 2,5 * 105 J
c) ∆EC = EC (final) - EC (inicial) §
∆EC= 250 000 - 10 000 = 240 000 = = 2,4 * 105 J 12. Ec=1 2* m * v 2§ 900=12* 8 * v2§ v2=900 4 § v = "225 = 15 m>s 13.
13.1. Situação A: O veículo 2 possui maior
energia cinética, porque tem a mesma massa do veículo 1, mas possui maior velocidade. Situação B: O veículo 3 possui maior energia cinética porque, apesar de se mover como a mesma velocidade do veículo 4, tem maior massa. 13.2. v1= 70 km>h = 70 km 1 h = =70 000 m 3600 s = 19,4 m>s v2= 90 km>h = 90 km 1 h = =90 000 m 3600 s = 25 m>s PÁG. 101 13.3. Ec142= 1 2* m4* v24§ Ec142= 1 2* 1000 * 20 2= 2,0 * 105 J Ec132=1 2* m3* v 2 3§ 2,0* 105=1 2* 2000 * v 2 3§ v2 3= 200 § v3= 14,14 m>s v3= 14,14 m 1 s = 14,14* 10- 3 km 1 3600 h = = 50,9 km>h 14.1.
A) Falsa. Durante o movimento de subida a energia cinética da bola diminui. B) Verdadeira.
C) Falsa. O valor da energia potencial graví-tica da bola é máximo quando atinge a va-randa do Francisco.
D) Verdadeira.
E) Falsa. Quando a bola atinge a altura má-xima o valor da velocidade é nulo.
14.2. (a) 0; (b) 72; (c) 72; (d) 54; (e) 18; (f) 72; (g) 36; (h) 36; (i) 72; (j) 72; (ℓ) 0; (m) 72. 14.3. Ec= 1 2* m * v 2§ 72=1 2* 0,450 * v 2§ v2= 320 § v = 17,9 m>s v3= 17,9 m 1 s = 17,9* 10- 3 km 1 3600 h = = 64,4 km>h
14.4. A afirmação é correta já que, quanto
maior a altura de onde caem os objetos, maior será a sua energia cinética e, conse-quentemente, a velocidade com que estes atingem a rua. Uma pessoa que passe na rua e seja atingida por um objeto com veloci-dade da ordem da calculada na alínea ante-rior poderá
sofrer ferimentos graves.
PÁG. 102
15. Na posição A, o carrinho não possui
velo-cidade e, consequentemente, a sua energia cinética é nula. Por outro lado, como se en-contra a uma altitude superior a todos os ou-tros pontos, possui uma energia potencial gravítica máxima. Quando desce para a posi-ção B, a sua energia cinética aumenta (pois aumenta a sua velocidade) e a sua energia potencial gravítica diminui (pois diminui a sua altitude). Na posição C, atinge o mínimo de altitude e, consequentemente, o mínimo de energia potencial gravítica e o máximo de energia cinética (assim como de velocidade). Da posição C para a posição D, a energia po-tencial do carrinho aumenta e a energia cinética diminui.
16. Se as resistências ao movimento podem
ser desprezadas, a energia mecânica da pe-dra mantém-se constante durante todo o movimento. Durante a subida, a energia ciné-tica da pedra diminui e a sua energia poten-cial gravítica aumenta. Durante a descida, a energia cinética aumenta e a energia poten-cial gravítica diminui.
17. Opção A) 18. Opção B) 19.
19.1. Transferência de energia sob a forma
de trabalho.
19.2. Por exemplo, dar uma tacada numa
bola de bilhar que estava parada.
19.3. Por exemplo, parar uma bicicleta que
estava em movimento.
PÁG. 103
20. 20.1. Opção A) 20..2. Opção C)
20.3. Na situação 1, pois há aumento da
energia potencial do bloco (devido ao au-mento da sua altura em relação ao solo) e da sua energia cinética (pois o bloco estava em repouso e entrou em movimento).
20.4. Opção B) 21.
A) O valor da velocidade do carro aumenta com o tempo, assim como a sua energia cinética. Assim, as forças que atuam no carro realizam um trabalho potente. B) O valor da velocidade da bola diminui com o tempo, assim como a sua energia cinética. Assim, as forças que atuam na bola realizam um trabalho resistente. C) O valor da velocidade da bicicleta não va-ria com o tempo, assim como a sua energia cinética. Assim, as forças que atuam na bici-cleta realizam um trabalho nulo. D) O valor da velocidade do vaso é nulo, as-sim como a sua energia cinética. A energia potencial do vaso não se altera com o tempo, pois a altura a que ele se encontra do solo é constante. Assim, as forças que atuam no vaso realizam um trabalho nulo.
PÁG. 107
1. Através dos valores das densidades dos
lí-quidos, verifica-se que o líquido mais denso é a glicerina, seguido da água e por último a acetona. Como todas as amostras possuem a mesma massa, o líquido mais denso ocupará menor volume e o menos denso ocupará maior volume.
Assim, no recipiente A encontra-se a glicerina, no B a água e no C a acetona.
