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Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
87© Edições ASA
1. DO GPS À DESCRIÇÃO DO MOVIMENTO
O Sistema Global de Posicionamento (global position system) compreende 24 satélites,
cada um de apenas 5 m de comprimento, em órbita a uma altitude de cerca de 20 000 km.
Pode ser usado para determinar a posição de um objeto com uma incerteza de cerca de
10 metros. Os satélites do sistema possuem relógios atómicos e os recetores relógios de
quartzo, devendo ambos os relógios estar sincronizados. Cada satélite transporta um re-
lógio atómico de alta precisão, cujo tempo é transmitido continuamente por meio de ondas
de rádio.
Num dado local, um recetor de GPS deteta o sinal enviado e determina a distância que os
separa, isto é, satélite e recetor, a partir do conhecimento do tempo de viagem do sinal.
Por triangulação do sinal de três satélites, determina a posição do recetor.
1.1. O sistema de GPS tem múltiplas aplicações na vida quotidiana.
1.1.1. Refira duas aplicações do sistema de GPS.
1.1.2. Determine o tempo que o sinal emitido por um satélite, que está na vertical do recetor, de-
mora a ser detetado por este.
1.2. Os gráficos posição-tempo são uma forma eficaz de descrever o movimento de um corpo
num dado intervalo de tempo.
O gráfico mostra como variou a posição de uma par-
tícula no intervalo de tempo [0 ; 10] s.
Classifique as afirmações seguintes em verdadeiras
ou falsas. Justifique.
(A) No intervalo de tempo [0 ; 10] s, o deslocamento
foi nulo.
(B) O módulo da velocidade em t = 2 s é menor que no
instante t = 4 s.
(C) Podemos concluir que a trajetória da partícula é curvilínea.
(D) A partícula iniciou o movimento no ponto escolhido para origem da trajetória.
(E) A partícula moveu-se sempre no sentido positivo da trajetória.
(F) O espaço percorrido pela partícula no intervalo de tempo [0 ; 10] s foi zero metros.
(G) O instante t = 4 s representa o momento em que a partícula inverteu o sentido do mo-
vimento.
(H) No intervalo de tempo ]6 ;10[ s, o valor da velocidade pode ser considerado constante.
x/m
50
25
0 2 4 6 8 10 t/s
Gráfico posição-tempo.
Triangulação do
sinal de três
satélites.
1.3. Seguidamente, apresentam-se os gráficos velocidade-tempo de cinco partículas, A, B, C, D
e E.
1.3.1. Utilizando as letras A, B, C, D e E, identifique uma partícula para a qual até ao instante t1
…
1.3.1.1. … o movimento é acelerado.
1.3.1.2. … o movimento é retardado no sentido negativo da trajetória.
1.3.1.3. … a resultante das forças não se manteve constante.
1.3.1.4. … a resultante das forças tem sentido contrário à velocidade.
1.3.2. A partícula E encontrava-se na posição 20 m no instante inicial. Admita que para essa par-
tícula vo
= 10 m s-1
, v2
= -20 m s-1
, t1
= 5 s e t2
= 15 s.
1.3.2.1. Determine a posição da partícula E no instante t = 15 s.
1.3.2.2. Escreva a equação x = x(t) para o intervalo de tempo [0;10[ s e recorrendo a má-
quina gráfica faça um esboço do gráfico traduzido pela equação.
Transcreva-o e identifique as coordenadas dos pontos que considere mais signifi-
cativos.
1.4. A força gravítica é fundamental na descrição do movimento de corpos que viajam pelo es-
paço.
Considere um corpo de massa 100,0 kg que se encontra à superfície da Terra.
1.4.1. Caracterize a força gravítica a que o corpo está submetido.
1.4.2. Admita que corpo de massa 100,0 kg faz duas viagens interplanetárias.
1.a
viagem " é transportado para um planeta X com as seguintes características:
mX
= 2 mTerra
e rX
= 2 rTerra
2.a
viagem " vai a um planeta Y com as seguintes características:
mY
= mTerra
e rY
= rTerra
Considere as seguintes afirmações:
I. A força gravítica a que o corpo fica submetido no planeta Y é mais intensa do que aquela
a que fica submetido no X.
II. A força gravítica a que o corpo fica submetido à superfície da Terra é menos intensa do
que aquela a que fica submetido no Y.
III. Em X e Y, a força gravítica a que o corpo fica submetido tem a mesma intensidade.
IV. A força gravítica a que o corpo fica submetido à superfície da Terra é mais intensa do
que aquela a que fica submetido no X.
Das opções seguintes, selecione a única verdadeira. Justifique a sua escolha.
(A) Só a afirmação I é verdadeira.
(B) As afirmações I e IV são verdadeiras.
(C) As afirmações I e IV são falsas.
(D) Só a afirmação IV é falsa.
1
2
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
88 © Edições ASA
Gráficos velocidade-tempo.
v/m s-1
t2
t1 t/s
t1 t/s
t/s
v/m s-1 v/m s-1 v/m s-1 v/m s-1
v0v0
t1 v2t/s
t/st1
v0
v0
v0
t1
(A) (B) (C) (D) (E)
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
89© Edições ASA
1.5. Para determinar o valor da aceleração gravítica (g) num local à superfície da Terra, um
grupo de alunos utilizou uma montagem similar à que se representa na figura.
Largando a esfera, de raio 1,50 cm, sempre da mesma altura relativamente à célula A, os
alunos repetiram a experiência três vezes e leram no digitímetro os tempos de passagem da
esfera nas células A e B.
1.5.1. Determine o maior desvio na medição do tempo de passagem da esfera na célula A, ex-
presso em unidades SI.
1.5.2. O intervalo de tempo médio que a esfera demorou entre as células A e B foi 0,2151 segun-
dos.
Determine o valor da aceleração gravítica no local em que foi realizada a experiência.
Apresente todas as etapas de resolução.
1.5.3. Explique por que motivo nesta determinação experimental não é adequado utilizar o cro-
nómetro para a medição dos tempos.
Esfera de raio
bem definido
Célula A
Célula B
Digitímetro
Tempo de passagem
na célula A/ms
Tempo de passagem
na célula B/ms
98,72 13,00
98,58 13,41
98,45 13,18
Montagem experimental para
determinar a aceleração gravítica
local (representação esquemática
adaptada do Exame Nacional de
2010 – 2.a
Fase).
2. MOVIMENTO DE PLANETAS E EM TORNO DELES
Johannes Kepler (1571-1630) enunciou três leis para o movimento dos planetas em torno
do Sol.
Na tabela seguinte encontram-se informações de três planetas do nosso Sistema Solar.
Algumas características físicas de três planetas.
Dados relativos ao Sol: Massa = 2 * 1030
kg; Raio = 6,96 * 105
km
2.1. Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol. A distância entre eles pode ser representada pordSM
.
2.1.1. A massa do Sol (M) é cerca de 6,0 * 106
vezes maior do que a massa de Mercúrio (m).
Selecione a opção que traduz a expressão do módulo da força gravítica a que Mercúrio está
sujeito devido ao Sol.
(A) Fg
= 6 * 106
* G (B) Fg
= 6 * 106
* G
(C) Fg
= G (D) Fg
= 6 * 106
* G
2.1.2. Caracterize a resultante das forças que atua em Mercúrio.
2.2. Os satélites estacionários da Terra chamam-se geoestacionários. Admita que satélites es-
tacionários de Júpiter se virão a designar “Júpiter-estacionários”.
2.2.1. Refira as características do movimento de um satélite para que possa ser considerado es-
tacionário em relação a Júpiter.
2.2.2. Determine o valor da velocidade orbital de Júpiter.
Apresente todas as etapas de resolução.
2.2.3. Identifique a aproximação feita (simplificação) ao resolver a alínea anterior.
2.3. A figura seguinte representa o movimento da Terra em torno do Sol, não estando à escala.
Tome atenção aos vetores da figura seguinte.
Das opções seguintes, selecione a que contém, respetivamente, os vetores que podem repre-
sentar a velocidade, a aceleração e a força centrípeta, relativamente à Terra na posição A.
(A) »a, »c, »d (B) »e, »a, »b (C) »e, »a, »a (D) »f, »b, »a
m2
d2
SM
M2
d2
SM
M2
r2
M
M2
r2
S
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
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Planeta Mercúrio Terra Júpiter
Massa/kg 3,29 * 1023
5,97 * 1024
1,90 * 1027
Raio médio do planeta/km 2440 6378 71 492
Distância média do planeta ao Sol/m 5,7 * 1010
1,5 * 1011
7,8 * 1011
Período de rotação 58,65 dias 23,9 horas 9,9 horas
Período de translação 87,97 dias 365,2 dias 11,86 anos terrestres
a
b
c
d
e f
g
h
Movimento da Terra em torno do Sol.
Vetores.
A
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2.4. Júpiter, representado na figura, tal como todos os outros
planetas, tem movimento de rotação em torno do seu eixo
imaginário.
As partículas A, B e C localizam-se à superfície de Júpiter
e a linha a tracejado representa o seu eixo imaginário.
Classifique como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das
afirmações seguintes.
(A) A frequência do movimento de A é igual à de B.
(B) O valor da velocidade angular de A, B e C é igual.
(C) O valor da velocidade angular de A é menor do que o de
B.
(D) O valor da velocidade linear de B é maior do que a de A.
(E) O valor da aceleração centrípeta de B é menor do que o de C.
(F) O período do movimento da partícula C é maior do que o da A e B.
(G) A frequência do movimento de A é menor do que a de C.
