🧲 Física · 11.º ano · Atividades Laboratoriais

AL 1.2 │ Forças nos movimentos retilíneos acelerado e uniforme

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📝 13 questões, da mais fácil à mais difícil

4 fáceis6 médias3 difíceis

Tenta responder a cada questão antes de abrir a Resolução.

🟢 Nível fácil

1Fácil

Por que motivo se usa um fio com um comprimento que permite ao corpo suspenso chegar ao solo antes de o carrinho chegar ao fim da calha?

Resolução

🔹 Para estudar o movimento do carrinho quando a resultante das forças é nula, é preciso que, a partir de certo instante, o fio deixe de o puxar.

🔹 Quando o corpo chega ao solo, o fio fica sem tensão; no carrinho, a força gravítica e a força normal anulam-se e o atrito é desprezável: a resultante passa a ser nula.

2Fácil

Que grandezas foram medidas diretamente pelo sistema de aquisição de dados e qual foi obtida indiretamente?

Resolução

🔹 O sensor de movimento mede a posição do carrinho em cada instante (e o tempo); o sistema calcula a velocidade.

🔹 A aceleração obtém-se indiretamente, pelo declive da reta de ajuste ao gráfico v(t).

3Fácil

Identifica as duas partes do gráfico velocidade-tempo e faz a correspondência com cada fase do movimento do carrinho.

Resolução

🔹 Parte em que a velocidade aumenta linearmente com o tempo: movimento uniformemente acelerado, enquanto o corpo suspenso cai e o fio puxa o carrinho.

🔹 Parte em que a velocidade se mantém (aproximadamente) constante: movimento uniforme, depois de o corpo suspenso chegar ao solo.

4Fácil

A partir dos resultados, é necessária uma força para que um corpo permaneça em movimento?

Resolução

🔹 Não. Depois de o fio deixar de puxar, o carrinho continuou a mover-se com velocidade constante, com resultante das forças nula.

🟠 Nível médio

5Médio

Para estudar as forças num corpo que se move em linha reta num plano horizontal, obteve-se o gráfico seguinte.

5.1. Classifica os movimentos do carrinho, indicando os intervalos de tempo.

5.2. Indica o instante a partir do qual a resultante das forças sobre o carrinho passa a ser nula.

Resolução

5.1.

🔹 [0; 0,2] s – repouso (o carrinho ainda não foi largado).

🔹 [0,2; 0,7] s – movimento retilíneo uniformemente acelerado.

🔹 [0,7; 1,2] s – movimento retilíneo uniforme (v = 1,42 m s−1).

5.2.

🔹 A partir de t = 0,7 s, quando o corpo suspenso chega ao solo.

6Médio

Qual dos esboços representa os módulos da aceleração do carrinho, A, e do corpo suspenso, B, em função do tempo?

Resolução

✔ Opção (B)

🔹 Ligados por um fio inextensível, os dois corpos têm acelerações com o mesmo módulo, constante, enquanto o fio está esticado.

🔹 Depois de o corpo B chegar ao solo, fica parado (a = 0); no carrinho, a resultante anula-se e a aceleração também.

7Médio

Na fase em que o fio está esticado, o módulo da aceleração do carrinho relaciona-se com o módulo da aceleração gravítica pela expressão

(A) a = mcarrinho g / (mcarrinho + mcorpo suspenso)

(B) a = mcorpo suspenso g / mcarrinho

(C) a = mcorpo suspenso g / (mcarrinho + mcorpo suspenso)

(D) a = mcarrinho g / mcorpo suspenso

Resolução

✔ Opção (C)

🔹 Para o conjunto, a resultante das forças é o peso do corpo suspenso: (mcarrinho + mcorpo suspenso) a = mcorpo suspenso g.

8Médio

Obteve-se o gráfico seguinte, com as retas de ajuste de cada fase.

8.1. Qual é a componente escalar da aceleração em cada fase?

8.2. O atrito foi desprezável? Justifica.

Resolução

8.1.

🔹 Fase acelerada: v = 5,366 t − 1,913, logo a = 5,37 m s−2.

🔹 Depois de o corpo chegar ao solo: v = −0,064 t + 2,841, logo a = −0,064 m s−2.

8.2.

🔹 Na segunda fase, a resultante das forças é a força de atrito (a força gravítica e a normal anulam-se). A aceleração é muito pequena, mas não nula: a velocidade diminui ligeiramente.

🔹 Em intervalos curtos, como o da experiência, o atrito pode considerar-se desprezável; em intervalos longos, o seu efeito acabaria por se notar.

9Médio

Para estudar as forças que atuam num carrinho, obteve-se o gráfico seguinte.

9.1. Conclui se é necessário aplicar uma força para que o carrinho permaneça em movimento.

9.2. Explica, com base no gráfico, se os efeitos do atrito são desprezáveis.

Resolução

9.1.

🔹 A partir de t = 1,4 s, o carrinho move-se com velocidade constante (2,12 m s−1). Pela 1.ª Lei de Newton, a resultante das forças é nula: não é necessária uma força para que o carrinho permaneça em movimento.

9.2.

🔹 Depois de t = 1,4 s, a velocidade mantém-se constante (as pequenas variações estão dentro da incerteza da medida). A aceleração é nula e, como a resultante coincide com a força de atrito, o atrito é desprezável.

10Médio

Seleciona a afirmação incorreta.

(A) Como a massa é uma grandeza escalar positiva, a resultante das forças e a aceleração têm sempre a mesma direção e o mesmo sentido.

(B) Quanto maior for o módulo da resultante das forças aplicadas num corpo, maior será o módulo da sua aceleração.

(C) Para o mesmo corpo, a aceleração e a resultante das forças são diretamente proporcionais.

(D) Se a resultante das forças que atuam num corpo for nula, o corpo para.

Resolução

✔ Opção (D)

🔹 Se a resultante for nula, o corpo mantém a velocidade: se estiver em movimento, continua em movimento retilíneo uniforme (1.ª Lei de Newton).

🔴 Nível difícil

11Difícil

Como se pode calcular o módulo da aceleração em cada fase do movimento do carrinho?

Resolução

🔹 Fase acelerada: pelo declive da reta de ajuste ao gráfico v(t), ou pela 2.ª Lei de Newton aplicada ao conjunto:

(mcarrinho + mcorpo suspenso) a = mcorpo suspenso g ⇔ a = mcorpo suspenso g / (mcarrinho + mcorpo suspenso)

🔹 Fase uniforme: FR = 0 ⇔ a = 0 m s−2 (declive nulo no gráfico v(t)).

12Difícil

Como se pode concluir, a partir do gráfico velocidade-tempo, se os efeitos do atrito são ou não desprezáveis?

Resolução

🔹 Observa-se a fase depois de o corpo suspenso chegar ao solo. Se a velocidade se mantiver constante, a aceleração é nula e a resultante (que é a força de atrito) também: o atrito é desprezável.

🔹 Se a velocidade diminuir, há uma resultante de sentido oposto ao movimento: o atrito não é desprezável.

13Difícil

Como se podem analisar os pontos de vista de Aristóteles, Galileu e Newton com base nestes resultados?

Resolução

🔹 Quando a resultante das forças se anulou, o carrinho não parou: continuou com movimento retilíneo uniforme.

🔹 Isto contraria Aristóteles (sem força, o corpo pararia) e confirma Galileu e Newton (sem resultante, a velocidade mantém-se).

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