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🧲 Física · 11.º ano · Atividades Laboratoriais
AL 1.2 │ Forças nos movimentos retilíneos acelerado e uniforme
🔬 Atividade📖 Teóricas🧪 Laboratoriais🧮 Práticas📝 Testes🎓 Exames
📝 15 questões, da mais fácil à mais difícil
3 fáceis6 médias6 difíceis
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🟢 Nível fácil
1Fácil
Seleciona a opção que completa a afirmação.
Antes de o corpo suspenso chegar ao solo, a intensidade da força exercida pelo fio sobre o corpo suspenso é…
(A) … menor do que a intensidade do peso do corpo suspenso.
(B) … maior do que a intensidade do peso do corpo suspenso.
(C) … igual à intensidade do peso do carrinho.
(D) … igual à intensidade do peso do corpo suspenso.
✔ Opção (A)
🔹 O corpo suspenso desce com aceleração para baixo: a resultante (P − T) aponta para baixo, logo T < P.
2Fácil
Como seria o declive da reta do gráfico v(t), na fase acelerada, se a massa do corpo suspenso fosse maior?
🔹 Maior. O declive é o módulo da aceleração, a = mB g / (mC + mB), que aumenta quando mB aumenta (o peso que põe o conjunto em movimento é maior).
3Fácil
Hoje, podemos afirmar, como Aristóteles, que um corpo só permanece em movimento se o puxarmos ou empurrarmos? Justifica com os resultados desta atividade.
🔹 Não. Depois de o corpo suspenso chegar ao solo, o carrinho continuou a mover-se com velocidade constante, sendo nula a resultante das forças que nele atuavam.
🟠 Nível médio
4Médio
Um carrinho tem acoplada uma pequena placa que interrompe o feixe de uma célula fotoelétrica, permitindo medir a velocidade com que passa nessa posição. Se a placa não estiver perpendicular ao feixe, a largura que interrompe o feixe é diferente da largura medida. Este erro afeta…
(A) … a precisão, porque é um erro aleatório.
(B) … a exatidão, porque é um erro sistemático.
(C) … a precisão, porque é um erro sistemático.
(D) … a exatidão, porque é um erro aleatório.
✔ Opção (B)
🔹 O erro repete-se sempre da mesma maneira em todos os ensaios (erro sistemático): afasta os resultados do valor verdadeiro, ou seja, afeta a exatidão.
5Médio
Se o atrito for desprezável, o conjunto entra em movimento mesmo que a massa do corpo suspenso seja muito menor do que a do carrinho? Justifica.
🔹 Sim. Sem atrito, a = mB g / (mC + mB) é diferente de zero para qualquer mB: há sempre aceleração, embora pequena.
🔹 Numa situação real, com atrito, só há movimento se o peso do corpo suspenso for maior do que a força de atrito máxima.
6Médio
Num ensaio, o carrinho, de 300,0 g, move-se numa calha horizontal, ligado por um fio a um corpo que cai na vertical. Obteve-se o gráfico do módulo da velocidade do carrinho em função do tempo.
Determina a intensidade da resultante das forças que atuaram no carrinho enquanto o fio esteve esticado.
a = Δv / Δt = (1,82 − 0) / (1,42 − 0) = 1,28 m s−2
FR = m a = 0,3000 × 1,28 = 0,384 N
7Médio
Num carrinho, de 630 g, ligado a um corpo suspenso de 250 g, obteve-se o gráfico seguinte.
Calcula a intensidade da resultante das forças que atuam no carrinho e no corpo suspenso antes de o corpo chegar ao solo.
🔹 A aceleração é o declive da reta na fase acelerada (de 0,2 s a 0,7 s):
a = (1,42 − 0) / (0,7 − 0,2) = 2,84 m s−2
🔹 Carrinho: FR = m a = 0,630 × 2,84 = 1,79 N.
🔹 Corpo suspenso: FR = m a = 0,250 × 2,84 = 0,71 N.
