Ficha nº1 : Exames e TI (2006 – 2022)

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Ficha nº1

Exercícios de exames e testes intermédios (2006 – 2022)

11ºano – Física  – Domínio 1 – subdomínio 1 (Tempo, posição e velocidade)

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1. (TI – 16/01/2008) Um carro move-se horizontalmente ao longo de uma estrada com velocidade de módulo variável e descreve uma trajectória rectilínea.

O gráfico da figura 1 representa a sua posição relativamente a um marco quilométrico, em função do tempo.

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

(A) A velocidade do carro variou no intervalo de tempo [0,0; 1,0] s.

(B) O carro moveu-se no sentido positivo da trajetória no intervalo de tempo [2,0; 3,0] s.

(C) O movimento do carro foi uniformemente retardado no intervalo de tempo [3,0; 4,0] s.

(D) O movimento do carro foi uniforme no intervalo de tempo [1,0; 2,0] s.

(E) O valor da velocidade do carro é negativo no intervalo de tempo [3,0; 4,0] s.

(F) A distância que separa o carro do marco quilométrico é máxima no intervalo de tempo [1,0; 2,0] s.

(G) A distância percorrida pelo carro, no intervalo de tempo [0,0; 1,0] s, é maior do que no intervalo de tempo [2,0; 3,0] s.

(H) O módulo da velocidade do carro, no intervalo de tempo [2,0; 3,0] s, é maior do que no intervalo de tempo [3,0; 4,0] s.

1.2. Considere o intervalo de tempo [2,0; 3,0] s do gráfico da figura 1. A energia cinética do sistema carro e ocupantes nesse intervalo de tempo é 7,5 x 10⁴ J.

Calcule a massa do sistema carro e ocupantes.

Apresente todas as etapas de resolução.

2. (TI – 17/03/2009) Newton contribuiu para o estudo do movimento dos corpos na Terra, formulando leis que estão referidas na sua obra «Principia».

O gráfico da figura 4 representa a componente, num eixo Ox, da velocidade, vx, de um homem que se desloca numa trajectória rectilínea horizontal, em função do tempo, t.

2.1. Seleccione a alternativa que permite obter uma afirmação correcta.

A velocidade do homem muda de sentido no instante…

(A) … t = 20 s.

(B) … t = 25 s.

(C) … t = 35 s.

(D) … t = 40 s.

2.2. Indique entre que instantes o homem se desloca no sentido negativo do eixo Ox, com movimento uniformemente acelerado.

3. (2009 – 2ªF) Os sistemas de navegação modernos recorrem a recetores GPS, que recebem, em alto mar, sinais eletromagnéticos de um conjunto de satélites.

O esboço abaixo representa uma imagem estroboscópica do movimento de um barco, entre os pontos A e B.

Numa imagem estroboscópica, as posições de um objeto são representadas a intervalos de tempo iguais.

Selecione o único gráfico que pode traduzir a posição, x, do barco, em relação ao referencial representado, em função do tempo decorrido.

4. (2011 – 2ªF) Considere um carrinho que se move segundo uma trajetória retilínea, coincidente com o eixo Ox de um referencial unidimensional.

Na Figura 5, encontra-se representado o gráfico da componente escalar, segundo esse eixo, da velocidade, v, do carrinho em função do tempo, t , obtido em laboratório com um sistema de aquisição de dados.

Calcule a distância percorrida pelo carrinho no intervalo de tempo [0,0 ; 1,4] s .

Apresente todas as etapas de resolução.

 

5. (2013 – 2ªF) Em 1945, Arthur C. Clarke, numa revista de eletrónica amadora, avançou com uma das maiores ideias das ciências espaciais: o satélite geoestacionário.

O artigo especulava sobre a possibilidade de uma rede de satélites fornecer uma cobertura radiofónica à escala mundial.

