Caderno de apoio ao professor fisica 11 ano PDF

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1.4 O feixe A que se propaga no ar ao passar para o acrílico … (A) não é desviado e o seu comprimento de onda mantém-se constante. (B) não é desviado e o seu comprimento de onda diminui. (C) é desviado e o seu comprimento de onda mantém-se constante. (D) é desviado e o seu comprimento de onda diminui. 1.5 A sequência de fenómenos que ocorrem para que o feixe A origine o B é… (A) transmissão, reflexão e transmissão.

(C) reflexão, refração e reflexão.

(B) refração, reflexão total e refração.

(D) reflexão total, refração e reflexão total.

1.6 Na passagem da luz do acrílico para o ar na superfície cilíndrica da placa, no feixe B, a amplitude do ângulo de refração é…

1.7 Determine, para o feixe A, o valor do ângulo medido na escala colada na plataforma a partir do qual ocorre reflexão total na face plana da lente de acrílico. Comece por determinar os ângulos de incidência e de refração da luz na superfície plana da placa, a partir dos feixes representados na figura. Apresente todas as etapas de resolução. 2. O índice de refração de muito materiais varia com a cor da luz, o que, em determinadas circunstâncias, pode dar origem à separação das luzes de diferentes frequências que constituem a luz branca. Para o acrílico, os índices de refração no ar da luz azul, de comprimento de onda 450 nm, é 1,512 e o da luz vermelha, de comprimento de onda 700 nm, é 1,499. Determine o ângulo entre os feixes refratados azul e vermelho, daqueles comprimentos de onda, se ambos incidirem segundo um ângulo de 80,0o na superfície plana de separação ar-acrílico. Considere o índice de refração do ar 1,000. Apresente todas as etapas de resolução.

Grupo II 1. Uma onda sofre desvios ao encontrar obstáculos ou fendas, encurvando-se em torno deles. Na figura seguinte esquematiza-se o que ocorre a três ondas quando encontram fendas de diferentes tamanhos.

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1.1 Indique o nome do fenómeno representado. 1.2 Explique as semelhanças e as diferenças no que sucede às três ondas representadas. 1.3 Selecione a opção em que se descreve uma situação que pode ser explicada pelo fenómeno representado na figura acima. (A) Ao gritar em frente a um desfiladeiro, uma pessoa ouve a repetição do seu próprio grito. (B) Ao encostar o ouvido no chão, um homem ouve o som de uma locomotiva antes de ouvi-lo pelo ar. (C) Ao ouvir uma ambulância a aproximar-se, uma pessoa percebe o som mais agudo do que quando se afasta. (D) Ao esconder-se atrás de um muro, um menino ouve a conversa dos seus colegas. 2. A descoberta da radiação de fundo veio demonstrar que estamos dentro de um forno cósmico, de um gigantesco forno de micro-ondas. Mas não assamos todos, porque o forno está frio, e as micro-ondas são o resíduo da explosão primordial. Ao princípio parecia ser apenas excremento de pombo. Mas depois viu-se que era muito mais valioso. Em 1964, os norte-americanos Arno Penzias e Robert Wilson estavam a construir uma antena de rádio, capaz de detetar ondas de radiofrequência com um comprimento de onda de 7,35 centímetros. Quando a antena ficou pronta, e eles começaram a testar o sistema, descobriram a existência de um ruído de fundo que não conseguiam explicar. Era um ruído que não dependia da direção para que se apontava a antena, e a primeira explicação que lhes ocorreu foi que era devido aos pássaros. Com efeito, um casal de pombos tinha escolhido a antena para fazer o seu ninho. No entanto, depois de limpar a antena convenientemente e de afugentar os pombos, o ruído persistia. José Tito Mendonça, Uma biografia da luz – ou a triste história do fotão cansado (adaptado)

2.1 Qual é a frequência das ondas que a antena de Penzias e Wilson era capaz de detetar? Apresente a resposta, expressa em GHz, com três algarismos significativos. 2.2 A antena de Penzias e Wilson permitiu descobrir a radiação de fundo de micro-ondas. Que conclusão se pode tirar sobre o comportamento da atmosfera em relação a ondas eletromagnéticas de comprimento de onda 7,35 centímetros? 2.3 Para além da radiação de micro-ondas, a outra evidência principal do big bang é o afastamento das galáxias, detetado pela alteração das linhas espetrais características de certos elementos químicos. (A) As posições dessas linhas desviam-se no sentido dos menores comprimentos de onda. (B) As posições dessas linhas desviam-se no sentido dos maiores comprimentos de onda. (C) As intensidades das linhas vermelhas aumentam em relação às linhas azuis. (D) As intensidades das linhas azuis aumentam em relação às linhas vermelhas.