2.5. Na tabela que se segue encontram-se dados relativos a dois planetas do nosso sistema solar.
2.5.1. Admita que uma caixa de massa 40,0 kg era colocada à superfície desses dois planetas.
Em qual dos planetas, Marte ou Saturno, a caixa ficaria submetida a uma forma gravítica
mais intensa?
Fundamente a sua resposta.
2.5.2. Se a caixa de 40,0 kg, quando nas proximidades de Marte, for levada da posição X para a
posição Y, a intensidade da força gravitacional…
Selecione a opção que completa a frase anterior.
(A) … diminui quatro vezes.
(B) … aumenta para o dobro.
(C) … reduz-se para metade.
(D) … aumenta quatro vezes.
Marte.
Planeta Massa/kg Raio/km
Distância média ao Sol
(milhões de quilómetros)
Marte 6,42 * 1023
3400 228
Saturno 5,70 * 1026
60000 1427
Júpiter.
A
B
C
2rM
rM
Y
X
2.6. O Hubble é um satélite astronómico artificial não tripulado que transporta um grande te-
lescópio para luz visível e infravermelha.
Foi lançado pela NASA, em abril de 1990, a bordo de um vaivém. Tem massa 11 110 kg e
orbita em torno da Terra a uma altitude constante de 589 km.
2.6.1. Caracterize a aceleração gravítica à altitude a que orbita o Telescópio Espacial Hubble.
Apresente todas as etapas de resolução.
2.6.2. Determine o período orbital do telescópio, expresso em horas.
2.6.3. Tendo em conta a situação descrita, selecione o conjunto de gráficos que melhor traduz o
valor da força gravítica e da velocidade em função do tempo, durante a sua órbita em torno
da Terra.
2.7. Admita que a Lua descreve uma órbita circular de raio rL
em torno da Terra.
Selecione, das opções seguintes, aquela onde está corretamente representada a força re-
sultante »Fr
sobre o satélite e a sua velocidade »v.
Física
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92 © Edições ASA
Fg
t
Fg
t
Fg
t
Fg
t
v
t
v
t
v
tt
v
Fr
Fr
Fr
v
v
v
v
Fr = 0
Gráfico força gravítica-tempo e velocidade-tempo.
Força resultante sobre o satélite e velocidade orbital.
Telescópio espacial Hubble.
(A) (B) (C) (D)
(A) (B) (C) (D)
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3. COMBATE A INCÊNDIOS
Segundo um jornal diário, muito embora a “época de fogos florestais” já tenha terminado
no dia 15 de outubro, ocorreram hoje dois incêndios na área de intervenção dos Bombeiros
de Canas de Senhorim…
O segundo, em Carvalhal Redondo, consumiu 1 hectare de pinhal em resultado de mais
uma queimada abandonada. Fomos alertados por volta das 19h00 e de imediato saíram
para o local dois veículos (A e B) e 16 homens… Devido ao trânsito que havia a essa hora,
os veículos dos bombeiros tiveram de ligar o “pirilampo luminoso” e acionar várias vezes
a sirene.
3.1. O gráfico seguinte traduz a variação da posição do veículo A dos bombeiros. A equação
x = x (t) representa para o veículo B a variação da posição, nos primeiros seis segundos de
movimento na estrada retilínea em que se localiza o quartel.
Veículo B
xB
= 2,5 t2
(SI)
3.1.1. Classifique o movimento dos veículos, A e B, no intervalo de tempo [0 ; 6[ s.
3.1.2. Dos gráficos, A, B, C e D, selecione a opção que melhor poderá traduzir o valor da velocidade
de A e B, de [0 ; 6[ s.
3.2. No incêndio, um dos bombeiros segura a agulheta horizontalmente a uma altura de 150 cm
do solo. Contudo, a pressão da água é reduzida e por isso não atinge a zona do fogo.
Admita que cada gota de água se comporta como um projétil lançado na horizontal, com
velocidade de valor de cerca de 40 m s–1
. Despreze a resistência do ar.
3.2.1. Determine o alcance médio de cada uma das gotas de água que atinge o solo, considerando-
-o horizontal.
Veículo Ax/m
120
0 3 6 t/sGráfico posição-tempo.
B
A
v/ms-1
30
20
10
0 6 t/s
v/ms-1
30
20
10
0 6 t/s
B
A
v/ms-1
30
20
10
0 6 t/s
A
B
v/ms-1
30
20
10
0 6 t/s
A
B
Gráficos velocidade-tempo.
Incêndio em pinhal. Carro dos bombeiros.
Veículo A
(A) (B) (C) (D)
3.2.2. Determine, partindo de considerações energéticas, o valor da velocidade das gotas de água
quando atingem o solo.
3.2.3. Admita que:
– não era possível aumentar a pressão de saída do jato de água;
– o bombeiro que segurava a agulheta estava junto à viatura e não podia aproximar-se mais
do fogo.
Que sugestão poderia ser dada ao bombeiro, para que o jato de água atingisse maior alcance.
Fundamente a sua sugestão.
3.3. “Devido ao trânsito que havia a essa hora, os carros dos bombeiros tiveram de ligar o “piri-
lampo luminoso” e acionar várias vezes a sirene.”
3.3.1. Classifique as ondas obtidas através da perturbação gerada pelo “pirilampo luminoso” e
pela sirene, no ar, em mecânicas/eletromagnéticas e longitudinais/transversais.
Justifique a classificação feita.
3.3.2. A velocidade do som no ar, a 20 °C, é 343 m s-1
e a equação que traduz a vibração de uma
partícula de ar devido ao som emitido pela sirene é:
x = 2,0 * 10-3
cos (2,0p * 103
)t (SI)
Selecione a alternativa correta.
(A) A amplitude de vibração é 2,0 * 10-3
cm.
(B) A frequência da vibração é 1000 Hz.
(C) O período da vibração é 2,0 * 103
s.
(D) O comprimento de onda da onda sonora é 2,0 * 10-3
m.
3.3.3. Se se pretendesse que a sirene emitisse um som mais grave e de maior intensidade dever-
se-ia utilizar uma fonte com…
Selecione a alternativa que completa corretamente a afirmação anterior.
(A) … maior amplitude e maior frequência.
(B) … menor frequência e menor amplitude.
(C) … menor frequência e maior amplitude.
(D) … menor amplitude e maior frequência.
3.4. Uma gota de água que cai verticalmente, ao fim de algum tempo de queda, atinge a veloci-
dade terminal, ou seja, passa a mover-se verticalmente com velocidade constante.
Também, o movimento de uma esfera que é solta no interior de um líquido viscoso (por
exemplo, glicerina ou detergente da louça) é semelhante à da queda da gota de água, isto
é, ao fim de algum tempo, atinge uma velocidade constante.
No movimento da esfera no líquido, o valor da força de resistência do líquido (força de vis-
cosidade: »Fv
) é, em cada instante, diretamente proporcional ao valor da velocidade da es-
fera.
Física
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Líquido viscoso
Esfera
Movimento de uma
esfera num líquido.
O gráfico representa como variou o módulo do valor da velocidade de uma esfera de massa
50,0 g que foi solta no interior de um líquido viscoso.
3.4.1. Faça uma estimativa da altura da coluna de líquido atravessada pela esfera.
Justifique o valor apresentado.
3.4.2. Relativamente ao movimento da esfera no interior do líquido, fizeram-se várias afirmações.
Classifique-as em verdadeiras (V) ou falsas (F), justificando.
(A) Durante o movimento, só atua uma força na esfera.
(B) No instante t = 4,0 s, o valor da força de viscosidade exercida pelo líquido na esfera é
0,500 N.
(C) Durante o movimento da esfera no líquido é válida a Lei da inércia ou 1.a
Lei de Newton.
(D) No instante t = 1,0 s, o valor do peso da esfera é superior ao valor da força de viscosi-
dade.
(E) A força que constitui par ação-reação com a força de viscosidade está aplicada na base
do recipiente.
(F) Nos primeiros 3,0 s, o movimento é uniformemente acelerado.
(G) A 2.a
Lei de Newton não é válida nos primeiros 3,0 s de movimento.
3.4.3. No movimento do paraquedista, este num dado instante abre o paraquedas e ao tocar o
solo flete as pernas.
Estes dois factos contribuem, respetivamente, para…
Selecione a alternativa que completa corretamente a afirmação anterior.
(A) … diminuir o valor da velocidade de queda e para aumentar a força de impacto com o
solo.
(B) … aumentar a resistência do ar e para diminuir o intervalo de tempo de impacto com o
solo.
(C) … aumentar a resistência do ar e para aumentar o intervalo de tempo de impacto com
o solo.
(D) … aumentar o valor da velocidade de queda e para diminuir a força de impacto com o
solo.
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v/m s–1
0,15
0 2,0 4,0 6,0 t/s
Gráfico velocidade-tempo.
4. O FAROL DE LEÇA
Há cem anos era desolador o panorama que a
costa portuguesa apresentava nas proximidades
do local onde se ergue hoje o Farol de Leça de
acordo com as atas da Comissão dos Faróis e Ba-
lizas.
O farol de Leça tem uma torre de 46 m e entrou
em funcionamento a 15 de dezembro de 1926. Na
parte superior, tem um varandim que se encontra
a 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, sendo
a fonte luminosa uma lâmpada de incandescência
elétrica. 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 estação
transmissora especializada. Colocada numa posição geográfica fixa e precisamente co-
nhecida, emite sinais de radiofrequência com um formato predeterminado, o que permite
a estações de rádio móveis (terrestres, aéreas ou marítimas) fazer a sua identificação e
determinar 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
for
negativa.
(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 X
localiza-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 para
o desenvolvimento dos geradores de indução eletromagnética.
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Farol de Leça.
Ímanes.
N S N S
| | = 0BVetores de campo magnético.