12. De acordo com Lei da Inércia (ou
1.ª lei de Newton), todo o corpo permanece no estado de repouso ou em movimento re-tilíneo e uniforme se o conjunto de forças que nele atua tiver resultante nula. Na situação A, o pai da Maria encontra-se em movimento retilíneo e uniforme pelo que, de acordo com a Lei da Inércia, a resultante das forças que nele atua é nula. Na situação B, ele teve a tendência para manter o movi-mento que tinha antes de iniciar a travagem já que, como na situação anterior, a resul-tante das forças que nele atuou era nula. O facto de ter o cinto posto, impediu-o de con-tinuar a mover-se.
13.
13.1. Útil: A, C, D e F. Prejudicial: B e E.
13.2. Por exemplo, colocar rodas sobre o
ar-mário a ser arrastado.
13.3. Por exemplo, calçar luvas de material
rugoso que permitem escorregar menos.
13.4. Útil: atrito que a estrada exerce sobre
os pneus dos veículos; atrito da lixa da caixa de fósforos; (atrito de uma fita de uma per-siana sobre as mãos quando a abrimos; atrito que existe entre as mãos e as páginas de um livro quando o folheamos).
Prejudicial: atrito do ar em relação a um
avião em movimento; atrito da água em rela-ção a um navio em movimento; (atrito das dobradiças de uma porta quando a abrimos; atrito das gavetas quando as tentamos fe-char). PÁG. 78 14. 14.1. a) F1 b) F2 14.2.
A) O movimento tem velocidade constante, o que implica que a resultante das forças é nula. Como o dinamómetro mede a força exercida pelo operador sobre o bloco, a força de atrito terá que ser 0,8 N.
14.3. O valor indicado no dinamómetro
de-verá ser menor, porque o valor da força de atrito diminui com a diminuição da rugosi-dade da superfície.
14.4. Das características dos materiais de
que são feitas as superfícies em contacto e do peso do objeto que desliza ou tenta desli-zar sobre elas.
15. Pode desprezar-se a resistência do ar: A
e E.
Não se pode desprezar a resistência do ar: B, C, D e F.
PÁG. 79
16.
A) Falsa. Um movimento retilíneo uniforme-mente retardado tem aceleração de sentido oposto ao do movimento.
B) Falsa. A aceleração média é uma grandeza física vetorial.
C) Verdadeira.
D) Falsa. O atrito pode ser útil ou prejudicial ao movimento.
E) Verdadeira.
F) Falsa. O atrito que atua num corpo de-pende, entre outros fatores, do tipo de super-fície sobre a qual se desloca.
G) Verdadeira.
17.
17.1. Os pneus carecas de um autocarro
po-derem ser a causa de acidentes.
17.2. A afirmação é correta. Se o piso
esti-vesse molhado, por ter chovido, o atrito entre os pneus carecas e o solo iria diminuir, o que teria como consequência a diminuição da aderência.
Este facto poderia estar na origem do aci-dente.
18. 18.1.
a) t2
b) Nos instantes iniciais do movimento.
c) [t1; t2] e [t3; t4]
d) Não existe.
18.2.
a) [t1; t2] e [t3; t4]
b) Nos instantes iniciais do movimento.
c) [t2; t3]
18.3. [t1; t2] e [t3; t4]. A resultante das forças
é nula e o paraquedista move-se com movi-mento retilíneo e uniforme.
18.4. [0; t1] e [t2; t3]. A resultante das forças
é diferente de zero e o paraquedista move-se com movimento variado.
PÁG. 80 19. 19.1. 65 km/h = 65 000 m 3600 s = 18 m/s a = DvDt§ a = 0- 18 0,05 = - 360 m/s 2
19.2. Ponto de aplicação: automóvel;
Direção: do movimento; Sentido: oposto ao
movimento; Intensidade: FR= m * a § FR = 970 * 360 = 349 200 N 19.3. FR= m * a § FR = 70 * 360 = 25 200 N 19.4. p = FA§ p = 25 200 800* 10- 4= = 3,15 * 105 Pa 20. 1. B, C e D 2. E e F 3. A 21. 21.1. am= Dv Dt§ am= 0- 15 0,01 = = - 1500 m/s2 F = m * a = § F = 0,600 * 1500 = 900 N 21.2. p = F A§ p = 900 10* 10- 4= = 9,0 * 105 Pa 21.3. p = FA§ p = 900 720* 10- 4= = 1,25 * 104 Pa
21.4. O uso de capacetes de proteção faz
com que a força de pressão seja distribuída pela superfície do capacete, diminuindo a pressão exercida na cabeça e, portanto, re-duzindo as consequências do embate.
PÁG. 81
22.
22.1. A segurança ativa atua na condução
com vista à prevenção de acidentes, en-quanto a segurança passiva atua na prote-ção dos ocupantes de um veículo em caso de acidente.
22.2. À 2.ª Lei de Newton. 22.3. Cintos de segurança, estrutura
deformável do veículo e airbag.
23. 23.1. vinicial= 80 000 m 3600 s = 22,2 m/s 23.2. P = m * g § P = 65 * 9,8 = 637 N 23.3. FR = m * a a = am= DDtv= 0- 22,2 0,20 = 111 m/s 2 FR= 65 * 111 = 7215 N 23.4. F P= 7215 637 = 11,3
A intensidade da força é cerca de 11 vezes maior do que o peso do corpo.