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Ficha 7 – Mecânica, ondas e eletromagnetismo (ficha global) Considere g = 10 m s-2

Grupo I Uma régua de madeira, graduada em centímetros, e com a escala na vertical é deixada cair. Verifica-se que na queda da régua a resistência do ar é desprezável. No instante inicial, t = 0 s, a marca correspondente a 0,0 cm coincide com a origem do A figura à direita mostra uma parte da régua num instante t ’ posterior ao inicial. 1. Selecione a equação que traduz a posição da marca correspondente a 5,0 cm em função do tempo, expressa em unidades SI.

2. A distância percorrida pela régua desde que foi largada é… (A) diretamente proporcional ao intervalo de tempo de queda. (B) diretamente proporcional à raiz quadrada do intervalo de tempo de queda. (C) diretamente proporcional ao quadrado do intervalo de tempo de queda. (D) independente do intervalo de tempo de queda.

figura. Apresente todas as etapas de resolução.

Grupo II Um carrinho, de massa 750 g, é puxado sobre uma superfície horizontal & por uma força constante F1 que faz um ângulo de 37° com a horizontal, como se representa na figura à direita, e tem módulo 4,5 N. As forças de atrito que atuam sobre o carrinho não são desprezáveis, sendo a sua resultante constante. Partindo do repouso, a velocidade do carrinho aumenta 5,2 m s-1 nos primeiros 4,0 s do movimento, como se representa no gráfico, à esquerda, da componente escalar da velocidade do carrinho segundo Ox, vx, em função do tempo, t. 1. Determine, com base no gráfico velocidade-tempo, a componente escalar do deslocamento do carrinho, x , nos primeiros 4,0 s. 142

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2. Selecione a opção que melhor representa as posições do carrinho, a intervalos de tempo iguais, nos primeiros 4,0 s do movimento. (A)

(B)

(C)

(D)

3. Determine o módulo da resultante das forças de atrito, Fa , que atuaram sobre o carrinho nos & 4. Passados os primeiros 4,0 s, a força F1 deixa de atuar.

Preveja, fundamentando, qual o tipo de movimento do carrinho após o instante t = 4,0 s. Grupo III O limiar de audibilidade corresponde à intensidade do som mais fraco que pode ser ouvido. Mas

Na extremidade do tubo, com 1 m de comprimento, uma pessoa coloca o ouvido. 1. Obtenha a expressão que traduz a variação de pressão com o tempo (sinal harmónico), num base nela, determine o valor da pressão nesse ponto quando, após o instante inicial, passou um Interprete o valor obtido para essa perturbação. 2. Se o sinal sonoro fosse emitido por outro diapasão que emitisse um som mais alto, verificar-se-ia, relativamente ao som detetado, no mesmo meio de propagação, que… (A) o comprimento de onda diminuiria.

(C) o comprimento de onda aumentaria.

(B) a amplitude da onda diminuiria.

(D) a amplitude da onda aumentaria.

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Grupo IV Na figura (que não está à escala), à direita, representa-se, de duas perspetivas diferentes, lado e 200 espiras, forçada a mover-se com , uniforme, e que permanece constante no decurso do tempo. A região onde existe o campo magnético tem inicial, I, da bobina imediatamente acima da região considerada, até à sua posição final, F, imediatamente abaixo dessa região, varia de acordo com o gráfico seguinte.

. Apresente todas as etapas de resolução. 2. Apresente o esboço do gráfico que traduz o módulo da força eletromotriz induzida na bobina, Comece por determinar os módulos da força eletromotriz nos intervalos de tempo [0, 45] ms, [45, 125] ms e [125, 170] ms. Apresente todas as etapas de resolução. 3. O módulo da velocidade da bobina, na unidade SI, é…

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Grupo V Quando um feixe luminoso incide na superfície de separação de dois meios transparentes ocorrem vários fenómenos. A figura, à direita, representa alguns desses fenómenos: um feixe luminoso A, muito fino, que incide na superfície de separação de dois meios transparentes, I e II, fazendo um ângulo de 48,0° com a normal a essa superfície no ponto de incidência, origina os feixes B e C. Considere desprezável a absorção de luz.

meios I e II no ponto de incidência? 2. O feixe luminoso C, em relação ao feixe A, tem … (A) a mesma intensidade e a mesma velocidade de propagação. (B) a mesma intensidade e maior velocidade de propagação. (C) menor intensidade e a mesma velocidade de propagação. (D) menor intensidade e maior velocidade de propagação. 3. Na tabela, à direita, apresenta-se a percentagem da velocidade de propagação da luz em três meios materiais em relação à velocidade da luz no Indique, justificando, quais são os meios I e II. Apresente todos os cálculos necessários.

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Meio

(%)

óleo

78,1%

água

75,0%

acrílico

67,1%

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Testes

Teste 1 – Mecânica Grupo I

4. Determine a resultante das forças que atuam sobre o corpo ao voltar a passar pela posição inicial. Apresente todas as etapas de resolução.