Um satélite geoestacionário devia situar-se numa órbita especial, a chamada órbita de Clarke. Essa órbita, sobre o equador da Terra e a cerca de 3,6 ×10⁴ km de altitude, está hoje povoada de satélites, não só de comunicações, como de meteorologia. Porquê 3,6 ×10⁴ km? É só fazer as contas, usando a segunda lei de Newton e a lei da gravitação universal. Aprende-se na Física do 11º ano que um satélite a essa altitude demora um dia a dar a volta à Terra. Como a Terra também dá uma volta completa em torno do seu eixo nesse intervalo de tempo, um satélite geoestacionário é visto do equador da Terra como estando permanentemente parado.

Carlos Fiolhais, «Arthur C. Clarke: da órbita ao elevador espacial», Gazeta de Física, vol. 30, n.o 3/4, 2007 (adaptado)

Considere um local à superfície da Terra situado a 3,6 × 10⁴ km de um satélite geoestacionário.

Qual das expressões seguintes permite calcular o tempo, em segundos (s), que um sinal eletromagnético enviado por esse satélite demora a chegar àquele local?

 

6. (2015 – 2ªF) Qual das expressões seguintes permite calcular a distância, em metros, a que um obstáculo se encontra da antena emissora, se Δt representar o intervalo de tempo, em segundos, que decorre entre a emissão de um impulso e a receção do respetivo eco?

7. (2016 – 1ªF) Uma bola move-se segundo uma trajetória retilínea.

Considere que a bola pode ser representada pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Admita que a componente escalar da posição, x, da bola em relação a um determinado referencial unidimensional Ox varia com o tempo, t, de acordo com a equação

x = 2.4 – 2.0 t + 0.60 t² (SI)

7.1. A que distância se encontra a bola da origem do referencial Ox considerado, no instante t = 0,0 s?

7.2. Determine a distância percorrida pela bola no intervalo de tempo [0,0 ; 3,0] s, utilizando as potencialidades gráficas da calculadora.

Na sua resposta:

• apresente um esboço do gráfico da componente escalar da posição, x, da bola em função do tempo, t, desde o instante t = 0,0 s até, pelo menos, ao instante t = 3,0 s;

• indique, no esboço apresentado, os valores de x necessários ao cálculo daquela distância;

• apresente o valor da distância percorrida pela bola no intervalo de tempo considerado.

8. (2017 – 2ªF) Admita que, num determinado intervalo de tempo, os conjuntos A e B se movem paralelamente um ao outro, num troço retilíneo da pista horizontal.

Considere um referencial unidimensional, Ox, paralelo à trajetória dos conjuntos nesse troço.

Na Figura, encontram-se representados os esboços dos gráficos das componentes escalares da velocidade, v_x , dos conjuntos A e B, segundo o referencial Ox , em função do tempo, t , no intervalo de tempo considerado.

De acordo com o gráfico, no intervalo de tempo [0, t₂ ], os conjuntos A e B

(A) cruzam-se no instante t₁.

(B) movem-se no mesmo sentido.

(C) percorrem distâncias diferentes.

(D) têm módulos da aceleração diferentes.

9. (2018 – 1ªF) Uma esfera, largada de uma certa altura, cai verticalmente até atingir o solo.

Na Figura 2, apresenta-se um esboço do gráfico do módulo da velocidade, v, dessa esfera, em função do tempo, t, desde o instante em que a esfera é largada até atingir o solo.

Considere que a esfera pode ser representada pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Qual das opções pode representar a velocidade, v , e a aceleração, a, da esfera, num dado instante, durante a queda?

10. (2018 – 1ªF)  Uma esfera é largada de uma altura de 50 m.

Considere que a esfera pode ser representada pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) e considere o solo como nível de referência da energia potencial gravítica.

Se a força de resistência do ar que atua na esfera durante a queda for desprezável, qual é, em cada segundo, o aumento do módulo da velocidade da esfera?

11. (2018 – EE) Um carrinho telecomandado, de massa 400 g, move-se numa pista retilínea, coincidente com um referencial unidimensional, Ox.

Admita que o carrinho pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Na Figura 1, encontra-se representado o gráfico da componente escalar da velocidade, vx , desse carrinho, segundo o referencial Ox considerado, em função do tempo, t.