23.5. A = 90 * 8,0 = 720 cm2 = 0,072 m2
p = AF= 0,0727215= 1,0 * 105 Pa
23.6. A pressão exercida sobre o piloto seria
menor, pois a área da superfície aumentava.
23.7. Seria projetado para a frente, após o
embate, de acordo com a Lei da Inércia.
23.8. Capacete e airbag, por exemplo.
PÁG. 87 1. 1 – B e C; 2 – B e C; 3 – E; 4 – B; 5 – A. 2. Ec (1) = 1 2* 60 * 1,0 2= 30 J Ec (2) = 1 2* 55 * 1,2 2= 39,6 9 40 J Ec (3) = 1 2* 50 * 1,3 2= 42 J Ec (1) < Ec (2) < Ec (3) 3. 3.1. m = 400 g = 0,400 kg h = 30 cm = 0,30 m Epg= m * g * h § § Epg= 0,400 * 9,8 * 0,30 = = 1,176 9 1,2 J 3.2. h = 0,30 + 0,70 = 1,00 m Epg= m * g * h § § Epg= 0,400 * 9,8 * 1,00 = 3,9 J
3.3. As energias potenciais gravíticas
deter-minadas nas alíneas anteriores são diferen-tes. Isto indica que o local relativamente ao qual se determina esta forma de energia (re-ferencial) influencia o seu valor.
PÁG. 93 1. 1.1. Em= Ec+ Epg=1 2* 3450 * * a503600* 103b2+ 3450 * 9,8 * 80 = = 3,04 * 106 J 1.2. a) Em= Ec+ Epg= 0 + 90 * 9,8 * 80 = = 7,06 * 104 J Em = Ec + Epg § 7,06 * 104 = = Ec+ 90 * 9,8 * 50 § § Ec= 2,65 * 104 J b) Em= Ec+ Epg § § 7,06 * 104=1 2* 90 * * a120* 103 3600 b 2 + Epg § § Epg= 2,06 * 104 J c) Epg= m * g * h § § 2,06 * 104= 90 * 9,8 * h § § h =2,06* 104 90* 9,8 = 23,4 m 2.
a) Em1A2= Ec1A2+ Epg1A2=
=1 2* 50 * 10 2+ 50 * 9,8 * 3,0 = = 3,97 * 103 J b) Em (A) = Em (B) = Ec (B) + Epg (B) § 3,97 * 103= E c (B) + 0 § 3,97* 103=1 2* 50 * v 2 B § vB= ã 3,97* 103 1 2* 50 = 12,6 m/s c) Em (A) = Em (C) = Ec (C) + Epg (C) § § 3,97 * 103= 0 + 50 * 9,8 * h C § hC= 3,97* 103 50* 9,8 = 8,1 m PÁG. 96 1. 1.1. A, D, G, I
1.2. Em todas as situações escolhidas existe
alteração da energia dos sistemas onde atuam forças.
MOVIMENTOS E FORÇAS
ELETRICIDADE
MOVIMENTOS E FORÇAS
ELETRICIDADE
©AREAL EDIT ORES ©AREAL EDIT ORES
SOLUÇÕES
SOLUÇÕES
Zoom 9
Zoom 9
10. 10.1. Paparente= 0,50 N10.2. Vcorpo= Vlíquido deslocado= 20,0 cm3
10.3. I= Preal- Paparente§ I= 0,66 - 0,50 = 0,16 N 10.4. I= rlíquido* Vimerso* g § 0,16= rlíquido* 20 * 10- 6* 10 § rlíquido= 0,16 20,0* 10- 5= 8,0 * 10 2 kg>m3 10.5. rlíquido= 8,0 * 102 kg>m3= = 0,8 g>cm3
O líquido é o álcool etílico.
Tema 2 ELETRICIDADE
PÁG. 135
1.
1.1. Eletricidade estática. As cargas elétricas
representadas não se encontram em movi-mento ordenado.
1.2.
A – As esferas vão repelir-se, afastando-se. B – As esferas vão atrair-se, aproximando- -se.
C – As esferas vão ficar como estão, já que a carga elétrica se encontra igualmente distri-buída pelas esferas, não existindo acumulação de cargas em nenhuma zona das esferas.
2.
a) Fenómeno físico: raios; fenómeno biológico: peixes elétricos.
b) Bom condutor: água do mar; mau condu-tor: ar.
c) De acordo com o texto “… a corrente elé-trica gerada na água alcança um organismo mesmo que ele esteja a alguns metros de distância.”.
PÁG. 143
1. Verdadeiras: C e D; Falsas: A, B e E 2. 1 – motor; 2 – lâmpada; 3 – pilha;
4 – sentido convencional da corrente elé-trica; 5 – sentido real da corrente elétrica. 3. 3.1. I II III 3.2.
a) I – lâmpada e motor; II – campainha; III – as duas lâmpadas e a resistência. b) I – pilha; II – gerador; III – as duas pilhas. c) Circuitos I e III.
PÁG. 151
1.
a) 1 – interruptor fechado; 2 – pilha; 3 – voltímetro; 4 – lâmpada; 5 – fio de ligação.
b) V2 = 2 V
c) V3 = 4 V
2. 2.1. Voltímetro.
2.2. Alcance: 12 V; menor divisão de
escala: 0,4 V; erro de medição: ± 0,2 V.