🔹 Verificação: a = mB g / (mC + mB) = 0,250 × 10 / 0,880 = 2,84 m s−2 (g = 10 m s−2).
8Médio
Numa atividade, o carrinho move-se numa calha horizontal, ligado por um fio a um corpo que cai na vertical. Obteve-se o gráfico seguinte.
Determina a altura a que o corpo suspenso se encontrava do solo quando foi largado.
🔹 Enquanto o fio está esticado, o carrinho percorre a mesma distância que o corpo suspenso desce. Essa distância é a área entre a linha do gráfico e o eixo dos tempos, até t = 1,64 s:
Δx = ½ × 1,64 × 1,62 = 1,33 m
🔹 O corpo suspenso estava a 1,33 m do solo.
9Médio
O bloco suspenso de uma montagem foi trocado por outro com o dobro da massa (a altura de queda manteve-se). Qual dos esboços pode representar o módulo da velocidade do carrinho em função do tempo?
✔ Opção (C)
🔹 Com o dobro da massa suspensa, a aceleração aumenta: a velocidade máxima é maior (2,66 m s−1 em vez de 2,14 m s−1) e é atingida mais cedo, porque a altura de queda é a mesma.
🔹 Depois, o movimento é uniforme até ao fim da calha, que é atingido mais cedo (o carrinho anda mais depressa).
🔴 Nível difícil
10Difícil
Num ensaio, a força que o fio exerce no corpo suspenso, antes de este chegar ao solo, tem intensidade 0,40 N. Obteve-se o gráfico seguinte (g = 10 m s−2).
10.1. Determina a massa do carrinho.
10.2. Determina a intensidade da força que põe o conjunto em movimento enquanto o fio está esticado.
10.1.
a = Δv / Δt = (2,12 − 0) / (1,4 − 0,4) = 2,12 m s−2
🔹 No carrinho, a resultante é a tensão do fio: T = mC a ⇔ 0,40 = mC × 2,12 ⇔ mC = 0,189 kg.
10.2.
🔹 A força que põe o conjunto em movimento é o peso do corpo suspenso. No corpo suspenso: P − T = mB a ⇔ 10 mB − 0,40 = 2,12 mB ⇔ mB = 0,051 kg.
P = mB g = 0,051 × 10 = 0,51 N
11Difícil
Num primeiro ensaio com um carrinho de 464,23 g, obteve-se o gráfico seguinte. Num segundo ensaio, com um corpo suspenso de massa diferente, a reta de ajuste da fase acelerada foi v = 0,7932 t + 0,0321 (SI).
11.1. A massa do corpo suspenso no segundo ensaio foi maior ou menor do que no primeiro? Justifica.
11.2. Indica a massa do carrinho em unidades SI, com a incerteza de leitura da balança (0,01 g).
11.1.
🔹 Primeiro ensaio: a = 1,62 / 1,64 = 0,99 m s−2. Segundo ensaio: a = 0,793 m s−2 (declive da reta).
🔹 Como a = mB g / (mC + mB) aumenta com mB, e a aceleração diminuiu, a massa do corpo suspenso foi menor no segundo ensaio.
11.2.
🔹 m = (464,23 ± 0,01) × 10−3 kg
12Difícil
Que diferenças se observariam no gráfico v(t) se o atrito não fosse desprezável?
🔹 Enquanto o corpo suspenso cai: a aceleração seria menor (declive menor), a velocidade máxima seria menor e o corpo demoraria mais tempo a chegar ao solo (a área sob o gráfico, igual à altura de queda, mantém-se).
🔹 Depois de o corpo chegar ao solo: a resultante seria a força de atrito, de sentido oposto ao movimento; a velocidade diminuiria linearmente (reta com declive negativo) em vez de se manter constante.
13Difícil
Comenta a afirmação: «Durante a queda do corpo suspenso, não há conservação da energia mecânica do sistema corpo suspenso + Terra.»