(A) (B) (C) (D)
Física
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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, porque
atravessam facilmente a atmosfera terrestre.
(H) No vazio, as micro-ondas propagam-se a uma velocidade de 3,0 * 105
km/s e as ondas
de 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, admitindo
o 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, para
os 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 das
forças 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 resultante
das 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 que
suspende
o 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) e
tu deixares cair simultaneamente, da mesma altura, outro berlinde (II), eles chegam ao
solo (horizontal) no mesmo instante.
Aluno B: Não, não pode ser! Então, não vez que, o berlinde que tu lanças tem uma dada
velocidade 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 no
raciocínio.
4.4.2. Para o berlinde lançado horizontalmente, desprezando a resistência do ar, o par de gráficos
que 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 barcos
que se encontram no mar.
Num dado instante, um feixe de luz incide no vidro, de espessura 1,0 cm, tal como mostra
a 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.
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QUESTÕES GLOBALIZANTES
98 © Edições ASA
Vx
t
Vx
t
Vx
t
Vx
t
Vy
t
Vy
t
Vy
t
Vy
t
Raio
incidente
ar 40°
nvidro = 1,501,0 cm
ar
θ1
θ3
θ2
θ4
Trajeto de
feixe luminoso.
Gráficos vx
= f(t) e vy
= f(t).
(A) (B) (C) (D)
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
99© Edições ASA
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 e
a 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 ao
valor medido.
4.6.2. Determine a tensão nos extremos da lâmpada, quando medida num voltímetro.
Apresente todas as etapas de resolução.
4.6.3. Admita que ao realizar esta experiência, um grupo de alunos colocava a base de tempo na
escala 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
5
1
2
5
10
20
50
1
2
2
10
20
50
1
A TIME / DIV
ms
0,10 ms/div
s
1
• •
•
5
2
1
5
2
1
50
20
10
5
2
VOLTS / DIV
mV
2 V/div
Ecrã do osciloscópio.
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
100 © Edições ASA
5. NADA VEM DO NADA!
O salto entre Aristóteles e Galileu foi considerável. Aristóteles pensava que a queda dos
graves 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 que
a 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 descobrir
a verdade e corrigir o erro inicial de Aristóteles! Infelizmente, isso é pura lenda. Galileu
não 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 é
criado 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 o
estado de repouso ou de movimento com velocidade constante de um corpo numa linha
reta”.
5.2.1. Será possível um corpo ter velocidade constante numa trajetória curvilínea? Fundamente
a 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 como
o 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 repouso
e 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
x
Blocos ligados.
A B
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
101
5.3.1. Na situação descrita e tendo em atenção o esquema da figura anterior pode afirmar-se que:
Selecione a opção correta.
(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:
Selecione a opção correta.
(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 de
igual 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 sido
queimado, 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 cadeira
ou 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 aproximadamente
igual à interação gravitacional.
(C) A interação eletrofraca resulta da unificação das interações eletromagnética e
nuclear fraca.
(D) Interação nuclear forte resulta do facto de as partículas terem massa.
5.4.2. “É a interação gravitacional que mantém uma caixa
sobre uma mesa.”
A caixa da figura tem massa 40,0 kg e está em repouso
sobre 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 move
a 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.
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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
QUESTÕES GLOBALIZANTES
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 que
atuam 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.
Apresente todas as etapas de resolução.
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 o
peso 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 peso
do corpo.
5.6.2. Admita que num dado instante a inclinação do plano inclinado foi alterada e o bloco passa
a mover-se com movimento uniformemente variado.
O gráfico seguinte traduz como variou o valor da velocidade em função do tempo, a partir
desse 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 - 0,8
3 - 0
0 - 0,8
3 - 0
0,2 - 0,8
3 - 0
0,2 - 0,8
3 - 0
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0,8
0,2
0 3 t / s
v/m s-1
Gráfico
velocidade-tempo.
θ
Movimento de um corpo no plano
inclinado.
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
103
6. EM TORNO DA VELOCIDADE DO SOM
Em certos dias de tempestade ouvimos trovões e ob-
servamos relâmpagos. Apesar de serem gerados no
mesmo local e no mesmo instante, só ouvimos o trovão
uns instantes depois de termos observado o relâm-
pago. Este acontecimento deve-se ao facto de a velo-
cidade da luz no ar ser muito elevada, 3 * 105
km s-1
,
em comparação com a velocidade do som no mesmo
meio, que é aproximadamente 340 m s-1
. Atendendo ao
valor da velocidade da luz, podemos considerar que a
chegada da luz é praticamente instantânea.
No século XVII foram vários os cientistas que tenta-
ram determinar o valor da velocidade do som. Entre eles, destaca-se Isaac Newton.
Conta-se que colocou um ajudante a detonar um canhão e um outro a cerca de 20 km que
media o tempo que decorria desde que teve a perceção do clarão e o instante em que ouviu
o som. Com os valores obtidos, Newton calculou a velocidade do som, não tendo o valor
encontrado grande significado uma vez que não foram considerados a densidade e a tem-
peratura do ar.
Cerca de século e meio mais tarde, o físico e matemático Pierre Simon Laplace descobriu
o erro de Newton. Hoje, com medidas mais precisas, sabe-se que a velocidade do som no
ar a 20 °C, é 343 m s-1
.
6.1. Determine a ordem de grandeza da razão entre a velocidade da luz no ar e a velocidade do
som, a 20 °C.
6.2. Atendendo ao texto, refira dois fatores de que depende a velocidade do som no ar.
6.3. O som do trovão propaga-se desde o local em que é gerado até ao recetor.
Explique como se processa a propagação do som no ar, desde a fonte até ao recetor.
6.4. Os diapasões são dispositivos que ao serem percutidos geram sinais simples ou puros.
6.4.1. Explique o que entende por som simples ou puro.
6.4.2. Um diapasão quando percutido emite um som de frequência 440 Hz.
Selecione dos gráficos seguintes o que traduz aproximadamente o período de oscilação de
uma partícula do ar que se encontra junto ao diapasão a vibrar.
(A) (B)
(C) (D)
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y
0
(unidadesarbitrárias)
t/ms4,54
y
0
(unidadesarbitrárias)
t/ms4,54
y
0
(unidadesarbitrárias)
t/ms2,27
y
0
(unidadesarbitrárias)
t/ms2,27
Noite de trovoada.
Período de oscilação de uma partícula.
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
104
6.5. Os sons podem ser descritos por duas características específicas: a intensidade e a altura.
Observe as duas ondas sonoras sinusoidais representadas na figura seguinte, que se pro-
pagam no mesmo meio.
6.5.1. Justifique a afirmação:
O comprimento de onda de A é maior que o comprimento de onda de B.
6.5.2. Compare, justificando, a intensidade do som A com a do som B.
6.6. A velocidade do som no ar varia com a temperatura de acordo com a seguinte equação:
vsom
(ar) = (331 + 0,606 * q)
sendo q a temperatura do ar, expressa em °C.
Determine o comprimento de onda de uma onda sonora de frequência 1100 Hz, quando a
temperatura do ar é 35 °C.
Apresente todas as etapas de resolução.
6.7. No gráfico seguinte encontra-se representada a velocidade do som em diferentes meios.
Um som demora um intervalo de tempo Dt para percorrer um metro num bloco de granito.
Determine a distância que percorrerá esse som, no mesmo intervalo de tempo, a propa-
gar-se num tubo de cobre.
Apresente todas a etapas de resolução.
6.8. No laboratório há diferentes processos de determinar o valor da velocidade no ar.
Um desses processos consiste em utilizar:
– 2 microfones;
– 1 placa de som de um computador.
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t/s
t/sOndas sonoras
sinusoidais.
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Ar (15 °C) Água do
mar
Cobre Ferro Aço Granito
vsom
/m s–1
Velocidade do som
em diferentes
meios.
A
B
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
105
Com o material referido, um grupo de alunos, numa das aulas laboratoriais, efetuou a se-
guinte montagem experimental, tendo ligado cada microfone a um canal.
Num dado instante, um dos alunos dá uma palmada na outra mão, em linha com os micro-
fones A e B. O som é gravado nos dois canais por um programa de gravação, e os instantes
de chegada do som a cada microfone são obtidos analisando-se o arquivo de áudio gerado.
Deste modo, obtém-se o intervalo de tempo que o sinal demorou de um microfone ao outro.
A figura ao lado mostra o resultado de
uma medida obtida nos canais A e B, por
este processo.
Mantendo a distância entre os microfones,
A e B, fixa e igual a 2,00 metros, os alunos
repetiram quatro vezes a experiência e
mediram o intervalo de tempo que o som
demorou a percorrer aquela distância.
Os resultados obtidos encontram-se regis-
tados na tabela.
Intervalos de tempo medidos entre A e B.
6.8.1. Determine o valor da velocidade do som nas condições atmosféricas em que a experiência
foi realizada.
Apresente todas as etapas de resolução.
6.8.2. Refira uma razão para que as mãos ao darem a palmada devam estar alinhadas com os mi-
crofones.
6.8.3. Admita que o microfone B estava mais afastado do microfone A.
Refira duas alterações que prevê ocorrerem na imagem obtida no ecrã do computador.
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Montagem experimental.
0 4 8 12 16 20
Tempo (ms)
CanalACanalB
Registo do som gravado nos dois canais da placa
de som.
Ensaio Intervalo de tempo/ms
1 5,71
2 5,97
3 5,45
4 5,60
B Ad
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
106
7. DESCOBRINDO A RÁDIO
Quando Heinrich Hertz iniciou o seu trabalho ex-
perimental na Universidade de Bona já conhecia
o pensamento pioneiro do cientista britânico
James Clerk Maxwell.