2.3. U = 5,0 ± 0,2 V 3. 3.1. Pilhas. 3.2. Associação em série. 3.3. Uindividual= 18 4= 4,5 V PÁG. 157 1. 1.1. I – amperímetro analógico; II – voltímetro analógico. 1.2.
I: alcance: 3,0 A; menor divisão de escala: 0,1
A; incerteza de medição: 0,05 A. II: alcance: 12,0 V; menor divisão de escala: 0,4 V; incerteza de medição: 0,2 V.
1.3. I: 1,25 ± 0,05 A; I: 5,0 ± 0,2 V. 2.
2.1. 1 – resistência; 2 – voltímetro;
3 – pilha; 4 – lâmpada; 5 – amperímetro; 6 – interruptor aberto.
2.2.
– o circuito está aberto e a lâmpada acesa; – o amperímetro está montado em paralelo
em vez de estar em série;
– o voltímetro está montado em série em vez de estar em paralelo;
– o sentido marcado é o sentido real e não o convencional da corrente. 2.3. (i) U1 = U3 – U4 = 9,0 – 3,5 = 5,5 V; (ii) I3 = I1 = 0,2 A; (iii) I4 = I1 = 0,2 A. 3. 3.1. 3.2. (i) = 3 * 717,5 mA = 2153 mA; (ii) = (iii) = 717,5 mA.
3.3. Atendendo à ordem de grandeza do valor
medido, a unidade apropriada seria o ampere. Desta forma, o valor apresentado seria 2,153 A.
PÁG. 166
1.
1.1. São condutores óhmicos pois obedecem
à Lei de Ohm já que a razão U
I é constante, o
que indica que a resistência elétrica destes condutores é sempre a mesma quaisquer que sejam os valores da tensão que lhes são apli-cadas e de
intensidade de corrente que os percorre.
1.2. I = 0,6 A. 1.3. RX= U I§ R = 3,00 0,6= 5 W RY= U I§ R = 2,00 0,8 = 2,5 W 2. Gráfico III. PÁG. 167 1. 1.1. a) D – Pilha. b) C – Lâmpada. 1.2. O componente A é um interruptor
e tem como função permitir ou interromper a passagem da corrente elétrica.
1.3. Fio de ligação. 1.4. São os eletrões. 2. A) gerador B) fechado C) um gerador D) impede E) positivo … negativo F) positivo 3.
A) Falsa. Por convenção a corrente elétrica circula do polo positivo para o polo negativo. B) Falsa. Uma pilha instalada num circuito funciona como uma fonte de energia. C) Verdadeira. D) Verdadeira. E) Verdadeira. PÁG. 168 4. 4.1. Bons condutores: B; C; F; H; Maus condutores: A; D; E; G; I. 4.2. São os iões. 4.3. A borracha, por exemplo. 4.4. Revestir fios elétricos metálicos. 5. A) B) K2 L2 L3 K3 L1 K1 6.
6.1. X – interruptor fechado; Y1 e Y2 – pilhas;
L1, L2, L3 e L4 – lâmpadas.
6.2. A – acesa; B – acesa; C – acesa;
D – acesa; E – acesa; F – acesa; G – acesa; H – acesa; I – acesa; J – apagada; H – acesa; I – acesa; J – apagada; K – apa-gada; L – apagada. 6.3. L3 L2 X L1 L4 Y1 Y2 Sentido convencional PÁG. 169 7. 7.1. Opção B)
7.2. No recipiente que contém a solução
aquosa de NaC’, são os catiões sódio (Na+)
que se movimentam para ao polo negativo
do gerador e os aniões cloreto (C’−) que se
movimentam para o polo positivo do gerador. Nos fios e na lâmpada são os eletrões que se movimentam do polo negativo para o polo positivo do gerador.
2.
2.1. Os fluidos imiscíveis tendem a
organizar-se, de cima para baixo, por ordem crescente das suas densidades. Assim, o fluido menos denso (A) é o benzeno, o fluido de densidade intermédia (B) é a água e o fluido mais denso (C) é o clorofórmio. 2.2. r = m v § m = r * V mA= 0,90 * 15,0 = 13,5 g mB= 1,0 * 15,0 = 15,0 g mC= 1,53 * 15,0 = 23,0 g 2.3. Opção A) 2.4. Densímetro. PÁG. 114 1. 1.1. I = Preal- Paparente§ I = 6,0 - 4,0 = 2,0 N
1.2. Sim, pois o valor da impulsão não
de-pende do valor do peso da bola mas do vo-lume imerso que, neste caso, é igual.
1.3. Aumentando a densidade do
líquido, adicionando, por exemplo, sal à água. 2. 2.1. I = Preal - Paparente § I = 9,00 * 9,8 - 78,4 = 9,8 N 2.2. I = Preal- Paparente§ Paparente- I = Preal§ Paparente= 7,80 * 9,8 - 9,8 = 66,64 N 2.3.
I = rágua* Vimerso corpo* g §
V = Ip* g§ V = 9,8 1,00* 103* 9,8 = 1,00 * 10 -3 m3 2.4. r =mV rY= 9,00 1,00* 10- 3= = 9,00 * 103 kg>m3= 9,00 g>cm3 " É cobre. rZ= 7,80 1,00* 10- 3= = 7,80 * 103 kg>m3= 7,80 g>cm3 " É ferro.
