QUESTÕES GLOBALIZANTES -...

4. O FAROL DE LEÇA

Há cem anos era desolador o panorama que acosta portuguesa apresentava nas proximidadesdo local onde se ergue hoje o Farol de Leça deacordo com as atas da Comissão dos Faróis e Ba-lizas.

O farol de Leça tem uma torre de 46 m e entrouem funcionamento a 15 de dezembro de 1926. Naparte superior, tem um varandim que se encontraa cerca de 40 m do solo e que permite uma ob-servação privilegiada sobre o mar. Entre o varan-dim e o topo do farol há um aparelho ótico, sendoa fonte luminosa uma lâmpada de incandescênciaelétrica. Nessa época, a energia necessária à lâm-pada era produzida através de geradores de indu-ção eletromagnética.

Dada a evolução da tecnologia, em 1938 foi instalado um radiofarol, ou seja, uma estaçãotransmissora especializada. Colocada numa posição geográfica fixa e precisamente co-nhecida, emite sinais de radiofrequência com um formato predeterminado, o que permitea estações de rádio móveis (terrestres, aéreas ou marítimas) fazer a sua identificação edeterminar a sua posição relativa face ao ponto geográfico de emissão.

Por volta de 1955, o farol foi equipado com um ascensor (elevador) para acesso ao va-randim da torre e em 1964 foi ligado à rede elétrica de distribuição pública.

Adaptado de www.marinha.pt/.../ra_mar2005/pag_35.html

4.1. “A energia necessária à lâmpada era produzida através de geradores de indução eletro-magnética.”

Nos geradores de indução eletromagnética há campos elétricos e campos magnéticos.

4.1.1. Selecione a alternativa que completa corretamente a afirmação seguinte.

Quando se coloca uma carga elétrica pontual, qo, num campo elétrico, a força elétrica (»Fel)a que esta carga fica sujeita devido ao campo…

(A) … tem sempre direção perpendicular ao vetor campo elétrico (»E ).

(B) … tem a mesma direção e sentido que o vetor campo elétrico (»E ), se a carga qo for ne-gativa.

(C) … tem a mesma direção e sentido oposto ao vetor campo elétrico (»E ), se a carga qo fornegativa.

(D) … não depende da carga da carga de prova.

4.1.2. Dois ímanes iguais foram colocados sobre uma mesa, tal como mostra a figura. O ponto Xlocaliza-se no ponto médio entre os ímanes.

X•

.

Dos vetores seguintes, selecione a opção que melhor representa o vetor campo magnético(»B ) no ponto X, devido aos dois ímanes.

4.1.3. Escreva um texto no qual explique os contributos experimentais de Oërsted e Faraday parao desenvolvimento dos geradores de indução eletromagnética.

Física

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96Resoluções em CD-ROM

Farol de Leça.

Ímanes.N S N S

| | = 0BVetores de campo magnético.

(A) (B) (C) (D)

Física



4.2. “Em 1938 foi instalado um radiofarol, ou seja, uma estação transmissora especializada,instalada numa posição geográfica fixa e precisamente conhecida, que emite sinais de ra-diofrequência.”

Classifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as afirmações seguintes.

(A) O espectro de radiofrequências é formado por radiações de elevada frequência.

(B) As ondas de rádio não são radiação eletromagnética.

(C) O primeiro cientista a produzir ondas de rádio a nível de laboratório foi Marconi.

(D) As ondas de rádio têm comprimento de onda superior ao das micro-ondas.

(E) As ondas de rádio não sofrem reflexão nem refração.

(F) As ondas de rádio difratam-se mais que as micro-ondas ao encontrar obstáculos.

(G) As micro-ondas são usadas nas transmissões por um satélite de comunicações, porqueatravessam facilmente a atmosfera terrestre.

(H) No vazio, as micro-ondas propagam-se a uma velocidade de 3,0 * 105 km/s e as ondasde rádio propagam-se a uma velocidade menor.

4.3. O gráfico seguinte mostra o valor da velocidade de um ascensor (representado esqueme-ticamente abaixo) desde que arranca até que chega ao nível do varandim da torre, admitindoo referencial orientado do solo para o topo da torre.