Em 1887 tudo mudou. Hertz construiu um osci-
lador feito a partir de esferas metálicas polidas,
cada uma ligada a uma bobina de indução. Estas
esferas eram separadas ligeiramente e quando
Hertz aplicava uma corrente elétrica às bobinas,
as faíscas saltavam no intervalo entre as esfe-
ras. Era uma demonstração interessante, mas
nada de particularmente novo para a altura.
No entanto, Hertz pensou que se as previsões de Maxwell estavam corretas, então cada
faísca emitia ondas eletromagnéticas que deviam irradiar pelo laboratório.
Para testar o seu pensamento, Hertz construiu um pequeno recetor que consistia num fio
metálico no fim do qual se encontravam mais duas pequenas esferas, de novo ligeiramente
separadas. Este recetor foi colocado a vários metros do oscilador.
Com esta montagem, ocorreu a primeira transmissão e receção de ondas eletromagnéti-
cas em laboratório.
Foram precisos alguns anos até que esta ideia fosse aplicada na construção de um dispo-
sitivo capaz de transmitir uma mensagem.
E = m c2
– As grandes ideias que moldaram o nosso mundo (adaptado),
Pete Morre, FUBU Editores (2005)
7.1. Explique qual foi o pensamento pioneiro de James Maxwell a que se refere o texto.
7.2. Refira por que razão a experiência de Hertz pode ser considerada uma “das grandes ideias
que moldaram o nosso mundo”.
7.3. Selecione a opção que completa a afirmação seguinte.
Com esta montagem experimental, Hertz gera em laboratório…
(A) … ondas de rádio. (B) … micro-ondas. (C) … radiação infravermelha. (D) … raios-X.
7.4. A comunicação de sinais a longas distâncias
faz-se à custa de ondas eletromagnéticas.
7.4.1. A codificação de informação para transmitir
ou armazenar pode ser feita de forma ana-
lógica ou digital.
Classifique, justificando, o sinal represen-
tado na figura seguinte como digital ou ana-
lógico.
7.4.2. Refira uma vantagem dos sinais digitais relativamente aos sinais analógicos.
7.5. A modulação de um sinal analógico consiste na alteração de pelo menos uma das caracte-
rísticas, ou seja, da frequência ou da amplitude, de uma onda designada portadora, pelo
sinal que se pretende transmitir.
Nas figuras seguintes encontram-se dois processos de modulação.
© Edições ASA
Adaptada de http://www.sparkmuseum.com.
A bobina de
indução cria
alta voltagem.
As faíscas produzem
ondas eletromagnéticas.
As ondas eletromagnéticas
criam corrente elétrica no
recetor e dão origem a
faíscas entre as esferas.
Sinal.
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
107
7.5.1. Faça a legenda da figura da direita indicando o que representam os números 1, 2 e 3.
7.5.2. Classifique, justificando, a modulação representada na figura da esquerda.
7.5.3. Refira uma vantagem da modulação FM relativamente à modulação AM.
7.6. O microfone e o altifalante, usados em comunicações a curtas distâncias, são dois dispo-
sitivos elétricos que funcionam com base na indução eletromagnética.
7.6.1. Os esquemas (A e B) da figura mostram duas cargas elétricas pontuais dispostas de dois
modos diferentes. As cargas têm igual módulo.
A distância d é a mesma nos dois esquemas.
7.6.1.1. Refira a direção e o sentido do campo elétrico no ponto X do esquema A.
7.6.1.2. Compare a intensidade do campo elétrico no ponto X e no ponto Y.
Fundamente a sua resposta.
7.6.1.3. As linhas de campo são um modelo de representar o campo.
Nas figuras seguintes estão representadas imagens do campo criado por duas car-
gas simétricas e por duas cargas do mesmo sinal e igual módulo.
Identifique, justificando, qual das figuras, a da esquerda ou da direita, poderá cor-
responder ao campo criado pelas duas cargas simétricas.
© Edições ASA
Modulação.
-q
X
+q
d d
Esquema A
-q
Y
+q
d d
Esquema B
Representação de duas cargas elétricas.
Linhas de
campo.
A B
(1)
(2)
(3)
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
108
7.6.2. O campo magnético pode ser gerado por ímanes e por cargas elétricas em movimento.
7.6.2.1. Observe os esquemas, A, B e C, da figura.
(A) (B) (C)
Selecione o único esquema, A, B ou C, em que as linhas de campo estão correta-
mente orientadas.
7.6.2.2. Selecione a única opção que contém os termos que completam sequencialmente
a frase que se segue.
Num dado ponto do campo magnético, o vetor campo magnético tem direção
_____________ às linhas de campo e ________________ linhas de campo. A inten-
sidade do campo exprime-se em ___________________.
(A) … perpendicular… sentido contrário às… tesla
(B) … perpendicular… sentido contrário às… volt metro menos um
(C) … tangente… o mesmo sentido das… volt metro menos um
(D) … tangente… o mesmo sentido das… tesla
7.6.3. Faraday deu um contributo fundamental para o desenvolvimento tecnológico do microfone
e do altifalante.
7.6.3.1. Identifique o principal contributo de Faraday para o desenvolvimento tecnológico
desses dispositivos.
7.6.3.2. Preveja o que acontecerá ao ponteiro do microamperímetro da figura quando o
íman se move nos sentidos indicados. Fundamente a sua resposta.
7.6.3.3. O gráfico mostra como variou o valor do campo magnético no tempo, junto a uma
bobina circular de raio 5,0 cm, com 100 espiras.
Determine o módulo da força eletro-
motriz induzida na bobina nos inter-
valos de tempo [0 ; 2[ s e ]2 ; 6[ s.
7.6.3.4. Explique, num pequeno texto, o prin-
cípio de funcionamento do microfone
de indução.
© Edições ASA
B
I
N
S
N
S
AExperiência
de Faraday.
B/mT
2
0 2 4 6 t/s
Gráfico campo magnético-tempo.
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
109
8. COMUNICAR COM RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Uma fibra ótica consiste num núcleo rodeado de um revestimento (ambos são vidro com
diferentes índices de refração). Os vidros usados normalmente para o fabrico das fibras
são baseados na sílica (SiO2
) e os dopantes usados para alterar o índice de refração são
o GeO2
, P2
O5
e o B2
O3
. Os dois primeiros aumentam o índice de refração, enquanto o último
reduz esse índice. Contudo, o índice de refração de um material depende do comprimento
de onda da radiação. A tabela que se segue refere o índice de refração (n) de diferentes
meios para radiação eletromagnética de diferente comprimento de onda.
Índice de refração de diferentes meios para diferentes comprimentos de onda.
8.1. O conhecimento do índice de refração de um meio para uma dada radiação permite obter a
velocidade com que essa radiação se propaga nesse meio.
8.1.1. Selecione a única opção que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os es-
paços seguintes, de modo a obter uma afirmação correta.
De acordo com a tabela, para um dado meio, quanto __________________ da radiação,
_________________ é o índice de refração desse meio.
(A) maior é o comprimento de onda… maior (B) menor é o comprimento de onda… menor
(C) maior é a frequência… maior (D) menor é a frequência… maior
8.1.2. Refira, justificando, em qual dos materiais, água, vidro A ou vidro B, a velocidade da luz é
menor, para uma dada radiação.
8.1.3. O índice de refração de um vidro utilizado no núcleo de uma fibra ótica é 1,560.
Qual dos vidros, A ou B, poderá ser utilizado para constituir o revestimento desse núcleo?
Fundamente a sua resposta.
8.1.4. Um raio luminoso, de comprimento de onda 800 nm, passa do vidro A para a água, sendo o
ângulo de refração 53°.
Determine o ângulo de incidência.
Apresente todas as fases de resolução.
8.1.5. Um feixe de luz monocromática de comprimento de onda 500 nm, propagando-se no ar, incide
na superfície da água de um tanque, originando dois novos feixes: um refletido e outro refratado.
Selecione a única opção que permite obter uma afirmação correta.
Na situação descrita, verifica-se que…
(A) … a frequência da luz refletida é maior que a da luz refratada.
(B) … o ângulo de reflexão é maior que o de refração.
(C) … o módulo da velocidade de propagação da luz refletida é menor que o da luz refratada.
(D) … o comprimento de onda da luz refletida é igual ao da luz refratada.
© Edições ASA
Comprimento
de onda / nm
Ar Água
Vidro
A B
500
600
700
800
1000
1,0002941
1,0002920
1,0002907
1,0002900
1,0002890
1,336
1,332
1,330
1,328
1,325
1,522
1,517
1,513
1,511
1,507
1,627
1,616
1,610
1,600
1,605
Física
QUESTÕES GLOBALIZANTES
110
8.2. Duas lâminas de faces paralelas são feitas de dois tipos de vidro.
Um raio luminoso propaga-se no ar e entra em cada uma das lâminas A e B com o mesmo
ângulo de incidência, tal como mostra a figura.
Refira, justificando, qual das lâminas, A ou B, possui maior índice de refração.
8.3. Num certo intervalo de tempo, Dt, a luz percorre a distância dA
no vácuo. No mesmo inter-
valo de tempo, a luz percorre a distância dB
num dado líquido homogéneo e transparente.
Selecione das opções seguintes a que traduz a expressão do índice de refração da luz nesse
líquido.
(A) n(líquido) = (B) n(líquido) =
(C) n(líquido) = (D) n(líquido) = dA
* dB
8.4. Um raio de luz monocromática incide na superfície que se-
para o meio A do meio B, e refrata-se como mostra a figura.
Variando o ângulo de incidência, i, obtiveram-se os respeti-
vos valores do ângulo de refração, r.
O gráfico seguinte traduz a relação sin i = f (sen r).