11.1. Em que intervalo de tempo esteve o carrinho parado?

11.2. Durante _____ , no total, o carrinho moveu-se no sentido _____ do referencial Ox considerado.

(A) 9,0 s … positivo

(B) 11,0 s … negativo

(C) 6,0 s … negativo

(D) 13,0 s … positivo

12. (2019 – 1ªF) No salto que realizou desde a estratosfera até à Terra, Felix Baumgartner (FB) foi o primeiro homem a quebrar a barreira do som sem qualquer veículo propulsor.

Considere que a queda de FB em direção à Terra foi aproximadamente vertical.

Na Figura 5, apresentam-se, para os primeiros 100 s de queda, os gráficos do módulo da velocidade, v_FB , e da altitude, h , de FB, em função do tempo, t. Na figura, está também representada uma linha a tracejado, que traduz o modo como variou o módulo da velocidade do som, v_som , ao longo da trajetória percorrida, durante aquele intervalo de tempo.

Considere que o conjunto FB + equipamento pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) e que a variação da aceleração gravítica com a altitude é desprezável.

Qual foi, aproximadamente, a distância percorrida pelo conjunto FB + equipamento, no intervalo de tempo em que o módulo da sua velocidade aumentou?

(A) 19 km

(B) 11 km

(C) 23 km

(D) 28 km

13. (2020 – 2ªF) O automóvel, de massa 1,2 x 10³ kg, deslizou 80 m ao longo da rampa até colidir com o motociclo.

A análise do acidente permitiu determinar que o módulo da velocidade do automóvel no instante da colisão era 7,5 m s^-1.

Considere que o desnível entre as posições inicial e final do automóvel era 7,0 m.

Determine o tempo que o automóvel demorou a percorrer aquela distância sobre a rampa, a partir de um esboço do gráfico do módulo da velocidade do automóvel em função do tempo (apresente esse esboço).

Mostre como chegou ao valor solicitado.

14. (2021 – 1ªF) Na Figura 4 (que não está à escala), representa-se parte do percurso de um corpo que foi lançado da posição A, no instante t = 0,0 s, passando pela posição B, ao fim de 1,0 s, e atingindo a posição C, no instante t = 1,5 s.

Considere que o corpo pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Na Figura 5, apresenta-se o gráfico do módulo da velocidade, v, do corpo em função do tempo, t.

Qual é a distância entre as posições A e B?

(A) 5,5 m

(B) 4,5 m

(C) 6,5 m

(D) 7,5 m

15. (2022 – 1ªF) Em 2020, foi enviada mais uma sonda espacial ao planeta Marte, integrada na missão Mars 2020. Essa sonda transportou, pela primeira vez na história da exploração espacial, um pequeno helicóptero.

Fazer voar um helicóptero em Marte foi um desafio. Os engenheiros sabiam que a aceleração gravítica de Marte, aproximadamente 1/3 da terrestre, ajudaria na descolagem, mas a sua atmosfera rarefeita iria tornar mais difícil a sustentação. Assim, o pequeno helicóptero, de 1,8 kg de massa, foi construído com duas hélices de 1,2 m de diâmetro, que rodam, em direções opostas, a 2400 rotações por minuto.

https://mars.nasa.gov (consultado em 18/10/2021). (Texto adaptado)

Com os dados do altímetro, os engenheiros confirmaram o sucesso do primeiro voo de teste, em que o helicóptero apenas efetuou uma trajetória vertical.

Na Figura 1, encontra-se representado o gráfico da altitude do helicóptero, y, em função do tempo, t.

https://mars.nasa.gov/resources/25820/altimeter-chart-for-ingenuitys-first-flight

(consultado em 01/05/2021). (Adaptado)

Considere que o helicóptero pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

O gráfico da Figura 1 permite concluir que,

(A) entre 0 e t₁ , o helicóptero se afastou do ponto de partida.

(B) entre t₁ e t₂ , o movimento do helicóptero foi uniformemente acelerado.

(C) entre t₂ e t₃ , o helicóptero descreveu uma trajetória retilínea.

(D) entre 0 e t₄ , ocorreu uma inversão no sentido do movimento do helicóptero.

A pontuação obtida na resposta contribui obrigatoriamente para a classificação final da prova.