(A)

(B)

(C)

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(D)

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Grupo II Na figura seguinte (que não está à escala), estão representados dois conjuntos ciclista + bicicleta, CI

Considere que cada um dos conjuntos pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

1. Apresente, num mesmo sistema de eixos, os esboços dos gráficos que traduzem, no intervalo de

Determine o primeiro instante em que os conjuntos CI e CII se cruzam e a componente escalar da posição daqueles conjuntos nesse instante. Utilize as potencialidades gráficas da calculadora.

equação…

3. Determine a resultante das forças de atrito que atuam sobre o conjunto CI durante a descida. Apresente todas as etapas de resolução.

(A)

(B)

(C)

(D)

5. Conclua, justificando, se a energia mecânica do conjunto CII + Terra diminui, permanece constante ou aumenta. 148

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6. A força normal exercida pela estrada sobre o conjunto CII, no intervalo de tempo considerado, é… (A) igual à força normal exercida pelo conjunto CII sobre a estrada. (B) igual à força gravítica exercida sobre o conjunto CII. (C) simétrica da força normal exercida pelo conjunto CII sobre a estrada. (D) simétrica da força gravítica exercida sobre o conjunto CII. 7. Depois do intervalo de tempo considerado, o conjunto CII atinge o cimo da rampa. O ciclista desmontou da bicicleta e apoiou-a num suporte fixo, mantendo livre as rodas para rodarem. Com a bicicleta no apoio, deu um impulso numa roda, passando um ponto da periferia a mover-se Filmou-se o movimento da roda e a análise em vídeo permitiu determinar que executava 910 rotações por minuto. 7.1 Apresente uma expressão numérica que permita determinar o período do movimento da roda da bicicleta, expresso na unidade SI. 7.2 Em relação à válvula da câmara de ar do pneu da roda dianteira da bicicleta pode afirmar-se que é constante… (A) a velocidade. (B) a resultante das forças. (C) a aceleração. (D) a energia cinética. 7.3 Determine o módulo da aceleração de um ponto da periferia da roda da bicicleta. Apresente todas as etapas de resolução.

Grupo III A descoberta do exoplaneta Kepler-442b pelo observatório espacial Kepler da NASA foi anunciada a 6 de janeiro de 2015. Esta descoberta utilizou o método de trânsito: diminuição da luminosidade de uma estrela quando o planeta que a orbita passa em frente à estrela. Este planeta a 1120 anos-luz, de tamanho semelhante à Terra e, provavelmente, rochoso, orbita a estrela Kepler-442 dentro da «zona habitável»: região do espaço em redor de uma estrela onde a intensidade da radiação emitida pela mesma permitiria a existência de água líquida na superfície de um planeta que ali se encontrasse (a Terra, por exemplo, está dentro da zona habitável do sistema solar). 1. Se a partir da superfície do planeta Kepler-442b se lançasse uma bola, verticalmente para cima, a força gravítica que atuaria sobre a bola seria maior do que na Terra. Compare, justificando, o tempo necessário para a bola atingir a altura máxima no planeta Kepler-442b com esse tempo na Terra, sendo a bola lançada com a mesma velocidade em ambos os planetas. Considere desprezáveis os efeitos das forças de resistência do ar.

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2. A aceleração gravítica de um corpo lançado verticalmente para cima, a partir da superfície do planeta Kepler-442b, é… (A) inversamente proporcional à massa do corpo. (B) máxima no ponto mais alto da trajetória. (C) independente da massa do corpo. (D) nula no ponto mais alto da trajetória. 3. Considere um corpo em queda perto da superfície do planeta Kepler-442b, partindo do repouso, que o planeta tem uma atmosfera gasosa, que a resistência do ar não é desprezável, e que o

(A) uniformemente acelerado. (B) uniforme. (C) acelerado não uniformemente. (D) uniformemente retardado.

5. Considere que a massa do planeta Kepler-442b é 2,34 vezes a massa da Terra e o seu raio é 34% superior ao raio da Terra. Determine o aumento percentual da força exercida sobre a bola, se fosse colocada à superfície do planeta Kepler-442b, relativamente à força gravítica que sobre ela é exercida quando está à superfície da Terra. Apresente todas as etapas de resolução.

FIM

COTAÇÕES Grupo I

Grupo II

Grupo III

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

6

7.1

7.2

7.3

1

2

3

4

5

12

8

8

16

8

12

8

16

8

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8

8

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16

8

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Teste 2 – Ondas e eletromagnetismo Grupo I 1. Em duas situações a extremidade de uma mesma mola foi posta continuamente a oscilar no plano horizontal por um sinal harmónico, e com igual afastamento máximo da extremidade da mola, em relação à sua posição de equilíbrio. Verificou-se que a velocidade de propagação na situação I é maior do que na situação II. A figura seguinte mostra as fotografias de cada uma dessas situações e a escala em que se apresentam.