2.5. Não. Como a densidade do cubo X
(rX= 0,60 g>cm3) é inferior
à densidade da água não seria possível mer-gulhá-lo completamente na água, o que in-viabiliza a utilização deste método para a identificação da densidade do cubo X.
PÁG. 121 1. Verdadeiras: A e C; Falsas: B, D e E. 2. 2.1. Vimerso= 8 * 135 000 = 1,08 * 106 m3 2.2. I= ràgua* g * Vimerso§ I= 1,0 * 103* 9,8 * 1,08 * 106= = 1,06 * 1010 N 2.3. rgelo=m V § m = rgelo* V § m= 0,92 * 103* 1135 000 + + 1,08 * 1062= 1,12 * 109 kg 3. 3.1. Densidade. 3.2. IMM IOA =r * g * V r * g * V = 1,24 1,03= 1,2 Resolução alternativa: IMM= rMM* g * Vimerso § IMM= 1,24 * 103* 9,8 * *2 3* 80 1,07* 103= 6,06 * 10 3 N IOA= rOA* g * Vimerso § IOA= 1,03 * 103* 9,8 * *23* 80 1,07* 103= 5,03 * 10 3 N IMM IOA =6,06* 103 5,03* 103= 1,2
A impulsão no Mar Morto é 1,2 vezes superior à impulsão no Oceano Atlântico.
4. Opção A)
PÁG. 122
1.
1.1. Peso e impulsão.
1.2. Peso: direção vertical e sentido
descen-dente; Impulsão: direção vertical e sentido ascendente.
1.3.
a) O valor da impulsão é inferior ao valor do peso do corpo.
b) O valor da impulsão, para o corpo total-mente imerso, é superior ao valor do peso do corpo.
c) O valor da impulsão é igual ao valor do peso do corpo.
2.
2.1. A incerteza da medição corresponde a
metade da menor divisão de escala, ou seja, 1
2= ± 0,5 N.
2.2.
a) P = m * g § P = 5,0 * 10 = 50 N
b) O peso aparente é o dado pelo dinamómetro, ou seja,
Paparente= 30,0 ± 0,5 N.
c) I = Preal- Paparente§
I = 50,0 - 30,0 = 20,0 N
3.
3.1. Paparente= 6,50 N, pois é o valor do peso
do bloco dado pelo dinamómetro quando o bloco é mergulhado na água.
3.2. Vcorpo= 120 cm3 3.3. ràgua= 1,00 g>cm3= 1,00 * 103 kg>cm3 I= rfluido* Vimerso* g § I= 1,00 * 103* 120 * 10- 6* * 10 = 1,20 N 3.4. I= Preal- Paparente § Preal= Paparente+ I § Preal= 6,50 + 1,20 = 7,70 N 3.5. Preal= m * g § m=Preal g § m= 7,70 10 = 0,770 kg PÁG. 123 4. 4.1. 1 – C e D; 2 – A e D; 3 – B e E. 4.2. O valor da impulsão seria o mesmo, pois
a impulsão não depende da massa mas sim do volume imerso do corpo.
4.3. O valor da impulsão seria diferente, pois
a impulsão depende da densidade do lí-quido. 5. 5.1. V= a3§ V = 2,003= 8,00 cm3 5.2. rcubo= m V § rcubo= 24,3 8,00= 3,04 g>cm 3
Como rcubo> rágua, o cubo afunda-se na
água. 5.3. I= rágua* Vimerso* g Vimerso= Vcubo= 8,00 cm3= 8 * 10- 6 m3 I= 1,00 * 103* 8,00 * 10- 6* 10 = = 0,080 N 5.4. Lei de Arquimedes.
5.5. A densidade do líquido e o volume
imerso do corpo.
6. 6.1.
a) Situação D, pois o fluido tem mesma den-sidade, mas o raio da esfera na situação D é maior, logo o volume do corpo imerso é maior, o que aumenta o valor da impulsão. b) Situação A, pois as esferas possuem a mesma densidade, o mesmo raio e, conse-quentemente, o mesmo volume, mas a densi-dade do fluido em A é inferior, o que diminui o valor da impulsão.
6.2. O valor da impulsão será igual se as
es-feras estiverem mergulhadas no mesmo fluido e se possuírem o mesmo volume. As-sim as esferas das situações B e C deverão ter o mesmo valor de impulsão. PÁG. 124 6.3. Vesfera= 4 3* p * r 3= =43* p * 1,03= 4,19 cm3= = 4,19 * 10- 6 m3 I= rfluido* Vimerso* g § I= 1,02 * 103* 4,19 * 10- 6* 10 = = 0,0427 N 7. 7.1. Paparente= 0,70 N 7.2. V = 35 - 15 = 20 cm3 7.3. racetona= 0,78 g>cm3= 780 kg>m3; V= 20 cm3= 20 * 10- 6 m3 I= racetona* Vimerso* g § I= 780 * 20 * 10- 6* 10 = 0,16 N 7.4. Preal= Paparente+ I § Preal= 0,70 + 0,16 = 0,86 N 8. 8.1. 1,20 N 8.2. 0,1 N 8.3. I= ràgua* Vimerso* g § , 0,40= 1,00 * 103* V imerso* 10 § Vimerso= 0,40 1,00* 104= 4,0 * 10 - 5 m3 Vimerso = 40 cm3
8.4. É a Lei de Arquimedes que afirma: Todo
o corpo mergulhado num fluido (líquido ou gás) sofre, por parte deste, uma força vertical, de baixo para cima, cuja inten-sidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.