4.3.1. Identifique um intervalo de tempo em que se verifica a 1.a Lei de Newton ou Lei da inércia.

4.3.2. Considerando que a origem do referencial coincide com o ponto de partida do elevador, paraos intervalos de tempo, [0 ; 20[ s e ]20; 80[ s, a lei do movimento do elevador é, respetiva-mente:

Selecione a opção correta.

(A) x = 0,025 t2 e x = 5 + 0,5 (t2 - 20).

(B) x = 0,0125 t2 e x = 5 + 0,5 (t - 20).

(C) x = 0,025 t e x = 5 + 0,5 (t - 20).

(D) x = 0,5 t + 0,0125 t2 e x = 5 + 0,025 (t - 20).

4.3.3. O elevador arranca no rés do chão e para junto ao varandim.

Das alternativas seguintes, selecione a que completa corretamente a afirmação que se segue.

De acordo com o gráfico, pode concluir-se que…

(A) … o módulo da resultante das forças no arranque é igual ao módulo da resultante dasforças na travagem.

(B) … o módulo da resultante das forças no arranque é maior do que na travagem.

(C) … o módulo da resultante das forças no arranque é metade do módulo da resultantedas forças na travagem.

(D) … o módulo da resultante das forças no arranque e na travagem é nulo.

0,5

v/m s–1

0 100 t/s20 40 60 80

Gráfico velocidade-tempo.

Cabo quesuspendeo elevador

y

x

Ascensor.

4.3.4. Admita que a cabina do elevador tem a massa de 680,0 kg e no seu interior estão duas pes-soas, cada uma com massa 60,0 kg.

Partindo da lei fundamental da dinâmica, determine a tensão no cabo que suspende o as-censor (elevador) nos instantes: t = 10 s e t = 50 s.

Apresente todas as etapas de resolução.

4.4. Dois alunos estavam no varandim do farol e travavam o seguinte diálogo:

Aluno A: Desprezando a resistência do ar, se eu lançar horizontalmente um berlinde (I) etu deixares cair simultaneamente, da mesma altura, outro berlinde (II), eles chegam aosolo (horizontal) no mesmo instante.

Aluno B: Não, não pode ser! Então, não vez que, o berlinde que tu lanças tem uma dadavelocidade inicial e o que eu deixo cair parte do repouso?

4.4.1. Partindo das leis do movimento, fundamente qual dos dois alunos (A ou B) está correto noraciocínio.

4.4.2. Para o berlinde lançado horizontalmente, desprezando a resistência do ar, o par de gráficosque pode traduzir o valor da componente horizontal e vertical da velocidade, vx e vy, respe-tivamente, é:

Selecione a alternativa correta.

4.5. A luz emitida pela lâmpada atravessa o vidro da cúpula do farol para dar sinal aos barcosque se encontram no mar.

Num dado instante, um feixe de luz incide no vidro, de espessura 1,0 cm, tal como mostraa figura.

4.5.1. Das opções seguintes, selecione a que define de forma correta uma relação para as ampli-tudes dos ângulos q1, q2, q3 e q4.

(A) q1 > 40°; q2 = q3 e menores que 50°; q1 = q4 (B) q1 = 50°; q2 < q3; q3 = q4

(C) q1 = 40°; q2 = q3 e menores que 50°; q4 = 40° (D) q1 = 50°; q2 = q3 = q4 = 40°

4.5.2. Determine o valor mínimo da amplitude do ângulo q3 para que ocorresse reflexão total.

Física



Vx

t

Vx

t

Vx

t

Vx

t

Vy

t

Vy

t

Vy

t

Vy

t

Raioincidente

ar 40°

nvidro = 1,501,0 cm

ar

θ1

θ3θ2

θ4Trajeto defeixe luminoso.

Gráficos vx = f(t) e vy = f(t).

(A) (B) (C) (D)

Física



4.6. Com um osciloscópio, pretendeu-se medir a tensão nos terminais de uma lâmpada alimen-tada por uma fonte de tensão alternada. A primeira figura representa a escala horizontal ea segunda a escala vertical. Por fim, mostra-se o ecrã do osciloscópio ao fazer-se a medi-ção.