Refira o que traduz o declive da reta traçada no gráfico.
8.5. A figura seguinte, mostra a difração de ondas através de duas fendas.
8.5.1. Compare o comprimento de onda das ondas que sofrem difração em A e B.
8.5.2. Explique por que razão as ondas difratadas em A e B apresentam comportamento diferente
ao atravessarem as fendas.
dA
Dt
dA
dB
dB
dA
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Lâmina A Lâmina B
A
B
N
i
r
Difração
de ondas.

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Questoes globalizantes fisica

  • 1. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 87© Edições ASA 1. DO GPS À DESCRIÇÃO DO MOVIMENTO O Sistema Global de Posicionamento (global position system) compreende 24 satélites, cada um de apenas 5 m de comprimento, em órbita a uma altitude de cerca de 20 000 km. Pode ser usado para determinar a posição de um objeto com uma incerteza de cerca de 10 metros. Os satélites do sistema possuem relógios atómicos e os recetores relógios de quartzo, devendo ambos os relógios estar sincronizados. Cada satélite transporta um re- lógio atómico de alta precisão, cujo tempo é transmitido continuamente por meio de ondas de rádio. Num dado local, um recetor de GPS deteta o sinal enviado e determina a distância que os separa, isto é, satélite e recetor, a partir do conhecimento do tempo de viagem do sinal. Por triangulação do sinal de três satélites, determina a posição do recetor. 1.1. O sistema de GPS tem múltiplas aplicações na vida quotidiana. 1.1.1. Refira duas aplicações do sistema de GPS. 1.1.2. Determine o tempo que o sinal emitido por um satélite, que está na vertical do recetor, de- mora a ser detetado por este. 1.2. Os gráficos posição-tempo são uma forma eficaz de descrever o movimento de um corpo num dado intervalo de tempo. O gráfico mostra como variou a posição de uma par- tícula no intervalo de tempo [0 ; 10] s. Classifique as afirmações seguintes em verdadeiras ou falsas. Justifique. (A) No intervalo de tempo [0 ; 10] s, o deslocamento foi nulo. (B) O módulo da velocidade em t = 2 s é menor que no instante t = 4 s. (C) Podemos concluir que a trajetória da partícula é curvilínea. (D) A partícula iniciou o movimento no ponto escolhido para origem da trajetória. (E) A partícula moveu-se sempre no sentido positivo da trajetória. (F) O espaço percorrido pela partícula no intervalo de tempo [0 ; 10] s foi zero metros. (G) O instante t = 4 s representa o momento em que a partícula inverteu o sentido do mo- vimento. (H) No intervalo de tempo ]6 ;10[ s, o valor da velocidade pode ser considerado constante. x/m 50 25 0 2 4 6 8 10 t/s Gráfico posição-tempo. Triangulação do sinal de três satélites.
  • 2. 1.3. Seguidamente, apresentam-se os gráficos velocidade-tempo de cinco partículas, A, B, C, D e E. 1.3.1. Utilizando as letras A, B, C, D e E, identifique uma partícula para a qual até ao instante t1 … 1.3.1.1. … o movimento é acelerado. 1.3.1.2. … o movimento é retardado no sentido negativo da trajetória. 1.3.1.3. … a resultante das forças não se manteve constante. 1.3.1.4. … a resultante das forças tem sentido contrário à velocidade. 1.3.2. A partícula E encontrava-se na posição 20 m no instante inicial. Admita que para essa par- tícula vo = 10 m s-1 , v2 = -20 m s-1 , t1 = 5 s e t2 = 15 s. 1.3.2.1. Determine a posição da partícula E no instante t = 15 s. 1.3.2.2. Escreva a equação x = x(t) para o intervalo de tempo [0;10[ s e recorrendo a má- quina gráfica faça um esboço do gráfico traduzido pela equação. Transcreva-o e identifique as coordenadas dos pontos que considere mais signifi- cativos. 1.4. A força gravítica é fundamental na descrição do movimento de corpos que viajam pelo es- paço. Considere um corpo de massa 100,0 kg que se encontra à superfície da Terra. 1.4.1. Caracterize a força gravítica a que o corpo está submetido. 1.4.2. Admita que corpo de massa 100,0 kg faz duas viagens interplanetárias. 1.a viagem " é transportado para um planeta X com as seguintes características: mX = 2 mTerra e rX = 2 rTerra 2.a viagem " vai a um planeta Y com as seguintes características: mY = mTerra e rY = rTerra Considere as seguintes afirmações: I. A força gravítica a que o corpo fica submetido no planeta Y é mais intensa do que aquela a que fica submetido no X. II. A força gravítica a que o corpo fica submetido à superfície da Terra é menos intensa do que aquela a que fica submetido no Y. III. Em X e Y, a força gravítica a que o corpo fica submetido tem a mesma intensidade. IV. A força gravítica a que o corpo fica submetido à superfície da Terra é mais intensa do que aquela a que fica submetido no X. Das opções seguintes, selecione a única verdadeira. Justifique a sua escolha. (A) Só a afirmação I é verdadeira. (B) As afirmações I e IV são verdadeiras. (C) As afirmações I e IV são falsas. (D) Só a afirmação IV é falsa. 1 2 Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 88 © Edições ASA Gráficos velocidade-tempo. v/m s-1 t2 t1 t/s t1 t/s t/s v/m s-1 v/m s-1 v/m s-1 v/m s-1 v0v0 t1 v2t/s t/st1 v0 v0 v0 t1 (A) (B) (C) (D) (E)
  • 3. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 89© Edições ASA 1.5. Para determinar o valor da aceleração gravítica (g) num local à superfície da Terra, um grupo de alunos utilizou uma montagem similar à que se representa na figura. Largando a esfera, de raio 1,50 cm, sempre da mesma altura relativamente à célula A, os alunos repetiram a experiência três vezes e leram no digitímetro os tempos de passagem da esfera nas células A e B. 1.5.1. Determine o maior desvio na medição do tempo de passagem da esfera na célula A, ex- presso em unidades SI. 1.5.2. O intervalo de tempo médio que a esfera demorou entre as células A e B foi 0,2151 segun- dos. Determine o valor da aceleração gravítica no local em que foi realizada a experiência. Apresente todas as etapas de resolução. 1.5.3. Explique por que motivo nesta determinação experimental não é adequado utilizar o cro- nómetro para a medição dos tempos. Esfera de raio bem definido Célula A Célula B Digitímetro Tempo de passagem na célula A/ms Tempo de passagem na célula B/ms 98,72 13,00 98,58 13,41 98,45 13,18 Montagem experimental para determinar a aceleração gravítica local (representação esquemática adaptada do Exame Nacional de 2010 – 2.a Fase).
  • 4. 2. MOVIMENTO DE PLANETAS E EM TORNO DELES Johannes Kepler (1571-1630) enunciou três leis para o movimento dos planetas em torno do Sol. Na tabela seguinte encontram-se informações de três planetas do nosso Sistema Solar. Algumas características físicas de três planetas. Dados relativos ao Sol: Massa = 2 * 1030 kg; Raio = 6,96 * 105 km 2.1. Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol. A distância entre eles pode ser representada pordSM . 2.1.1. A massa do Sol (M) é cerca de 6,0 * 106 vezes maior do que a massa de Mercúrio (m). Selecione a opção que traduz a expressão do módulo da força gravítica a que Mercúrio está sujeito devido ao Sol. (A) Fg = 6 * 106 * G (B) Fg = 6 * 106 * G (C) Fg = G (D) Fg = 6 * 106 * G 2.1.2. Caracterize a resultante das forças que atua em Mercúrio. 2.2. Os satélites estacionários da Terra chamam-se geoestacionários. Admita que satélites es- tacionários de Júpiter se virão a designar “Júpiter-estacionários”. 2.2.1. Refira as características do movimento de um satélite para que possa ser considerado es- tacionário em relação a Júpiter. 2.2.2. Determine o valor da velocidade orbital de Júpiter. Apresente todas as etapas de resolução. 2.2.3. Identifique a aproximação feita (simplificação) ao resolver a alínea anterior. 2.3. A figura seguinte representa o movimento da Terra em torno do Sol, não estando à escala. Tome atenção aos vetores da figura seguinte. Das opções seguintes, selecione a que contém, respetivamente, os vetores que podem repre- sentar a velocidade, a aceleração e a força centrípeta, relativamente à Terra na posição A. (A) »a, »c, »d (B) »e, »a, »b (C) »e, »a, »a (D) »f, »b, »a m2 d2 SM M2 d2 SM M2 r2 M M2 r2 S Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 90 © Edições ASA Planeta Mercúrio Terra Júpiter Massa/kg 3,29 * 1023 5,97 * 1024 1,90 * 1027 Raio médio do planeta/km 2440 6378 71 492 Distância média do planeta ao Sol/m 5,7 * 1010 1,5 * 1011 7,8 * 1011 Período de rotação 58,65 dias 23,9 horas 9,9 horas Período de translação 87,97 dias 365,2 dias 11,86 anos terrestres a b c d e f g h Movimento da Terra em torno do Sol. Vetores. A
  • 5. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 91© Edições ASA 2.4. Júpiter, representado na figura, tal como todos os outros planetas, tem movimento de rotação em torno do seu eixo imaginário. As partículas A, B e C localizam-se à superfície de Júpiter e a linha a tracejado representa o seu eixo imaginário. Classifique como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das afirmações seguintes. (A) A frequência do movimento de A é igual à de B. (B) O valor da velocidade angular de A, B e C é igual. (C) O valor da velocidade angular de A é menor do que o de B. (D) O valor da velocidade linear de B é maior do que a de A. (E) O valor da aceleração centrípeta de B é menor do que o de C. (F) O período do movimento da partícula C é maior do que o da A e B. (G) A frequência do movimento de A é menor do que a de C. 2.5. Na tabela que se segue encontram-se dados relativos a dois planetas do nosso sistema solar. 2.5.1. Admita que uma caixa de massa 40,0 kg era colocada à superfície desses dois planetas. Em qual dos planetas, Marte ou Saturno, a caixa ficaria submetida a uma forma gravítica mais intensa? Fundamente a sua resposta. 2.5.2. Se a caixa de 40,0 kg, quando nas proximidades de Marte, for levada da posição X para a posição Y, a intensidade da força gravitacional… Selecione a opção que completa a frase anterior. (A) … diminui quatro vezes. (B) … aumenta para o dobro. (C) … reduz-se para metade. (D) … aumenta quatro vezes. Marte. Planeta Massa/kg Raio/km Distância média ao Sol (milhões de quilómetros) Marte 6,42 * 1023 3400 228 Saturno 5,70 * 1026 60000 1427 Júpiter. A B C 2rM rM Y X