8.5. Ao empurrar o balão para dentro da
água, o volume do balão que se encontra imerso aumenta. Como o valor da impulsão que a água exerce sobre o balão depende do volume deste que está imerso, o valor da impulsão irá aumentar. PÁG. 125 9. 9.1. 5,00 N 9.2. 4,60 N 9.3. I = Preal – Paparente§ I = 5,00 – 4,60 = 0,40 N 9.4. rcorpo= mcorpo Vcorpo Pcorpo= mcorpo* g § mcorpo= Pcorpo g § mcorpo= 5,00 10 = 0,500 kg = 500 g I= ràgua* Vimerso* g § 0,40= 1,00 * 103* V imerso* 10 § Vimerso= 0,40 1,00* 104= 4,0 * 10 - 5 m3 Vimerso= 40 cm3 rcorpo= 500 40 = 12,5 g>cm 3
MOVIMENTOS E FORÇAS
ELETRICIDADE
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SOLUÇÕES
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Zoom 9
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3. Considerando, por exemplo, um aparelho de
1000 W, que funcione 20 dias por mês, du-rante 2 h cada dia, vem:
E = P * Dt § E = 1,0 * 20 * 2 = 40 kW h
Custo = 40 * 0,15 = 6 euros
PÁG. 196
1.
1.1. As grandezas elétricas cujos valores
no-minais estão inscritos nos aparelhos elétri-cos são a tensão (em V), a potência (em W) e, por vezes, a intensidade de corrente (em A).
1.2.
Situação I – Nesta situação, a intensidade
de corrente que atravessa o aparelho irá au-mentar, fazendo aumentar a potência do aparelho. Como consequência, a resistência passaria a dissipar muita energia sob a forma de calor, correndo o risco de avariar.
Situação II – Nesta situação, a intensidade
de corrente que atravessa o aparelho irá di-minuir, fazendo diminuir a potência do apa-relho. Como consequência, o moinho seria incapaz de moer o café.
2. O quadro seguinte resume os principais
efeitos fisiológicos da passagem da corrente elétrica pelo corpo humano em função da in-tensidade de corrente elétrica.
I (A) Efeitos fisiológicos
10−3 a 10−2 Princípio da sensação
de choque.
10−2 a 10−1
O estímulo elétrico é suficiente para produ-zir um efeito doloroso; paralisia muscular, dor severa e dificul-dade respiratória; pa-ragem cardíaca.
10−1 a 2 * 10−1
Fibrilação ventricular, normalmente fatal se não houver interven-ção.
2 * 10−1 a 1
Paragem cardíaca, recuperação possível desde que o choque termine antes da morte.
1 a 10
Queimaduras graves e não fatais, a menos que os órgãos vitais tenham sido atingi-dos.
PÁG. 197
1.
A) Efeito químico da corrente elétrica. B) Efeito térmico da corrente elétrica. C) Efeito magnético da corrente elétrica.
2.
2.1. 1 – pilha; 2 e 3 – lâmpada;
4 – interruptor aberto; 5 – amperímetro; 6 – bobina; 7 – clipes; 8 – sistema de eletrólise; 9 – balão.
2.2.
a) Acendem-se.
b) Deteta e mede a passagem de corrente elétrica.
c) Atrai os clipes. d) Começa a encher.
2.3. Nas lâmpadas observa-se o efeito
tér-mico da corrente elétrica, na bobina observa-se o efeito magnético da corrente elétrica e no sistema de eletrólise observa-se o efeito químico da corrente elétrica.
2.4. CuCℓ2(aq) " Cu(s) + Cℓ2(g)
3. A, B, D e E
PÁG. 198
4. (a) ampere; (b) A; (c) tensão;
(d) potência; (e) W; (f) E; (g) joule; (h) J; (i) resistência elétrica; (j) R; (l) Ω
5. a) P=Dt §E P=10001 = 1000 W b) I=UP § I =1000220 = 4,55 A c) R=U I § R = 220 4,55= 48,4 W d) E = P * Dt E = 1000 * 45 * 60 E = 2,7 * 106 J e) E = P * Dt E = 1 * 0,75 E = 0,75 kW h 6. 6.1. E = P * Dt Epor lâmpada/dia = 0,030 * 2 = 0,06 kW h E20 lâmpadas/dia = 20 * 0,06 = 1,2 kW h E20 lâmpadas/mês = 1,2 * 31 = 37,2 kW h Custo = 37,2 * 0,14 € = 5,21 € 6.2. E = P * Dt Epor lâmpada/dia = 0,006 * 2 = 0,012 kW h E20 lâmpadas/dia = 20 * 0,012 = 0,24 kW h E20 lâmpadas/mês = 0,24 * 31 = 7,44 kW h Custo = 7,44 * 0,14 € = 1,04 € Economia = 5,21 − 1,04 = 4,17 € 7. 7.1. Dt = 30 min = 30 * 60 = 1800 s E = P * Dt § E = 1150 * 1800 = 2,07 * 106 J 7.2. Dt = 30 min = 30 60 = 0,5 h E = P * Dt § E = 1,150 * 0,5 = 0,575 kW h Custo = 0,575 * 0,14 € = 0,080 € = 8 cêntimos 7.3. I=PU § I =1150 220= 5,2 A PÁG. 199 8.