4.6.1. Escreva o valor do período do sinal, tendo em atenção a incerteza de leitura associado aovalor medido.

4.6.2. Determine a tensão nos extremos da lâmpada, quando medida num voltímetro.


4.6.3. Admita que ao realizar esta experiência, um grupo de alunos colocava a base de tempo naescala 0,50 ms/div.

Nesta situação, podemos concluir que:

Selecione a opção que completa corretamente a frase.

(A) … o período do sinal medido diminuía.

(B) … o período do sinal medido aumentava.

(C) … o período do sinal medido não sofria variação.

(D) … não podemos prever como variava o período do sinal.

-1-2

-5

μs

2

5

51

2

5

10

20

501

2

2

1020

501

A TIME / DIV

ms0,10 ms/div

s

1

• ••

5

2

1

5

21

50

20

10

5

2

VOLTS / DIV

mV

2 V/div

Ecrã do osciloscópio.

Física



5. NADA VEM DO NADA!

O salto entre Aristóteles e Galileu foi considerável. Aristóteles pensava que a queda dosgraves dependia da massa e que se operava a uma velocidade uniforme, Galileu mostrou,ao contrário, que a queda dos corpos não depende da massa (pelo menos no vazio!) e quea velocidade aumenta constantemente com o tempo de queda.

O salto entre Galileu e Newton foi igualmente apreciável.

Assim resumida, a história é cativante. Teriam sido precisos dois mil anos para descobrira verdade e corrigir o erro inicial de Aristóteles! Infelizmente, isso é pura lenda. Galileunão abordou o problema como um pioneiro e o seu génio não sobreveio num oceano de ig-norância milenar. Estas ideias andavam já no ar, sim, Galileu teve predecessores. Nada écriado espontaneamente, tanto nas ciências como nas outras áreas.

Um pouco de Ciência para todos (adaptado), Claude Allégre, Gradiva

5.1. Atendendo ao texto:

5.1.1. Explique o significado da frase:

“O salto entre Aristóteles e Galileu foi considerável.”

5.1.2. Faça um esboço do gráfico velocidade-tempo para a queda dos graves, de acordo com Aris-tóteles e Galileu.

5.1.3. Transcreva uma frase que evidencie que a Ciência é um processo em construção.

5.2. Um livro de divulgação científica refere que uma força é “qualquer influência que altera oestado de repouso ou de movimento com velocidade constante de um corpo numa linhareta”.

5.2.1. Será possível um corpo ter velocidade constante numa trajetória curvilínea? Fundamentea sua resposta.

5.2.2. Quando se aplica uma força a um corpo, as condições iniciais em que se encontra esse corpo(ter ou não velocidade) são fundamentais para prever a forma da sua trajetória, assim comoo tipo movimento que passará a ter.

Observe os esquemas, A, B e C, da figura seguinte.

A B C

Atendendo aos esquemas, escreva um texto onde realce:

– a forma da trajetória dos corpos em cada um dos esquemas A, B e C;

– o(s) sentido(s) em que os corpos se moverão;

– o modo como variará o valor da velocidade dos corpos em cada um dos esquemas.

5.3. No esquema da figura seguinte, os corpos A e B, de igual massa, encontram-se em repousoe estão ligados por um fio inextensível de massa desprezável, sendo o módulo das forças»F1 e »F2 também são iguais, ou seja, |»F1| = |»F2|. O atrito é desprezável.

F

00v F00v

F

00v =≠≠

Fio

20°F1

20°

F2

xBlocos ligados.

A B

Física


101

5.3.1. Na situação descrita e tendo em atenção o esquema da figura anterior pode afirmar-se que:


(A) O módulo da reação normal em A é igual ao módulo da reação normal em B.

(B) O módulo da reação normal em A é maior do que o módulo da reação normal em B.

(C) O módulo da reação normal em A é menor do que o módulo da reação normal em B.

(D) O módulo da reação normal em A e B não são comparáveis.

5.3.2. Admita que se queima o fio que liga os corpos A e B.

5.3.2.1. Nestas condições, verifica-se que:


(A) Os corpos A e B passam a mover-se no mesmo sentido.

(B) Os corpos A e B permanecem em repouso.

(C) Os corpos A e B passam a mover-se no mesmo sentido com acelerações deigual módulo, ou seja, |»aA| = |»aB|.