🔹 A afirmação é verdadeira. Sobre o corpo suspenso atua, além da força gravítica, a tensão do fio, que é uma força não conservativa e realiza trabalho negativo (opõe-se ao movimento).
🔹 Por isso, a energia mecânica do sistema corpo suspenso + Terra diminui: parte é transferida para o carrinho, que ganha energia cinética.
14Difícil
📄 Adaptado de: Exame Nacional de Física e Química A – 2009, 1.ª fase
Para investigar se um corpo se pode manter em movimento quando a resultante das forças é nula, um grupo usou a montagem da figura, com material de atrito reduzido: um carrinho ligado por um fio, que passa numa roldana, a um corpo suspenso; um sensor de movimento regista a velocidade do carrinho.
14.1. Em que intervalo de tempo terá ocorrido o embate do corpo suspenso com o solo?
(A) [0,3; 0,4] s
(B) [1,3; 1,5] s
(C) [1,9; 2,0] s
(D) [2,3; 2,4] s
14.2. Analisa os resultados, num texto que aborde: as forças que atuam no carrinho antes e depois do embate; os dois tipos de movimento e os intervalos de tempo em que ocorrem; a resposta ao problema, fundamentada nos resultados.
14.1.
✔ Opção (B)
🔹 No embate, a velocidade deixa de aumentar e passa a ser constante: isso acontece por volta de t = 1,4 s.
14.2.
🔹 Antes do embate: força gravítica e força normal (que se anulam) e a força exercida pelo fio, horizontal, no sentido do movimento. Depois do embate: só a força gravítica e a força normal, que se anulam.
🔹 Movimento uniformemente acelerado entre t ≈ 0,4 s e t ≈ 1,4 s; movimento uniforme depois de t ≈ 1,4 s.
🔹 A partir do instante em que a resultante das forças é nula, o carrinho continua a mover-se com velocidade constante: um corpo pode manter-se em movimento com resultante nula.
15Difícil
📄 Adaptado de: Exame Nacional de Física e Química A – 2015, 2.ª fase
Um carrinho move-se numa calha horizontal, ligado por um fio a um corpo C que cai na vertical.
15.1. A força gravítica que atua no carrinho é equilibrada pela
(A) força normal exercida pela calha, constituindo estas forças um par ação-reação.
(B) força que o carrinho exerce na calha, constituindo estas forças um par ação-reação.
(C) força normal exercida pela calha, não constituindo estas forças um par ação-reação.
(D) força que o carrinho exerce na calha, não constituindo estas forças um par ação-reação.
15.2. Representa as forças que atuam no corpo C enquanto cai, antes de chegar ao solo, atendendo ao tamanho relativo dos vetores.
15.3. Com um carrinho de 200,0 g obteve-se o gráfico seguinte. Determina a intensidade da resultante das forças no carrinho enquanto o fio esteve esticado.
15.4. Explica por que razão os resultados permitem concluir que o atrito no carrinho foi desprezável.
15.1.
✔ Opção (C)
🔹 A força gravítica e a força normal atuam no mesmo corpo (o carrinho), por isso não formam um par ação-reação (as forças de um par ação-reação atuam em corpos diferentes).
15.2.
🔹 Força gravítica, vertical, para baixo, e tensão do fio, vertical, para cima, com o vetor da tensão menor do que o da força gravítica (o corpo acelera para baixo).
15.3.
a = (1,82 − 0) / (1,42 − 0) = 1,28 m s−2
FR = m a = 0,2000 × 1,28 = 0,256 N
15.4.
🔹 Depois de o corpo C chegar ao solo, a velocidade do carrinho mantém-se constante: pela 1.ª Lei de Newton, a resultante das forças é nula.
🔹 Nessa fase atuam a força gravítica e a normal, que se anulam, e eventualmente o atrito. Como a resultante é nula, o atrito é desprezável.