  • 6. 2.6. O Hubble é um satélite astronómico artificial não tripulado que transporta um grande te- lescópio para luz visível e infravermelha. Foi lançado pela NASA, em abril de 1990, a bordo de um vaivém. Tem massa 11 110 kg e orbita em torno da Terra a uma altitude constante de 589 km. 2.6.1. Caracterize a aceleração gravítica à altitude a que orbita o Telescópio Espacial Hubble. Apresente todas as etapas de resolução. 2.6.2. Determine o período orbital do telescópio, expresso em horas. 2.6.3. Tendo em conta a situação descrita, selecione o conjunto de gráficos que melhor traduz o valor da força gravítica e da velocidade em função do tempo, durante a sua órbita em torno da Terra. 2.7. Admita que a Lua descreve uma órbita circular de raio rL em torno da Terra. Selecione, das opções seguintes, aquela onde está corretamente representada a força re- sultante »Fr sobre o satélite e a sua velocidade »v. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 92 © Edições ASA Fg t Fg t Fg t Fg t v t v t v tt v Fr Fr Fr v v v v Fr = 0 Gráfico força gravítica-tempo e velocidade-tempo. Força resultante sobre o satélite e velocidade orbital. Telescópio espacial Hubble. (A) (B) (C) (D) (A) (B) (C) (D)
  • 7. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 93© Edições ASA 3. COMBATE A INCÊNDIOS Segundo um jornal diário, muito embora a “época de fogos florestais” já tenha terminado no dia 15 de outubro, ocorreram hoje dois incêndios na área de intervenção dos Bombeiros de Canas de Senhorim… O segundo, em Carvalhal Redondo, consumiu 1 hectare de pinhal em resultado de mais uma queimada abandonada. Fomos alertados por volta das 19h00 e de imediato saíram para o local dois veículos (A e B) e 16 homens… Devido ao trânsito que havia a essa hora, os veículos dos bombeiros tiveram de ligar o “pirilampo luminoso” e acionar várias vezes a sirene. 3.1. O gráfico seguinte traduz a variação da posição do veículo A dos bombeiros. A equação x = x (t) representa para o veículo B a variação da posição, nos primeiros seis segundos de movimento na estrada retilínea em que se localiza o quartel. Veículo B xB = 2,5 t2 (SI) 3.1.1. Classifique o movimento dos veículos, A e B, no intervalo de tempo [0 ; 6[ s. 3.1.2. Dos gráficos, A, B, C e D, selecione a opção que melhor poderá traduzir o valor da velocidade de A e B, de [0 ; 6[ s. 3.2. No incêndio, um dos bombeiros segura a agulheta horizontalmente a uma altura de 150 cm do solo. Contudo, a pressão da água é reduzida e por isso não atinge a zona do fogo. Admita que cada gota de água se comporta como um projétil lançado na horizontal, com velocidade de valor de cerca de 40 m s–1 . Despreze a resistência do ar. 3.2.1. Determine o alcance médio de cada uma das gotas de água que atinge o solo, considerando- -o horizontal. Veículo Ax/m 120 0 3 6 t/sGráfico posição-tempo. B A v/ms-1 30 20 10 0 6 t/s v/ms-1 30 20 10 0 6 t/s B A v/ms-1 30 20 10 0 6 t/s A B v/ms-1 30 20 10 0 6 t/s A B Gráficos velocidade-tempo. Incêndio em pinhal. Carro dos bombeiros. Veículo A (A) (B) (C) (D)
  • 8. 3.2.2. Determine, partindo de considerações energéticas, o valor da velocidade das gotas de água quando atingem o solo. 3.2.3. Admita que: – não era possível aumentar a pressão de saída do jato de água; – o bombeiro que segurava a agulheta estava junto à viatura e não podia aproximar-se mais do fogo. Que sugestão poderia ser dada ao bombeiro, para que o jato de água atingisse maior alcance. Fundamente a sua sugestão. 3.3. “Devido ao trânsito que havia a essa hora, os carros dos bombeiros tiveram de ligar o “piri- lampo luminoso” e acionar várias vezes a sirene.” 3.3.1. Classifique as ondas obtidas através da perturbação gerada pelo “pirilampo luminoso” e pela sirene, no ar, em mecânicas/eletromagnéticas e longitudinais/transversais. Justifique a classificação feita. 3.3.2. A velocidade do som no ar, a 20 °C, é 343 m s-1 e a equação que traduz a vibração de uma partícula de ar devido ao som emitido pela sirene é: x = 2,0 * 10-3 cos (2,0p * 103 )t (SI) Selecione a alternativa correta. (A) A amplitude de vibração é 2,0 * 10-3 cm. (B) A frequência da vibração é 1000 Hz. (C) O período da vibração é 2,0 * 103 s. (D) O comprimento de onda da onda sonora é 2,0 * 10-3 m. 3.3.3. Se se pretendesse que a sirene emitisse um som mais grave e de maior intensidade dever- se-ia utilizar uma fonte com… Selecione a alternativa que completa corretamente a afirmação anterior. (A) … maior amplitude e maior frequência. (B) … menor frequência e menor amplitude. (C) … menor frequência e maior amplitude. (D) … menor amplitude e maior frequência. 3.4. Uma gota de água que cai verticalmente, ao fim de algum tempo de queda, atinge a veloci- dade terminal, ou seja, passa a mover-se verticalmente com velocidade constante. Também, o movimento de uma esfera que é solta no interior de um líquido viscoso (por exemplo, glicerina ou detergente da louça) é semelhante à da queda da gota de água, isto é, ao fim de algum tempo, atinge uma velocidade constante. No movimento da esfera no líquido, o valor da força de resistência do líquido (força de vis- cosidade: »Fv ) é, em cada instante, diretamente proporcional ao valor da velocidade da es- fera. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 94 © Edições ASA Líquido viscoso Esfera Movimento de uma esfera num líquido.
  • 9. O gráfico representa como variou o módulo do valor da velocidade de uma esfera de massa 50,0 g que foi solta no interior de um líquido viscoso. 3.4.1. Faça uma estimativa da altura da coluna de líquido atravessada pela esfera. Justifique o valor apresentado. 3.4.2. Relativamente ao movimento da esfera no interior do líquido, fizeram-se várias afirmações. Classifique-as em verdadeiras (V) ou falsas (F), justificando. (A) Durante o movimento, só atua uma força na esfera. (B) No instante t = 4,0 s, o valor da força de viscosidade exercida pelo líquido na esfera é 0,500 N. (C) Durante o movimento da esfera no líquido é válida a Lei da inércia ou 1.a Lei de Newton. (D) No instante t = 1,0 s, o valor do peso da esfera é superior ao valor da força de viscosi- dade. (E) A força que constitui par ação-reação com a força de viscosidade está aplicada na base do recipiente. (F) Nos primeiros 3,0 s, o movimento é uniformemente acelerado. (G) A 2.a Lei de Newton não é válida nos primeiros 3,0 s de movimento. 3.4.3. No movimento do paraquedista, este num dado instante abre o paraquedas e ao tocar o solo flete as pernas. Estes dois factos contribuem, respetivamente, para… Selecione a alternativa que completa corretamente a afirmação anterior. (A) … diminuir o valor da velocidade de queda e para aumentar a força de impacto com o solo. (B) … aumentar a resistência do ar e para diminuir o intervalo de tempo de impacto com o solo. (C) … aumentar a resistência do ar e para aumentar o intervalo de tempo de impacto com o solo. (D) … aumentar o valor da velocidade de queda e para diminuir a força de impacto com o solo. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 95© Edições ASA v/m s–1 0,15 0 2,0 4,0 6,0 t/s Gráfico velocidade-tempo.
  • 10. 4. O FAROL DE LEÇA Há cem anos era desolador o panorama que a costa portuguesa apresentava nas proximidades do local onde se ergue hoje o Farol de Leça de acordo com as atas da Comissão dos Faróis e Ba- lizas. O farol de Leça tem uma torre de 46 m e entrou em funcionamento a 15 de dezembro de 1926. Na parte superior, tem um varandim que se encontra a 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, sendo a fonte luminosa uma lâmpada de incandescência elétrica. 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 estação transmissora especializada. Colocada numa posição geográfica fixa e precisamente co- nhecida, emite sinais de radiofrequência com um formato predeterminado, o que permite a estações de rádio móveis (terrestres, aéreas ou marítimas) fazer a sua identificação e determinar 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 for negativa. (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 X localiza-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 para o desenvolvimento dos geradores de indução eletromagnética. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 96 © Edições ASA Farol de Leça. Ímanes. N S N S | | = 0BVetores de campo magnético. (A) (B) (C) (D)
  • 11. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 97© Edições ASA 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, porque atravessam facilmente a atmosfera terrestre. (H) No vazio, as micro-ondas propagam-se a uma velocidade de 3,0 * 105 km/s e as ondas de 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, admitindo o 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, para os 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 das forças 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 resultante das 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 que suspende o elevador y x Ascensor.