8.1. É a classe A ou, em alguns casos,
a A++. 8.2. Hipótese C). 8.3. % poupança = 140+ 180 380+ 240 * 100% = 52% 9. 9.1. U = 3 * 1,5 = 4,5 V I=P U § I = 5,0 4,5= 1,1 A 9.2. Dt = 10 min = 10 * 60 = 600 s Efornecida = P * Dt § Efornecida = U * I * Dt § Efornecida = 5,0 * 1,1 * 600 = 3,3 * 103 J PÁG. 200 10. 10.1. Opção B) 10.2. Opção A) 11. a) P= U * I § I =UP § R=6500 220 = 29,5 A b) U= R * I § R =UI § R=220 29,5= 7,46 W c) Dt = 2,5 h = 2,5 * 3600 = 9000 s E = P * Dt § E = 6500 * 9000 = 5,85 * 107 J d) P = 6500 W = 6,500 kW E = P * Dt § E = 6,500 * 2,5 = 16,25 kW h e) Custo = 16,25 * 0,14 = 2,28 € 12. 12.1. P = 60 W; U = 120 V 12.2. a) P= U * I § I =UP § I= 60 120= 0,50 A b) U= R * I § R =UI § R=0,50120= 240 W
12.3. A lâmpada poderá avariar-se (o
fila-mento de tungsténio irá fundir) pois esta ten-são é muito superior à tenten-são normal de fun-cionamento da lâmpada.
13.
13.1.É um transformador de aumento de
tensão pois o número de voltas do
secundá-rio (NS) é maior que o número de voltas do
primário (NP). 13.2. Usaída= NS NP * Uentrada§ Usaída= 1000 250 * 12 = 48 V 13.3. Usaída= NS NP * Uentrada§ 120= NS 250* 12 § § NS = 2500 espiras PÁG. 201 14. 14.1. a) Entrada: U = de 100 a 240 V (AC); Saída: U = 5,3 V (DC) e I = 500 mA (DC) b) A tensão de entrada é alternada (AC) e a tensão de saída é contínua (DC)
14.2. P = U * I § P = 5,3 * 0,500 = 2,65 W 15. Verdadeiras: (A), (B) e (F); Falsas: (C), (D) e (E). 16. 16.1. Hipótese (d). 16.2. Hipótese (d). 16.3. Hipótese (b). PÁG. 202 17. Verdadeiras: (A), (B) e (D); Falsas: (C), (E) e (F). 18. 1 – C; 2 – B; 3 – A. 19.
a) A morte de um homem devido a uma des-carga elétrica.
b) Tensão (ou d.d.p.); 60 000 V. c) O “corte de energia” significa que houve uma interrupção na passagem da corrente elétrica. PÁG. 203 20. 20.1. a) U= R * I § I =UR § I=1500220= 0,147 A = 147 mA
Corresponde à situação V, se for atingido o coração. Se o choque for, por exemplo, entre um pé e a cintura não ocorre fibrilação ven-tricular. b) Imin= U R § Imin= 220 500= = 0,440 A = 440 mA Imáx= U R § Imáx= 220 100= = 2,20 A = 2200 mA Corresponde à situação VII.
20.2. U= R * I § R =U I § R=0,010220 = 22 000 W 20.3. Opção C) 8. 8.1. 1) 2) 8.2. a) A pilha. b) As lâmpadas. PÁG. 170 8.3.
I. (a) fechado; (b) funcionarem; (c) série; (d) um; (e) apagam-se.
II. (f) paralelo; (g) três; (h) abrir; (i) funcionam.
9. 9.1.
A) Falsa. As lâmpadas L2 e L3 estão
instala-das em paralelo. B) Verdadeira.
C) Falsa. Quando se abre o interruptor I1
apa-gam-se todas as lâmpadas.
D) Falsa. A lâmpada L1 está instalada em
sé-rie com a fonte de alimentação.
9.2. I1 I3 L 3 L1 I2 L2
9.3. As lâmpadas L2 e L3 estão associadas
em paralelo, pelo que a intensidade de
cor-rente que passa na lâmpada L1 se divide
en-tre as lâmpadas L2 e L3. Assim, I1 = I2 + I3 =
0,4 + 0,4 = 0,8 A.
9.4. As lâmpadas L2 e L3 estão associadas
em paralelo, pelo que a tensão nos seus
ter-minais é igual. Assim, U3= U2=
= 1,5 V
9.5. Upilha = U1 + U2 = 3,0 + 1,5 = 4,5 V
9.6. Por exemplo, associar duas pilhas de
4,5 V em série. PÁG. 171 10. a) Voltímetro. b) 500 V c) 10 V d) ± 5 V e) 155 ± 5 V f) Em paralelo. 11. 11.1. a) 0,2 A b) ± 0,1 A 11.2. 0 1 2 3 4 5A 11.3. 1,6 ± 0,1 A 11.4. I = I1+ I2+ I3= 3,0 + 3,0 + 3,0 = 9,0 A.