(D) Os corpos A e B passam a mover-se com acelerações de igual módulo, ou seja,|»aA| = |»aB|.

5.3.2.2. Determine o valor da aceleração e da reação normal do bloco B, após o fio ter sidoqueimado, sabendo que a massa de A e de B é 4,0 kg e que |»F2| = 50 N.

5.4. É devido à interação gravitacional ou gravitação que nos mantemos sentados numa cadeiraou que uma caixa se mantém em repouso sobre uma mesa.

5.4.1. Acerca das quatro interações fundamentais, podemos afirmar que: Selecione a afirmação correta.

(A) A interação nuclear forte é menos intensa do que a interação eletromagnética.

(B) A interação eletromagnética tem uma ordem de grandeza aproximadamenteigual à interação gravitacional.

(C) A interação eletrofraca resulta da unificação das interações eletromagnética enuclear fraca.

(D) Interação nuclear forte resulta do facto de as partículas terem massa.

5.4.2. “É a interação gravitacional que mantém uma caixasobre uma mesa.”

A caixa da figura tem massa 40,0 kg e está em repousosobre a mesa.

5.4.2.1. Identifique o que representam as forças »F1 e»F2.

5.4.2.2. Caracteriza a força que constitui par ação-rea-ção com a força »F1.

5.5. Um carrinho de brinquedo de massa 400,0 g, que se movea pilhas, desloca-se em linha reta com movimento unifor-memente acelerado sobre uma superfície horizontal.

Uma fotografia estroboscópica regista a posição do carrinho segundo a segundo, tal como

mostra a figura anterior. Em t = 0 s, o valor da velocidade do carrinho é nula.

Resoluções em CD-ROM

F2

F1

CM

Caixa sobre a mesa.

0 180 x/cm

t = 0 s t = 1 s t = 2 s t = 3 s

8020

Física


102

5.5.1. Explique em que consiste uma fotografia estroboscópica.

5.5.2. Compare, justificando, a direção e sentido da velocidade e da resultante das forças queatuam no carrinho no instante t = 2 s.

5.5.3. Determine o módulo da resultante das forças que atuam no carrinho durante o movimento.

Apresente todas a etapas de resolução.

5.5.4. Admita que a partir do instante t = 3 s, a resultante das forças que atuam no carrinho pas-sou a ser nula até ao instante t = 6 s.

Trace o gráfico velocidade-tempo para o movimento do carrinho no intervalo [0 ; 6[ s.


5.6. Um pequeno bloco de massa m desce um plano incli-nado com velocidade constante.

5.6.1. Das afirmações seguintes, selecione a única alterna-tiva correta.

(A) Não há atrito entre o bloco e o plano e a reação nor-mal tem a mesma intensidade que o peso do corpo.

(B) Há atrito entre o bloco e o plano e a reação normal tem uma maior intensidade que opeso do corpo.

(C) Há atrito entre o bloco e o plano e a reação normal tem intensidade inferior ao peso do corpo.

(D) Não há atrito entre o bloco e o plano e a reação normal tem intensidade igual ao pesodo corpo.

5.6.2. Admita que num dado instante a inclinação do plano inclinado foi alterada e o bloco passaa mover-se com movimento uniformemente variado.

O gráfico seguinte traduz como variou o valor da velocidade em função do tempo, a partirdesse instante até que atinge o plano horizontal.

5.6.2.1. Determine o espaço percorrido pelo bloco desde que passou a ter movimento uni-formemente variado até que atinge o plano horizontal.

5.6.2.2. Selecione, das opções seguintes, a que permitirá caracterizar a resultante das for-ças que atua no bloco na descida do plano inclinado.

(A) Fr = (N) e tem o sentido da velocidade.

(B) Fr = m * (N)e tem sentido contrário à velocidade.

(C) Fr = m * (N)e tem sentido contrário à velocidade.

(D) Fr = m * (N)e tem o sentido da velocidade.

0,2 - 0,83 - 0

0 - 0,83 - 0

0,2 - 0,83 - 0

0,2 - 0,83 - 0

Resoluções em CD-ROM

0,8

0,2

0 3 t / s

v/m s -1

Gráfico velocidade-tempo.

θ

Movimento de um corpo no plano inclinado.

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