  • 12. 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) e tu deixares cair simultaneamente, da mesma altura, outro berlinde (II), eles chegam ao solo (horizontal) no mesmo instante. Aluno B: Não, não pode ser! Então, não vez que, o berlinde que tu lanças tem uma dada velocidade 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 no raciocínio. 4.4.2. Para o berlinde lançado horizontalmente, desprezando a resistência do ar, o par de gráficos que 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 barcos que se encontram no mar. Num dado instante, um feixe de luz incide no vidro, de espessura 1,0 cm, tal como mostra a 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 QUESTÕES GLOBALIZANTES 98 © Edições ASA Vx t Vx t Vx t Vx t Vy t Vy t Vy t Vy t Raio incidente ar 40° nvidro = 1,501,0 cm ar θ1 θ3 θ2 θ4 Trajeto de feixe luminoso. Gráficos vx = f(t) e vy = f(t). (A) (B) (C) (D)
  • 13. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 99© Edições ASA 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 e a 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 ao valor medido. 4.6.2. Determine a tensão nos extremos da lâmpada, quando medida num voltímetro. Apresente todas as etapas de resolução. 4.6.3. Admita que ao realizar esta experiência, um grupo de alunos colocava a base de tempo na escala 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 5 1 2 5 10 20 50 1 2 2 10 20 50 1 A TIME / DIV ms 0,10 ms/div s 1 • • • 5 2 1 5 2 1 50 20 10 5 2 VOLTS / DIV mV 2 V/div Ecrã do osciloscópio.
  • 14. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 100 © Edições ASA 5. NADA VEM DO NADA! O salto entre Aristóteles e Galileu foi considerável. Aristóteles pensava que a queda dos graves 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 que a 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 descobrir a verdade e corrigir o erro inicial de Aristóteles! Infelizmente, isso é pura lenda. Galileu não 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 é criado 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 o estado de repouso ou de movimento com velocidade constante de um corpo numa linha reta”. 5.2.1. Será possível um corpo ter velocidade constante numa trajetória curvilínea? Fundamente a 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 como o 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 repouso e 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 x Blocos ligados. A B
  • 15. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 101 5.3.1. Na situação descrita e tendo em atenção o esquema da figura anterior pode afirmar-se que: Selecione a opção correta. (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: Selecione a opção correta. (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 de igual 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 sido queimado, 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 cadeira ou 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 aproximadamente igual à interação gravitacional. (C) A interação eletrofraca resulta da unificação das interações eletromagnética e nuclear fraca. (D) Interação nuclear forte resulta do facto de as partículas terem massa. 5.4.2. “É a interação gravitacional que mantém uma caixa sobre uma mesa.” A caixa da figura tem massa 40,0 kg e está em repouso sobre 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 move a 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. © Edições ASA F2 F1 CM Caixa sobre a mesa. 0 180 x/cm t=0 s t=1 s t=2 s t =3 s 8020
  • 16. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 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 que atuam 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. Apresente todas as etapas de resolução. 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 o peso 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 peso do corpo. 5.6.2. Admita que num dado instante a inclinação do plano inclinado foi alterada e o bloco passa a mover-se com movimento uniformemente variado. O gráfico seguinte traduz como variou o valor da velocidade em função do tempo, a partir desse 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 - 0,8 3 - 0 0 - 0,8 3 - 0 0,2 - 0,8 3 - 0 0,2 - 0,8 3 - 0 © Edições ASA 0,8 0,2 0 3 t / s v/m s-1 Gráfico velocidade-tempo. θ Movimento de um corpo no plano inclinado.
  • 17. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 103 6. EM TORNO DA VELOCIDADE DO SOM Em certos dias de tempestade ouvimos trovões e ob- servamos relâmpagos. Apesar de serem gerados no mesmo local e no mesmo instante, só ouvimos o trovão uns instantes depois de termos observado o relâm- pago. Este acontecimento deve-se ao facto de a velo- cidade da luz no ar ser muito elevada, 3 * 105 km s-1 , em comparação com a velocidade do som no mesmo meio, que é aproximadamente 340 m s-1 . Atendendo ao valor da velocidade da luz, podemos considerar que a chegada da luz é praticamente instantânea. No século XVII foram vários os cientistas que tenta- ram determinar o valor da velocidade do som. Entre eles, destaca-se Isaac Newton. Conta-se que colocou um ajudante a detonar um canhão e um outro a cerca de 20 km que media o tempo que decorria desde que teve a perceção do clarão e o instante em que ouviu o som. Com os valores obtidos, Newton calculou a velocidade do som, não tendo o valor encontrado grande significado uma vez que não foram considerados a densidade e a tem- peratura do ar. Cerca de século e meio mais tarde, o físico e matemático Pierre Simon Laplace descobriu o erro de Newton. Hoje, com medidas mais precisas, sabe-se que a velocidade do som no ar a 20 °C, é 343 m s-1 . 6.1. Determine a ordem de grandeza da razão entre a velocidade da luz no ar e a velocidade do som, a 20 °C. 6.2. Atendendo ao texto, refira dois fatores de que depende a velocidade do som no ar. 6.3. O som do trovão propaga-se desde o local em que é gerado até ao recetor. Explique como se processa a propagação do som no ar, desde a fonte até ao recetor. 6.4. Os diapasões são dispositivos que ao serem percutidos geram sinais simples ou puros. 6.4.1. Explique o que entende por som simples ou puro. 6.4.2. Um diapasão quando percutido emite um som de frequência 440 Hz. Selecione dos gráficos seguintes o que traduz aproximadamente o período de oscilação de uma partícula do ar que se encontra junto ao diapasão a vibrar. (A) (B) (C) (D) © Edições ASA y 0 (unidadesarbitrárias) t/ms4,54 y 0 (unidadesarbitrárias) t/ms4,54 y 0 (unidadesarbitrárias) t/ms2,27 y 0 (unidadesarbitrárias) t/ms2,27 Noite de trovoada. Período de oscilação de uma partícula.
  • 18. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 104 6.5. Os sons podem ser descritos por duas características específicas: a intensidade e a altura. Observe as duas ondas sonoras sinusoidais representadas na figura seguinte, que se pro- pagam no mesmo meio. 6.5.1. Justifique a afirmação: O comprimento de onda de A é maior que o comprimento de onda de B. 6.5.2. Compare, justificando, a intensidade do som A com a do som B. 6.6. A velocidade do som no ar varia com a temperatura de acordo com a seguinte equação: vsom (ar) = (331 + 0,606 * q) sendo q a temperatura do ar, expressa em °C. Determine o comprimento de onda de uma onda sonora de frequência 1100 Hz, quando a temperatura do ar é 35 °C. Apresente todas as etapas de resolução. 6.7. No gráfico seguinte encontra-se representada a velocidade do som em diferentes meios. Um som demora um intervalo de tempo Dt para percorrer um metro num bloco de granito. Determine a distância que percorrerá esse som, no mesmo intervalo de tempo, a propa- gar-se num tubo de cobre. Apresente todas a etapas de resolução. 6.8. No laboratório há diferentes processos de determinar o valor da velocidade no ar. Um desses processos consiste em utilizar: – 2 microfones; – 1 placa de som de um computador. © Edições ASA t/s t/sOndas sonoras sinusoidais. 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Ar (15 °C) Água do mar Cobre Ferro Aço Granito vsom /m s–1 Velocidade do som em diferentes meios. A B
  • 19. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 105 Com o material referido, um grupo de alunos, numa das aulas laboratoriais, efetuou a se- guinte montagem experimental, tendo ligado cada microfone a um canal. Num dado instante, um dos alunos dá uma palmada na outra mão, em linha com os micro- fones A e B. O som é gravado nos dois canais por um programa de gravação, e os instantes de chegada do som a cada microfone são obtidos analisando-se o arquivo de áudio gerado. Deste modo, obtém-se o intervalo de tempo que o sinal demorou de um microfone ao outro. A figura ao lado mostra o resultado de uma medida obtida nos canais A e B, por este processo. Mantendo a distância entre os microfones, A e B, fixa e igual a 2,00 metros, os alunos repetiram quatro vezes a experiência e mediram o intervalo de tempo que o som demorou a percorrer aquela distância. Os resultados obtidos encontram-se regis- tados na tabela. Intervalos de tempo medidos entre A e B. 6.8.1. Determine o valor da velocidade do som nas condições atmosféricas em que a experiência foi realizada. Apresente todas as etapas de resolução. 6.8.2. Refira uma razão para que as mãos ao darem a palmada devam estar alinhadas com os mi- crofones. 6.8.3. Admita que o microfone B estava mais afastado do microfone A. Refira duas alterações que prevê ocorrerem na imagem obtida no ecrã do computador. © Edições ASA Montagem experimental. 0 4 8 12 16 20 Tempo (ms) CanalACanalB Registo do som gravado nos dois canais da placa de som. Ensaio Intervalo de tempo/ms 1 5,71 2 5,97 3 5,45 4 5,60 B Ad
  • 20. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 106 7. DESCOBRINDO A RÁDIO Quando Heinrich Hertz iniciou o seu trabalho ex- perimental na Universidade de Bona já conhecia o pensamento pioneiro do cientista britânico James Clerk Maxwell. Em 1887 tudo mudou. Hertz construiu um osci- lador feito a partir de esferas metálicas polidas, cada uma ligada a uma bobina de indução. Estas esferas eram separadas ligeiramente e quando Hertz aplicava uma corrente elétrica às bobinas, as faíscas saltavam no intervalo entre as esfe- ras. Era uma demonstração interessante, mas nada de particularmente novo para a altura. No entanto, Hertz pensou que se as previsões de Maxwell estavam corretas, então cada faísca emitia ondas eletromagnéticas que deviam irradiar pelo laboratório. Para testar o seu pensamento, Hertz construiu um pequeno recetor que consistia num fio metálico no fim do qual se encontravam mais duas pequenas esferas, de novo ligeiramente separadas. Este recetor foi colocado a vários metros do oscilador. Com esta montagem, ocorreu a primeira transmissão e receção de ondas eletromagnéti- cas em laboratório. Foram precisos alguns anos até que esta ideia fosse aplicada na construção de um dispo- sitivo capaz de transmitir uma mensagem. E = m c2 – As grandes ideias que moldaram o nosso mundo (adaptado), Pete Morre, FUBU Editores (2005) 7.1. Explique qual foi o pensamento pioneiro de James Maxwell a que se refere o texto. 7.2. Refira por que razão a experiência de Hertz pode ser considerada uma “das grandes ideias que moldaram o nosso mundo”. 7.3. Selecione a opção que completa a afirmação seguinte. Com esta montagem experimental, Hertz gera em laboratório… (A) … ondas de rádio. (B) … micro-ondas. (C) … radiação infravermelha. (D) … raios-X. 7.4. A comunicação de sinais a longas distâncias faz-se à custa de ondas eletromagnéticas. 7.4.1. A codificação de informação para transmitir ou armazenar pode ser feita de forma ana- lógica ou digital. Classifique, justificando, o sinal represen- tado na figura seguinte como digital ou ana- lógico. 7.4.2. Refira uma vantagem dos sinais digitais relativamente aos sinais analógicos. 7.5. A modulação de um sinal analógico consiste na alteração de pelo menos uma das caracte- rísticas, ou seja, da frequência ou da amplitude, de uma onda designada portadora, pelo sinal que se pretende transmitir. Nas figuras seguintes encontram-se dois processos de modulação. © Edições ASA Adaptada de http://www.sparkmuseum.com. A bobina de indução cria alta voltagem. As faíscas produzem ondas eletromagnéticas. As ondas eletromagnéticas criam corrente elétrica no recetor e dão origem a faíscas entre as esferas. Sinal.