Não, pois o valor da intensidade de corrente no circuito principal é superior ao alcance do aparelho (5,0 A).
11.5. Uma resistência (fixa ou variável).
PÁG. 172
12. (a) V ; (b) A ; (c) W; X – 32; Y – 0,25; Z – 30
13.
13.1. Condutor não óhmico pois a sua
resis-tência não é constante, variando com a inten-sidade de corrente que o atravessa.
13.2. R = U I § I = U R § § I = 220 480 = 0,46 A 14. 14.1.
Condutor B – óhmico; a d.d.p. nos terminais do condutor é diretamente proporcional à in-tensidade da corrente que o percorre, pelo que a resistência elétrica tem sempre o mesmo valor em qualquer que seja o circuito onde esteja instalado.
Condutores A e C – não óhmico; a d.d.p. nos terminais dos condutores não é diretamente proporcional à intensidade da corrente que os percorre, pelo que a
resistência varia com a variação da intensidade de corrente que percorre os condutores. 14.2. R=2,0 2,0= 1,0 W 14.3. U= 1,0 * 7,0 = 7,0 V 14.4. R=U I § R = 2,1 1,0= 2,1 W R=U I § R = 3,0 2,0= 1,5 W
A resistência elétrica do condutor C diminui com o aumento da intensidade da corrente que o percorre.
PÁG. 173 15. 15.1. Condutor A I (A) U (V) 0 1 2 3 4 5 6 7 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Condutor B I (A) U (V) 0 1 2 3 4 5 6 7 1 0,8 0,6 0,4 0,2 1,4 1,2 15.2.
Condutor A – óhmico; a intensidade da cor-rente nos terminais do condutor é diretamente proporcional à d.d.p. que o per-corre pelo que a resistência elétrica tem sempre o mesmo valor em qualquer que seja o circuito onde esteja instalado.
Condutor B – não óhmico; a intensidade da corrente. nos terminais do condutor não é di-retamente proporcional à d.d.p. que o per-corre.
15.3. R=U
I § R =
2,0
0,30= 6,7 W
15.4. A resistência do condutor aumenta
com o aumento da intensidade de corrente que o atravessa. 16. 16.1. R=UI § R = 40 10* 10- 3= = 4,0 * 103 W 16.2. R=U I § R = 40 8* 10- 3= = 5,0 * 103 W 16.3. R = U I= 60 15* 10- 3§ § R = 4,0 * 103 PÁG. 174
16.4. O valor da resistência elétrica do
con-dutor determinado na alínea 16.2 é superior ao valor calculado na alínea 16.3. Assim, pode-se concluir que, neste condutor não óh-mico, a resistência elétrica diminui com o aumento da intensidade de corrente que o atravessa.
16.5. Poderá ser o A (resistência) pois é o
único que tem um valor de resistência elé-trica constante (independente dos valores de intensidade de corrente que o percorre).
17.
17.1. É um reóstato. 17.2.
a) Aumenta. Quando o cursor do reóstato se move para o ponto B, a quantidade de fio condutor atravessado pela corrente elétrica é maior, o que faz aumentar a resistência elé-trica.
b) Mantém-se constante. Não existe alteração imediata da diferença de potencial existente nos seus terminais.
c) Diminui. Atendendo à Lei de Ohm, a intensidade de corrente varia com a resistência e a tensão através da
expressão I=UR.
Se a resistência aumenta e a tensão se man-tém constante, então a intensidade de cor-rente diminui.
d) Diminui. Como a intensidade de corrente que atravessa a lâmpada diminui, apresen-tará menor luminosidade.
17.3.
I= 100 mA = 100 * 10- 3 A= 0,100 A
U= R * I § R =UI §
§ R = 6,0
0,100= 60 W
17.4. Como a resistência do elemento
X (reóstato) aumenta, a tensão nos seus ter-minais também irá aumentar. Isto significa que a tensão nos terminais da lâm-pada deverá diminuir, já que a tensão da fonte se irá manter constante.
PÁG. 180 1. a) III e V b) II e IV c) I 2.
2.1. O efeito de Joule corresponde à
liberta-ção de energia, sob a forma de calor, por um condutor ou um recetor quando é atravessado por uma corrente elétrica.
2.2. Um forno elétrico e um ferro de engomar,
por exemplo.
2.3. O aquecimento de um computador
portá-til, por exemplo.
PÁG. 187
1. Verdadeiras: B e D;
Falsas: A, C e E.
2.
2.1. O primeiro identifica a potência elétrica
do forno; o segundo, a tensão elétrica da fonte ao qual o forno deverá ser ligado. Assim, P = 1000 W e U = 220 V. 2.2. P = U * I § I = P U§ § I = 1000 220 = 4,5 A 2.3. Dt = 45 min = 45 * 60 = 2700 s E = P * Dt § E = 1000 * 2700 = = 2 700 000 = 2,7 * 106 J 2.4. P = 1000 W = 1,0 kW ; Dt = 45 min = 45 60 = 0,75 h E = P * Dt § E = 1,0 * 0,75 = 0,75 kW h Custo = 0,75 * 0,15 = 0,1125 euros 9 9 11 cêntimos