1.1 Conclua, justificando, por que se pode afirmar que em ambos as situações foram originadas ondas. 1.2 Classifique as ondas originadas quanto ao tipo e quanto ao modo de propagação. 1.3 Na situação II, a fonte de oscilação demorava 0,10 s a percorrer 10 cm entre duas posições extremas. Em unidades SI, o sinal na extremidade da mola pode ser descrito pela função…

1.4 Sobre aquelas duas ondas, pode afirmar-se que a onda da situação II tem… (A) maior frequência do que a da onda da situação I. (B) menor frequência do que a da onda da situação I. (C) maior amplitude do que a da onda da situação I. (D) menor amplitude do que o da onda da situação I. 1.5 Determine a velocidade de propagação da onda II na mola. Apresente todas as etapas de resolução. 2. Num sonar existe um emissor, que envia um sinal, e um recetor, que recebe o sinal refletido. Com ele pode construir-se imagens dos fundos marinhos ou ficar-se apenas pela medida de distâncias. Editável e fotocopiável © Texto | Novo 11F

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No sonar há um ângulo diferente de zero entre a direção de emissão e a de receção, mas, como esse ângulo é muito pequeno, as direções de emissão e de receção podem considerar-se verticais. Com o sonar, que se esquematiza na figura, mede-se a profundidade do fundo marinho. A frequência do sinal usado é 20 kHz. Em cálculos simples, para o comprimento de onda pode usar-se 7,5 cm, embora em situações reais ele varie, porque depende de vários fatores, como a temperatura, a densidade e outros. 2.1 Para confirmar a frequência do som emitido pelo sonar usou-se um osciloscópio onde se observou o sinal. A figura ao lado apresenta o ecrã obtido. A escala horizontal do osciloscópio, a do tempo, é… (A) 0,1 ms/divisão. (B) 50 s/divisão. (C) 20 s/divisão. (D) 10 s/divisão. 2.2 Para se medir distâncias, não se usa um sinal contínuo, em vez disso, em intervalos de tempo regulares são emitidos pulsos de curta duração (o sinal é pulsado). É emitido um pulso e observam-se sinais refletidos, e depois é emitido um novo pulso. A figura ao lado mostra o que se observou no ecrã do osciloscópio quando o sonar enviou um sinal para o fundo marinho. O primeiro sinal é o enviado e os seguintes são os ecos obtidos. A base de tempo usada foi 10 ms/divisão. 2.2.1 A duração de cada pulso enviado é… (A) 0,05 ms. (B) 6 ms. (C) 32 ms. (D) 96 ms. 2.2.2 Determine a profundidade, h, do fundo marinho. Apresente todas as etapas de resolução. 2.2.3 Conclua, justificando, por que se observaram três ecos e com amplitudes sucessivamente menores do que as do sinal enviado pelo emissor.

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Grupo II 1. O texto seguinte resume aspetos históricos do eletromagnetismo. Oersted e Ampère tinham mostrado que uma corrente elétrica estacionária produzia um campo magnético estacionário à volta do circuito onde passa a corrente. Nesse caso, talvez se pudesse gerar uma corrente estacionária se se colocasse um fio perto ou à volta de um íman muito forte. Ou talvez se pudesse produzir uma corrente estacionária num fio se existisse uma corrente estacionária noutro fio próximo. Faraday tentou todas estas possibilidades sem sucesso. Projecto Física, Unidade 4, Fundação Calouste Gulbenkian (adaptado)

1.1 Indique de que forma Oersted e Ampère mostraram o que se refere na primeira frase do texto. 1.2 A última frase do texto aponta um insucesso de Faraday. Mas, em 1831, de forma acidental, com um dispositivo semelhante ao do esquema da figura ao lado, encontrou a solução para o que procurava. Um anel de ferro tinha dois enrolamentos de fio de cobre, um com ligações a um galvanómetro e o outro a uma pilha e com um interruptor. Com base no dispositivo esquematizado, explique como Faraday descobriu o que era necessário para produzir uma corrente elétrica e o motivo do seu insucesso inicial. 1.3 O anel de ferro e os enrolamentos do esquema da figura anterior estão no princípio de funcionamento do transformador. Sobre o transformador pode afirmar-se que… (A) transforma corrente alternada da rede elétrica em corrente contínua de abastecimento doméstico. (B) eleva a tensão de corrente contínua se o número de espiras do enrolamento do secundário for maior do no primário. (C) a potência no secundário será maior se o número de espiras do enrolamento secundário também for maior. (D) o quociente entre as tensões aos terminais do secundário e do primário é igual ao quociente entre os números de espiras do secundário e do primário. 1.4 Faraday construiu um a...