  • 21. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 107 7.5.1. Faça a legenda da figura da direita indicando o que representam os números 1, 2 e 3. 7.5.2. Classifique, justificando, a modulação representada na figura da esquerda. 7.5.3. Refira uma vantagem da modulação FM relativamente à modulação AM. 7.6. O microfone e o altifalante, usados em comunicações a curtas distâncias, são dois dispo- sitivos elétricos que funcionam com base na indução eletromagnética. 7.6.1. Os esquemas (A e B) da figura mostram duas cargas elétricas pontuais dispostas de dois modos diferentes. As cargas têm igual módulo. A distância d é a mesma nos dois esquemas. 7.6.1.1. Refira a direção e o sentido do campo elétrico no ponto X do esquema A. 7.6.1.2. Compare a intensidade do campo elétrico no ponto X e no ponto Y. Fundamente a sua resposta. 7.6.1.3. As linhas de campo são um modelo de representar o campo. Nas figuras seguintes estão representadas imagens do campo criado por duas car- gas simétricas e por duas cargas do mesmo sinal e igual módulo. Identifique, justificando, qual das figuras, a da esquerda ou da direita, poderá cor- responder ao campo criado pelas duas cargas simétricas. © Edições ASA Modulação. -q X +q d d Esquema A -q Y +q d d Esquema B Representação de duas cargas elétricas. Linhas de campo. A B (1) (2) (3)
  • 22. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 108 7.6.2. O campo magnético pode ser gerado por ímanes e por cargas elétricas em movimento. 7.6.2.1. Observe os esquemas, A, B e C, da figura. (A) (B) (C) Selecione o único esquema, A, B ou C, em que as linhas de campo estão correta- mente orientadas. 7.6.2.2. Selecione a única opção que contém os termos que completam sequencialmente a frase que se segue. Num dado ponto do campo magnético, o vetor campo magnético tem direção _____________ às linhas de campo e ________________ linhas de campo. A inten- sidade do campo exprime-se em ___________________. (A) … perpendicular… sentido contrário às… tesla (B) … perpendicular… sentido contrário às… volt metro menos um (C) … tangente… o mesmo sentido das… volt metro menos um (D) … tangente… o mesmo sentido das… tesla 7.6.3. Faraday deu um contributo fundamental para o desenvolvimento tecnológico do microfone e do altifalante. 7.6.3.1. Identifique o principal contributo de Faraday para o desenvolvimento tecnológico desses dispositivos. 7.6.3.2. Preveja o que acontecerá ao ponteiro do microamperímetro da figura quando o íman se move nos sentidos indicados. Fundamente a sua resposta. 7.6.3.3. O gráfico mostra como variou o valor do campo magnético no tempo, junto a uma bobina circular de raio 5,0 cm, com 100 espiras. Determine o módulo da força eletro- motriz induzida na bobina nos inter- valos de tempo [0 ; 2[ s e ]2 ; 6[ s. 7.6.3.4. Explique, num pequeno texto, o prin- cípio de funcionamento do microfone de indução. © Edições ASA B I N S N S AExperiência de Faraday. B/mT 2 0 2 4 6 t/s Gráfico campo magnético-tempo.
  • 23. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 109 8. COMUNICAR COM RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA Uma fibra ótica consiste num núcleo rodeado de um revestimento (ambos são vidro com diferentes índices de refração). Os vidros usados normalmente para o fabrico das fibras são baseados na sílica (SiO2 ) e os dopantes usados para alterar o índice de refração são o GeO2 , P2 O5 e o B2 O3 . Os dois primeiros aumentam o índice de refração, enquanto o último reduz esse índice. Contudo, o índice de refração de um material depende do comprimento de onda da radiação. A tabela que se segue refere o índice de refração (n) de diferentes meios para radiação eletromagnética de diferente comprimento de onda. Índice de refração de diferentes meios para diferentes comprimentos de onda. 8.1. O conhecimento do índice de refração de um meio para uma dada radiação permite obter a velocidade com que essa radiação se propaga nesse meio. 8.1.1. Selecione a única opção que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os es- paços seguintes, de modo a obter uma afirmação correta. De acordo com a tabela, para um dado meio, quanto __________________ da radiação, _________________ é o índice de refração desse meio. (A) maior é o comprimento de onda… maior (B) menor é o comprimento de onda… menor (C) maior é a frequência… maior (D) menor é a frequência… maior 8.1.2. Refira, justificando, em qual dos materiais, água, vidro A ou vidro B, a velocidade da luz é menor, para uma dada radiação. 8.1.3. O índice de refração de um vidro utilizado no núcleo de uma fibra ótica é 1,560. Qual dos vidros, A ou B, poderá ser utilizado para constituir o revestimento desse núcleo? Fundamente a sua resposta. 8.1.4. Um raio luminoso, de comprimento de onda 800 nm, passa do vidro A para a água, sendo o ângulo de refração 53°. Determine o ângulo de incidência. Apresente todas as fases de resolução. 8.1.5. Um feixe de luz monocromática de comprimento de onda 500 nm, propagando-se no ar, incide na superfície da água de um tanque, originando dois novos feixes: um refletido e outro refratado. Selecione a única opção que permite obter uma afirmação correta. Na situação descrita, verifica-se que… (A) … a frequência da luz refletida é maior que a da luz refratada. (B) … o ângulo de reflexão é maior que o de refração. (C) … o módulo da velocidade de propagação da luz refletida é menor que o da luz refratada. (D) … o comprimento de onda da luz refletida é igual ao da luz refratada. © Edições ASA Comprimento de onda / nm Ar Água Vidro A B 500 600 700 800 1000 1,0002941 1,0002920 1,0002907 1,0002900 1,0002890 1,336 1,332 1,330 1,328 1,325 1,522 1,517 1,513 1,511 1,507 1,627 1,616 1,610 1,600 1,605
  • 24. Física QUESTÕES GLOBALIZANTES 110 8.2. Duas lâminas de faces paralelas são feitas de dois tipos de vidro. Um raio luminoso propaga-se no ar e entra em cada uma das lâminas A e B com o mesmo ângulo de incidência, tal como mostra a figura. Refira, justificando, qual das lâminas, A ou B, possui maior índice de refração. 8.3. Num certo intervalo de tempo, Dt, a luz percorre a distância dA no vácuo. No mesmo inter- valo de tempo, a luz percorre a distância dB num dado líquido homogéneo e transparente. Selecione das opções seguintes a que traduz a expressão do índice de refração da luz nesse líquido. (A) n(líquido) = (B) n(líquido) = (C) n(líquido) = (D) n(líquido) = dA * dB 8.4. Um raio de luz monocromática incide na superfície que se- para o meio A do meio B, e refrata-se como mostra a figura. Variando o ângulo de incidência, i, obtiveram-se os respeti- vos valores do ângulo de refração, r. O gráfico seguinte traduz a relação sin i = f (sen r). Refira o que traduz o declive da reta traçada no gráfico. 8.5. A figura seguinte, mostra a difração de ondas através de duas fendas. 8.5.1. Compare o comprimento de onda das ondas que sofrem difração em A e B. 8.5.2. Explique por que razão as ondas difratadas em A e B apresentam comportamento diferente ao atravessarem as fendas. dA Dt dA dB dB dA © Edições ASA Lâmina A Lâmina B A B N i r Difração de ondas.